能源概論

【專家解說】：目前世界上正使用的能源有以下幾種： （一）石油 石油素有“工業(yè)的血液”之稱，是當今世界最重要的能源，又是近代有機化工的重要原料。石油泛指各種天然形成的可燃性液態(tài)碳氫化合物，常含有氧、氮、石蠟及硫等組分。在自然界中與石油共生的常有天然氣，天然氣也是非常重要的能源，其成因，開采和利用與石油相似。 （二）地熱 地熱是來自地球深處的可再生熱能；它來自地球的巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。這種熱能的儲量相當大，但是開發(fā)不易，且受地質(zhì)條件的限制。 （三）氫能 氫能的力量可參考氫氣彈的威力；不過，氫能的大規(guī)模采集比較困難。 （四）燃料電池 燃料電池，是利用氫與氧起化學反應，變成水狀時的化學能源，直接轉變成電力的發(fā)電裝置。即一般含有豐富氫原子的的天然氣，可推動燃料電池發(fā)電。 （五）煤 煤的主要成分為碳、氫、氧和少量的氮、硫或其他元素。 （六）核能 核能發(fā)電，是利用核分裂產(chǎn)生巨大的能量，制造高溫高壓的蒸氣或氣體，驅動發(fā)電機組發(fā)電。 （七）風力 風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。 （八）海浪 波浪發(fā)電，是將波浪之動能轉換成電能。為了有效地吸收波能，波浪發(fā)電裝置完全依據(jù)波浪上下振動特性而設計，利用穩(wěn)定運動機制擷取波浪動能，然后再加以利用來發(fā)電。然而波浪之不穩(wěn)定性及發(fā)電設備需固定於海床上，承受海水之腐蝕、浪潮侵襲破壞，以及效率欠佳、施工及維修成本相對過高等問題，限制了目前波浪發(fā)電之發(fā)展。 （九）潮汐能 海水水位因引力作用，產(chǎn)生高低落差現(xiàn)象，稱之為潮汐；潮汐發(fā)電便是利用此一位能，轉換而獲得電能。通常在海灣或河口地區(qū)，圍筑蓄水池，在圍堤適當?shù)攸c，另筑可供海水流通之可控制閘門，并於閘門處設置水輪發(fā)電機，漲潮時海水經(jīng)由閘門流進蓄水池，并推動水輪機發(fā)電；退潮時海水亦經(jīng)閘門流出，并推動水輪機發(fā)電。 （十）生物能 生物能資源，主要是農(nóng)業(yè)廢棄物及農(nóng)林產(chǎn)品加工業(yè)廢棄物、薪柴、人畜糞便、城鎮(zhèn)生活垃圾等四個方面。目前生物能的開發(fā)應用主要在農(nóng)村建立以沼氣為中心的能量物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)或建立以植物為能源的發(fā)電廠等方面。 返回 二、太陽能 （一）何謂太陽能 1.組成太陽的物質(zhì) 太陽由氣體構成，直徑約140萬公里，是地球的100倍，是由氫氣和氦氣所構成。太陽輻射能可維持大約100億年，目前以燃燒了五十億年，所以太陽能再發(fā)光五十億年。 2.太陽的結構： 太陽主要可分為四個部分： (1)核心：又稱中心核，溫度最高，大約1600萬度 (2)輻射層：又稱光球層，傳送中心核的能量到外層，此層溫度較低的部份叫太陽黑子，會干擾地球上的電子通訊活動。 (3)對流層：又稱色球層，屬於光球層外的一層氣體 (4)日冕：在日全蝕時肉眼可見的光環(huán) 3.地球受太陽的影響范圍 太陽的溫度由中心核燃燒向外遞減，表面上的溫度約攝氏6000度。地球上所有的能源都直接或間接來自太陽，太陽的光和熱就是太陽能，太陽的能量溫暖了地球與生物，也造成了風力（太陽照射地面，使地面溫度上升。熱空氣開始產(chǎn)生移動，熱空氣上升，冷空氣遞補而產(chǎn)生風）和水循環(huán)，例如：水力（蒸發(fā)、潮汐、波浪）。古代太陽能照射的生物遺骸則形成了化石燃料（石油、煤），太陽能是外來到達地球最多的能源，雖然其中30％反射回天空，47％轉變成低溫熱能再輻射出去，21％ 推動生物循環(huán)，大約 2％變成風力、光合作用等。 4.歷史上的太陽能 歷史上記載第一個直接有系統(tǒng)的應用太陽能的人，可能是希臘科學家阿基米德(Archimedes)，傳說他在紀元前215～212年間利用某種光滑反光器把太陽熱能集中，燒毀圍攻的羅馬艦隊； 1964年一位希臘工程師，將傳說中的內(nèi)容，用打磨非常光亮的銅盾100具，將離海岸90公尺遠的木船利用太陽能著火燒毀，所以此傳說之真實性似乎頗高。 返回 （二）太陽能的利用 1.生物轉換利用太陽能—通過光合作用使太陽能吸收和儲存在生物質(zhì)內(nèi)經(jīng)過化學和生物處理，制成液體或固體燃料。 2.光熱轉換利用太陽能—利用太陽輻射能加熱集熱器，把吸收的熱能轉換為機械能或電能。 3.光電轉換利用太陽能—即通過半導體材料直接將太陽輻射能轉變?yōu)殡娔?直流電)。 4.光化學轉換利用太陽能—通過光解或電解作用的熱化學方法制造氫氣。 返回 (三)使用太陽能的優(yōu)點 1. 普遍性 太陽光照射的面積散布在地球大部分角落，僅差入射角不同而造成的光能有異，但至少不 會被少數(shù)國家或地區(qū)壟斷，造成無謂的能源危機。 2.永久性 太陽的能量極其龐大，科學家計算出至少有六百萬年的期限，對於人類而言，這樣的時間可謂是無限。 3.無污染性 現(xiàn)今使用最多的礦物能源，其滋生的問題不外是廢物的處理，物體不滅，能源耗竭越多，產(chǎn)生污染也相對增加，太陽能則無危險性及污染性，因為使用太陽能可減少二氧化碳排放，緩和溫室效應及酸雨，也不會增加或減少地球上的溫度。 返回 (四)使用太陽能的缺點 1.太陽能發(fā)電受天候影響 當有陽光的日子，才能發(fā)電，亦即只有白天才能發(fā)電。受陰雨天影響，發(fā)電日子無法控制，風大的地方其熱效率會降低。 2.裝置成本過高 要收集足夠的太陽光，就必須占用一大片土地，換句話說，裝置必須具有相當大的面積，才能收集到足夠的功率。 返回