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环保生活

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環保生活 授課教師:林文賜 垃圾變黃金 l垃圾資源回收(分類) l廚餘回收變有機肥料(台塑企業) lCPU接腳回收煉黃金 l砂石/底泥變建材 l廢光碟變塑料合金及複合材料 l垃圾變成工藝品 l河川砂石→建築 l深層海水農業 河川砂石-黑金 l砂石用途? (建築用材→混凝土) l盜採砂石? –供需平衡問題 l台灣每年砂石需求總量約9600萬公噸,河砂供給約3600萬公 噸,故近6000萬噸砂石,只能靠陸砂 及非法取得來填補 –利之所趨(1m3=$700) –百害而一利 l「一利」為河川不會出現淤塞現象,因來不及自然堆積,已 被人盜採光了 l「百害」會造成河道改道,河床沖刷加劇,大量未穩定的鵝 卵石石塊,成為衝擊橋墩基礎的隱形殺手 高屏大橋 ▲高屏大橋於2000年8月27日下午三時許斷裂 高屏大橋全長2公里多,橋墩約有50座,民國67年完工啟用至今。 一般大橋的保固期是30年,而高屏大橋的保固期未到,民國84年 即被政府列為全省14座危橋之一,是否與砂石盜採猖獗有關, 耐人尋味。 ▲高屏大橋第22號橋墩遭沖毀移位,致橋面斷落約 100公尺,有22人受傷 CPU回收 l何謂CPU? (電腦的中央處理器) l國際趨勢 –環保意識抬頭、環保法規日益嚴苛 –大陸是世界代工廠,發展潛力無窮 l回收部份 –CPU的針腳是黃金 –黃金的導熱佳、延展性好,可拉出比頭髮還細的接線 l佳龍科技 –國內科技廢料回收處理大廠(環保概念股) –產出黃金為200公斤/月(黃金價格每盎司560美元) 廚餘回收變有機肥料 l原來廚餘是不能進焚化爐燃燒的,也不能把它和 其它的一般垃圾混在一起,燃燒不完全將產生毒 氣,不僅增加社會成本,也破壞環境。 l若把從大地來的廚餘變成還給大地堆肥,不僅可 以延長垃圾掩埋場和焚化爐的壽命,更能讓有機 農業提升,它甚至認為:「堆肥將是台灣下一波 經濟重建的基礎」。 鑽石快速長大 l地球物理學博士毛河光和赫姆利博士,利用高壓 讓「鑽石快速長大」的專利方法實驗,五月間在 日本及美國公開發表了一顆十克拉的鑽石,震驚 學術界和珠寶界 l你知道1克拉的鑽石價值多少? 顛覆對鑽石價值觀 l物以稀為貴。過去號稱要百萬年才能結晶的昂貴 鑽石,總是伴隨著美麗浪漫的傳說,彩鑽甚至被 形容為與彩虹相伴的星星墜入凡塵。不過毛河光 卻有點殺風景的說:「牛糞就可以做鑽石。」顛 覆了一般人對鑽石的價值觀。 l毛河光預言:「廿一世紀是鑽石的年代!廿世紀 最重要的發明是電腦,廿一世紀最重要的發明是 會長大的鑽石!有一天,價廉物美的鑽石會取代 矽在半導體的角色,矽谷會變成鑽石谷,將使人 類科技進入另一世界。」 無色透明 技術大躍進 l猶如古代點石成金的術士般帶動風潮,當三年前 他們公開發表CVD鑽石的研究申請專利後,全 世界有百家實驗室一窩蜂投入這種CVD( Chemical Vapor Deposition化學氣象沈澱)鑽石 研發,但因無法突破鑽石生長的速度,後來紛紛 退出,毛河光等人則是耗費百萬美元不斷實驗, 終於發現了鑽石迅速長大的秘方。 