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能源( energy )，是人们可以利用的全部能量。自从地球上有了人类，人便懂得利用本身的体力、兽力、以及大自然的太阳、风力、水力等能源去产生能量，为人们做各种工作。随著文明的演进，人更学会利用煤、石油、天然气、海潮、原子能等能源去产生热能、电能和机械能，替人类创造更舒适的生活。

何谓绿色能源

所谓绿色能源分别指再生能源及节能与提升能源效率的技术。再生能源指的是，相对煤、石油、天然气、铀（核能）等不可再生能源，而能于自然界中取得再利用且源源不绝之能 源。而利用高效率、低污染的能源转换及利用新技术，便能节能且提升能源效率。 太阳能吸收板分设于屋顶及社区周界，供给照明及加热之用。绿色社区中亦有考量环境保护及资源回收之有机农场及水产养殖，所有作物浇灌用水皆为简易处理后之回收生活污水。肥料之使用亦为厨馀及修剪枝叶废物熟化之堆肥；养殖鱼池之表面曝气设施亦由风力产生之电力所供给。特别值得一提的是，为节省空调电力，社区内建筑物之构筑皆考虑通风及日照角度。且建筑外部以蔓藤植物覆盖，以提供凉荫。本绿色生态社区之构造理念，可供国内生活环境改造计划参考。

发电的原理 电是一种自然力量,可以用人为的方法引发,这就是[发电]。要产生电流,必须迫使电子脱离轨道,这就需要外来力量的协助,风力、火力、水力、核能都可以。 有了这些能源,就可以发出高温→产生蒸气→推动涡轮 →转动发电机,电力就源源不觉得产生了。

能源意义

能源存在于自然界中，不需经过转换处理，直接可用的称为“初级能源”﹝Primary Energy﹞，例如太阳能、水力等，但凡必须经过转换才可提供使用的能源，称之为“次级能源”﹝Secondary Energy﹞，例如：汽油、电能等。 目前依赖最重，使用最多的还是化石性燃料﹝Fossil fuel﹞，如煤、石油和天然气等，占有90﹪以上的今日能源供应市场由于这类燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均。

绿色能源种类

一、 太阳： 1. 每年照射到地球表面的太阳能，估计为1.78×1017瓦-年，约为目前全世界每年所需能量的一万多倍。 2. 其中有30%之太阳能被反射回太空。 3. 约有50%为地球表面吸收后，再重新辐射出去，因此得以维持地球表面的温度。 4. 约20%的太阳能将地表的水蒸发成水蒸气，形成云、雨及空气的流动(水力和风力的由来)，同时也造成海洋表面和底层的温差。 5. 只有很小的比例(约0.06%)用于进行植物生长所需的光合作用，太阳能被转化储存在植物体内碳氢化合物的化学能。 6. 太阳能可经由太阳电池直接转换为电能，或是利用反射镜，将太阳光焦聚直接转换为热能。直接取用的太阳能，没有造成任何污染，是非常干净的能源。(但成本高，经济价值不高，仅适合在沙漠或偏远地带)。

补充发电原理：一个太阳能电场包含许多排的太阳能电池，他们与一个中央的热交换机联结，来产生驱动发电机。这些太阳能电池通常被曲面的反射镜环绕，并且方向随著太阳光的角度而改变，使之更有效率。太阳能电场的主要缺点是在热从集电器转移至中央热交换机的过程中流失，一个解决方法是籍一个含有数千个分离的镜子的循环区域，将太阳的热能集中到一个中央收集点。第一个中央收集系统是温度达摄氏3,000 度以上的实验性太阳能熔炉，而在西元1980 年代，第一个中央收集动力塔开始运作。太阳的射线焦点集聚在动力塔的顶端，并且藉一连串含有液态钠的黑色管子来收集热，在基底的热交换机和锅炉连结，以产生蒸气来驱动发电机。

二、 水力与风力发电： 本质上都是太阳能的间接利用，发电过程不会产生污染性废物，是相当理想的清洁能源。(在开发中国家，水力发电资源已趋饱和。且造成对生态环境的影响广受争议，风力发电之风车叶片会产生很大的噪音，使人不安，且对自然景观有负面的影响。)

发电原理： 水力发电～ 1. 惯常式　川流式、调整池式、水库式 水是自然动力中最有用，因为它最容易被掌控。流水可经由水闸或管线被输送，更重要的，一条河流可藉水坝区隔成能容纳大量水的水库，当需要时便释出其所需的量。水力常被规划成水力发电厂，通常建基于大型的水坝，最佳的地理位置是在高山地区且狭窄而两侧陡峭的河谷，水坝建于如此的河谷可以产生超过100公里(60英哩)长的蓄水库。大规模的计划或许就不只一个简单的水坝和蓄水库。在澳洲的雪山(Snowy Mountains)，雪河的水借由一连串的地下通道，转至十六个发电厂。

