替代能源

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。

生質燃料(Biofuel or Biomass)

生質燃料(Biofuel or Biomass)
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

不同於化石燃料(Fossil Fuel),生質燃料是取自剛死不久的有機體,包括植物、動物及其副產品。舉例來說:像是糞肥、庭園廢棄物及農作物殘骸都是生質燃料的來源。使用廢棄的生質(bio-waste)來產生能量,可減少化石燃料的消耗與溫室氣體的排放,並且減少污染與廢棄物的處理問題。最近歐盟報導強調生質能源可減少溫室效應,估計到2020年時,有相當於一千九百萬噸油的生質燃料可供使用。以碳循環(Carbon Cycle)的觀點來看,生質燃料與其他能源-如石油、煤、核能是不同的,它是一種再生能源。一般而言,生質燃料常用於交通工具的動力來源、室內取暖與日常烹飪等用途。

農業燃料(Agrofuel)是生質燃料的一種,有些農作物是特地為了用作生質燃料而栽種的。像在美國,主要有玉米、柳枝稷、大豆;歐洲有油菜籽、大麥、甜菜;巴西有甘蔗;中國有甜高梁、樹薯等。這些作物可區分為兩種:一種是含高糖量或高澱粉類的作物,如甘蔗、甜菜、甜高粱等,經過發酵(yeast fermentation)作用可產生乙醇(ethanol)。另一種是含高油量的作物,如油棕櫚、大豆、海藻等,這些植物油被加熱時,其黏度會降低,可直接在柴油引擎內燃燒,也可經化學處理,形成生物柴油(bio-diesel)。

太陽能(Solar Energy)

太陽能(Solar 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

太陽能指的是太陽的輻射光與熱,它通常伴隨著次級的太陽能源(Secondary solar resources),例如風、海洋波浪發電(wave power)、水力發電(hydroelectricity)與生質(biomass)。自古以來人類就會利用太陽能,但到目前為止,僅僅一小部分的太陽能被利用而已。

太陽光照射到地球時,約30%的輻射能被反射回太空,其餘經大氣層到達地球表面。大地、海洋與大氣層都會吸收太陽輻射能而溫度升高,海洋水汽會蒸發,造成水的循環與空氣的對流,也造成大氣現象,如風、龍捲風等。陸地與海洋因吸收太陽能而維持平均溫度14˚C,植物也藉光合作用將太陽能貯存成化學能。每年地球吸收太陽能約有385,000百萬兆焦耳(EJ / year),光合作用只逍耗約3000百萬兆焦耳;一年裡太陽光到達地球的總輻射量相當於地球上所有非再生能源總量的兩倍。

地熱能

地熱能 (Geothermal Power)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

地熱是指地球內部所蘊藏之大量熱量,其來源主要是來自地球內部放射性元素衰變所釋出之能量,和儲存於地核熔岩之大量熱能。在地球內部,蘊藏著難以想像的能量,愈深的地下,溫度愈高,儲存著愈多的地熱能。地溫梯度大約是每下探一公里,溫度上升攝氏30度。若我們能好好的開發此地熱能將是一種取之不盡,用之不竭的天然能源。

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