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前導主題(1)認識能源

能源,顧名思義便是能量的來源。早在舊石器時代,人類學會使用「火」,能量的使用與人類的生活就開始密不可分,因為用火而使人類脫離了茹毛飲血的原始生活,開始演化,發展出如今的文明與科技。為了提供生活所需的能量,人類必須尋找、開發各式各樣的能源。隨著時代的演進,科技與工業日新月異的發展且全球人口不斷增加,世界對於能源的需求也日益倍增,如此快速且大量消耗也衍生出了嚴重的環境問題,如何在能源的開發及使用以及環境保護、永續發展之間取得平衡,將會是現代人類社會必須共同面對的一大課題。
 
 
 

宇宙之中存在各種不同形式的能量,常見的有動能、位能、熱能、化學能、電能等,這些能量彼此可以互相轉換,而人類便可以利用這些能量做「功」,協助完成生活中的大小事務。如人類建造風車,以風能轉動磨坊,磨製麵粉;又如水力發電廠利用水流的位能轉動渦輪帶動發電機,將水流的位能轉換成電能,供應人類日常所需。而提供這些能量的資源被我們稱為「能源」,舉凡風力、水力、石油、天然氣等,都是人類日常生活中不可或缺的能源。

 

初級能源與次級能源

 

能源根據其來源又可以分做為初級能源與次級能源。所謂初級能源是只來自於大自然,自然形成的能源,如人類從地底挖出的化石燃料,石油、天然氣等,又比如周而復始高掛天頂的太陽與日夜吹拂大地的風。次級能源則是將我們所得的初級能源轉化成更利於儲存、利用形式的能源,如現代生活使用最為廣泛的電能、汽油及瓦斯等。

 

再生能源與非再生能源

 

在上述的初級能源分類中,又可以被細分為再生能源與非再生能源。其中再生能源可以隨著大自然的運轉而自然產生,再生週期短,如太陽能、風能、地熱能、海洋能等,再生能源在地球上取之不盡用之不竭,是因應未來能源需求日益擴大的重要發展標的。有別於再生能源,非再生能源的資源量有限且自然再生週期漫長,若毫無限制的濫用則會造成資源的枯竭。非再生能源包括石油、天然氣、煤等化石燃料以及核燃料等。

 

能源永續發展

 

然而,人類對能源的需求增加率大約是人類人口增加率三倍,為了支持現代如此高度科技化的生活型態,人類不得不加快能源的開採,如此巨大的消耗也衍生出了許多始料未及環境問題。自19世紀以來,工業的快速發展迫使人類開採並應用大量的「化石燃料」,燃燒化石燃料所產生的熱,透過蒸汽機以及蒸氣渦輪帶動了世界的發展。可是當我們燃燒這些來自地底的碳氫化合物時,我們也同時將二氧化碳排放至大氣之中,從而導致全球暖化、氣候變遷的重大影響。

 

在距今100多年前,西元1905年愛因斯坦提出了質能轉換公式:E = mc2,促使了核能發電的發展。核能發電雖不如燃燒化石燃料的火力發電,排放大量溫室氣體至大氣之中,但是對環境也十分不友善。核能發電所留下的核廢料具有放射性,會嚴重影響環境以及動、植物的健康,且核廢料處理不易,若處理不當很可能產生嚴重的放射性汙染。即便能夠妥當處理核廢料,核電廠本身的安全性也備受質疑,不管上個世紀的車諾比核災,乃至幾年前311福島核災,無一不在向世人展示核災的可怕。

 

為能源的發展與環境的永續經營,未來的能源科技必定朝向環保、非核、減碳等方向,其中開發對環境友善的再生能源且採用綠能發電,便是我國積極發展的能源政策之一,希望在不遠的將來能夠在能源的開發及使用以及環境保護、永續發展之間取得平衡。

 

(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:沈建豪

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