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琼梧屈
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1 國立臺北大學通識教育中心能源教育通識課程 (Week 2) 進度 : 緒論與基本概念李育明國立臺北大學自然資源與環境管理研究所教授課程 TA: 蘇炯龍自然資源與環境管理研究所博士班研究生 February 27, 2009

2 授課大綱課程簡介能源相關概念定義特性與重要概念能源分類與型態能量的度量單位與單位換算能源統計指標未來能源發展趨勢溫室效應與全球暖化 2

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4 課程簡介課程資料 : 95 年度大學院校能源教育通識課程推動計畫編寫之教材 ( 教育部環境保護小組委託, 台灣環境管理協會執行 ) 參考書籍 : 李育明 ( 計畫主持人 ), 認識綠色新能源, 高雄市政府環保局與新自然主義股份有限公司共同出版, 台北 (2007) (ISBN ) 陳維新, 能源概論, 高立圖書, 台北 (2007) (ISBN ) 4

5 課程簡介評分方式 : 期中考試 35% 期末考試 45% (Open Book) 平時成績 ( 上課出席狀況 )20% 課程網站 : 台北大學遠距教學 ( ) ( 台北大學數位學苑 ( 李育明老師個人網站 ( 課程 TA ( r @ntu.edu.tw): 蘇炯龍 ( 自然資源與環境管理研究所博士班學生 ) 5

6 教育部環境保護小組 95 年度大學院校能源教育通識課程推動計畫教材篇名章名撰寫委員第一章緒論台北大學自然資源與環境管理研究所李育明教授第壹篇第二章全球能源展望淡江大學水資源及環境工程學系陳俊成教授能源總論第三章台北大學自然資源與環境管理研究所台灣能源概況李育明教授第四章能源與環境經濟台北大學自然資源與環境管理研究所張四立教授第五章太陽能行政院原子能委員會核能研究所張欽然簡任副研究員第六章風力發電台灣電力公司電源開發處余勝雄處長李文彬主管第七章水力發電台灣電力公司電源開發處余勝雄處長王崇鈇課長第貳篇第八章生質能源行政院原子能委員會核能研究所張欽然簡任副研究員能源應用第九章玉山資源公司地熱能張寶堂先生第十章海洋能工業技術研究院能源與環境研究所陳筱華正研究員第十一章核能發電台灣電力公司核能發電處蕭信堅專業總工程師第十二章化石燃料利用台北大學自然資源與環境管理研究所李育明教授第十三章節能利用與管理財團法人中技社黃正忠顧問第參篇能源效率管理第十四章永續能源台北大學自然資源與環境管理研究所李堅明教授第十五章能源與國家安全行政院環境保護署空氣品質保護及噪音管制處楊之遠處長 6

7 IDEA 網站使用簡介進入首頁首次進入點選加入, 填寫基本資料申請註冊 ; * 號欄位必填 ( 註冊成為本平台之學員, 才可以瀏覽課程 ) (1) 帳號 ( 限 8 位 ) (2) 密碼 : 自訂 (3) 所屬學院請填註 (4) 如果沒打錯, 應會收到會員通知註冊完成後, 請離開 IE, 再進入下一步驟重新進入平台, 點選進入教室後輸入帳號點選個人資料設定 ( 資料修改 ) 進入填寫正確的帳號並更改密碼 7

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9 何謂能源能源 - 能量的來源是發生工作能力的根源 ( 可作功作功 ) 能量可以是動能位能熱能等型態電能 : 使電燈發亮使電腦運作動能 : 驅動車輛提升重物熱能 : 烹煮加熱水產生蒸氣特例抽蓄發電燃料電池 9

10 能源特性熱力學二大定理第一定理 : 能量守恆第二定理 : 能量於不同型態之轉換過程中, 部分能量會形成不可利用之廢熱, 即具能趨疲 (Entropy) 特性部分能源不具可儲存性, 如電力抽蓄發電能源轉換與廢熱利用燃料電池油電混合車 (hybrid cars) 10

11 燃料電池發電 : 具有高效率之特點傳統熱機發電 : 化學能 ( 燃燒 ) 熱能機械能電能燃料電池發電 : 化學能 ( 電化學反應 ) 電能 Source: 黃鎮江 (2005) 11

12 油電混合動力車 : 廢熱利用低油耗 12

13 重要概念能量單位效率產出與投入之比值發電熱效率 : 產出電力與投入燃料熱量的比值動力機械引擎 ( 內燃機 ) 馬達 ( 電動 ) 汽車油耗行使每公里所耗汽油量每公升汽油可行駛里程數 13

14 能源的種類與型態初級能源不必處理即可直接使用的能源如 : 煤石油水力太陽不可再生能源會枯竭的能源如 : 化石燃料 ( 煤炭石油天然氣 ) 鈾再生能源具可再生性的能源, 如 : 太陽能風力水力等次級能源經轉換處理而產生另一種形式如 : 電力汽油瓦斯 14

15 初級能源化石能源 : 化石燃料 (Fossil Fuels) 煤炭石油天然氣核能發電水力發電太陽能再生能源 (?) 化石燃料原料用途 : 石油化工 ( 石化產業 ) 煤化工燃料 ( 能源 ) 用途 : 鍋爐發電加熱煉油廠 vs. 石化廠 ( 輕油裂解廠 ) 15

16 再生能源太陽能風力水力地熱生質能海洋能潮汐波浪海流海洋溫差鹽差 16

17 能量的量度度量衡 : 英制公制英制 : 呎磅馬力公制 : 米公斤瓦數量級 : 千 (k) 百萬 (M) 毫 (m) 微 (μ) 奈 (n) 奈米 :nm: 十億分之ㄧ公尺英制能量單位 (British System) 英制熱能單位 (British Thermal Unit, BTU) 馬力小時 (horsepower-hour) hour) 英制能量單位公制能量單位 : 國際系統 : 國際系統 (System International, SI ) 卡千卡 ; 焦耳千瓦小時 ( 瓩小時 ) 17

