再生能源的介紹

 
2017/06/12 邱詠程 | 國立成功大學資源工程學系     701
 

面對地球環境日趨惡化,以及化石能源面臨枯竭的危機,「再生能源」已然成為眾所矚目的焦點。由於目前世界中的非再生能源蘊藏量日益減少,因此在開源節流的概念下,除了節省不必要的能源使用外,更重要的是發展再生能源。

 

能源問題一向備受重視,各種能源皆因其優劣而存在著支持與反對的聲音,到底未來的能源之路該往哪走?我們就先從「再生能源」開始進行認識與了解吧!

 

太陽能

 

太陽能發電的方式可分為兩種:光電轉換式(又稱太陽能光電)以及光熱轉換式。「光電轉換」是使用太陽能板來吸收太陽光後,透過太陽能板中的半導體來產生直流電(需要經過處理為交流電才能作為電力使用)。「光熱轉換」是利用鏡子來反射太陽光並使光線聚焦於玻璃管,玻璃管內含可加熱的液體,因為太陽光的照射,導致管內的液體溫度上升產生蒸氣,蒸汽推動渦輪機,並使發電機產生電力。

 

使用太陽能發電的優點有很多,像是太陽光的照射範圍十分寬廣,因此有陽光照射之處就可以使用;此外,太陽提供源源不絕的能量可供人類長期使用,不必擔心來源是否匱乏,更重要的是,太陽能發電的過程是不會汙染環境的。

 

雖然使用太陽能作為發電的來源看似方便、環保,但還是有缺點存在,因為太陽能的能量密度低,我們就需要一大片土地面積來架設太陽能板以收集足夠我們使用的太陽能,再加上天候因素以及地球自轉的關係,太陽的能量來源不穩定(陰雨天以及夜晚太陽能來源缺乏),雖然有貯存裝置,但考量到成本及技術,具體應用仍不夠理想。

 

風力能

 

簡單來說,風力能就是將風能藉由風車轉換為機械能。風力推動風車葉片運轉,葉片轉動後帶動發電機產生電力。使用風力作為能源也不需要使用燃料,不僅不會產生二氧化碳、不會加速溫室效應,建造成本也較低。但是在風力發電中,會有少部分的能量耗損,因此無法百分之百的將風能轉化為電能。一般來說,目前所使用的風力發電機,其輸出率約為百分之二十至百分之四十;此外,台灣的風力供應較不穩定,使用風力能的同時也有潛在的影響,例如:風扇轉動時所產生的噪音及炫影,也會對居民身心健康產生干擾。

 

地熱

 

地熱系統可根據流體在儲藏層中的形式,分為「熱水型」以及「蒸氣型」兩種。前者是以熱水作為其熱源供應,後者則是有高溫的熱源加上低滲透率的岩層所形成。而在探勘的過程中,可將油氣探勘技術應用於開採地熱上。使用地熱不需要額外使用燃料,發電時也不會製造汙染與噪音,亦不會產生溫室氣體。然而,使用地熱的成本較高,初期的探勘、鑽井費用十分昂貴,開發的過程中也有可能影響環境生態;此外,地熱能源供給量目前難以精密估計,總發電量就較難掌控了。

 

水力能

 

水力發電的原理,簡單來說就是將水的位能轉換為動能,水從高水位往低水位流,流經水輪發電機後,使發電機轉動並產生我們所需要的電力。水力是目前發展較成熟的再生能源之一,利用水力的發電技術相對簡單且完備。根據台灣電力公司資料顯示,台灣在民國104年底,已完成建置的水力發電廠,其總裝置的容量有兩百零八點九萬瓩,年發電量約44億4753萬度。使用水力發電對於環境的衝擊較小,也可以提供廉價的電力。

 

生質能

 

生質能是指有機物經由化學反應,將有機物所含的化學能釋放,並且轉換成人類可使用的能源形式,而生質能轉換主要有三種類型:物理轉換、熱轉換以及生物轉換。使用生質能可以減少人類對於石油的使用,且原料來源廣泛亦不匱乏,也可減少對於環境的負擔,但是使用生質能時的原料,可能會有儲存上的問題,而且其轉換的成本較高。

 

海洋能

 

我們可以利用洋流的流動推動發電機來發展海洋發電;可以利用太陽、月球與地球的相對關係所造成的潮汐,藉由海水水位的變化來發展潮汐發電;可以利用淺層與深層海水的溫度差異,來進行溫差發電。地球約有三分之二的面積是被海洋覆蓋著,海洋能是發展潛力十分高、所含能源量大、可再生且無汙染問題的再生能源之一。

 

小結

 

再生能源的使用其實各有利弊,台灣目前大多都是使用進口的煤、石油、天然氣,作為發電以及運輸工具之燃料,其排碳量也較大;因此,使用再生能源最大的優點就是可以提高台灣的能源自主率,減少化石燃料的進口;另外,使用再生能源的排碳量相對來說較低,因此可以減緩溫室效應。當然,發展再生能源也不是完美無缺的,也應考量到缺點,例如:使用再生能源發電,與目前使用的火力發電相比較,其能量密度較低,且成本較高;此外,再生能源發電量較不穩定,常常會受到天候影響,因此供電品質相較於傳統的火力發電差;而開發再生能源,也可能對於環境有負面或是潛在的影響。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:吳政岳

 

 
 
 
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