※各類能源之發電※
使用各種能源之發電:
目前使用在作為發電的各項能源有水力、煤炭、石油、天然氣、核能、風力、地熱、潮汐等等。不論其發電使用何種能源作為動力,其所應用之原理大致上都相同;就是當導線在磁場中以垂直於磁力線的方向移動時,該導線即產生切割磁力線,此刻導線兩端即產生一電位差,只要導線與磁場間有相對持續的運動,此時導線中就會產生源源不斷之電動勢流動。
水 力 發 電:
水力發電之原理乃是利用高水位之位能,流向低水位之發電機來發電;利用其高度落差之位能來推動水輪機,進而切割磁力線以產生電能。目前人們運用工程方法以求達到有效落差,可分為水路式(如位於南投縣國姓鄉北山村之外盤安發電廠)其水源來自於埔里鎮觀音隧道的南港溪,而後鑿山洞形成水路至外盤安發電。水壩式最為人們熟知的石門水庫即是,其乃利用高築的水壩高水位落差位能而來發電。
另外利用水力發電又可再細分為川流式、儲水式、水庫式、抽蓄式等。川流式河水即流即放,並無調整能力,優點是對河川生態影響最小,缺點是發電量極為有限。儲水式又稱為調整式,在其水路末端設有一日發電所需之儲水池,稱之為前池。水庫式顧名思義則其具有許多蓄水量,可供應長時間發電之使用。抽蓄式又稱為揚水式,其使用它種能源電廠於離峰時,如深夜時間之發電運用,抽取其自身發電後之蓄水(也就是儲水於下池)至上池備用,而於白天尖峰時再利用上池位能沖下發電。
位於南投縣水里鄉的明湖(大觀二廠)、明潭抽蓄水力發電廠(發電規模為亞洲第一大,世界排名第四。),這抽蓄水力發電廠興建的主要原因,除善於利用其他如火力、核能等深夜間離峰低價剩餘電力,經抽蓄後轉換發電成為高價的白天尖峰電力運用外;還有迅時發電支援電力不穩之功能。
為求因應台灣發電量之主力的火力發電廠,因為顧及火力發電廠熱應力達到之故,其啟動至發電約需要三十小時,停止需要兩到三小時;以及核能發電廠之核反應的複雜性,需要更多的時間作為開啟與關閉。故善於利用水力發電設備可以迅速啟動與停止之優點,甚至在必要時可以在短短十五分鐘內,馬上啟動或是停止運轉的特性。所以雖然抽蓄水力發電廠經抽取與放下之一來一往發電量,加上機械耗損後約只剩三分之一,但是其有瞬時穩定調節供電系統之電壓頻率之功用,而且用低成本之離峰電量,代之以取得高成本的尖峰發電量,有益於綜合成本的降低。
火 力 發 電:
火力發電的原理是將煤炭、石油、天然氣等燃料於鍋爐中燃燒,用其熱能導熱於水,進而成水轉換為高溫高壓的水蒸氣,然後藉此水蒸氣旋轉渦輪機,並帶動直結的發電機發電,此稱之為汽力發電。另外以天氣或是瓦斯燃燒的熱力直接旋轉渦輪機者,稱為瓦斯渦輪機發電。
至於一般通行於民間之小型發電機,有低功率之汽油發電機,以及社區大
樓為了停電或緊急使用的柴油發電機,其利用內燃機轉動發電機,則稱之為內燃力發電。
電力可謂為工業之母,故火力發電在推動台灣地區整體經濟發展過程中,扮演極為重要的角色。為了配合政府能源多元化政策,作為台灣發電主力的台電公司,火力發電採用之燃料為煤炭、重油及天然氣,其中以燃煤及燃重油的汽力發電機組為主,以燃燒天然氣為能源之複循環機組為輔。為因應尖峰負載的供電需求,另備有燃輕柴油之氣渦輪機組,離島如澎湖、綠島、蘭嶼等地區則以燃重油之柴油發電機組為主。