無色透明 技術大躍進 l94年五月他們先在日本舉辦的第十屆國際新鑽石 科技會議發表了一顆十克拉、透明無色的CVD 鑽石,接著以“Very Large Diamonds Produced Very Fast“「大鑽石量產快」的標題,在美國的 實用鑽石會議上發表,媒體立刻大幅報導,因為 過去研究以CVD方法長出來的鑽石,普遍帶棕 、黃色,無法做高級珠寶,且做三克拉都很難, 但他們卻大突破做到十克拉無色的透明鑽石,等 於是CVD鑽石的大躍進。 無色透明 技術大躍進 l九月間他來自台灣的學生顏志學博士將一顆二克 拉的鑽石,在華盛頓拿給一位具有GIA美國寶石 學院珠寶鑑定資格的專家鑑定,那名專家研究了 半天,好奇地問他鑽石是從哪兒來的,因為那帶 有稀有的粉紅閃光,而切割的方式也很特別,專 家語帶保守的估計「應該要廿萬美金吧!」 鑑定專家 張口結舌 l顏志學得意的告訴他這是顆CVD鑽石,讓跌破眼鏡的專 家張口結舌,忙追問他們大概成本多少,他隨口回答: 「大概五千美元吧!」那位專家難掩內心的激動,原本 拿著鑷子鉗著鑽石觀察,當下手劇烈顫抖到握不住鑷子 。 l其實這顆鑽石直接的成本甚至不到五千美元,除了以一 塊成色不錯、厚度五毫米的天然鑽裸石為母石外,他們 利用高純度甲烷(可由牛糞或垃圾等物產生的沼氣)、 加上氫、氮等氣體輔助,在微波爐中以高壓方式,讓甲 烷中與鑽石一樣的碳分子不斷累積到鑽石原石上,鑽石 就一層層增生,長高長厚了。 鑑定專家 張口結舌 l這顆兩克拉的粉紅鑽是經過一周「長」出來的,他們用 實驗室的雷射光切割後,再花了一百美元,請師傅用基 本的Brilliant cut,車成一顆上圓下尖的基本款鑽石。 l這顆「長大」的鑽石,品質與天然鑽石幾無二致,肉眼 難辨,震驚了珠寶業界。全球知名的寶石分級、鑑定機 構GIA對此大感興趣,其研究部門的工程師一再連絡他 們,希望了解這種鑽石的特性及鑑定方法。 l連收藏最著名的溫斯頓藍鑽「希望之鑽」的華盛頓史密 森協會,其礦物部門主管波斯特聞訊也好奇,特別跑到 他們的實驗室演講。 大廠洽商投資量產 l目前已有多個國際知名的鑽石大廠正在和他們洽 商如何投資量產,一旦投資量產,將全面改變大 家對鑽石的價值觀,並衝擊整個鑽石市場。 l但毛河光卻說:「珠寶其實是鑽石最沒有價值的 部分,它只是虛華的裝飾品,鑽石的價格都是人 為炒作的,在我看來鑽石價格不該那麼貴,鑽石 大量生產後,可以更平價,有更多元的功能,鑽 石除了硬度最高,還是很好的導熱及切割、研磨 的工具,未來可以在醫療上及電子元件上有很大 的用途。」 大廠洽商投資量產 l他強調鑽石比矽好一千倍,未來可以取代矽在半 導體裡的角色。「到時候矽就會成為恐龍(歷史 名詞)了」。 l雖然國內半導體公司的工程師目前對於這樣的說 法,還覺得「不可思議,怎麼可能用昂貴的鑽石 來取代矽?」但鑽石大量生產後變得平價,未來 誰說不可能呢?科學的演進不就因為很多偉大的 夢想嗎! 