未來新商機–綠能產業（上）（Green Energy Industry）
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
全球最大的LED顯示板，位於美國內華達州拉斯維加斯。
人類經濟高度發展的結果卻造成環境、生態的破壞與氣候的異常，永續發展的理念成為全球的共識。在地球有限資源之下，重視節能減碳與環境永續的綠色產業成為發展主流。綠色產業的宗旨是產業的永續經營，其範疇主要有能源永續與環境永續，秉持可回收、低污染、省能源的原則進行產業的永續經營與發展，是兼顧生產、生活與生態三生一體的環保科技產 業。而綠能產業為推動綠色科技產業的首要目標，美國一家頗具公信力的綠色科技市場調查公司–清潔邊緣（Clean Edge）在2009年的「清潔能源趨勢2009–Clean Energy Trends 2009」報告指出，未來全球的綠能產業可持續維持10年之榮景，尤其是再生能源之經濟前景特別看好，如表一所示目前以風力能、太陽能、生質燃料產值為前 3名，預估至2018年生質燃料產值將超越太陽能。
全球再生能源（renewable energy）產業的榮景
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
生質柴油的加油站。(圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/File:Dieselpump_Preem_Avesta.jpg)
21世紀在環境永續的綠色革命趨勢下，使得環境保護與產業發展的關係由傳統的互相衝突概念演變成相輔相成的綠色產業。尤其石油價格高漲、資源蘊藏有限的限 制下，綠能產業、再生能源產業成為21世紀的經濟主流，但是2008年因為全球金融危機而使再生能源產業發生了許多變數。
新能源–綠色能源（Green Energy）-下
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
太陽能為被受矚目的綠能之一。(圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_energy)
因應全球暖化、氣候變遷及全球經濟綠色革命的挑戰，世界許多國家均積極發展綠色科技(green technology)，並以服務創新的精神來實現綠色成長。綠色科技是21世紀全球競爭力的關鍵，綠色經濟是帶動全球經濟復甦走出經濟蕭條的新動力。
新能源–綠色能源（Green Energy）–上
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
圖一、能源的分類。
綠色能源（綠能，green energy）又稱為清潔能源（clean energy），是指無污染的能量生產來源，能源獲得與使用都是較不會排放污染物的，對環境是零威脅是友善而尊重的，爲未來的下一代保留安全而完整的環境。綠能是指低碳燃料（Low Carbon Fuel），從燃料取得到利用都排放出較少的溫室氣體二氧化碳，可以減緩溫室效應的燃料。是指由太陽、水、風或生物質（biomass）等形式所產生的能 源，經科技處理再轉化為電力。
影響森林生態系統的驅動力 (Drivers and pressures affecting forest ecosystems)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 台灣近幾年土石流災害頻傳，是否也和森林生態系統改變有關？我們可以採取哪些實際行動，以減少這類災害的發生？
2. 台灣南部大規模發展水產養殖，這樣的土地利用方式已經造成那些問題？應該如何改善？
土地利用
過去20年全球人口不斷增長，隨著經濟持續發展，特別是新興市場的快速發展，使全球土地用途發生了史無前例的變化。在未來50年，預計人口增長和持續的經濟發展都可能進一步增加對土地資源的開發。其中變化最顯著的是森林植被及其構成、農田擴張和集約種植以及都市擴張的程度，這些土地利用方式的改變造成汙染、水土流失和養分缺失等，使土地發生嚴重退化。
引起土地用途變化的主要原因包括：人口和人口密度大幅增加、生產力提高、高收入與高消費模式、技術、政治及氣候變化等因素。個人對土地利用方式的決定，也受到集體意識、個人經歷、觀念、信仰和理解能力的影響。
改變土地用途的動機也會隨著時間而改變，不同時空背景會因應需求而有所不同。例如，亞馬遜流域的巴西地區在19世紀末到20世紀中期，曾經為了滿足國際市場的需求，而被開發成橡膠的生產地。
地方和附近城市的需求、外界經濟壓力影響著土地用途的改變。在更早期的年代，全世界可靠的歷史資料很少，但晚近數十年有限的資料可以發現，過去20年變化最大的是森林，特別是把森林轉變為農田、林地、草原以及新出現的人工林（詳見表1）。城鎮對糧食、水、原物料和廢棄物處理空間的需求控制了周圍的土地。
表1：全球土地使用：1987 — 2006 年間用途沒有發生改變的面積和發生轉變的面積.（表格來源：《全球環境展望4》p. 86）
注：農田包括耕地和集約化牧場。
核反應爐（Nuclear Reactor）─冷卻 （Cooling）和反應率控制 (Reactivity control)
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 核反應爐與核武器最大的不同處？
