能源種類

指天然形成的能源，不須經過轉化或轉變處理的能源。

依能否重複使用的特性分為「再生能源」、「非再生能源」，如：核能、太陽能、生質能、風能、海洋能、地熱能及核融合 ... 初級能源 次級能源 太陽能 風能 水力能 天然氣 石油 煤 地熱能 海洋能源 生質能 核分裂 核融合能 能源來源 CO2排放量 發電成本分析 ………………………………………………………………………… 常見能源 ★初級能源 指天然形成的能源，不須經過轉化或轉變處理的能源。

依能否重複使用的特性分為「再生能源」、「非再生能源」，如：核能、太陽能、生質能、風能、海洋能、地熱能及核融合能。

………………………………………………………………………… ★次級能源 指經過處理或轉換所成的，有電力、液體燃料、氣體燃料，如電力、汽油、煤氣、電磁能、燃料油以及液化石油氣等。

………………………………………………………………………… △太陽能 ◎太陽能何去何從 在茫茫的宇宙中，與人類最近的一顆恆星也是光芒四射的太陽。

太陽以它那巨大的光和熱，給地球上的萬物帶來的生機，它一刻不停地向宇宙空間發送著大量的能量。

太陽能是地球接收自太陽的輻射能，其直接或間接地提供地球上絕大部份之能地源。

球與大氣圈不斷地自太陽獲得輻射量，假設每人平均需要103W電能，則一百億人 才不過是需要1013W電能，因此只要抵達地表太陽能的百分之一轉換成可用的能量，則以滿足全球能源需求已是綽綽有餘了。

………………………………………………………………………… ◎太陽能缺點 太陽能在先天上也有缺點，首先它是「稀薄的」能源，需要廣闊面積才能收集到足夠人類使用的能量。

其次太陽能是間歇性的能源，無法連續不斷地供應，就如陽光僅出現在白天，而且時常受到雲層掩蔽，因此太陽能必須加以儲存，以供夜晚或多雲的日子使用，有時還需要其他輔助能源設備配合使用。

太陽內部所產生能量之本質，目前仍是個未解問題，由於光譜測定法，已確定太陽是由氣體物質所構成，在裡面約有80﹪的氫和19﹪的氦，其餘則為少量重元素。

太陽輻射能穿越大氣層，因受到吸收、散射及反射作用，故能直接抵達地表，太陽輻射能僅存三分之一，而其中70﹪是照射在海洋上，可惜由於受到科技、經濟和社會等因素限制，只有其中一小部份被人類所利用。

………………………………………………………………………… ◎太陽能優點 太陽能的優點，是可以在地球的所有地方得取到，而且實用性高、用途多。

現代的太陽能系統，在每天日照時間相當短的國家，也可以有效地提供大量電能。

太陽能的科技，應用甚廣。

例如太陽能的計算機、手錶等。

另外，利用太陽能來驅動的熱水器和太陽屋，在外國亦可見到不少。

而太陽能的交通工具，在一些科技較先進的國家有研究發展，如美國、日本。

這些交通工具包括飛機、汽車。

  ………………………………………………………………………… ◎太陽與太陽能的運用   太陽位於太陽系的中心，是一個由氫、氮、瓦斯所組成的，由於內部的核熔合反應產生了光和熱輻射，其中大約35%的輻射被反射回太空去，18%被大氣層所吸收，47%到達地面。