結語 l毛河光目前是美國卡內基研究院地球物理實驗室 的負責人,為了解各種物質在不同高壓下,會有 何變化,他使用硬度最高的鑽石,做成針尖只有 零點幾毫米的壓砧(因接觸面積愈小,壓力愈大 ,例如高跟鞋跟踩人,比皮鞋鞋跟踩人還痛), 壓在受測物質上,並施加超過一噸的力量,再以 X光、雷射、中子束等各種方式,觀察受測物質 的變化。 結語 l毛河光已可做到三百萬大氣壓的壓力(地表為一 大氣壓,一百公尺深的海底為十一大氣壓),相 當於地下五千公里深的壓力,他發現各種物質( 包括氣體)在這種壓力下都可被壓成固體;連不 能導電的非金屬硫也能變成金屬,再加壓會成為 無電阻的超導體。 結語 l毛河光研究團隊還研究出製造鑽石的方法,他說 鑽石是碳元素在地底超高壓下形成,可利用高壓 方式,讓高純度甲烷中與鑽石一樣的碳分子累積 到原鑽石上,讓鑽石長大,他認為這些人工鑽石 未來可能取代半導體產業中的矽,做出更小、更 快、更省電、更耐熱的晶片,把電腦主機縮小幾 百倍。 結語 l毛河光最近更跨入能源及生命科學領域研究,像 氫氣燃燒會變成水,是完全無汙染燃料,但氫氣 要變成液體,須在攝氏零下兩百五十三度,難攜 帶 l毛河光研究發現,在兩千大氣壓下,水和氫氣可 結合為「水化物」,若加入一些特殊物質,可將 這種水化物分解溫度提高到攝氏五度,往後只要 用冰箱就可攜帶,對能源短缺危機,將是一大福 音。 結語 l台大材料工程系教授李源弘指出,相較於矽晶片 ,鑽石是比原子更小、更富變化的半導體,一旦 可以快速、大量製造大顆粒的鑽石,切成薄片取 代矽晶片,將來是可能帶動產業革命,電腦體積 會變得更小。 l李源弘說,傳統的人造CVD鑽石,顆粒太小, 呈粉末狀,無法再切割,但是中研院院士毛河光 改良方法,可以製出十克拉以上的鑽石,就很有 價值,因為鑽石是由較小的碳原子組成,更富彈 性及變化,是很好的半導體材料。 結語 l李源弘指出,材料科學界早就在談論,鑽石有朝 一日可能取代矽晶片,只要工業上能快速、大量 製造可以切割成薄片的鑽石,降低成本,價廉物 美的鑽石的確可能取代矽在半導體的角色,使人 類科技邁入新的里程碑。 以細菌為動力,以污水為燃料 廢輪胎 金門高粱酒 沼氣 l垃圾掩埋場的廢棄物,如果做再生利用,不僅環 保又可以生產能源。 l環保署目前就推動, 台灣四座大型掩埋場所生產 的[沼氣],都可以轉換成台電的發電能量 垃圾回收變黃金 l蘇州高新區一家專門從事黃金再生處理的企業, 平均每月可以從電鍍廢液和舊線路板、CPU 等 電子廢品中提煉出10 公斤黃金。 l有研究表明,普通的1噸電路板中,就可以分離 出130公斤銅、20公斤錫、0.5公斤黃金,其中僅 黃金價值就達6000美元,與50噸高品位金礦礦砂 相當。 l從廢電池中更是可以回收鎘、鎳、錳、鋅等一些 價格昂貴的重金屬。 抗癌喜樹平地種植 l溫帶樹種喜樹所含的喜樹鹼常被應用在大腸直腸癌治療 ,經濟價值極高。 l林業試驗所指出喜樹枝葉與果實含有的喜樹鹼是治療大 腸直腸癌的良方,每公斤價格約4500美元,估計全球每 年喜樹鹼銷售額高達11億美元,美國與中國是主要產地 l林業試驗所表示,喜樹在原產地秋天時,即開始落葉停 止生長,直到次年春天4、5月才冒芽生長,但在南台灣 平地栽種的喜樹幾乎全年生長,僅在冬天略為停頓,1年 可採收4次枝葉;目前每公頃栽植面積的喜樹鹼產量預估 7公斤,不亞於美國與中國。 