260516_能源科技政策概述

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1. Ching-Yao Chen, 能源科技/政策概述 陳慶耀 國立陽明交通大學機械工程系 特聘教授
2. Ching-Yao Chen, • 能源與環境 • 淨零碳排 • 熱能與原動力廠(發電廠) • 化石燃料 • 核能 • 再生能源: 氫能與燃料電池、太陽能、風能、海洋能、 水力能、地熱能、生質能 能源科技/政策概述 內容單元
3. 2012/12/06 Ching-Yao Chen, NASA’s image of the world at night
4. Global Warming? Global Temperature Report for 2024/
6. Arctic News (2013/6) 能源與環境 -溫室氣體與氣候 甲烷 二氧化 碳 溫度
7. Ching-Yao Chen, 能源與環境 -臺灣能源政策 社會公義!
8. 1 EJ = 1018 Joules
11. 國家能源政策 2025 - 20% 綠能 註 : 核三廠二號機在二◦二五年五月除役 2050 – 淨零碳排 2025年台電系統發電量不含轉供直 供為2,524.4 億度，其中火力發電 量 占 比 達81.3% ，包 括(1)燃 煤 26.6% 、(2) 燃 油 1.4% 、(3) 燃 氣 53.3% ，(4)再生能源占比為12.7% (含水力及汽電共生中之垃圾及沼 氣) ，(5)核能占比為1.2% ，汽電共 生占比為3.3% (不含垃圾及沼氣)， (6)抽蓄水力占比為1.2% ，儲能電 池占比為0.3%。 台積電 2024 年耗電量 255.5 億度，已 佔全國總用電量的 9%，估計 2030 用電 占全台15%。 台灣瞬時尖峰負載 41.42 GW (2024-07-23 13:38) 太陽能 : 20 GW ; 離岸風能 : 8 GW
12. 2050 – 淨零碳排 十二項關鍵戰略 Ching-Yao Chen,
13. Ching-Yao Chen, 什麼是電流 ?
14. Ching-Yao Chen, 電自何處來 ? • 傳統發電廠能源轉換 化學能↘ 熱能→機械能→電能 核能 ↗ • 直接電能轉換 (a) 太陽能電池:光能→電能 (b) 燃料能電池:化學能→電能 動能 位能
15. Ching-Yao Chen, 熱能與發電廠
16. Ching-Yao Chen, 熱能與發電廠 -(1) 渦輪機與風扇 法拉第定律 : EMF= -N dΦ/dt 馬達與發電機
17. Ching-Yao Chen, 熱能與發電廠 熱能來源: • 燃燒化石燃料 • 燃燒生質能 • 核能 • 太陽熱能 • 海洋溫差能 • 地熱能 • 燃料電池廢熱 • ………….
18. Ching-Yao Chen, 機械能(動能)發電- 風能、水力能與海洋能
19. Ching-Yao Chen, 非熱能/機械能型發電 (1) 燃料電池 (2) 太陽能光伏特電池
20. 1 - 風電/光電 Ching-Yao Chen,
21. Ching-Yao Chen, 風能
22. Ching-Yao Chen, 風能
23. 風力發電機額定發電量、扇葉直徑以及塔高之發展歷 程 中國明陽智能於福建福州海上風電場的26MW 海上風電機組，已於2025 年9 月成功 吊裝。 這款風機的單機容量為26MW，葉輪直徑達到260 米，創下世界紀錄
24. 2013/5/2 Ching-Yao Chen, 太陽能光伏特電池 光子能量->電子能量!
