洁净能源

1潔淨能源大葉大學，成功大學洪敏雄2006.04.09「週日閱讀科學大師」系列講座2•鑽木取火•巴比倫人利用風車汲水。•中古時期末，人類發現煤炭。•西元1710年，蒸氣動力的應用。•西元1890年發現電力。•現代以機械動力開採原油、提煉汽油。•下一世紀能源？？能源的演進3臺灣電力主要來源•火力發電•核能發電•水力台電通霄火力發電廠日月潭水力發電核三廠4類別自產能源(%)進口能源(%)煤炭及煤產品0.00%33.10%原油及石油產品0.05%49.21%液化天然氣0.00%6.80%天然氣0.77%0.00%水力發電1.39%0.00%核能發電0.00%8.68%台灣地區能源總供給33.10%49.21%6.80%0.00%0.00%8.68%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%煤炭及煤產品原油及石油產品液化天然氣天然氣水力發電核能發電自產能源(%)進口能源(%)5石化燃料使用期石油、煤及天然氣等化石燃料屬非再生資源，終有一天會耗盡！6有關可再生能源的政策國家/地區佔總發電量目標年份法國21%2010德國20%2020日本11%2010中國10%2010香港3%2022://://認識新淨潔能源(再生能源)8小水力發電太陽能(太陽光發電、太陽熱能)風力發電生質能(廢棄物發電、沼氣發電、生質物汽化發電…...)地熱發電海洋能(波浪發電、潮汐發電、海洋溫差……)氫能於「短時間至數年」以內，可「自然再生」的能源。定義：再生能源可分為：9當位於高處的水（具有位能）往低處流動時位能轉換為動能，此時裝設在水道低處的水輪機，因水流的動能推動葉片而轉動（機械能），如果將水輪機連接發電機，就能帶動發電機的轉動將機械能轉換為電能，這就是水力發電的原理。水力為最“傳統”的再生能源之一，水力發電技術也是再生能源中最成熟者。能開發的地區是有限的水力能但是10太陽能應用可分兩種•太陽光電能•太陽熱能太陽能11•1954年第一個太陽電池由貝爾實驗室製作成功。•1957年開始太空應用。•1970年開始太陽光發電系統地面應用。•1980年消費性薄膜太陽電池應用。•1990年與公用電力併聯之太陽光發電系統技術成熟。•1992年起歐、美、日各國推動太陽光發電系統之補助獎勵政策。•2000年建材一體型太陽電池應用。太陽光發電之重要歷史12太陽能電池原理自由電子N型半導體P型半導體電洞hνn-+h+光激發電子電洞對13家用太陽能光電系統14高雄應用科技大學阿波羅車隊台灣的阿波羅車隊造價550萬，晶片效率24%。和前三名熱門人選造價超過一千萬台幣，晶片效能也突破25%的車隊相比，雖然略遜一籌。不過，在2004年雅典賽時，阿波羅打敗這隊伍得到第四，也讓各國留下深刻印象。15•空中無線通訊平台應用資料來源：SkyOneInc.Taiwan•飛行高度：5-7萬英呎(最高記錄96,000英呎)•時速：60mph(起飛25mph)•翼展：247英呎•重量：2,000磅•太陽電池效率要求：22%資料來源：太陽光發電航太應用例(NASAHelios)16050100150200250300MW1991199219931994199519961997199819992000YearsWorldCell/ModuleProductionCdTethin-Sic-Sia-Si快速成長之太陽光電市場2004年全球太陽電池／模組（PVcell/module）產量約1,195MW，較前一年大幅增加57%；以產地而言，日本再度蟬聯全球PV產業龍頭，2004年產量較前一年大幅成長65.4%約為602MW，全球市占率提高為50.4%；太陽光電市場預估(2001年~2010年)020040060080010001200140016002001200220032004200520062007200820092010MW資料來源:PhotovoltaicNews,Feb.2002,Vol.21,No.2資料來源:17thEuropeanPhotovoltaicSolarEnergyConference&Exhibition,MunichGermany,Oct.2001國際太陽光發電現況與預測17太陽能熱水器結構太陽熱能應用18真空管集熱器19050100150200250300350400450198019851990199520002005201020152020年(公元)萬平方公尺32萬42萬第一階段補助設置31.8萬㎡第二階段補助辦法預計5年80萬㎡12萬20萬8萬454035302520151050我國太陽能熱水系統推廣目標20太陽能溫室來自太陽的太陽光為短波長的電磁波，其對玻璃具有穿透力，而進入密閉空間，加熱空間內部空氣或物件，但是受熱的空氣或物件，因為溫度不似太陽那麼地高（也就是所謂的室溫），所以釋放的輻射波為短波長，而無法再穿透玻璃，所以，熱量被保持於裝有玻璃的密閉空間，這就是所謂的溫室效應。21工研院能資所所開發的新型太陽能焙茶機太陽輻射能透過外層玻璃，經過真空層，透過選擇性吸收膜的吸收而加熱內管中的茶葉。管內溫度很容易上升及保持。在正常的晴天日照下，曝曬的真空管內溫度，在一小時當中，即可達攝氏100度以上。22太陽能海水淡化應用蒸餾原理，以太陽輻射熱為動能，將海水蒸發成水蒸氣，然後凝結於蒸餾器之玻璃面蓋上，並沿著傾斜之玻璃藉由重力下滑至集水溝，最後匯流於集水槽當中。23乘著風帆遨遊，多麼愜意～放風箏？有風就搞定了～24風力發電•原理：利用風力推動風車，風車的旋轉帶動發電機發電，為現代風力應用的主流。風力發電機大多於風速介於2.5~25公尺/秒間發電，由於風能與風速的三次方成正比，故風速愈高發電量愈大。