能源概論

1、1,能源轉(zhuǎn)換,教師: 顏維謀電話: 0939-259-149研究室: ZA105(榮譽校區(qū)A棟105室)評量方式 : 期中考(30%)、期末考(30%)、 平時考(30%) 、平時表現(xiàn)(10%),2,主要讀本,陳維新，“能源概論”，高立圖書有限公司，2009年2月/四版 王革華，“新能源概論”，五南圖書有限公司，200

2、8年3月/一版自編PowerPoint,3,第 一 章 簡 介,1-1　人與能源1-2　能源與經(jīng)濟(jì)1-3　歷史能源事件1-4　能源與環(huán)境1-5　臺灣能源現(xiàn)況,4,普羅米修斯偷得火種及燧人氏發(fā)明鑽木取火,1-1　人與能源,,,5,美國自西元1800年到2006年止的能源消耗分佈圖,1-1　人與能源,6,人類近代文明的加速，則可回顧到1760至1830年間濫觴於英國的工業(yè)革命。工業(yè)革命造成了當(dāng)時歐洲社會、經(jīng)濟(jì)、文化及產(chǎn)業(yè)重大的改

3、變，而其中在產(chǎn)業(yè)上較重要的特徵包含有：採用了新的基本原料，主要是鋼鐵。採用新的能源，包括了燃料與動力，如煤、蒸汽機(jī)、電力、石油與內(nèi)燃機(jī)等。在交通運輸及通訊上有重大發(fā)展，如蒸汽火車、輪船、電報及無線電等。將科學(xué)應(yīng)用於工業(yè)日益增多。,1-1　人與能源,7,現(xiàn)今世界人口維持在67.5億左右（2008年），比1950年多了約42億。而世界人口的預(yù)測結(jié)果則顯示，到了2050年的總?cè)丝跀?shù)很可能為95.4億，其所衍生的糧食、水資源、能源及環(huán)境

4、開發(fā)等問題都將成為人類與環(huán)境及萬物共存一重要的課題。 。,1-1　人與能源,8,一般而言，先進(jìn)或已開發(fā)國家(developed country)的能源消耗量往往甚高於開發(fā)中國家(developing country) 或未開發(fā)國家(under developed country)；換言之，消耗能源較多的國家，通常其國內(nèi)生產(chǎn)毛額(Gross Domestic Product, GDP)也越高。,1-2　能源與經(jīng)濟(jì),9,臺灣自1997至20

5、06年每年GDP與二氧化碳排放總量分佈圖,1-2　能源與經(jīng)濟(jì),明顯地，近年來隨著GDP的逐年上升，二氧化碳的排放總量也跟著攀升，且攀升幅度高於GDP。此正說明著目前為止，經(jīng)濟(jì)成長與能源及資源的消耗呈現(xiàn)高度的正相關(guān)。,10,歷史能源事件,1-3　歷史能源事件,11,1-3　歷史能源事件,伊朗革命 (Iranian revolution) 發(fā)生於1978到1979年間，結(jié)果油價由每桶22美元暴增至44美元，本次事件則稱為「第二次能源危機(jī)」

6、。美國總統(tǒng)雷根乃於1981年解除油價管制，在此期間，世界石油的消耗總量減少14%。OPEC為奪回其對原油市場的分配權(quán)，因而增加產(chǎn)量並降低價格，結(jié)果於1986年油價幾乎降成1981年的三分之一。 1990年8月伊拉克入侵科威特，使得世界油價驟升並達(dá)到8年內(nèi)新高。1973年10月爆發(fā)以阿戰(zhàn)爭 (Arab-Israeli war)，國際原油價格暴增三倍，本次事件即稱為第一次「能源危機(jī) (energy crisis)」。,歷史能源事件,

