再生能源

「只顧眼前的心態才是導致日本核災的根本原因」– 德國專家反省科技風險與能源前景 (Interview with Hans Joachim Schellnhuber,Chair of the WBGU)

「只顧眼前的心態才是導致日本核災的根本原因」– 德國專家反省科技風險與能源前景 (Interview with Hans Joachim Schellnhuber,Chair of the WBGU)
 
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. 日本核災的遠因是甚麼 ?

2. 為什麼面對風險的漠視心態可能比地震還可怕 ?

3. 核能風險和全球暖化二者之外還有其他選擇 ?

4. 轉型為再生能源必須付出那些代價 ?

5. 為什麼需要21世紀的新社會契約 ?

 

海水淡化新希望 (1)

海水淡化新希望  (1)
知識通訊評論第66期

氣候變遷、人口成長以及政治考量等因素,使得加州到中國的政府以及投資人,都對於海水淡化的概念重新審視。

用再生能源來進行海水淡化

在澳洲這個全世界最乾燥的有人居住大陸,水一直是個沸沸揚揚的話題,不過三月中因水而起的政治動員,也許有點出人意表:抗議者抱怨在維多利亞省墨爾本市郊外,一處計畫興建的海水淡化設施,會製造出太多的淡水。

這所價值三十億美元,政府擁有的海水淡化工廠,在二○一一年開張營運後,每天將製造超過三十萬立方公尺的飲用水,產量位居世界頂尖之列。環保團體聲稱這座工廠沒有必要存在。根據抗議團體「你的水源你發言」發言人倫金 (Neil Rankine) 所言,即使水消耗量增加百分之二十五,在二○一六年之前,水資源的供給量仍然會超過消耗量大約百分之六十。倫金的數據是基於澳洲政府在水資源再生以及收集雨水等其他方面努力的增長,而計算出來的。

潮汐力

潮汐力 (Tidal Power)
臺東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

潮汐力(Tidal Power)有時候稱為潮汐能(Tidal energy),是水力(Hydropower)的一種,其能量可以轉變成電力或其他有用的能量形式。潮汐能雖尚未廣泛地應用,但潮汐比風能與太陽能更可信賴,在發電上具有潛力。潮汐能發電是海洋能發電的一種,遠在羅馬時代的歐洲就有使用潮汐能的磨坊。

潮汐的起源,來自地球與月亮、太陽的相對運動,它們之間有重力(gravitational force)的彼此交互作用,週期性的水位變化與潮汐水流,是受到月亮與太陽的重力吸引所致。由於月亮與太陽的吸引產生的潮汐力量(tidal forces),結合地球的轉動,形成了潮汐現象,因此潮汐能可說是取之不竭的再生能源(renewable energy source)。潮汐發電就利用這個現象的水位升降來發電,潮汐愈強,即水位越高或水流速度(current velocity)愈大,產生潮汐能就愈強。

風力

風力 (Wind Power)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

風力 (wind power) 是利用風力渦輪機 (wind turbine) 將風能轉換成有用的能量形式,如電力等。1979年丹麥開始發展風力工業,當時所使用的渦輪機的容量很小,只有20到30千瓦 (KW),現在已擴大其容量並在許多國家使用,到2008年底渦輪機已達121.2十億瓦 (GW) 的容量。目前風力發電佔世界用電的1.5%,而且在2005年到2008年間快速成長了兩倍,有些國家已達到相當高的風力產能,像丹麥的風力佔了19%的電力生產,西班牙、葡萄牙佔了11%,德國、愛爾蘭佔了7%,現已有八個國家將風力發電用在商業用途上。

風力農場

風力農場 (Wind Farm)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

風力農場 (wind farm) 即風力發電廠,安置有一個群組的風力渦輪機 (wind turbine) 來發電的地方(如圖)。這地方可能位於山上、海(或湖)邊或離岸海(或湖)上。每個渦輪機是互相連接,有電壓集合器與互通網路,中大型的風力農場可含數十到大約100個渦輪機,涵蓋面積可達數百平方哩,渦輪機與渦輪機之間的土地可做農業或其他用途。

地熱加熱(Geothermal Heating)

地熱加熱(Geothermal Heating)
東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

地熱能(Geothermal Energy)即蘊藏在地球內部的大量熱能。在有火山活動的板塊交接地帶常有高溫的地熱發生,除了板塊交接地帶之外,大部分地區離地面每下探一公里,溫度約增加25~30℃。地熱的來源約有80%來自放射性元素蛻變時所釋放出的能量,在地球內主要產生熱量的同位素(Isotope)有K40、U238、U235、 Th232,地殼就如同絕緣體將其熱量包含其中,在地球中心的溫度可高達7000K。