2. 抽蓄式 水力亦被用来储存其他发电厂多馀的能量，这可所谓的抽蓄发电厂(pumped-storageplant)来处理，及使用两个分离且不同水平面的蓄水库。正常运作下，位置较高的水库的水被用来驱动涡轮产生电，而经过涡轮的水便储存在较低的水库。一但有多馀的电，便被用来抽取较低水库的水回到较高的水库。电力的需求在白天时达到最高点，这亦意味著，大多数的发电站，抽水的工作通常在夜间完成。

风力发电～利用风力推动风车旋转发电机，叫风力发电。风力发电主要是使用螺旋桨型风车，有时亦采用锥形或新式多 翼型等。 风力发电的优点是不会造成公害，而且取用不尽。但风力发电也有困难，就是风向和风力时常改变，且无法 将能量集中。 为了解决这些问题，所以需组合特殊装置。目前已有3000千瓦的风力发电设备在运转。

三、 潮汐与地热发电： 潮汐发电以及地热发电都是善于利用地区和地形的特性，以产生干净能源。 发电原理：利用潮的满干所型成的落差，来从事发电的方法，如图所示，在海湾围建提防和水路，在涨潮时引水 入储水池；退潮时将储水放出，每日可发电 4 次，但当潮的满干落差小时，则很难发电。

地热发电～我国位处地热地带中，对于地热的利用抱著莫大的期待和远景；目前正不断进行研究和探测的工作，相信不 久将可加速开发。我国国民每人使用的平均电力约0 . 4 千瓦，所以人口5万人的乡镇只要有2万千瓦的地热发 电厂，即可供应全乡镇的用电量。位于宜兰县的清水地热发电厂，目前发电量已有800千瓦。现在所进行的地热发电厂，是采直接取用地下蒸气来旋转汽轮机发电的蒸气发电法。另外还有从地面将水送 入地下产生蒸气的方法，使用此法时，即使地下没有蒸气储存层的地方，仍然可以发电。所以，地热可说是无 穷尽的地下能源。

四、 生质能的应用： 植物本身、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等，可经化学处理合成为液体燃料，或经微生物的发酵作用产生沼气，可用于燃烧产生热能，这种能量称为生质能。 利用甘蔗或玉米可制成酒精，是当今最主要的生质能能源。而生质能的供应需要依赖大面积种植，因此制作成本甚高，不适合地狭人稠的国家。尽管如此，生质能仍是一个值得选择的替代化石燃料的能源。酒精燃烧固然会产生二氧化碳，但因大量植物的种植，经由光合作用，可回收大气中的二氧化碳而达到平衡。 发电原理： 沼气发电 ～利用动物排泄物与垃圾堆中的沼气当燃料，燃烧后产生争气热能来推动涡轮机的发电法。

甲烷 　　　60~70% 二氧化碳　 23~30% 硫化氢 　　1~5% 水蒸汽等 　少许

欲得良质的气体燃料，必须把上述气体中之不纯物去除，以提高燃烧利用价值；上述不纯物中水份会堵塞通气孔道，和二氧化磷一样含量多则降低整个燃气之燃烧值﹝发热量﹞，此外硫化氢会腐蚀机械设备而且燃烧时生成有毒的二氧化硫，于人有害。 沼气﹝生质气﹞转化的方法，主要是以嫌气酿酵，嫌气发酵不但可以制出有用的燃气，还可以制成肥料，同时对生质具有杀菌的功效。

五、 核能反应发电： 核能和一般火力发电一样，从特定的燃料中，发出大量的能，利用核反应产生巨大的核能，制造高温高压的蒸气或气体，导入输机，驱动发电组发电。 核能所用的燃料，乃是可分裂或融合的放射性物质，例如铀235、钸239、铀233等 核能在近年来由于日本和法国研究发展快滋生核反应炉，利用快速中子撞击铀-238，使转化成可分裂的钸-239，作为核反应的燃料。使先前含量高达99.3%的铀-238，可充分的利用。

