能源轉換效率.ppt

第 二 章 能 源 概 論 何謂能源 能源的原意是活動的意思，指供給能而使之動作的原料和資源。 能源可以動能、位能、熱能的型態出現。 如：以電能的形式出現使電燈發亮。 化石燃料 目前我們能源的主要來源是化石燃料，包括煤炭、石油、天然氣等。 千百萬年前，靠近海岸的微生物或動植物殘骸，經細菌的分解及長期在高壓、高溫的作用下，產生了構造複雜的碳氫化合物 核能-1 核能主要來自核分裂和核融合。 謂核分裂是指鈾、鈽等元素，受到中子撞擊時分裂成為二個質量較輕約略相等的分裂產物，並釋放出大量的能量。 核能-2 核能可以由很少量的燃料，生成龐大的能量，如1公克的鈾-235完全分裂後所產生的能量，大約和燃燒2000公斤的石油，或3噸重煤炭的能量，或是看23萬小時電視（100瓦特）的電能是相同的。 核融合要在很高的溫度下才會發生，又稱熱核反應。核融合沒有輻射、廢料、燃料來源的問題。 水力 水是地球上重要的資源之一，也是地球上含量最多的化合物。自古人類便利用水力來推動水車灌溉，近代主要作為水力發電。 水力發電組發電流程 海洋能-1 利用海洋的潮汐、溫差、海浪和海流所貯藏的能源來發電。 海洋能-2 它們具有無污水、不會浪費資源的優點，唯發電成本比較高些。 地熱-1 台灣地熱蘊藏豐富，溫泉和噴氣孔偏佈全島，民國66年起開始積極探勘，尋求可利用之資源。 地熱-2 目前已在宜蘭清水建立一座3000仟瓦的地熱發電廠 風力-2 太陽能-1 太陽能就是地球接收來自太陽所放射的輻射能。 近代發展許多太陽能轉換能源的應用，如太陽能熱水系統、太陽能暖房系統、太陽能發電、太陽能蒸餾法、太陽能炊具、太陽能冷房、太陽能冷凍系統、太陽能電池等。 太陽能-2 太陽能-4 生質能 利用動植物所衍生的能源稱為生質能。如牲畜的糞便、農作物的殘渣、薪柴、製糖作物、城市垃圾、城市污水、水生植物等。 能源的型態 能量的形態 機械能 動能?物體運動的能量 位能?物體因位置而具有的能量 化學能?食物、化石燃料等物質儲存的能量 核能?原子核內的能量 電能?以電流、電壓呈現的能量 輻射能?以電磁波方式呈現的能量 熱能?一種與溫度有關的能量形態 能量轉換 能量轉換(例) 發電廠的能量轉換示意圖 能量守恆 能量表現的形式: 位能、動能(機械能)、電能、光能、熱能、化學能、核能(放射能) 能量儲存的方式: 化學能(石化燃料、電池)、核能(核燃料)、位能(水庫)、動能(飛輪) 熱力學第一定律: 密閉隔絕系統的總能量不變 宇宙能源守恒: 有效能量(源)?無效能量(熱) ?有效能量(功) 能量單位 運動與功的能量 功與能量 能量的定義為「可以作功的能力」，功是傳遞能量至一物體的一種方式。 功 (work) 等於力與距離兩者的乘積，其中距離是指沿該力方向所造成的位移。 能量單位 Btu? 一磅的水溫度上升１度F所需能量 Calorie(cal)?一克的水溫度上升１度C所需能量 ft-lb? 使一磅的物體移動一呎所作的功 Joule(J)? 使一公斤的物體移動一公尺所作的功 hp-hr, hp Kw-hr, W, Kw Quad=1兆Btu 能量單位轉換 能源(燃料)單位 原油1桶(bbl) = 5.8E6 Btu = 6.12E9 J 天然氣1標準立方呎(SCF) = 1000Btu 煙煤1噸 = 2.5E6 Btu 鈾-235 = 70E12 Btu 原油 :MBPD 油當量: 相當於原油的量 1噸煙煤= 4.3 bbl 1噸鈾-235 = 12E6 bbl 1000MW電廠所需燃料 煤: 9000 ton/day 原油: 40,000 bbl/day 天然氣: 240,000,000 SCF/day 鈾-235: 3 Kg/day Questions 何謂一次能源與二次能源？ 何謂再生能源與非再生能源？ 能源的形式 Forms of Energy Example (1): Potential Energy 能源的形式 Forms of Energy Example (2): Potential Energy 能源轉換效率 (η) 2-3　能源轉換 Energy Conversions 能源運送與運用之總效率 2-3　能源轉換 Energy Conversions 各種能源設備之能源轉換過程與轉換效率 40~60% 化學能→電能 燃料電池 5~28% 光