能源概論

【專家解說(shuō)】：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(dāng)今世界最重要的能源，又是近代有機(jī)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?xì)浠衔铮：醒?、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(kāi)采和利用與石油相似。 （二）地?zé)? 地?zé)崾莵?lái)自地球深處的可再生熱能；它來(lái)自地球的巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。這種熱能的儲(chǔ)量相當(dāng)大，但是開(kāi)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?xì)錃鈴椀耐?；不過(guò)，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(xué)反應(yīng)，變成水狀時(shí)的化學(xué)能源，直接轉(zhuǎn)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(dòng)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(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 （七）風(fēng)力 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開(kāi)始發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風(fēng)力發(fā)電沒(méi)有燃料問(wèn)題，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染。 （八）海浪 波浪發(fā)電，是將波浪之動(dòng)能轉(zhuǎn)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(dòng)特性而設(shè)計(jì)，利用穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)機(jī)制擷取波浪動(dòng)能，然后再加以利用來(lái)發(fā)電。然而波浪之不穩(wěn)定性及發(fā)電設(shè)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(duì)過(guò)高等問(wèn)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(zhuǎn)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(dāng)?shù)攸c(diǎn)，另筑可供海水流通之可控制閘門，并於閘門處設(shè)置水輪發(fā)電機(jī)，漲潮時(shí)海水經(jīng)由閘門流進(jìn)蓄水池，并推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電；退潮時(shí)海水亦經(jīng)閘門流出，并推動(dòng)水輪機(jī)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(gè)方面。目前生物能的開(kāi)發(fā)應(yīng)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(yáng)能 （一）何謂太陽(yáng)能 1.組成太陽(yáng)的物質(zhì) 太陽(yáng)由氣體構(gòu)成，直徑約140萬(wàn)公里，是地球的100倍，是由氫氣和氦氣所構(gòu)成。太陽(yáng)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(yáng)能再發(fā)光五十億年。 2.太陽(yáng)的結(jié)構(gòu)： 太陽(yáng)主要可分為四個(gè)部分： (1)核心：又稱中心核，溫度最高，大約1600萬(wàn)度 (2)輻射層：又稱光球?qū)?，傳送中心核的能量到外層，此層溫度較低的部份叫太陽(yáng)黑子，會(huì)干擾地球上的電子通訊活動(dòng)。 (3)對(duì)流層：又稱色球?qū)?，屬於光球?qū)油獾囊粚託怏w (4)日冕：在日全蝕時(shí)肉眼可見(jiàn)的光環(huán) 3.地球受太陽(yáng)的影響范圍 太陽(yáng)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(lái)自太陽(yáng)，太陽(yáng)的光和熱就是太陽(yáng)能，太陽(yáng)的能量溫暖了地球與生物，也造成了風(fēng)力（太陽(yáng)照射地面，使地面溫度上升。熱空氣開(kāi)始產(chǎn)生移動(dòng)，熱空氣上升，冷空氣遞補(bǔ)而產(chǎn)生風(fēng)）和水循環(huán)，例如：水力（蒸發(fā)、潮汐、波浪）。古代太陽(yáng)能照射的生物遺骸則形成了化石燃料（石油、煤），太陽(yáng)能是外來(lái)到達(dá)地球最多的能源，雖然其中30％反射回天空，47％轉(zhuǎn)變成低溫?zé)崮茉佥椛涑鋈ィ?1％ 推動(dòng)生物循環(huán)，大約 2％變成風(fēng)力、光合作用等。 4.歷史上的太陽(yáng)能 歷史上記載第一個(gè)直接有系統(tǒng)的應(yīng)用太陽(yáng)能的人，可能是希臘科學(xué)家阿基米德(Archimedes)，傳說(shuō)他在紀(jì)元前215～212年間利用某種光滑反光器把太陽(yáng)熱能集中，燒毀圍攻的羅馬艦隊(duì)； 1964年一位希臘工程師，將傳說(shuō)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(yuǎn)的木船利用太陽(yáng)能著火燒毀，所以此傳說(shuō)之真實(shí)性似乎頗高。 返回 （二）太陽(yáng)能的利用 1.生物轉(zhuǎn)換利用太陽(yáng)能—通過(guò)光合作用使太陽(yáng)能吸收和儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)經(jīng)過(guò)化學(xué)和生物處理，制成液體或固體燃料。 2.光熱轉(zhuǎn)換利用太陽(yáng)能—利用太陽(yáng)輻射能加熱集熱器，把吸收的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或電能。 3.光電轉(zhuǎn)換利用太陽(yáng)能—即通過(guò)半導(dǎo)體材料直接將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?直流電)。 4.光化學(xué)轉(zhuǎn)換利用太陽(yáng)能—通過(guò)光解或電解作用的熱化學(xué)方法制造氫氣。 返回 (三)使用太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn) 1. 普遍性 太陽(yáng)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(huì)被少數(shù)國(guó)家或地區(qū)壟斷，造成無(wú)謂的能源危機(jī)。 2.永久性 太陽(yáng)的能量極其龐大，科學(xué)家計(jì)算出至少有六百萬(wàn)年的期限，對(duì)於人類而言，這樣的時(shí)間可謂是無(wú)限。 3.無(wú)污染性 現(xiàn)今使用最多的礦物能源，其滋生的問(wèn)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(duì)增加，太陽(yáng)能則無(wú)危險(xiǎn)性及污染性，因?yàn)槭褂锰?yáng)能可減少二氧化碳排放，緩和溫室效應(yīng)及酸雨，也不會(huì)增加或減少地球上的溫度。 返回 (四)使用太陽(yáng)能的缺點(diǎn) 1.太陽(yáng)能發(fā)電受天候影響 當(dāng)有陽(yáng)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(wú)法控制，風(fēng)大的地方其熱效率會(huì)降低。 2.裝置成本過(guò)高 要收集足夠的太陽(yáng)光，就必須占用一大片土地，換句話說(shuō)，裝置必須具有相當(dāng)大的面積，才能收集到足夠的功率。 返回