补充核分裂：核能的产生首先是以中子撞击可分裂物﹝如铀235﹞使分裂，变成钡及氪等原子，并发出能量以及快速中子，这些中子又会去撞击旁的铀原子核使分裂进行下去，称为连锁反应﹝或链反应﹞，为了有效控制反应速率，因此需要“缓和剂”﹝例如水、石磨、重水等﹞来吸收中子的能量，使之减速，以及“控制棒”﹝例如锆金属管中贮存石墨等可以吸收中子的物质﹞以使参与反应的中子数降低，直到反应以等速进行，反应时发出的能量是靠“冷却剂”来移走，常用的冷却剂有二氧化碳、水、氦、液态钠等，冷却剂流经“热交换器”把热量送出制造高温蒸气，送往汽机，产生动力。 核融合：目前人类只会应用融合时的巨大核能，当作杀伤武器﹝如氢弹﹞，由于核子融合﹝聚变﹞往往需要摄氏1亿度的高温因此欲将核融合发电，投入的能量比发出的多，迄今能停于研究阶段，但是核融合的生成物很安全，燃料又便宜﹝例如1m3的水电解所得的天然重氢，采融合反应所发的核能，就超过200吨石油的能量﹞，所以核融合发电仍是很有发展潜力。

六、 石油和天然气： 人类应用的最多，依赖得最重的能源，就是石油﹝又称原油﹞，由于石油和天然气往往相伴而生，又可互相转化或代用，是所有能源中最方便使用的燃料，它可视需要量的多寡而调节生产量，便于输送，也便于储藏，可直接燃烧用于发电或驱动引擎。因此通称之为“油气”，目前在估计石油之蕴藏及产量时，也往往将天然气，合并计算。(可惜地球的蕴藏量有限，人们开采使用石油的速率远远超过它形成的速率。)

石油和天然气不仅是优良的燃料，而且可供做化工生产之原料﹝如制造肥料等﹞。石油经沉淀、过滤、离心处理去除水份及固体，再送入蒸馏槽加温，可依次分馏出各种汽化气约200℃时，汽油已经完全分馏出，称为“分馏汽油”，然后再增高温度可分馏出灯油、轻油、机油、重油等，剩下沥青；轻油及重油在高温高压之下再予化学处理又可得汽油，称为“分解汽油”，总共自石油中可提炼日汽油量约30%。

汽油又是目前机械动力最主要的来源，交通工具﹝车、船、飞机等﹞大多以汽油为燃料，汽油含碳83~85%、氢14~15%，另含硫磺、抗燥剂等，在10℃遇火即燃，380℃时能自然，燃烧时空气与汽油之混合比为14.5：1，每燃烧1公斤汽油可发出热量约1万千卡。 天然气开发利用较晚，但蕴藏丰富，使用方便且污染较不严重，而且用途广泛，因此能源价值日益昇高。天然气是自然界一切天然生成可燃性气体的统称，譬如火山、温泉、矿山、油田、煤田之气体以及地下腐败物质发酵生成之气体，主要成分可说是各类碳氢化合物﹝ 如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等﹞及硫化氢等。

天然气液化卸称为液化天然气﹝LNG﹞，液化是为了缩小体积以利运送及贮存，一般而言，液化天然气主要成分是甲烷。若将丙烷、丁烷液化则称为液化石油气﹝LPG﹞，俗称煤气，常用做城市住宅工商加热取暖之燃料。目前各国有大量采用天然气取代石油之趋势！

七、 煤： 能源危机主要的是因为石油蕴藏日益短少之故，而煤和石油同样是开发使用历史悠久的燃料，更因为煤具有存量丰富、用途广泛之优点，因此在发电及工业加热应用上，也常用来取代石油，煤及古代植物，埋在地下经长时间作用碳化而成，煤可分无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤等，发热量每磅约可发6300~14000英热单位，比重在1.25~1.7之间，比热在351℉以下约1.32B.T.U./磅℉。

直接利用系采用各种燃烧器﹝煤炉﹞，转化利用是经液化或气化等手续，先把煤变成燃气或液化燃料﹝如乙炔、醇类、汽油等﹞再燃烧使用，加工处理是把煤研磨成煤粉，炼成焦煤，制成碳原料或制煤、油混合燃料，以供燃用。 煤燃烧所产生的污染比石油和天然气严重得多，不过近年来工业界已积极在研究如何将煤转化成便宜的、清洁的液体燃料，或转化为可燃气体，以提升煤的应用价值。 目前世界各留大多设法多用煤、天然气，核能及其他能源，以减轻对石油的依赖；我国在能源供应之长期规画中；亦预备将来提高煤、天然气、核能之供应，预定增加情形为煤11.6%，天然气5%，核能7.3%。

八、 化石燃料： 动植物死亡后，埋葬在地下，经过数百万年以上的地压、地热和细菌引致的化学变化后，累积形成煤、石油、天然气等化石燃料。目前全世界每年消耗的能量约有90%来自于化石能源，其馀主要由核能和水力发电提供。

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大自然的力量The Power of Nature －认识再生能源