7、12,1-3　歷史能源事件,6. 1998年，亞洲金融風(fēng)暴、全球石油庫存的增加及兩年的暖冬，促使國際原油價格降至20年內(nèi)的最低點。其後的一年內(nèi)由於國際市場的強(qiáng)烈需求及OPEC的減產(chǎn)，造成油價上升3倍。1990年代末期，由於美國經(jīng)濟(jì)衰退，加之2001年發(fā)生911事件，造成油價下降近一半。2004及2005年持續(xù)對石油的強(qiáng)烈需求、石油庫存的吃緊及石油蘊藏的不確定性，因而於2005年中葉將油價推至歷史新高。,歷史能源事件,13,1-3　歷史能

8、源事件,近年及於未來數(shù)年，大部分石油需求的成長將可能來自於開發(fā)中國家，尤其是中國大陸及印度，同時，石油供應(yīng)的成長則來自於沙烏地阿拉伯、科威特及阿拉伯聯(lián)合大公國。事實上，除了新興國家對石油強(qiáng)烈需求等，近年來政治因素 ( 如伊朗發(fā)展核電 )、氣候變化 ( 如2005年卡崔娜颶風(fēng) ) 、國際恐怖活動、人為油價炒作及全球經(jīng)濟(jì)狀況等皆會導(dǎo)致世界石油價格十分敏感且強(qiáng)烈波動。2008年1月3日油價達(dá)每桶100美元，此一指標(biāo)性數(shù)字曾代表高油價的時代

9、正式來臨。但隨後由於美國次級房貸事件造成金融風(fēng)暴，使得全球經(jīng)濟(jì)遭受極大衝擊，進(jìn)而致使油價急速下跌。,歷史能源事件,14,1-3　歷史能源事件,2005年1月1日至2008年11月24日止國際原油價格變化圖,15,能源消耗有增無減,世界能源消耗,美國200年來能源消耗,16,1998年世界各國能源消耗比較圖。美國人口總數(shù)僅佔全世界4.6%，但能源消耗量卻佔全球1/4,17,世界商業(yè)性能源消耗 (1970年及1990年),18,主要能源消耗

10、類別,1998年世界及美國消耗的能源類別比例,19,開發(fā)中國家的能源使用比例,20,開發(fā)中國家的能源、GDP及人口成長,21,能源的運用事實上猶如刀之兩刃，雖然其對社會的進(jìn)步與科技的演進(jìn)有莫大的貢獻(xiàn)，但過去以來能源的開發(fā)卻也對環(huán)境造成極大的傷害、破壞及污染等。整體而言，能源使用對環(huán)境造成重大的影響有空氣污染(含硫氧化物、氮氧化物及粒狀污染物等)酸雨(acid rain)溫室氣體(greenhouse gases)排放所造成全球暖化

11、(global warming)現(xiàn)象臭氧層破壞(ozone depletion)核廢料(nuclear waste)處置,1-4　能源與環(huán)境,能源與環(huán)境,22,1-4　能源與環(huán)境,溫室氣體(greenhouse gases)排放,23,放射性物質(zhì)對環(huán)境所造成的衝擊三浬島事件發(fā)生於1979年3月28日，美國賓州哈里斯堡附近三浬島核電廠第二號機(jī)，由於一連串的機(jī)械與人為失誤，使得反應(yīng)爐爐水降低，冷卻系統(tǒng)失效，進(jìn)而使反應(yīng)爐心燃料熔毀將近

12、一半。雖然三浬島事件並未造成任何的死亡案例，但仍造成數(shù)千人的緊急疏散。車諾比爾電廠，事件發(fā)生於1986年4月26日凌晨，起因於第四號機(jī)發(fā)生燃料棒破裂而導(dǎo)致爐心熔毀，熔融之燃料碎片與沸騰之水因快速之化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生水蒸汽爆炸，反應(yīng)爐內(nèi)之輻射物質(zhì)外洩至大氣中，隨風(fēng)飄散。當(dāng)時，蘇聯(lián)當(dāng)局共緊急疏散超過十萬人。此事故發(fā)生後數(shù)個月內(nèi)造成三十餘人死亡，可謂核能發(fā)電史上最嚴(yán)重而慘痛之事故。,1-4　能源與環(huán)境,24,1-4　能源與環(huán)境,Three M