單獨到達地面的一部份，就等於全世界商業年用量的一萬三千倍。

由於太陽能是稀薄和間歇性的能源，所以必須要廣闊的面積才能收集到足 夠人類使用的能量，而且在晚上時不能收集，必須加以儲存，因此也就許多的輔助設備配合使用。

太陽能發電的方式是利用聚光鏡集中光能，帶動蒸汽發電，另一種發電方式為直接利用太陽能電池板。

科學家研究在太空中利用太陽能發電，再以微波的方式將電能傳回地球。

如果這個計畫成功，太陽能將成為未來重要的能源。

  ………………………………………………………………………… △風能 ◎風能何去何從 地球表面經過太陽照射後，各地空氣因溫度不同而產生對流，就形成風。

人類可以利用風力來推動風車、帆船和風力發電。

風力資源非常豐富而且是可再生的資源。

有很多國家正計劃把大量消耗的電量由風力發電來提供。

在2000年時風力發電已占全國用電量的13%，到了2003年，這個百分比上升到16%。

而到2030年，預測全國的 用電量有50%將來源於風力發電。

如果把歐洲海岸邊上的風力資源全利用上，所產生的電量將會是全歐洲供電量的數倍。

………………………………………………………………………… ◎風能是最便宜的能源 風能成為現有能源中最便宜的能源。

風能的構成是由風的立方變化數構成，在經濟效益很大程度上取決於風場的風力，所以安裝越多風機的風場具有越高的經濟效益。

如丹麥電力公司報導，自風力發電的居民，用電價格每度相當於配有排煙裝置，以煤炭為燃料的發電站的電的價格，這也是歐洲範圍內居民用電的平均價格。

歐洲和美國研究發展部門指出，2005年的風力發電的價格將還會有10~20%的下降。

………………………………………………………………………… ◎風力工業迅速發展的市場 從1993年起，風機市場平均每年以40%的增長率增長，預計在未來的十年會有20%的增長率。

在目前全世界大約有40個風機生產廠國家，其中一半來自丹麥，風能已逐步，不管是在發展或發展中國家發展起來了。

由於風能的無污染性更能適用於發展國家對環境保護的需求。

在發展中的國家，風機的流行更是因為風機安裝的快速和無特別的燃油需求。

     ………………………………………………………………………… △水力能 ◎水力能何去何從   太陽能是將海水蒸發到大氣中形成水蒸氣，凝結成雲後，降水落到地面，經由河流回到大海，由此稱為水循環。

水力目前唯一被人類大量開發利用在於再生能源。

水力發電技術簡單而且完備，許多國家是由水力發電為基礎工業，如水輪機、閥、水閘、發電機和相關電力設備等製造，均已 非常完善。

太陽能促使大量海水蒸發，蒸發1公克水約需600卡能量，大約有佔全部之23﹪瓦太陽能用於此蒸發工作。

蒸發後之水進入大氣中形成雲層，然後形成雨水落下地面，陸地上雨水具有位能，位能等於水重量，人們利用具有位能之水產生機械動力或電力。

一般將雨水聚集於水壩之內，然後利用水位落差之能量以帶動渦輪機或發電機而產生電力。

………………………………………………………………………… ◎水力能優點 水力開發對環境之衝擊較小，除了提供廉價電力外，有下列優點，如管制洪水氾濫、提供灌溉用水、利於河流航運、提供尖峰時段電力調度。

  ………………………………………………………………………… △天然氣 天然氣是易燃性物質，若遭受外力撞擊破壞容易產生爆炸現象。

以人工建築設施存放天然氣，在遭到外力破壞如地震、火災等，易產生危險。

因此現常常利用舊有油氣田注入外來天然氣儲存，以下為儲存方式優點：   ◆地下結構存在數千萬年，結構堅固，耐震。

◆ 地底下為無氧環境，可完全避免失火、爆炸等危險產生。

◆ 儲存天然氣可調節市場供應平衡。

  ◆ 避免地面容納設施滿載時，燃燒多餘天然氣造成浪費。

天然氣是一種伴隨石油、煤產生的氣體。

一般石油田地層上方會形成一層天然氣層。

在石油開採由地下取出時，由於壓力丕變也會使石油分解出天然氣。

煤礦層是因動植物腐爛而形成，在腐爛過程中也會產生天然氣。

天然氣本身是一種較為乾淨的物質，多含碳、氫、甲烷等成分，成分較為純淨，是一種優良的燃料。

石油、煤之中含大量的雜質，如硫、矽等，若作為燃料易污染環境。

且天然氣為氣態，燃燒較為完全，可有效減低一氧化碳產量。

石油、煤因雜質多，燃燒不易完全有碳氧化物、硫氧化物等有害物質產生，而會造成酸雨，對生態環境殺傷極大，因此近年來天然氣的使用上有較多的進步。

  ………………………………………………………………………… △石油 ◎石油何去何從 石油是油植物殘骸形成基本方式而與煤不同，至於天然氣則為低碳氫化合物與甲烷混合物，有時含有不定量氮或雜質，如硫化氫。

石油形成過程第一步為有機物與砂混合形成沉積層，由於沉積物繼續不斷地堆積，導致溫度和壓力上升，最後沉積層變成沉積岩，稱之為源岩。

第二步為有機物在沉積岩中轉變成石油。

由於沉積岩壓力，外加地下水之流動，油珠因而遷移進入多孔性岩層 ，此為今日所發現的油田。

  非常見能源 △煤 ◎煤的形成 煤是近代工業最重要的燃料之一，主要成分是碳、氫、氧和少量的氮、硫或其它元素。

煤是由有機物生長在沼澤或河流三角洲植物殘骸分解而成，形成包括以下各種過程，首先植物殘骸經過細菌腐化分解而轉變成泥煤，泥煤經期沉積並加上地球的造山運動，使泥煤層更深埋於地底，再經地熱和生化反應作用，泥煤最終轉變成各種等級的煤。

