再生能源--太阳能.docVIP

再生能源-太陽能 成淵高中：陳暐茗 黃柏閎 邱昭凱 徐羿翰 指導老師：史美奐 一、太陽能的介紹： 根據聯合國環境規劃署(UNEP)的定義，「再生能源」(Renewable energy)是指能取之不盡，且過程中不會產生污染物的天然資源(蔡謹韓)，太陽能就是其中一例。傳統的火力發電，由於對環境所造成的傷害較高，已不是目前所適合使用的能源方式，一種純淨，污染性低且生生不息的能源，在今日已越來越重要。經過許多科學家的研究，目前太陽能的理論已成熟，只要能解決普及性的問題，相信必能取代火力發電，也使現代能源使用時所產生的高污染隨之降低。 什麼是太陽能？太陽能是太陽內部核融合產生的能量，其能量之重要性在於連遠在地球上的生物都賴以維生，下圖(一)是太陽能源對地球影響圖： 圖(一)：太陽能源對地球影響圖 出處:聯校互動科學網-什麼是太陽能?/is2003/sample/images/energy.gif 由此圖中可知，地球上的潮汐能、水能、及風能等等，其能量來源皆來自太陽，太陽能系統運作時，不會有空氣污染，如可裝設在自家屋頂具有不需要燃料配送電力等好處，因此，發展太陽能是很有前景的。 二、太陽能的使用技術： 目前使用太陽能是運用光能轉成電能的技術來利用太陽能，目前主要依靠的設備是太陽能電池，它是一種半導體的裝置，當太陽光照射在太陽電池的PN介面*上，電子透過電場游離至N-型半導體，而電洞則至另一個方向的P-型半導體，這整個程序，稱之為光伏反應。當外部的電路被接上時，就會產生電流，由於半導體製程中使用的蝕刻具有高酸高鹼的特性，且大量的矽、鍺、硼也可能會造成其他方面的汙染，必須做好相關的控管處理，而其回收過程及如何把這些有毒廢水分解也是項很重要的工作。 圖(二)太陽能電池原理 出處：.tw/aboutus/sense/principle.asp 目前所使用的太陽能電池主要有以下兩種收集系統來協助收集太陽能： (一) 集中塔式系統： (如圖三) 構造複雜，成本較高，利用碟型反光面，將陽光聚焦，在焦點處設置發電機系統直接發電，此種系統可以追蹤太陽，具有較高的效率。 (二) 線槽式系統： (如圖四) 直接利用線槽型拋物面聚焦鏡將陽光聚焦，無法完全追蹤太陽，效率較低，大多採固定式設計照射在一個置於焦點的集熱管來收集太陽能，此種系統可設計成不同容量的發電裝置。 圖(三) 集中塔式 (四)線槽式 出處：.tw/07eneragy/energy/energy-edu/4-1.htm 另外有趣的是溫度會影響太陽能電池的發電量，溫度越低，發電量越大，反之則越小，這也表示在幾近連續半年日照的高緯地區發展太陽能有高度的可行性。 三、太陽能的利用方式： 太陽能的利用主要分為光熱式及電熱式，光熱式主要用在小規模的民生利用，如常見的太陽能熱水器，大規模的利用則以反射鏡將太陽光集中，藉熱能讓水升溫使其汽化推動鍋爐。而收集光能大都利用太陽光電池板將光能直接轉成電能，像是小型的太陽能計算機，大型就如一般住宅所使用的太陽能板以達到電力自給，現在幾乎所有衛星都須仰賴太陽能板(如圖五)，節省非常多儲能的成本。 圖(五)：太陽能板 出處：.tw/~stone/book/313/20080312014.jpg 四、使用太陽能的好處： 太陽光照射的地區包含地球大部分地區，雖然因為入射角的不同，可能造成地方上光能的差異，但至少可以免除被少數石油國家壟斷使得價錢上漲(如圖六)的可能性。使用太陽能的便利性也很高，一般民眾只須裝設太陽能板在屋頂上，無論春夏秋冬，只要有太陽照射，就可以用來發電。再者，太陽能屬於再生能源之一，使用年限遠遠高過其他非再生能源，加上對環境沒有傷害，無污染物等特點，可謂現今最具發展的能源之一。 圖(六)：2004年國際原油價格上漲 出處 .tw/oversea04.htm 五、太陽能發展的現況： 隨著傳播媒體的宣傳，太陽能的觀念已逐漸在人民心中普及，許多國家人民都提出了呼籲，要求改善生態，減少污染，國家元首也紛紛制定了許多法規來支持太陽能的發展，例如：臺灣經濟部為了推廣的太陽能熱水系統太陽能熱水系統推廣獎勵要點美國新任總統歐巴馬Ablerex太陽能網站。太陽能發電系統Patricks blog。台灣如何利用太陽能發電。瀏覽日期:10月31日，取自/jw!kvhaU8GTEwX2uoYzJ11GKw--/article?mid=4789prev=4791next=4784。 永續環境教育網。能源環境及非替代性能源介紹。瀏覽日期:11月03日，取自.tw/07eneragy/energy/energy-edu/4-1.htm 美國QsL公司/vr2ls/SOLAR/solar-01.html。 翁鳳英(2009)。淺談太陽能發電技