13、ile Island,25,車諾比爾電廠事件,1-4　能源與環(huán)境,26,3E的平衡發(fā)展,1-4　能源與環(huán)境,27,能源與環(huán)境,能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三者息息攸關(guān)能源消耗?空氣品質(zhì)、土地、水資源 惡化二氧化碳?地球溫室效應(yīng)、氣候變遷二氧化硫?酸雨核分裂能?放射性廢料、核能安全環(huán)境覺醒?世界地球日(19

14、70.4.22) 全美國2000萬人走上街頭,28,環(huán)境覺醒效果,29,溫室效應(yīng),CO2排放?溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)?全球暖化、氣候變遷氣候變遷?氣候反常、旱澇災(zāi)難全球暖化?海平面上升、陸地消失 電影：Day After Tomorrow,30,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,31,民國90年臺灣進(jìn)口能源中，煤炭、石油及天然氣(含液化天然氣)佔能源供應(yīng)比例各為32%、51%及

15、7%(合計90%)，而民國109年預(yù)估值則為29%、46% 及14%(合計89%)，由此可知化石燃料仍為將來能源使用之主流。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,32,我國2007年能源供應(yīng)中各種燃料所佔的比例,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,我國能源百分之99.32%依賴進(jìn)口,33,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,我國歷年能源供給與消費分佈,34,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,35,我國歷年能源供應(yīng)中各種燃料所佔的比例,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,36,我國再生能源發(fā)電裝置容量累計

16、表單位：千瓦,資料來源：經(jīng)濟(jì)部能委會，“中華民國94年6月能源統(tǒng)計月報”,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,37,就「氣候變化綱要公約發(fā)展趨勢及因應(yīng)策略」、「能源政策與能源結(jié)構(gòu)調(diào)整」、「產(chǎn)業(yè)政策與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整」、「能源效率提升與能源科技發(fā)展」及「能源政策工具」五項議題進(jìn)行深入探討 重大宣示：我國要積極參予全球性對抗氣候變遷行動，善盡國際社會的責(zé)任。節(jié)約能源與使用新能源與淨(jìng)潔能源為「無悔策略」，要積極推動。大幅提高汽電共生、再生能源及其他

17、淨(jìng)潔能源容量。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,全國能源會議1998年5月26及27日,38,穩(wěn)定能源供應(yīng)提高能源效率開放能源事業(yè)重視環(huán)保安全加強(qiáng)研究發(fā)展推動教育宣傳,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,第二次全國能源會議2005年6月20及21日,39,(一) 強(qiáng)化整體能源供應(yīng)安全機(jī)制，並加強(qiáng)跨國能源合作之機(jī)會。(二) 提高自主能源： 1. 自主能源比例由2004年的2.2%提高至2025年的4-6%。 2. 積極發(fā)展無

18、碳之再生能源推廣使用。(三) 能源多元化之項目： 1. 擴(kuò)大低碳(天然氣)之潔淨(jìng)能源使用。 2. 致力於潔淨(jìng)化燃煤的使用。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,穩(wěn)定能源供應(yīng),40,1987年所提出的構(gòu)想，指出社會不應(yīng)只顧眼前經(jīng)濟(jì)發(fā)展所進(jìn)行的資源開發(fā)，而損及下一代的權(quán)益。以亞洲為例，亞太經(jīng)濟(jì)合作會議(Asia-Pacific Economic Cooperation, APEC)之間較有共識的永續(xù)能源利用是允許經(jīng)濟(jì)發(fā)

19、展的能源需求增長，但要求政策上推動過渡能源 ( 如天然氣)的利用，並投入能源新利用的研發(fā)及推廣再生能源。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,永續(xù)發(fā)展(Sustainable Development),41,目前政府研發(fā)推廣重點1.再生能源開發(fā)技術(shù)：太陽熱能技術(shù)、太陽光電能技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、地?zé)崂眉夹g(shù)、海洋能技術(shù)、廢棄物能源利用技術(shù)。2.能源核心利用技術(shù)：燃料電池與氫能技術(shù)、淨(jìng)煤及分散式發(fā)電技術(shù)、電動機(jī)車技術(shù)。3.能源節(jié)約技術(shù)：電