酒精當汽車燃料 l巴西的酒精汽車已經推行二十多年了,在石油價 格高漲的今日,巴西這一舉措不得不令人佩服其 高瞻遠矚,並吸引很多國家來巴西取經。 l巴西的雙燃油汽車,其銷售量亦較預期快很多, 因此巴西的蔗糖酒精業者重新調整將甘蔗提煉成 酒精和糖的百分比,因現在的生產主力是酒精。 l據蔗糖酒精業者估計,巴西中南部地區百分之五 十二點二的甘蔗都將用來生產乙醇燃料,前一年 收成的比例為百分之五十點四。 廢棄稻草變身綠色材料 l行政院農業委員會農糧署推動新研發計畫,利用 廢棄稻草製成板材,開發出課桌椅、天花板及室 內門鑲板等商品,質輕堅固,環保又經濟。 l台灣地區每年稻穀收割後產生稻草約146萬公噸 ,早期農民利用稻草遮覆畜舍或編製草類製品, 但隨著農業經營型態轉變,現在收集、再利用稻 草的農民不多,目前稻草多切碎掩埋在稻田中, 但對於不適合掩埋稻草的地區,稻草的處理成為 難題。 廢棄稻草變身綠色材料 l為了解決稻草再利用問題,農糧署委託工業技術 研究院進行「以稻草取代原木纖維」研發計畫, 利用稻草超過50%纖維質的天然生質資源特色, 利用稻草取代原木纖維,研發製備再生纖維建材 。 l農糧署指出,這項計畫是將稻草切碎後,進行前 處理,再以熱壓技術,以一體成型方式,直接將 稻草壓鑄成各式板材,開發成蔬果包裝箱、光碟 盒、托盤、課桌椅、隔間板、棧板、音箱或天花 板與室內門鑲板等商品,還可應用於製造環保棺 木,市場應用面廣泛。 萃取廢棄牡蠣殼成保養品素材 l牡蠣殼常被視為垃圾,不過,行政院農業委員會 水產試驗所領先全球,自廢棄牡蠣殼萃取珍珠層 胜(月太),有助美白及延緩肌膚老化,並應用 於保養品、保健品及美容飲品,未來將移轉技術 給民間廠商,大幅提升牡蠣殼附加價值,讓「垃 圾變黃金」。 l台灣四面環海,水產資源豐富,水試所近年來研 究水產品天然素材新用途,繼成功利用魚鱗膠原 蛋白、海藻開發產品後,水試所新近研究目標鎖 定廢棄牡蠣殼。 萃取廢棄牡蠣殼成保養品素材 l水試所指出,台灣每年約有16萬公噸的廢棄牡蠣殼,常 被漁民丟棄在路邊,或被磨成粉餵食雞隻做為雞隻鈣質 來源,水試所研究發現牡蠣殼富含優質成分,經過多時 研究,成功自牡蠣殼珍珠層萃取蛋白質,再切割為小分 子的胜(月太)。 l水試所表示,珍珠層胜(月太)含有豐富蛋白質、醣類 及礦物質,實驗證實,珍珠層胜(月太)有助抑制酪胺 酸(酉每)活性,阻斷黑色素生成,並具抗氧化能力, 有助美白及延緩肌膚老化,而且珍珠層胜(月太)分子 量小,對肌膚滲透性高,可應用於美容保養品及保健品 中,目前已研發系列產品。 萃取廢棄牡蠣殼成保養品素材 l水試所指出,原本做為雞隻飼料的牡蠣殼粉1公 斤僅賣新台幣2元,但牡蠣殼珍珠層胜(月太) 原液100c.c.可賣3800元,經濟價值極高,可說是 「一本萬利」。 l水試所表示,牡蠣殼不僅含有珍珠層,還含有豐 富鈣質,水試所研發的技術可去除重金屬,將碳 酸鈣轉換成易於吸收的氧化鈣,氧化鈣粉為天然 鹼性食品,可添加在飲料中調配做為鹼性還原水 ,調整體質平衡體內氧化程度。 