18 能量的單位當量 : 以初級能源熱含量為基底公秉油當量公噸油當量公噸煤當量個別能源的單位表示方式煤炭 : 以重量單位表示, 即公噸公斤磅等原油汽油柴油等液體燃料 : 以容積單位表示, 即公秉公升加侖桶 (42 加侖 ) 天然氣石油氣等氣體燃料 : 以體積單位表示, 即立方公尺 (m 3 ) 立方呎 (ft 3 ) 等電力相關單位發電設備容量則以瓩 (kw) 表示發電量則以瓩小時 (kwh),, 俗稱度 18

19 常用能源單位單位的換算熱量動能 :1: 卡路里 ( 卡 ) = 焦耳英制公制 :1: 1 BTU = 1,055 焦耳 = 252 卡電力動能 :1: 瓩小時 (kwh) = 焦耳能源統計 1 公噸油當量 (TOE) = 仟卡 1 公秉油當量 (KLOE) = 仟卡 1 公噸煤當量 (TOC) = 仟卡 2006 年能源消費總量中國大陸 :24.6: 億噸標準煤當量台灣地區 : 12,276 萬 (1.23 億 ) 公秉油當量人均能源消費量 :(1.23*0.92/0.23)/(24.6*0.64/13): = 4.3 (1.23*0.92/0.23)/(24.6*0.64/13) =

20 Source: 認識綠色能源 20

21 能源常用單位換算 Source: 能源統計手冊 21

22 能源產品單位熱值 Source: 能源統計手冊 22

23 石油產品容積與重量換算表 Source: 能源統計手冊 23

24 能源統計指標能源指標 ( 能源供應能源消費能源價格能源安全能源效率能源彈性值 : 指在同一期間, 能源消費成長率與實質國內生產毛額成長率之比值, 亦即實質國內生產毛額每成長一個百分點所需的能源消費成長能源生產力 : 指在同一期間, 每一單位能源消費所產生的實質國內生產毛額能源密集度 : 指在同一期間, 生產每一單位實質國內生產毛額所需投入之能源 24

25 Source: 能源統計手冊 25

26 能源統計指標 : 依存度進口 - 出口 (1) 進口依存度 = 自產 + 進口 - 出口 100(%) 進口能源 - 出口能源 (a) 進口能源依存度 = 自產能源 + 進口能源 - 出口能源進口石油 - 出口石油 (b) 進口石油依存度 = 自產石油 + 進口石油 - 出口石油自中東地區進口原油 (b) 中東原油進口依存度 = 100(%) 原油進口總量石油供應量 (2) 石油依存度 = 100(%) 能源總供應量煤炭供應量 (3) 煤炭依存度 = 100(%) 能源總供應量 100(%) 100(%) 26

27 能源統計指標 : 集中度能源集中度計算公式 : C 2 i 能源集中度包含下列三種 : 進口原油來源集中度 : 式中 C i 表示各國原油輸入我國占我國總進口原油的比例集中度愈低不僅表示進口原油之地區愈廣, 且各地區所占之比重亦較平均能源供應種類集中度 : 式中 C i 表示各類能源供應量占總能源供應量的比例集中度愈小表示我國之能源供應種類愈多各種能源之比重相當, 可降低對某項能源之依賴發電能源種類集中度 : 式中 C i 表示各種發電機組之發電量占總發電量的比例集中度愈小表示我國發電之能源來源 ( 水力燃煤火力燃油火力燃 LNG 核能汽電共生等 ) 愈多 27

28 Source: 能源統計手冊 28

29 未來能源發展趨勢發展趨勢開源節流綠色能源替代能源潔淨能源綠色能源 : 再生能源節約能源與提升能源效率替代能源可替代現有常用能源 ( 如化石能源核能等 ) 的能源再生能源與燃料電池技術 29

30 未來能源發展趨勢新能源化石能源的新興利用方式 ( 例如煤氣化等 ) 再生能源的新利用 ( 通常排除水力及風力 ) 氫能利用 ( 包括燃料電池與核融合 ) 木質素或纖維素水解成五碳醣的利用等潔淨能源指污染較少或二氧化碳排放較低的能源例如天然氣 ( 與石油煤炭相比 ) 再生能源核能 ( 暫且不論放射性污染 ) 氫能與氫經濟燃料電池核融合木質纖維素 30

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33 能源利用與人類文明工業革命 (1759- ) 機械能取代獸力與人力燃煤鍋爐產生水蒸氣自石油中提煉煤油 (1852- ) 取代鯨油照明取暖石油化學工業石油危機原油供應減少油價上漲溫室氣體與全球暖化瓦特所發明的蒸汽機 33

34 臭氧層破壞 : 氟氯碳化合物 ( 34

溫室效應若無溫室效應, 地球表面的平均溫度預估為 :-18 ( 目前約為 15 ) (http://www.

35 溫室效應若無溫室效應, 地球表面的平均溫度預估為 :-18 ( 目前約為 15 ) ( 35

36 溫室氣體及其來源 36

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投影片 1 國立臺北大學通識教育中心能源概論概論通識課程 (Week 3) 進度 : 全球能源展望李育明國立臺北大學自然資源與環境管理研究所教授 March 06, 2009 授課大綱能源相關概念能源計量單位與單位換算未來能源發展趨勢溫室效應與全球暖化全球能源展望全球能源分布特性初級能源石油煤天然氣水力與核能再生能源結語 2 能量的度量度量衡 : 英制公制英制 : 呎磅