14.环境与能源科技的发展与人物.ppt

石油的消耗量每十年增一倍，在西元1950年，世界石油儲藏量，幾乎可供100年使用。 自然資源有限，如果不能生生不息，終有耗盡的一天。依現今的估計，在各項初級能源中，石油可用40年，一般天然氣可用60年，煤炭可用200年，鈾可用70年。 未雨綢繆，尋求資源的源源供給，並減少對環境的衝擊，尋找替代燃料及再生能源乃成為目前的當務之急。 14-* 14.8 能源科技的發展 由於能源耗竭的問題和能源危機的再度逼近，如何開擴新能源，並為未來能源尋找新入口，能源工程技術與能源相關技術的發展變得愈來愈重要。未來能源之開發利用，將朝向能源的多元化，同時多開發利用天然再生能源。 14-* 14.8.1 未來的綠色能源 - 燃料電池 複合材料是由前面所提到的金屬、陶瓷、聚合體三種基本材料中，兩種或兩種以上性質不同的材料合在一起而產生的一種新材料，為目前材料科學研究之主流 14-* 14.8.2 太陽能的利用 太陽能是一種理想的可再生能源。人類對太陽能的利用有著悠久的歷史。 我國早在兩千多年前的戰國時期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點火；利用太陽能來乾燥農副產品。 14-* 14.8.3 火力發電與氫氣燃料 美國的人口僅占世界總人口的3 ~ 4%，但能源的消耗量卻占了全世界的25%以上，在能源日益缺乏下，舉世莫不關注能源消耗及相關的環境污染問題。 降低二氧化碳的排放量，使大氣層中溫室氣體含量不再增加，以減緩全球增溫的現象。 14-* 14.8.4 海洋能源的開發技術 占全球70%的海洋，所蘊藏的再生能源，估計遠超過全球能源的總消耗量。根據各國再生能源研發推動小組的規劃，長程的目標是希望在二○二○年再生能源的開發利用能夠占總能源的12%。 14-* 14. 8.4.1 潮汐發電 因為太陽、月亮作用於地球的萬有引力與地球自轉運動使得海洋水位形成高低變化，這種高低變化，稱之為潮汐。 潮汐發電就是利用漲潮與退潮來發電，與水力發電原理類似。當漲潮時海水自外流入，推動水輪機產生動力發電，退潮時海水退回大海，再一次推動水輪機發電。 目前全世界僅有少數潮汐發電廠在運轉，其中法國、中國、蘇聯與加拿大的潮汐電廠總容量合計約263百萬瓦。 14-* 14. 8.4.2 波浪發電 海洋波浪是由太陽能源轉換而成的，因為太陽輻射的不均勻加熱與地殼冷卻及地球自轉造成風，風吹過海面又形成波浪，波浪所產生的能量與風速成一定比例。 而波浪起伏造成水的運動，此運動驅使工作流體流經原動機來發電。以往由於維修保養的技術瓶頸，使得有效利用波浪能的案例極為有限。但近年來此項技術已有所突破，除了把原來在深海域發電轉移到淺海域外，並結合其他與波浪發電有關的技術以改善效率。 14-* 14. 8.4.3 海洋溫差發電 海洋溫差發電（ocean thermal energy conversion, OTEC）就是利用深海冷水（約攝氏1 ~ 7度）與表層的溫海水（攝氏15 ~ 28度）之間的溫度差，經熱傳轉換來發電。 海洋溫差發電與潮汐、波浪發電的差異在於海洋溫差發電是連續性發電。理論上，有溫差就可以發電，但是考慮成本與效益，溫差越大，效率越高、成本越低。熱帶與亞熱帶地區，由於深層海水與表層海水溫差可達攝氏25度，因此效率最高，最適合OTEC發展。 14-* 14. 8.4.4 海流發電 海流發電是利用海洋中海流的流動推動水輪機發電，一般均在海流流經處設置截流涵洞的沈箱，並在其中設置一座水輪發電機，視發電需要增加多個機組，惟於每組間需預留適當的間隔以避免紊流互相干擾。 目前海流發電應用構想種類甚多，但均屬研究性質，其技術可行性離商業化應用尚有段距離。 14-* 14.8.5 風力發電的開發與應用 人類使用風力能源的歷史由來已久，數千年前即已懂得利用風力推動船隻航行。 根據文獻，一千年前中國及古波斯即利用風車汲水、灌溉及磨碎穀物。後來風車經荷蘭、希臘等歐洲國家加以改良後，更進而發揚光大，成為中世紀歐洲重要的動力來源。 14-* 14.8.6 後石油時代 - 21世紀的能源 新思維 邁入21世紀後，人類必須發展新思維以面對後石油時代的「能源危機」。 不同於1970年代的能源危機，這個危機不僅是能源、經濟面的，更包括自然環境、社會公義和人類發展的危機。 我們唯有開發新能源，善用能源與節約能源，將來才不會有能源枯竭的問題 14-* 結語 人類習以為常的廉價化石能源正逐漸減少，但我們對能源的規畫和使用卻缺乏完整思維。 目前的能源型態不但造成資源耗竭、環境破壞，也產生社會不公，更形成劍拔弩張的能源外交和隨之而來的戰爭。 因此，如果不積極思考開闢一條新的能源途徑，人類社會和文明將岌岌可危。 14-* * 第十四章環境與能源科技的發展與人物 14-* 前言 環境保護工作長久以來都是以提高人類福址(hu