绿色能源发展趋势

綠色能源發展趨勢石油天然氣媒大量開採消耗殆盡造成地球溫效應挑戰2008：國家發展重點計畫-積極發展再生能源能源與再生能源關係圖石油煤炭天然氣太陽能風力小水力地熱能生質能能源化石能源新能源再生能源能源新利用燃料電池電動機車淨煤技術潔淨能源資料來源：工研院能資所綠色能源發展趨勢壹、太陽能之現況與未來發展貳、風能之現況與未來發展參、生質能之現況與未來發展肆、由廢棄物產生之能源伍、綠色能源未來之發展壹、太陽能之現況與未來發展太陽的熱力及發電背景太陽可說地球最大的能源，照射地面的能量約為全世界石油蘊藏的1/4，另外材料的發展，造就太陽能熱力及發電廣泛應用。太陽能熱水器原理真空管集熱管內水溫對流水箱達到使用的溫度基本原理太陽能熱水器資料來源：工研院能資所太陽熱能發電-原理利用聚焦吸熱，熱量傳遞水的原理，可分為兩種線槽式系統集中塔式系統1.線槽式拋物面聚焦鏡2.線焦集熱管3.固定式效率低1.碟型反光面鏡2.焦點處設置發電機系統直接發電3.構造複雜，成本較高太陽熱能發電-運用太陽光電池原理太陽光電池的限制1.光能轉換成電能。2.n(薄）型及p(薄）型半導體材料。3.光子撞擊半導體表面，造成電子擴散，引出電流。4.透過直/交流轉換器，轉成交流電，至家庭或工業用使用。1.材料：一般太陽電池效率不高，未來將朝向使用串疊型太陽電池。2.土地：在台灣需有30000平方公里的土地來裝設光電池接收器，才符合經濟效益。3.成本：裝置成本仍偏高。4.日夜氣候：光能量密度無法連續使用。太陽熱能應用範例熱水系統溫水游泳池太陽能溫室太陽能發電系統太陽能溫室使用的概圖太陽光能應用範例電子產品公共設施生活科技太空科技路燈計算機太陽能車衛星太陽能的優缺點及限制優點缺點1.普遍性：照射面積廣2.永久性：估計至少還有六百萬年期限3.無污染性：無危險及污染性1.能量密度低：需要高品質的儲能設備2.穩定性差：受日夜氣候影響3.裝置成本過高：受光面必須到達一定的規模才能有所成效貳、風能之現況與未來發展一千年前中國及波斯就已經設計了垂直軸風車，後被歐洲廣泛使用。風能使用19世紀末丹麥製造世界上第一部風力發電機演進垂直軸風車農田灌溉、海水養殖、糧食加工、風帆助航等場所廣泛運用風能發電原理風力帶動風車葉片旋轉，透過增速機將旋轉的速度提升促使風電。風能的效益轉換效率電力輸出VS風的速度葉輪直徑1.風力能源轉換成電力，理論上最高效率約為59％2.實際上約介於30％～50％之間3.經過機電設備轉換成電力總輸出率介於20～45％4.經濟效益取決於於發電效益5.多為水平軸式1.能量與風速的三次方成正比2.風速12～15m/s時達到額定的輸出容量3.風速達到20～25m/s時，將強迫風力發電機停機1.風能的多寡與葉輪直徑成正比2.多葉片用於風車效率較低但機械力矩較高，如：如提水工作3.少葉片反之世界風能發展趨勢風電是世界上增長最快的能源。到2003年，預計全球風力發電機容量足以供應4000萬讓歐洲居民的電力需求。此外風電控制系統和保護系統方面廣泛應用電子和計算機技術，能夠有效的改善提高發電技術。預計2020年世界電力需求將達到25.578萬億千瓦是整個世界預期電力需求的2倍。因為風電相對化石能源，具有環保的優勢，未來成本將會低於化石能源。台灣風能發展概況海島地形，每年約有半年以上的東北季風期，風能潛力相當優越。台塑麥寮廠竹北春風廠澎湖中屯廠台灣平均風速每大於4公尺的區域，總面積約佔2000平方公里，可開發潛力估計約3000萬千瓦。新竹春風風力發電系統成立公司：天隆造紙廠發電機型：2台丹麥Vestas風力機組，總發電量到3500千瓦，於民國91年10月完工運轉。雲林麥寮風力發電系統成立公司：台塑企業發電機組：4台丹麥Vestas風力機組，總發電量到2640千瓦，於民國89年12月完工運轉。