火力發電是目前台灣最重要的電力來源,約佔七成之地位。但是火力發電所使用煤炭 、石油、天然氣等皆屬消耗性能源 ,此資源不僅無法再生,而且再燃燒時會產生大量的二氧化碳,其引起的溫室效應導致整個地球溫度升高,進而造成南北極冰山溶化,世界各地天氣雨量更為之不穩定與加劇。
先進的世界各國為謀求改善急遽惡化的氣候,於日本京都共同協商簽定了「京都議定書」,這是國際社會承諾削減溫室氣體排放、遏止地球氣溫上升的一項國際公約,於一九九七年在防止全球氣候暖化會議上通過。議定書中要求全球三十九個工業國家與地區,保證於二零一二年前,以一九九零年的排放量為標準,減少包括二氧化碳在內等六種溫室氣體,至少百分之五點二的排放量。但是協議仍有隱憂,排放量大國之美國、中共及印度也尚未允諾加入協議。
核 能 發 電:
核能發電是利用鈾二三五的原子核吸收中子,原子核則產生核分裂,並發出熱能與二至四個中子;所放出的中子又被其他鈾二三五的原核吸收,而引起核分裂的連鎖反應,放出大量的熱能,以此大量熱能導熱於水,然後形成高溫高壓水蒸氣轉動發電機。因為核能的輻射線強大,因此核能發電廠設備,是由反應器、渦輪發電機、以及反應器安全設備所構成。
核能因為其強大之潛在危險,以及偏高之放流冷卻水,造成珊瑚、多孔蟲、浮游生物,和一些生活在潮間帶之生物白化或死亡;更因為核廢料長達數千年之半衰期 ,儲存場所輻射外洩堪慮之故等等因素,導致世界各國對於核能電爭議不斷,現在國內利用核能發電約佔總發電量之一成半。
再 生 能 源 與 發 電:
目前世界上較具發展潛力的發電能源有風能、地熱、太陽能,以及利用海洋的潮汐、溫差、波浪、海流等。其中冰島因為地熱豐富,而發展地熱發電已臻成熟。太陽能發電雖然已經有電廠實際運轉,但其容量規模與經濟效應上,仍難與傳統發電方式競爭;因此除了某些偏僻離島或高山,因為火力燃料運送不便與昂貴而使用太陽能發電外,其餘為數仍然甚少。
風力發電:
風力發電之技術雖然也已臻成熟,但是風力的不穩定性,使得風力發電一直無法達到理想狀況,而且風力發電當巨大電扇轉動之時,所發出的聲響足以形成噪音,極可能影響隨季節性南北遷徙往返的候鳥生態,目前台灣沿海地區,如以九降風聞名之新竹、苗栗海邊等地,矗立了數十支巨大發電風扇外,其餘只有離島部份地區而已;此風力發電於示範觀賞性質大過於實際發電效果。
地熱發電:
地熱發電,因為台灣屬於火山性地熱能源,普遍上酸腐蝕性太高以及蒸氣量又不足,所以除了作小型實驗性質發電外,仍達不到商業開發的經濟規模。
展望未來:
現今世界各國為了尋找下一世紀能源之所需,把研發觸角探索到外太以及所謂之內太空的海洋。目前科學家規劃理論上可行的構想,是在避開地球上大氣層雲層干擾外太空,設置一個可能廣達數十公里的太陽能板,用其接收高效率的太陽光能,然後以微波方式傳回地球轉為電能。但是目前實際上在運送物資往返地球與太空,此等成本不但非常昂貴且技術尚未成熟,一切仍在紙上談兵階段。
利用海洋的潮汐、溫差、波浪、洋流等能量發電,眾多先進國家中,以日本、法國最為積極,研究成果亦頗有進展,目前兩國都有實質電廠於海洋中試行運轉發電。台灣花東外海適逢黑潮暖流交會地帶,且不遠之外海即可深達數百米;洋流的動能,深層海與淺層海的溫差能,預估有著無限發展之條件與空間。但是汪洋大海中建築龐大的發電設施,可想而知其經費與技術之浩大與艱難,因此在經濟上仍遠不及火力或核能之效率。
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