藍金 - 海洋深層水 l海洋深層水(Deep Ocean Water,DOW)迄今還沒有國 家標準,但一般都以海平面200公尺以下的海水為基本定 義。在此深度的海水,因陽光無法照射行光合作用,含 菌量低,受有機物影響極少,表層海水對流少,不會受 到地表及大氣的影響,水質特別潔淨,並擁有豐富礦物 及多種微量元素。 l海底深層水具備水質純淨等特性,加上取之不竭,已有 日本、美國及南韓等國開發,除開闢包裝水、休閒、 SPA等初級技術市場外,更逐漸廣泛運用到發電、農業 、水產養殖、醫藥、美妝用品等生技產業領域,被經濟 部列為開發新資源及新產業的重要方向。 藍金 - 海洋深層水 l台灣肥料、光隆集團、幸福水泥等公司 ,近年來都在台灣花蓮的太平洋岸「淘 金」,伸向東部斷層海岸的取水管,已 布管線到海平面下600公尺處,明年春抽 引海洋深層水上岸,轉換成初級產品包 裝飲用水。這場由深海向上殺到地面的 商戰,即將引爆。 l在環保觀念引領風騷下,海洋深層水被 這些廠商視為開創新事業的利基產品, 積極布局、建立通路。深入剖析新世代 飲用水的海洋深層水特性,以及各家業 者的戰略布局。 日本人稱之為「超越時空的神秘之水」 綠色能源 l太陽能(股王茂迪30600元) l風力 l水力(利用水壩之高程落差) l地熱 l氫能(最具潛力) l生質能(巴西發展酒精汽車) lToyota Prius & Honda之油電混合汽車 本校有那些綠色能源設施? 綠色能源 l傳統的發電方式,是燃燒初級能源如油、天然氣 和核燃料等,將之轉換成電能,過程中不僅會產 生二氧化碳和污染物質 l在效率方面,只有36%會變成電力傳入一般家庭 ,另外64%會成為廢熱,排入大氣和海中,或是 在輸配過程中消失。 l而在電力用於一般家用電器例如電燈照明時,又 只能以部分電能轉為光能,其餘同樣產生大量廢 熱,造成空調和大氣的負擔。 綠色能源 l為了讓生活便利和環境負荷達到平衡,我們「良 心」的選擇了各種環保冰箱、變頻空調等節能產 品;然而,你是否曾更進一步的考慮,讓這些環 保家電所吃的「食物」──電力,是來自更有效 率、更乾淨的大自然? l這些取自自然、用之不竭的綠色電力,就是來自 太陽能、水力、風力等可再生能源。 綠色能源 l面對地球資源的短缺,和傳統利用石化燃料或核 能所驅動的電力所引發的污染和安全問題,許多 先進國家皆致力發展這些綠色新能源,期待能減 少二氧化碳和有害物質的排放,最終達到環境永 續及發展永續的理想。 l我國則訂下公元2020年時,全國再生能源能夠達 到650萬千瓦的目標,屆時將佔國內總電力的 10%,與德國以及丹麥等發展再生能源先進國家 相當。 綠色能源 l而今,各種可再生的綠色能源的應用,一方面還 在各國實驗室中衍構各式的可能,一方面,則已 有成型的技術成果,供綠色消費者採擷。 零耗能的夢想 l以歐洲為例,第一條「零傳統能源」(Zero- Energy)街,即在荷蘭一座古老而優美的城鎮 Leeuwarden市中成形。 l這條街包含在一項由民間團體所提出的綠色社區 行動計畫中,街中的每棟住宅屋頂都裝有太陽能 收集系統,供應居家用電;而家家戶戶所裝的太 陽能熱水爐,則可利用太陽熱能將收集的雨水加 熱,並循著牆內的導熱管線布於各房間,在寒冷 的冬天提供溫暖,省下不少能源的耗費。 