26. CSP Parabolic Trough Systems Linear Fresnel Systems Parabolic Dish Systems Power Tower Systems
27. Ching-Yao Chen, 熱能發電廠 -太陽熱能 槽型集熱發電
28. 2 - 氫能 Ching-Yao Chen,
29. Ching-Yao Chen, 氫能與燃料電池 (1) 電解水逆反應!
30. Ching-Yao Chen, 氫能與燃料電池 氫能優點: • 產物為水 • 無污染及溫室效應氣體 • 能源自主 氫能缺點: • 低能量密度 • 處理、儲存、運送技術 • 新型態基礎建設 • 低淨能效益(net energy)
31. 3 - 前瞻能源 Ching-Yao Chen,
32. 2013/5/2 Ching-Yao Chen, 地熱能 地熱能源有別於其他再生 能源，它具有地球內部自產 能源的特性，而且在既定開 發時間內其能源產出量是 固定，不像太陽能或風力能 有著供應不穩定的情形。 一些地熱資源較豐富國家均開始大量開發利用。自 1960年代迄今，已有廿餘國擁有地熱發電廠。目前 全世界總發電容量達8,000 MW以上。
33. Ching-Yao Chen, 熱能發電廠 -海洋溫差 • 海洋溫差(OTEC)發電是利用熱帶或亞熱帶海洋表層與水深約 1000公尺處水溫的溫差來轉換成有用的能量，一般說來，合適之 溫差應在20度以上。
34. 2013/5/2 Ching-Yao Chen, 洋流、潮汐 -渦輪機
35. Ching-Yao Chen, 海洋能-洋流 • 台灣四周海域流場圖，箭號 長度表示流速大小，方向表 示流向。 • 台灣附近的流場以東岸的黑 潮最為明顯，流向北北東。 • 黑潮是北太平洋環流的一部 份，經菲律賓東北轉而沿著 台灣東岸外海北上，黑潮主 流平行且靠近台灣岸邊，距 岸約40km，寬度約200km。 • 台電公司初步估計黑潮所蘊 藏之能量達3GW 以上。
36. 2013/5/2 Ching-Yao Chen, 海洋能-潮汐
37. 2013/5/2 Ching-Yao Chen, 海洋能-波浪
38. Ching-Yao Chen, 水力能
39. Ching-Yao Chen, 熱能發電廠 -生質能 玉米 大豆 高梁 甘蔗渣 柳枝稷 垃圾 木塊(屑)
40. 生質能 - 與窮人爭糧 ? 與森林爭地 ? Ching-Yao Chen,
41. 4 - 電力系統與儲能 Ching-Yao Chen,
42. 儲能方式 • 削峰填谷 壓縮空氣儲 能 抽蓄水力發 電 超級電 容 飛輪
43. 電池 & 電動車、混合電動車
44. 5 - 節能 Ching-Yao Chen,
45. 6 - 碳捕捉利用及封存 Ching-Yao Chen,
46. Ching-Yao Chen, • 煤:燃燒、氣化、液化 • 石油:燃燒、氣化 • 天然氣:燃燒、液化 • 岩頁油(氣):全球蘊藏量極為豐富 • 油砂:石油滲透入多孔性砂中而形成 • 天然氣水合物 (可燃冰):存在深海地 層可以提供大量天然氣的白色冰狀 物質，總蘊藏量約是傳統化石燃料儲 量的兩倍。 化石燃料
47. Ching-Yao Chen, 化石燃料-CO2 排放 CO2 排放-京都議定書/巴黎協定
48. 增強石油開採與碳封存 48 碳捕捉與封存 注入流 體 石油 CO 2 CO 2 3,000 m 800 m +
49. Ching-Yao Chen, 核能 E=mc2 熱能發電廠 -核能
50. Nuclear Power Policy Worldwide
51. Small Modular Reactors (SMRs) • Generation IV , smaller, more modular, enhanced safety, efficiency, and factory-built and transported to site, reducing costs and construction times • Size & Modularity: SMRs are significantly smaller than conventional reactors and are designed to be modular, allowing for factory production and site installation. • Enhanced Safety: Advanced designs incorporate passive safety features and novel fuel forms, such as ceramic-encased fuel, that can't melt at high temperatures. • Efficiency & Sustainability: Generation IV reactors are designed to operate at much higher temperatures, increasing thermal efficiency and offering improved waste management solutions. • Versatility: These reactors are envisioned for a variety of applications, including power generation, desalination, and supplying process heat for industrial uses, notes the Department of Energy. • Advanced Coolants: Many new designs utilize non-traditional coolants like liquid metals, molten salts, or helium gas, rather than water. • Examples of New Reactor Technologies
52. Onkalo (Olkiluoto Finland) spent nuclear fuel repository
53. Ching-Yao Chen, 結語 • 天下無白吃的午餐! • 為您的選擇付出必須的代價! • 最佳的環保能源技術-節能! 謝謝聆聽!