自從羅馬時代人們就利用地熱來做暖氣設施與沐浴,最近則用來發電。過去地熱的開發受限於板塊交接地帶的地理位置,最近由於科技的進步,利用地熱泵(Geothermal heat pump)使可利用的地區與領域已擴大,目前已約有七十個國家直接利用地熱來做暖氣設施與水池加熱。

太陽熱能(Solar Thermal Energy)

太陽熱能(Solar Thermal Energy)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

太陽熱能 STE(Solar Thermal Energy)是利用太陽能作為熱能的一種科技。根據美國能量資訊局(USA Energy Information Administration)的標準,太陽熱能集熱器(Solar thermal collectors)分為低、中、高溫三種。低溫集熱器是一些平面面板,通常用來加熱游泳池;中溫集熱器也是些平面面板,用來加熱產生熱水給住家或商業用;高溫集熱器則是利用透鏡等聚光設備匯聚陽光,用來生產電力。不同於直接將陽光轉換成電流的光電池科技(PV),太陽熱能(STE)是利用太陽光的熱能或利用其熱能來間接發電。

在美國,加熱、通風與空調設備系統上所消耗的能源,約佔了商業用電的1/4,住家用電的一半。若利用太陽科技在加熱、冷卻與通風系統上,可補償這一部分的能量。在美國兩百萬平方公尺的太陽熱能集熱器中,有3/4是低溫集熱器,它們利用空氣或水做為傳熱介質。例如太陽能煙囪(Solar Chimney)是一種被動式的太陽能通風系統,它是由一種中空的吸熱物質(Thermal Mass)所構成,用來連接室內外的空氣。當太陽能煙囪受熱時,裡面空氣溫度升高,就形成一股上升氣流將室內空氣帶出室外,造成空氣流通現象,這種系統在羅馬時代就使用過,現在中東地區仍普遍使用。

海流能

海流能 (Marine Current Energ)
國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所彭書憶研究生/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮副教授責任編輯

海流能發展潛能 由於海洋佔地球表面積之百分之七十,其每天接收極多的太陽能,加之潮汐與地球自轉24 小時運轉,因此海流能可視為間接的太陽能。根據評估顯示,全球海流之總能源通量 (total energy flux) 約為 2.8×1014 (280 trillion) watt-hours,因此海流能可謂是無窮資源。

若所有的海流能被用於發電,海流將停止移動;但事實上,受限於海流之尺寸與大小,僅有少部分之海流能被控制及被運用於發電。若以海流能發電,其優點眾多,例如不須花錢買能源、將可24小時連續供電、不怕原料缺乏、無環境污染與土地問題,加之容易操作(僅需少數人員即可操作),因此以環境永續的觀點視之,海流能十分具有吸引力。

人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)

人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)
知識通訊評論第71期


風力最強地點人口通常不稠密,故風力發電需要基礎建設,尤其是外海的設施。

風能
快速成長,但能量穩定性和密度不高

風力發電擴張速度之快,遠出乎支持者幾年前的想像。美國在二○○七年的風力發電量提高五十三億瓦,相當於該國新增電力的百分之三十五,未來還計畫增加二千二百五十億瓦,美國風力發電計畫總量超過燃煤與天然氣電廠總和。以全球而言,根據全球風力發電理事會資料,過去五年風力發電量年年成長近百分之二十五。

《風力發電月刊》估計,截至二○○八年元月,全球現有風力發電量為九百四十億瓦,若維持年成長百分之二十一的幅度不變,六年內就會增加三倍。不過這個數字在全球仍然很低,尤其過去風車的效能僅發揮二成。

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)
知識通訊評論第71期


冰島地熱資源豐沛

地熱
供應穩定,但分配不均

地球內部蘊藏大量熱能,部分源自地球生成之時,部分是放射物質衰變而來,由於岩石導熱性不佳,熱能傳導至地表速度緩慢,若是加速,地核早已冷卻,板塊也早就將停止挪移。

由於地熱傳導緩慢,故只有少數特定地區能用以發電,例如溫泉豐沛之處,全球僅數十國能以地熱發電,其中又只有哥斯大黎加、薩爾瓦多、冰島、肯亞與菲律賓五國內,地熱發電占總用電量百分之十五以上。全球現有地熱發電量約百億瓦,且呈緩步成長,過去五年平均年增百分之三;十年前,地熱發電規模大於風力發電,如今僅剩十分之一。

人類也能直接使用地熱,利用小型幫浦做為家用與商用暖氣,或許是地熱對全球能源需求最大貢獻。

Pages