零耗能的夢想 l同樣的,台灣也有個綠色能源應用的好例子。在 台東縣金針山下有所新興國小,不僅以太陽能電 板發電,還收集社區家庭廢水,再用生態池過濾 。學校用來沖洗廁所和澆灌清潔的水,完全用不 上自來水。 l而且靠著教室屋頂兩組太陽能電板和3座風車來 發電,連電也幾乎能自給自足!原本兩個月要用 掉4千多度電、一萬多元的電費,現在兩個月才 用電100度。校長更考慮未來在寒暑假小朋友不 上課時,電用不完還可以賣給台電。 零耗能的夢想 l一些綠色能源的應用技術,已日漸成熟。尤其在 –台灣東部和中南部,日照強烈且時間長,是應用太陽 熱能和光能發電的理想地方; –沿海及離島地區,常年風力強勁,也適合發展風力發 電。 l目前相關設備雖因市場有限價格難以抑平,然而 對於綠色地球的投資,是無法計之以有形的金錢 ! 太陽能熱水器 l太陽能運用於熱水器中,比一般的瓦斯熱水器還 安全。其主要是利用集熱器上塗黑的表面薄膜, 吸收太陽的輻射熱能,然後經過金屬板的導熱過 程,將熱能傳到管內的水中,漸次將儲水槽的水 加熱至可供沐浴或洗滌。 l一般分為自然循環式和強制循環式二種。 太陽能熱水器 l自然循環式是在儲水槽下方設置集熱器,在吸收 太陽熱能時,利用熱水冷水密度差,來讓水槽內 的冷熱水自然對流循環,將水槽內的水加熱。 l強制循環式的構造原理較為複雜,主要是另外使 用感溫控制器和一循環幫浦。當集熱器的溫度高 於儲水槽5~7度時,循環幫浦會啟動帶動整個系 統的水循環,進行熱交換;一旦相差只有1~3度 ,則幫浦會停止運轉,直至集熱器收集足夠太陽 能、再次啟動循環為止。 太陽能熱水器 l然而在連日陰雨、日照不足,太陽能熱水器無法 提供足夠熱水的情形下,目前不少品牌都帶有電 熱輔助器,必要時可自動切換為電能,或以瓦斯 加熱來補不足。 l並且有些熱水器在集熱器上的外層薄膜性能做加 強,大量增加太陽光的吸收率,號稱陰天也擁有 高效率的集熱效果。 l各家性能不一,不妨多作打聽比較。此外,因應 不同地區水質不同,還要注意防鏽、腐蝕和結水 垢的問題。 太陽能熱水器 l太陽是免費而潔淨的能源,初期硬體設置費用較 高,然而若保養、安裝使用得當,後續可省下大 筆電費或瓦斯費。 l世界各國不少推廣太陽能熱水器不遺餘力 –以色列的普及率達80% –日本也有11% –台灣僅有4%。 l目前在政府部分補助之下,全台約有30萬台太陽 能熱水器,專家預估未來應可達到150萬戶,普 及率將增加到22%。 太陽光電系統 l利用太陽能的方式還有很多。例如以太陽能電池來儲存 太陽光能,並換成電力,可以驅動小至計算機,大至太 陽能手表、時鐘、路燈,甚至汽車、太空船和人造衛星 ! l太陽能電池與一般電池不同,一般電池是透過電解質來 傳遞帶電離子,而太陽能電池則是利用半導體照射到太 陽光時,會產生大量的自由電子,並因電子的移動而產 生電流。因為太陽能電池需要陽光才能運作,所以大部 分是將太陽能電池與蓄電池串聯,將有陽光時所產生的 電能先儲存起來,好供無日照時放電使用。 