20、力電子技術(shù)、電力監(jiān)控技術(shù)、照明省能技術(shù)、低污染燃燒技術(shù)、冷凍空調(diào)技術(shù)、廢熱回收技術(shù)、化工製程技術(shù)、電熱省能技術(shù)。能源管理技術(shù)：用電器具效率管理、產(chǎn)業(yè)節(jié)約能源管理、需求面管理、車輛耗能標(biāo)準(zhǔn)管理、建築物能源管理。節(jié)能技術(shù)開發(fā)：綠建築節(jié)能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)能源效率提昇、高效率設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)、新世代省能產(chǎn)品技術(shù)。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,42,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,臺灣近年來推動生質(zhì)燃料的時程表,43,「能源管理法」自民國69年8月8日首次公布以來，已

21、歷經(jīng)81年、89年及91年三次修正。目前內(nèi)容共有五章，具三十條文，分成第一章總則、第二章能源供應(yīng)、第三章能源使用與查核、第四章罰則及第五章附則。,1-5　臺灣能源現(xiàn)況,能源管理法,44,京都議定書(Kyoto Protocol),1997年12月，聯(lián)合國贊助下，167個國家簽定，限制已開發(fā)國家溫室氣體排放2008~2012年，這些國家溫室氣體排放量較1990年水準(zhǔn)平均再降5%(美國7%)事實?美國能源部預(yù)估2010年增34%199

22、7年12月，聯(lián)合國贊助下，167個國家簽定，限制已開發(fā)國家溫室氣體排放溫室氣體?二氧化碳(83%),45,京都議定書(二),2008~2012年較1990年氣體排放增減標(biāo)準(zhǔn) 歐盟:-8% 美國:-7% 日本、加拿大:-6% 東歐各國:-5~8% 蘇俄、紐西蘭 烏克蘭:0% 愛爾蘭、澳大利亞、挪威:10%、8%、1% 開發(fā)中國家:沒有規(guī)定,46,京都議定書(三),生效條件

23、 全世界溫室氣體排放量55%以上的55國簽署簽署情形 1998.12:美國 2002.3:歐盟 2002.6:日本 ?至此已超過55國，但排放量僅佔36% Why??2001.3美國(佔排放總量25%)宣佈退出,47,京都議定書(四),於我國時間 2005/2/16正式生效。 廢氣排放控制：控制二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氫碳氟化合物、全氟化碳、六氟化硫 六種廢氣的排放量。 目標(biāo)：以

24、1990年數(shù)字為基準(zhǔn)，對 35個工業(yè)國家指定數(shù)據(jù)目標(biāo)與廢氣排放限制，要求限期達(dá)成。 交易：允許 35個工業(yè)國家的廢氣排放量「交易」，擁有廢氣排放「餘額」的工廠，得以餘額和超過排放限制的工廠進(jìn)行交易。 聯(lián)合作業(yè)：允許各國在35個工業(yè)國中的其他國家協(xié)助發(fā)展減少廢氣排放計畫，提供協(xié)助國家將可得到「優(yōu)惠」。 環(huán)境淨(jìng)化發(fā)展機(jī)制：以相同的作法，對向開發(fā)中國家、其他參與京都議定書國家，提供降低廢氣排放協(xié)助者給予優(yōu)惠。,48,美國反對京都議定書,

25、1998年柯林頓政府時期簽署議定書，但遭國會反對 布希上任後於 2001年以「減少溫室氣體排放將會損害美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展」和「發(fā)展中國家也應(yīng)該承擔(dān)減排和限制溫室氣體的義務(wù)」為理由，拒絕批準(zhǔn) 美國是八大工業(yè)國之中惟一拒絕執(zhí)行「京都議定書」的國家 俄國於2004年10月正式簽署和核準(zhǔn)，議定書生效大局抵定,49,京都議定書對我國衝擊,我國二氧化碳排放總量已達(dá)2.6億公噸，若確實執(zhí)行，目標(biāo)訂於降至1990年之1.2億公噸排放水準(zhǔn)，則我經(jīng)濟(jì)平均成