澎湖中屯風力發電廠系統成立公司：台電發電機型：4台德國Enercon組成，總發電量達到2400千瓦，於民國90年十月完工運轉。台灣風力發電廠據點介紹風能優缺點及限制優點缺點1.潛能巨大，取之不盡，用之不竭2.就地可取，無須長途運輸3.分佈廣泛，利用方便4.不污染環境，不破壞生態1.風的不穩定性高2.受地形影響大，地區差異顯著3.降低土地利用價值生質能現況與未來發展生質能來源工業有機物廢棄物農業廢棄物林業廢棄物都市廢棄物畜牧業廢棄物生質能的廣泛定義是指所有的有機物，經過各種化學反應後，再取其能量應用。生質能之轉換的方式直接燃燒氧化與裂解合成發酵、脂化等方式生物轉換產生氨氣、甲醇林業廢棄物農作物廢棄物畜牧業廢棄物工業廢棄物都市廢棄物直接燃燒熱轉換發酵、脂化生物轉換熱水蒸氣合成燃油瓦斯生質柴油酒精汽油氫氣甲醇發電替代燃料熱利用生質能來源轉換技術能源型式用途生質能轉換能源示意圖生質能發展之現況及未來展望2025年,生質能發電佔全世界發電量6％以上巴西政府已發展生質能轉化製造汽醇（Cashol)酒精引擎美國政府將試驗栽種草本及水生植物，以開發新『生質』來源我國沼氣、焚化發電，預計2010年佔再生能源總潛力的45％使用低濃度（15％）酒精之生質燃料電池業已發展出來利用風信子（布袋蓮）產生沼氣具環保及經濟效益養殖浮萍巨型海帶及栽種桉植物及銀合歡等植物高價值的生質能優點缺點1.來源豐富2.技術簡單3.可再生利用4.轉換過程所需溫度不高5.不會造成空氣污染1.生質的水分偏高2.轉換效率低3.單位土地生質能密度低4.易受環境限制5.生產能量不及石化能量生質能優缺點由廢棄物產生之能源廢棄物之利用住要包括氣化及液化，是我國主要的再生能源，預計2020年則會增加至1816MW來源轉換核心技術利用廢塑膠廢橡膠石油焦油泥都市垃圾農產廢棄物生質作物前處理氣化/裂解燃氣淨化/純化發電燃氣引擎氣渦輪機複循環發電燃料電池外燃式引擎固態衍生燃料熱利用鍋爐焚化爐工業爐（混燒）廢棄物氣化過程源示意圖資料來源：工研院能資所廢棄物轉換能源的過程新近發展的快速裂解（fastpyrolysis）技術則係在高溫、缺氧狀態下，快速加熱廢棄物，並快速冷凝其所產生的氣體，避免二次裂解（cracking）反應，以獲得大量之合成燃油，且其產品非僅限於能源產品，如可生產高附加價值的特用化學品。全球發展的情況目前全球以氧化混燒發電為主要發展目標之一，較受矚目示範廠共有4座。根據預測，在1999至2008年間，歐洲生質物/廢棄物氣化系統數量將佔全球42％之多。目前全世界最大的生質物液化廠為加拿大Ensyn技術公司近年所建，以快速裂解方式轉換廢木材為合成燃油。綠色能源未來之發展保護地球之生態環境，源源不絕及乾淨之再生能源及能源的新利用技術之發展已成為全球之趨勢。我國政府為發展再生能源及研發能源之新使用技術，在挑戰2008:「國家發展重點計畫」中將再生能源發展列入重要計畫。在執行方面，行政院已於民國九十一年月核定「再生能源發展條例」，正由立法院審議中；另研訂「台灣電力公司再生能源發電系統併聯技術要點」，並已核定實施；「台灣電力股份有限公司再生能源電能收購作業要點」亦正由經濟部核定中，其發展前景是值得期待的。繼續推動五年（89~93）示範推廣獎勵措施˙太陽能熱水系統˙太陽光電系統˙風力發電系統推動再生能源立法推動研究發展與推廣應用加強重點示範制定「再生能源發展條例」研究發展示範補助推廣宣導兼確顧保經投濟資環回保收健營全造管發理展制環度境排促除進推產動業障發礙展˙太陽能集熱器/空調應用技術˙晶矽/建材一體式太陽電池技術˙廢棄物衍生燃料技術˙生物能應用技術˙分散式發電併聯技術˙配合示範推廣獎勵措施˙建置再生能源資料庫，整合推廣宣導功能。˙地熱公園（GeothermalPark）發展再生能源架構˙陽光電城（SolarCity）˙風力電場（WindFarm）發生再生能源架構圖資料來源：經濟部能源局