太陽光電系統 l太陽能電池的應用,在國內因高造價而無法普及 ,平均要安裝能產生1千瓦電力的電池板,約需 30萬元的成本;估算整個使用壽命約20年,則平 均每度電約需14元,即使加上政府的半額補助, 也還需7元,仍是一般電價的3倍多; l基於環保的考量,已有愈來愈多學校、機關和個 人,願意做這樣的投資。政府在一些高山、偏遠 地區,電纜未及鋪設之處,也採用太陽光電系統 ,相較之下,算是划算的投資。 太陽光電系統 l以往太陽能電池板一般需裝設於屋頂或頂樓,所 需面積過大,不利於舊房舍安裝。然而由於太陽 能光電本身結構及裝置技術日益牢實,日前台北 技大學已成功的讓太陽能電池板與原有建築本身 ,做更加緊密的結合。 l其在日曬嚴重的樓面,安裝太陽能電池板,既可 集電,亦可充當遮陽板,減少了日照,也減輕了 空調的負荷。一些例子甚至將電池板充作屋瓦或 屋頂、天窗,不僅消除佔空間的煩惱,減少了日 曬問題,更直接減少了建材支出費用。 太陽光電系統 l為太陽能發電需要把白天所產生的電力存在蓄電 池中,待夜間回到家中再使用;然而存取當中會 造成不少電能耗損,這時可以選擇「市電並聯」 的方式,讓白天發的電流入迴路,供區內上班尖 峰用電所需,晚上再切換至市電供應系統;而且 未來如果小額售電辦法通過,一旦電力用不完, 還能賣給台電! 小型風車 l除了太陽能之外,自然資源中還有風可以利用, 風力發電就是利用風力來轉動風扇來產生電力。 與澎湖中屯或雲林麥寮等巨大的風車相比,一般 家庭受限於空間,只能使用小型風車。 l但由於風向不定,風力不穩,無法產生固定的電 流來滿足大型家電,不過只要一支可產生500瓦 的風車,經過蓄電之後,已足以供應全家照明了 ! 小型風車 l小型風車在日本十分蓬勃,已發展出連1.2m/s~1.5m/s的 微風都能發電,並在風過大時自動啟動煞車,以防危險 。此外,有的風車下方附有一塊太陽能電池板,可以跟 太陽能連結,達到電力穩定的效果。 l例如夜間風大,即啟動風力發電;日間無風,則改用太 陽能發電。這種風能、太陽能互補的小型發電設備,在 很多地方的住家屋頂上都看得到。 l他們對風力發電的另一著眼點在於,一旦發生災難,所 有電力全都中斷時,還可以利用風力及太陽並聯發電來 做為通訊救災之用。 結語 l面對著國內油價、水電費用漲聲連連,石化燃料 污染問題嚴重,更顯出小型、獨立、潔淨電力的 可貴。 l或許有一天,火力發電和核電廠早已埋入地底, 城市中像卡通風之谷豎立著座座風車,家家戶戶 使用著輕巧的太陽能集電器,連垃圾、廢熱都利 用熱電技術轉化為有用的電能,完全達到自給自 足。 l這樣零耗能、零污染排放的理想,國外已陸續藉 由綠色生態社區、零傳統能源街來建構。 什麼是水力能 水力發電的效益 水力發展現況 水力能未來展望 什麼是風力能 風力發電的效益 風力發電的現況 風力能未來發展 什麼是生質能 生質能的利用 生質能推動現況 生質能未來發展 綠色能源-氫能源 l一提起氫,首先會讓人聯想到氫氣球,因為氫的 質量很輕,充滿氫的氣球容易起飛。 l其實,氫是極佳的能源燃料,無論是天空飛行的 火箭、遠程洲際飛機,地上行駛的鐵公路運輸工 具,以及海底潛行的潛艇等,都可以用氫做為動 力推進之原料。 