煤化過程中，氫、氧含量漸減而碳含量漸增，另外於此過程中同時產生甲烷，逸進入大氣圈，或移動進入地質圈閉而形成今日天然氣儲氣層。

  ………………………………………………………………………… ◎煤的性質 煤所含碳量劃分等級，最低級煤為褐煤，褐煤在於較低溫度和壓力下形成。

次煙煤和煙煤是於較高溫度和壓力下形成。

而最高級煤為無煙煤，無煙煤在相當高溫度和壓力下形成。

硫是煤最重要雜質之一，通常以硫化物形式出現在煤的燃燒生成物中。

  ………………………………………………………………………… △地熱能 地熱能主要來自地球內部放射性元素衰變所釋出之能量，和儲存於地核熔岩大量熱能，其依賴岩石導熱性或藉助熔岩與水向上移動傳導至地球表面。

地熱能數量異常龐大，估算地球總熱含量約有3081仟卡。

開發技術上，人能經濟有效利用者僅為地殼底下數公里深之熱源。

地殼內地熱能，主要儲存於岩石本身，而少部分儲存在岩石孔隙或裂隙之水中。

地熱能為低能量密度之能源，必須經由大量岩石集取，目前水是地熱能之主要輸送媒介。

………………………………………………………………………… △海洋能源 地球上海洋面積約占三億六千多萬平方公里，約是陸地面積二倍半，佔地球總面積71﹪。

海洋中蘊藏許多豐富資源，近年來由於石化能源日益枯竭及世界性經濟蕭條，促使利用海洋能源之開發研究益受重視。

海洋能源包括下列數種： ◆ 潮汐能 ◆ 波浪能 ◆海洋溫差能 ◆鹽梯度能 ◆ 生質能 ◆洋流能    地球直徑與地球~太陽或地球~月球距離相較顯然是微不足道，但是太陽或月球對地球各地作用力略有差異。

月球引力和平均引力差值稱為干擾力，干擾力水平分量迫使海水移向地球~月球連線並產生水峰。

對應於高潮水峰，每隔24小時又50分鐘為月球繞地球一週所需時間發生兩次，此月球每隔12小時又25分鐘導致海水漲潮一次，此種漲潮稱為半天潮。

潮汐導致海水平面升高與降低呈週期性。

一月份、滿月和新月時，太陽、地球和月球三者排列成一直線。

此時太陽和月球累加引力作用，使得產生潮汐較平時為高，此種潮汐稱為春潮。

當地球~月球和地球~太陽連線成一直角，此引力相互抵消，因此而產生之潮汐較低，是為小潮。

………………………………………………………………………… △生質能 生質稱為有機物，能直接或間接充當燃料使用。

生質能主要成分為碳氫化合物，此能來自植物光合作用。

未來各種具有潛力能源中，生質能滿足未來能量需求，例如家庭需求、偏遠地區開發或石油之取代等，均將扮演相當重要之角色。

◎生質能優點 ◆ 提供低硫燃料。

◆ 提供廉價能源。

◆ 將生質轉化成燃料可減少環境公害，就如垃圾→燃料。

◆ 與其他非傳統性能源相較，技術上之難題較少。

………………………………………………………………………… ◎生質能缺點 ◆植物僅能將極少量太陽能轉化成生質能。

◆單位土地面積生質能密度偏低。

◆缺乏適合栽種植物土地。

◆生質能水分偏多(50~95﹪)。

………………………………………………………………………… △核分裂 在理論上核能產生循兩種可能途徑，其中為核分裂，是重元素，如鈾、鈽吸收中子分裂成為二質量約相等分裂產物，並釋出大量能量反應。

兩輕元素融合產生新元素，釋放出大量能量反應。

核融合技術目前無法商業化，今日核子動力均源自核分裂，由核分裂產生電力，目前約佔全世界總電力供應量百分之十。

核分裂過程可分成數個階段，首先中子撞擊重原子核，中子被吸收而形成複核，此複核並不穩定而繼續分裂成兩個或以上之原子核，同時並放射出數個中子，這些中子又被其他原子核所吸收，若具有足夠之原子則可能發展形成鏈鎖反應，此鏈鎖反應即構成核子反應器運轉基礎。

