再生能源發(fā)展趨勢(shì)

1、再生能源發(fā)展趨勢(shì)鍾翼能 博士圖1 能源與再生能源關(guān)係圖 資料來(lái)源：工研院能資所 壹、太陽(yáng)能之現(xiàn)況與未來(lái)發(fā)展一、 太陽(yáng)能熱水器原理 太陽(yáng)能熱水器的基本原理就是利用真空管集熱，促使管內(nèi)水溫高於水箱水溫，因熱水比冷水輕，形成對(duì)流，最終使水箱中的溫度達(dá)到使用所需的溫度。圖2 太陽(yáng)能熱水器 資料來(lái)源：工研院能資所二、太陽(yáng)能發(fā)電的運(yùn)用 太陽(yáng)能電池可以把光能轉(zhuǎn)換成電能，主要構(gòu)造是利用半導(dǎo)體材料，薄的型半導(dǎo)體置於較厚的型半導(dǎo)體上，當(dāng)光子撞擊該裝置的表面時(shí)，型和型半導(dǎo)體的接合面有電子擴(kuò)散，電流即可利用上下兩端的金屬導(dǎo)體將電流引出利用。 由於太陽(yáng)電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直

2、/交流轉(zhuǎn)換器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，才能供電至家庭用電或工業(yè)用電。太陽(yáng)電池（solar） cell）產(chǎn)生直流電圖3 太陽(yáng)光電池原理太陽(yáng)熱能及光能應(yīng)用範(fàn)例1.太陽(yáng)熱能(1)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)(2)太陽(yáng)能溫水游泳池(3)太陽(yáng)能溫室(4)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)2.太陽(yáng)光能(1)電子產(chǎn)品：計(jì)算機(jī)、手錶、手電筒、無(wú)線電。(2)公共設(shè)施：路燈、大眾運(yùn)輸系統(tǒng)、燈塔、無(wú)人氣象站、 山中避難小屋。(3)生活科技：太陽(yáng)能車、太陽(yáng)能飛機(jī)、家用輔助電力。(4)太空科技：衛(wèi)星、太空船、太空站。太陽(yáng)能的優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)(1)普遍性：太陽(yáng)光照射的面積散布在地球大部分角 落，只有入射角不同而造成的光能有所差異，但至少是自產(chǎn)能源，不必仰賴進(jìn)

3、口，無(wú)所謂的能源危機(jī)。(2)永久性：太陽(yáng)的能量極其龐大，據(jù)估計(jì)至少有六 百萬(wàn)年的期限。(3)無(wú)污染性：現(xiàn)今使用最多的礦物能源，不外乎是污染的問(wèn)題，使用太陽(yáng)能則無(wú)危險(xiǎn)性及污染性。2.缺點(diǎn)(1)能量密度低：需要靠有效的收集與發(fā)展高效率的儲(chǔ)能設(shè)備才能有效利用。(2)穩(wěn)定性差：受日夜氣候的影響，太陽(yáng)的能量不斷的產(chǎn)生變化。(3)裝置成本過(guò)高：吸收太陽(yáng)能的受光面積必須到達(dá)一定的規(guī)模才能有所成效，因此相對(duì)成本提高。貳、 風(fēng)能之現(xiàn)況與未來(lái)發(fā)展一、風(fēng)能利用 人類使用風(fēng)能的歷史由來(lái)已久，數(shù)千年前即已懂得利用風(fēng)力推動(dòng)船隻在水面上航行，而約一千年前中國(guó)及波斯就已經(jīng)設(shè)計(jì)了垂直軸風(fēng)車，以做為提水及磨碎穀物，而後風(fēng)車在荷蘭

4、、希臘等歐洲國(guó)家被廣泛的利用，但其設(shè)計(jì)已經(jīng)改為和水車一樣的水平軸式。二、風(fēng)能發(fā)電原理 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的風(fēng)速，便可以開始發(fā)電，並產(chǎn)生風(fēng)速在每秒十三至十五公尺時(shí)（大樹幹搖動(dòng)的程度）的輸出力道。圖4 風(fēng)力發(fā)電原理三、風(fēng)能的效益 風(fēng)力發(fā)電並不能將所有的風(fēng)力能源轉(zhuǎn)換成電力，理論上最高轉(zhuǎn)換效率約為59，實(shí)際上大多數(shù)的葉片轉(zhuǎn)換風(fēng)能效率約介於3050之間，經(jīng)過(guò)機(jī)電設(shè)備轉(zhuǎn)換成電力後的總輸出效率約介於2045之間，由於風(fēng)力發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益取決於發(fā)電效率，所以目前的風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為水平軸式。四、世界風(fēng)能發(fā)

5、展趨勢(shì) 風(fēng)電是世界上增長(zhǎng)最快的能源，裝機(jī)容量每年增長(zhǎng)超過(guò)30。到2003年初，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到3200萬(wàn)千瓦，相當(dāng)於32座核電廠的發(fā)電量，足以供應(yīng)4000萬(wàn)歐洲居民的電力需求。 據(jù)估計(jì)，世界風(fēng)能資源每年可達(dá)到53萬(wàn)億千瓦，預(yù)計(jì)2020年世界電力需求將達(dá)到25.578萬(wàn)億千瓦，換句話說(shuō)，全球可再生的風(fēng)能資源是整個(gè)世界預(yù)期電力需求的2倍。五、臺(tái)灣風(fēng)能發(fā)展概況 臺(tái)灣為一海島地形 每年約有半年以上的東北季風(fēng)期，沿海、高山及離島許多地區(qū)的年平均風(fēng)速每秒超過(guò)4公尺，風(fēng)能潛力相當(dāng)優(yōu)越。臺(tái)灣每年平均風(fēng)速大於4公尺的區(qū)域，總面積約佔(zhàn)2000平方公里，可開發(fā)的風(fēng)能潛力估計(jì)約300萬(wàn)千瓦。目前在臺(tái)灣已設(shè)

