Transcript 第五章能源與動力科技

5-1 認識自然資源與能源
2013/5/13
JHSNU 蔡顯仁老師
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一、能源科技的演進
提供能量的資源稱為能源
 演進

◦ 遠古時代：
 人類使用能源從懂得用火開始
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◦ 上古及中古時代：
 人類大部分能源的來源，仍是以燃燒木材為主
 部份使用水力
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 部份使用風力
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◦ 中古末期及現代
 中古末期，人類發現了煤礦，因而漸漸開始使用
大量化石燃料
 1859年，美國賓州挖鑿第一口油井，石油工業快
速發展
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二、能源的種類

依轉換處理的需求可分為：
◦ 初級能源：又稱為一次能源，儲存自然界
中，不需加以轉化
 ex. 太陽能、水力、風力、煤、石油、天然氣、
核能…etc.
◦ 次級能源：又稱為二次能源，是將初級能
源加以處理，轉換成另一種形式能源
 ex. 電力、汽油、液化石油氣…etc.
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
初級能源大致可分為：
◦ 非再生能源：消耗後會逐漸枯竭的初級能源
 ex. 煤、石油、天然氣、核能…etc.
◦ 再生能源：不虞匱乏的初級能源
 ex. 太陽能、水力、風力、地熱…etc.
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三、非再生能源

煤
◦ 成因：古代植物因地殼變動，被埋藏地
底，因細菌的生物分解加上地球內部高
溫、高壓長期作用，逐漸碳化而形成。
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
煤
◦ 成分：主成分為碳，另有氫、氧、氮、硫
無機礦物質
◦ 含碳量：無煙煤＞煙煤＞褐煤＞泥煤
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
煤
◦ 用途：煤燃燒時放出大量的熱，火力發電
廠燃料之一
◦ 煤燃燒產物：
 CO2、NOx、SOx、飛灰…etc
◦ 空氣污染：
(溫室效應) (光煙霧) (酸雨)
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
石油與天然氣
◦ 成因：古代動植物死亡後沈積，因細菌分
解作用，再受地殼高溫與高壓作用
◦ 逐漸形成黏稠的液態石油和氣態天然氣。
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
石油與天然氣
◦ 成分：主成分為碳氫化合物
◦ 油田剛開採出來的石油稱為原油。
◦ 可經分餾法大致分離出石油氣、汽油、煤
油、柴油、柏油與潤滑油等。
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◦ 瓦斯：
 天然氣：主成分甲烷和乙烷，以管線運送。
 液化石油氣：主成分丙烷和丁烷，以高壓液化，
利用鋼瓶運送。
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
補充：油沙開採
◦ 加拿大、委內瑞拉
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
核能
◦ 成因：愛因斯坦提出質能互換
◦ 公式：𝑬 = 𝒎𝒄𝟐
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
核能-核分裂：
◦ 質量較大原子核，分裂成多個較小原子。
◦ 質量減少，放出大量能量。ex. 核能發電
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
核能-核融合：
◦ 兩個較輕原子核，融合成一個較重原子
◦ 質量減少，放出大量能量。ex. 太陽、氫
彈…etc.
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
放射線種類
◦ α射線： 42𝐻𝑒，穿透力最弱(一張紙)
◦ β射線： −10𝑒，穿透力弱(3mm Al)
◦ 𝛾射線：𝛾，穿透力強(20 cm Pb)
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◦ 核能發電




連鎖反應
發電流程：核能→熱→水蒸氣→發電機→電
安全性及放射性廢料
發展核融合
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
放射性：
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四、再生能源

水力
◦ 發電流程：
 重力位能→水流動能→發電機轉動→電能
◦ 水力為最傳統的再生能源，發電技術也是
再生能源中最成熟的
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
風力
◦ 發電流程：
 風的動能→轉動發電機→電能
◦ 台灣地區有東北季風，因此中西部及離島
適合此發電方式
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
地熱
◦ 台灣位處太平洋或山帶，地熱蘊藏豐富，
但因火山地熱酸性太高，而不具發電價值
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
太陽能
◦ 光電池：直接將日光轉換成電能
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
太陽能
◦ 利用集熱板將水加熱
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
太陽能
◦ 利用太陽光將水分解成氫與氧
◦ 再利用燃料電池發電
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
生質能
◦
◦
◦
◦
將植物體、農作物或動物排泄物
經由化學處理成液態燃料
或經由發酵成沼氣
再燃燒成熱能
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
補充：可燃冰
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
海洋能
◦ 包含海流、潮汐能、波浪能及海洋溫差
能。
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五、能源污染與防治

全球暖化：
◦ 京都議定書，減少溫室效應氣體排放
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
酸雨：
◦ 火力發電燃燒化石燃料造成空氣污染。

熱污染：
◦ 火力發電廠及核電廠，造成河川海域溫度
上升 。
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
核能發電安全：
◦ 蘇聯車諾比核電廠
◦ 美國三哩島核電廠
◦ 311日本海嘯-福島核災
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
台灣地區礦場蘊藏量不豐富，
進口能源佔96％
◦
◦
◦
◦
改善農業結構
促進產業升級
生產低耗能高獲利產品
開發自產能源及再生能源使用
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5-2 日常生活中的發電方式
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一、電能
電能是一種乾淨、方便運輸、容易控制
且能靈活運用的能源
 發電方式主要利用各種機具將能源轉換
成機械能，以驅動發電機運轉，進而產
生電能。

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二、水力發電

水力發電技術簡單而且完備，是相當普
遍的一種發電方式。
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三、火力發電

台灣電力公司火力發電採用之燃料為
煤、重油及天然氣。
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四、核能

與火力發電廠具有同樣發電設備，不同
點在於是在反應爐進行核分裂的連鎖反
應。
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五、台灣地區發電量

各種發電量
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
電力系統圖
核能
火力
水力
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Thanks for your attention~
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