  ………………………………………………………………………… △核融合能 核能分兩種，其中一種為核分裂能，另一種為核融合能。

前者係重元素分裂所發出能量，後者為輕元素結合成重元素所發出能量。

太陽能係源自核融合反應，此外熱核彈或氫彈均利用核融合原理製成。

什麼叫做核融合反應呢？氚為氫的同位素，由一質子和二中子構成。

氘可以從海水中提取，而氚則不存在於天然界中。

以上四種反應式中，各反應均有能量釋出。

為何會有這種釋出能量呢？那是因為分裂與融合之間仍具有基本不同點，例如核分裂為自然的現象，只要可分裂燃料質量夠多達到臨界狀況即可產生鏈鎖反應，但是在核融合方面，由於首先要讓核子與核子之間能夠很靠近才可能有反應發生，必須外加相當的能量破除庫倫電位障壁。

此因核子係帶正電，其會互相排斥。

  核融合之研究想辦法將電漿侷限於一隔離的空間，使其相互碰撞，但在另一方面又是熱力學上不平衡的現象，因此只有期望人們能用強有力的辦法成功地侷限那些電漿。

如果人們能在此發生前就先獲得融合反應所產生之熱量，則人類將可擁有取之不盡，用之不竭的核融合能。

………………………………………………………………………… △溫差能 地球上百分之七十一為海洋，共約140百萬平方英哩，因此海洋為最大太陽能收集和貯存器。

海洋表層與深層溫度不同，一般在熱帶地區，地層與1000米深海水溫差可達25℃。

與潮汐或風能不同，海洋中所貯存熱能可連續利用。

理論上只要有溫差存在，即可抽取能量，實際上溫差若愈大，則海洋熱能轉換效率愈高，成本愈低，因此海洋熱能轉換最適合熱帶或亞熱帶地區發展。

………………………………………………………………………… △台灣能源從何來 ………………………………………………………………………… △CO2排放量 電源別 核能 水力 燃油火力 然氣火力 燃煤火力 國際排放全交易無限場合 — — 約0.12~1.6圓 約0.08~1.0圓 約0.14~1.8圓 只靠日本國內對策場合 　 　 約4.9~12.3圓 約3.0~7.6圓 約5.7~14.2圓 ◎CO2排放單位： 煤                         0.1034g-c/kcal 石油                     0.0826g-c/kcal 液化天然氣         0.0564g-c/kcal ………………………………………………………………………… △發電成本分析 ◎容量因素實績 　 容量因素（單位：％） 核能 燃煤火 燃油火 LNG火 1993 75.4 72.5 29.5 56.4 1994 76.6 74.3 36.4 58.9 1995 80.2 74.6 30.1 54.7 1996 80.8 74.8 27.8 53.6 1997 81.3 73.6 21.9 51.7 1998 84.2 70.2 18.7 49.8 ………………………………………………………………………… ◎範例電廠基本數據 電廠種類 裝置容量 運轉年限 容量因素 一般水力 1.5萬KW 40年（40年） 45% 燃油火力 40萬KW 40年（15年） 80% LNG火 150萬KW 40年（15年） 80% 核能 130萬KW 40年（16年） 80% ………………………………………………………………………… ◎核燃料循環成本計算條件 　 本次計算 1994年計算 燃耗 45,000 MW d/t 40,000 MW d/t 駐爐時間 5年 4年 濃縮度 3.8%（BWR）4.1%（PWR） 3.0%（BWR）3.4%（PWR） 熱效率 34.5% 33.0% ………………………………………………………………………… ◎電源別發電成本                                                                                                                                     單位：日圓/每度電 核能 5.9（約9） 水力 13.6（約13） 燃油火力 10.2（約10） 液化天然氣火力 6.4（約9） 燃煤火力 6.5（約10） ………………………………………………………………………… ◎核能發電成本組合 總費用 5.9 圓/KWh 　 資本費（折舊費、固定資產稅、除役費用等） 2.3圓/KWh 運轉維護費（修繕費、一般管理費、事業稅等） 1.9圓/KWh 燃料費（核燃料循環成本） 1.7圓/KWh ………………………………………………………………………… ◎燃料費（核燃料循環成本）組成 核燃料循環成本 1.65 圓/KWh 　 前端 原料鈾（含轉換） 濃縮 再轉換 0.74 圓/KWh 0.17 圓/KWh 0.27 圓/KWh 0.29 圓/KWh 再處理 0.63 圓/KWh 後端 中期貯存 廢料處理、處置 0.29 圓/KWh 0.03 圓/KWh 0.25 圓/KWh ………………………………………………………………………… ※「廢料處理、處置」包括高放射性核廢料與其他伴隨再處理產生之中低放射性廢料處理、貯存及處置等費用。