我國估計陸上約有100萬瓩、海上約有200萬瓩風力發電潛力。人類很早以前就懂得利用風力在日常生活上，如使用風車來取水、灌溉、磨麥、木材加工等各種費力的工作。其他如風力推動帆船、滑翔機等。25風力發電對我們的好處•風力能源永不耗竭。•風力發電無污染。•風力發電是自產能源。舊風車新風車26202020052015Total:16,000MW/yearTotal:98,000MW/yearTotal:150,000MW/year成長率年份累計容量MW每年增設容量MW平均風機大小MW累計風機數量容量因子年發電量TWh200124,9006,8001.056,00025%54.525%200233,4008,5001.064,50025%73.125%200344,02510,6251.275,12525%96.425%200457,30613,2811.286,19325%125.525%200573,90816,6021.4100,02725%161.920%從2008起2010233,90544,8241.5219,91725%512.315%從2013起2015610,00198,1681.5473,20928%1,496.210%從2016起20201,261,157150,0001.5907,31328%3,093.40%從2021起20302,571,277150,0001.51,906,03228%6,306.820403,044,025150,0002.02,654,06630%7,999.72020年全球風力發電達12%占比評估表歐洲風能協會評估：2020年風能占全球用電12%資料來源：EWEA&Greenpeace(2002),WindForce1227全球風電市場近五年急遽成長（年成長率達40%）德國風力單機容量與發電成本趨勢圖全球風電裝置容量成長圖02004006008001,0001,2001,4001,60019851986198719881989199019911992199319941995199619971998199920002001年份平均單機容量(瓩)0246810121416發電成本(美分/度電)平均單機容量發電成本28國外風力發電發展經驗前五名國家成長比較(1980~2001)01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,00080818283848586878889909192939495969798990001西元年份MW（百萬瓦）德國美國西班牙丹麥印度29在德國的廢核政策與積極的推動再生能源政策下，其再生能源之發展突飛猛進。在2001年一年間，僅風力發電就新增了2,659百萬瓦（MW）的發電容量（相當接近我國核四廠的裝置容量）。目前德國風力發電總裝置容量已超過10,000MW，相當於我國四座核四廠的裝置容量，占全球風力發電的三分之一，歐洲的二分之一，居全世界風力發電第一位。德國風力發電德國啤酒廠的１５MW風力發電機群組德國在南極研究站所用的垂直軸,水平旋轉式風力發電機30海上的風力發電英國布萊斯(Blyth)海岸風電場現有海上風電場的四個國家:1.丹麥2.荷蘭3.瑞典4.英國丹麥,北海荷恩礁的風電場(80座)31我國風力發電推廣現況總裝置容量8.54MW台朔重工雲林麥寮風力發電示範系統每kW年發電量：3,000kWh發電成本(元/kWh)：無補助時1.25/1.78(20/10年折舊)外購：66.2%；內製：33.8%台電公司澎湖中屯風力發電示範系統每kW年發電量：3,200kWh發電成本(元/kWh)：無補助時1.64/2.34(20/10年折舊)外購：53.4%；內製：46.7%(含道路及13km輸配電專線費用)天隆造紙竹北春風風力發電示範系統每kW年發電量：2,520kWh發電成本(元/kWh)：無補助時1.30/1.80(20/11年折舊)外購：66.6%；內製：33.4%4x660kW4x600kW2x1,750kW32定義有機物經各種自然或人為之化學反應能量轉換為工業用能源（如沼氣），再轉換為電能實際應用發電類型及實績垃圾焚化發電垃圾掩埋場及動物排泄物沼氣發電台北內湖垃圾焚化廠台北山豬窟、福德坑，台中文山及高雄青埔垃圾掩埋場，合計裝置容量21,800瓩。台糖公司推動鄉間飼養動物之排泄物發電生質能33台灣生質能源發展現況1、全國第一座「固態衍生燃料製造廠」2004年6月在花蓮縣豐濱鄉啟用全國第一座「固態衍生燃料製造廠」，廢棄物衍生燃料（RefuseDerivedFuel）簡稱RDF，兼具環保及能源雙重效益。34全國第一座「生質柴油示範廠」2004年10月7日在嘉義民雄興建第一座生質柴油示範廠，以植物油與回收廢食用油為原料，估計此座生質柴油示範廠每年最大產量約3000公噸。35生質柴油與石化柴油廢氣排放比較油品廢棄成分石化柴油B20生質柴油B20生質柴油並添加觸媒總碳氫化合物THC,g/b.hp.hr0.450.380.12一氧化碳COg/b.hp.hr1.671.500.45一氧化氮NOxg/b.hp.hr4.464.254.32懸浮微粒PMg/b.hp.hr0.2610.2160.191資料來源：工研院IEK-ITIS計畫整理(2004/10)36地熱能地球內部的溫度可能高達6000℃，地熱即是泛指地球內部所蘊含的這種熱能。由於地殼岩層的導熱性不良，地球核心內部的熱能不容易傳到地表，通常在地殼裂開處，例如火山口和溫泉區等，以高溫熔岩、高溫泉水和水蒸氣等形態，把熱能傳到地表。37地熱發電潛力台灣位處環太平洋火山帶，有地熱能源蘊藏具地熱開發潛能地區有二十餘處，蘊藏量至少有數十萬瓩，其