6、置臺(tái)塑麥寮、澎湖中屯、竹北春風(fēng)等三座風(fēng)力發(fā)電廠，總裝置容量達(dá)到8540千瓦。臺(tái)電公司擬定的風(fēng)力發(fā)電十年發(fā)展計(jì)畫，規(guī)劃於臺(tái)灣西部沿海風(fēng)能資源豐富地區(qū)優(yōu)先辦理，未來(lái)十年內(nèi)以設(shè)置200臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或總裝置容量30萬(wàn)千瓦以上為目標(biāo)。六、臺(tái)灣風(fēng)力發(fā)電廠據(jù)點(diǎn)介紹（一）雲(yún)林麥寮風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 臺(tái)塑在雲(yún)林麥寮工業(yè)區(qū)裝設(shè)四臺(tái)丹麥Vestas風(fēng)力機(jī)組，總發(fā)電量達(dá)到2640千瓦，發(fā)電量約800萬(wàn)度，於民國(guó)八十九年十二月完工運(yùn)轉(zhuǎn)。圖5麥寮風(fēng)力發(fā)電廠 （二）澎湖中屯風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由經(jīng)濟(jì)部補(bǔ)助設(shè)置，臺(tái)灣電力公司負(fù)責(zé)建造的澎湖中屯風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，由四臺(tái)德國(guó)Enercon組成，總發(fā)電量達(dá)到2400千瓦，於民國(guó)九十年十月完工運(yùn)轉(zhuǎn)，供

7、給澎湖地區(qū)6的用電量。3500千瓦，於民國(guó)九十一年十月完工運(yùn)轉(zhuǎn)。圖6 澎湖中屯風(fēng)力發(fā)電廠（三）新竹春風(fēng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)天隆造紙廠在竹北工廠區(qū)設(shè)置二臺(tái)丹麥Vestas風(fēng)力機(jī)組。圖7 新竹春風(fēng)風(fēng)力發(fā)電廠七、風(fēng)能的優(yōu)缺點(diǎn)及限制（1）優(yōu)點(diǎn) 1.潛能巨大，取之不盡，用之不竭。據(jù)估計(jì)全 球風(fēng)能蘊(yùn)藏量很大，約為目前世界化石燃料產(chǎn)生能量的3000倍。 2.就地可取，無(wú)須長(zhǎng)途運(yùn)輸。 3.分布廣泛，利用方便。 4.不污染環(huán)境，不破壞生態(tài)，是一種清潔且安全的 能源。（2）缺點(diǎn) 1.風(fēng)的不穩(wěn)定性高。 2.受地形影響大，地區(qū)差異顯著。 3.降低土地利用價(jià)值。參、 生質(zhì)能之現(xiàn)況與未來(lái)發(fā)展一、 生質(zhì)能來(lái)源:工業(yè)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)廢

8、棄物林業(yè)廢棄物 生質(zhì)能的廣泛定義是指所有的有機(jī)物，經(jīng)過(guò)各種化學(xué)反應(yīng)後，再取其能量應(yīng)用，例如農(nóng)村及都市地區(qū)產(chǎn)生的各種廢棄物，如牲畜糞便、農(nóng)作物殘?jiān)?、薪柴、製糖作物、城市垃圾及污水、水生植物、能源作物等，皆可直接燃燒應(yīng)用，或是由厭氧消化反應(yīng)產(chǎn)生沼氣後再行利用，是目前最廣泛使用的一種再生能源，約佔(zhàn)世界所有再生能源應(yīng)用的三分之二。工業(yè)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè) 廢棄物林業(yè) 廢棄物生質(zhì)能 圖8 生質(zhì)能的來(lái)源 二、生質(zhì)能之轉(zhuǎn)換 上述之生質(zhì)能源可利用各種方法將其轉(zhuǎn)換為能源供人類使用，轉(zhuǎn)換的方式有下列幾種：（一）直接燃燒（二）熱轉(zhuǎn)換如氣化與裂解產(chǎn)生合成燃油或瓦斯（三）發(fā)酵、脂化等方式產(chǎn)生酒精汽油、沼氣或生質(zhì)柴油（四）生物轉(zhuǎn)換產(chǎn)生氫氣、甲醇等燃料圖9 生質(zhì)能轉(zhuǎn)換能源示意圖肆、 再生能源與新能源未來(lái)之發(fā)展 為了因應(yīng)化石燃料日趨枯竭及抑制二氧化碳之排放量、保護(hù)地球之生態(tài)環(huán)境，源源不絕及乾淨(jìng)之再生能源及能源的新利用技術(shù)之發(fā)展已成為全球之趨勢(shì)。 我國(guó)政府為發(fā)展再生能源及研發(fā)能源之新使用技術(shù)，在挑戰(zhàn)2008:國(guó)家發(fā)展重點(diǎn)計(jì)畫中將再生能源發(fā)展列入重要計(jì)畫，其重