2. 如何控制核反應速率？
核反應爐是一種啟動、控制並維持核裂變(Nuclear fission)或核融合(Nuclear fusion)反應的裝置。核反應爐與核武器最大的不同處是，核武爆炸瞬間所發生的是失控鏈式反應，但在反應爐之中，核變的速率可以得到精確的控制，其能量能夠以較慢的速度向外釋放，供人們利用。
核反應爐有許多用途，當前最重要的用途是產生熱能，用以代替其他燃料加熱水，產生蒸汽發電或驅動航空母艦等設施運轉。當前全部商業核反應爐都是來自核裂變的，其裂變產物可以生產核武器之中使用的鈽。
和傳統的熱電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電 （圖1）。但是在核電廠裡，熱能是由核裂變的碎片的反衝能轉化而來的。核反應爐內因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。
圖1：和傳統的火力電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電。因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。 （圖片來源：《核能發電概述》）
核反應爐分類（Classification of nuclear reactors）
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 比較常見的核反應爐是哪些？為什麼？
核反應爐有許多種不同的分類方法。
1. 按照核反應的類別
(1) 核裂變(Nuclear fission)：使用鈾和鈾的產品鈽作為燃料。其中又可分為：
(2) 核融合 (Nuclear fusion)：使用氫氣作為燃料。目前還在實驗階段。
2. 按照反應爐慢化劑 （neutron moderator）和冷卻劑 （coolant）不同：
生態犯罪 (eco-crime)與多邊環境協議 (multilateral environmental agreements, MEAs)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 生態犯罪不容易防制的原因為何？
2. 生態犯罪為什麼需要同時考慮環境和經濟的問題？
貿易與環境：多邊環境協定
在國際層次上，與環境和發展有關的治理和管理體制（overnance and management regimes）是聯合國、多邊環境協定以及處理發展、貿易、金融及相關領域的其他管理體制。私人機構、研究與科學部門、社會團體、工會和其他利益相關者（stakeholders）也是重要因素，他們的個體和集體行為對於是否可以讓環境納入發展主流有關鍵性的影響。由於國際環境治理的嚴重分割結構，如何建立制度上的協調和合作已經變得日益重要。
國際管理體制已經設置了許多處理環境和人類相互關係的組織。其中包括一些關於環境、發展、貿易及可持續發展的知名機構。在每個管理體制下的合作和協調主要是通過一些領導機構完成的，例如在環境方面是聯合國環境規劃署（UNEP）；貿易方面是世界貿易組織（WTO）；發展方面是聯合國開發計畫署和世界銀行；可持續發展方面是可持續發展委員會（CSD for sustainable development）。
圖1：這些電池 (4.5-Volt, D, C, AA, AAA, AAAA, A23, 9-Volt, CR2032 and LR44 cells) 都是可以回收再利用的。根據《巴塞爾公約》有害廢棄物必須避免跨境運送。（圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Basel_convention）
市場政策工具(market-based instruments)的使用: 排污交易 (emission trading)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 什麼是市場經濟的負面外界效應？
2. 為什麼說市場原則也可以幫助修補市場經濟的缺陷？
經濟學裡面有個重要概念是外部性（Externality），指一個人的行為直接影響他人的福祉，卻沒有承擔相應的義務或獲得回報，亦稱外部成本、外部性、界外成本、界外效應或溢出效應（Spillover Effect）。外部性包括正面和負面。「正面外部效應」，例子是照顧自家庭園的生態健康，可以直接讓鄰居也分享獲得心曠神怡；但很多情況是「負面外部效應」，比如放高分貝的音樂會吵著鄰居的休息，再比化工廠的廢物排放會直接使周圍的居民健康受損等。市場運作「負面外部效應」的受損對象往往就是環境和生態。經濟學家談論的「負面外部效應」的典型例子就是污染和溫室氣體。
圖1：排放交易的運作原則。 （圖片來源：改編自http://www.bmu.de/files/emissionshandel/downloads/application/pdf/broschuere_emissionshandel.pdf）
應付「負面外部效應」常用的方法包括：排放收費（emissions fees），命令/控制的規範（command-and-control regulation），設限和貿易（cap-and-trade）。其中的設限和貿易（cap-and-trade）就是使用市場機制的原則來減輕和修補過去市場經濟造成的禍害。