氫能源研發 l近幾年來,隨著全球石油資源的日漸枯竭,甚至 為了爭奪油源,幾度爆發國際紛爭;特別是為減 少因燃燒石油、天然氣和煤炭產生過量的二氧化 碳,避免溫室效應的進一步惡化 l歐美和日本等主要先進國家都在研發氫能源,並 積極把氫燃料電池推廣運用在汽機車、家電和發 電系統,且逐漸形成一種沛然莫禦的新能源趨勢 。 氫,自然界的一大奇蹟 l氫(Hydrogen)的希臘語意思為「產生水」的 物質,在元素週期表中為第一號元素 l它的單質形態是氫氣,為所有物質中最輕者,也 是最輕的一種氣體,每公升只重0.08988克,無 色、無味、無臭、無毒,導熱性最好、比大多數 氣體的導熱係數高出10倍,特別是其沸點很低、 容易燃燒,這些特性都使得氫成為一種極佳的燃 料能源。 氫,自然界的一大奇蹟 l很奇特的是,氫從原始意義的「產生水」,到後 來被運用為燃料能源,堪稱自然界一大奇蹟。 l同時,氫在地球上分布甚廣,海洋、湖泊、河川 的水中含有11%的氫,而泥土中約有1.5%的氫 ,其他的石油、天然氣和動植物體也含有氫; l特別是幾乎所有元素都能與氫生成化合物,經由 化學作用很容易製取氫,因此氫已被視為取之不 盡、用之不絕的新能源。 氫,自然界的一大奇蹟 l氫做為燃料能源,有其優越之勢。根據中國工程 院院長徐匡迪的分析,氫的燃燒熱值高,每 1,000克氫燃燒後的熱量約為汽油的三倍,酒精 的3.9倍,焦炭的4.5倍。 l氫燃燒後的產物只有水,對環境無污染。氫可以 由水(H2O)來製取,而水則是地球上最為豐 富的資源。 l在實證上,氫做為燃料能源不會像燃燒石油和煤 炭一樣產生任何足以導致溫室效應的化學物質, 也不會引起酸雨和煙霧。 氫,自然界的一大奇蹟 l我國中央研究院院長李遠哲也曾經公開指稱,燃 燒石油等礦物質的能源型態,會導致酸雨、空氣 中懸浮粒子增加,以及溫室效應等環境影響。 l台北百年難見的納莉颱風水災,也與全球環境變 遷有關,其背後原因又與傳統化石能源的消耗問 題有關。 l目前全球科學家都在努力,希望繼利用奈米技術 將太陽光能轉換為電能後,再利用電能將水分解 出氫來,如今氫已被科學家認為是無污染的新能 源。李遠哲還預測,21世紀將是氫能源的世紀。 美日矚意綠色氫能源 l客觀來看,氫能源的時代序幕實際上已經打開了 。歐美和日本所研發使用燃料電池的汽車,經由 氫和氧的化學反應,產生了電能、熱和水蒸氣, 沒有噪音的困擾,也不會排放二氧化碳、產生氮 氧化物等有害氣體,可說是排放零污染。 美日矚意綠色氫能源 l而正因為氫做為燃料能源不會排放二氧化碳,有 助於改善大氣層的溫室效應,對環境保護的效益 無可計量; l以及受到2001年紐約發生911恐怖攻擊事件的衝 擊,美國方面已意識到,發展氫能源是擺脫對中 東石油依賴的一條確保能源取得安全新出路,所 以布希政府於已正式編列大筆預算,並與汽車合 作研發計劃相結合,準備於今後五年內發展氫能 源及燃料電池技術,以及氫氣供應基礎設施和先 進汽車技術等。 美日矚意綠色氫能源 l日本方面也雄心壯志在推動綜合利用氫能源計劃 ,今後五年內的計劃推動預算為8,800萬美元, 預計到2020年總投資額為40億美元。 l日本環境省也進一步提出呼應,希望未來社會都 能使用非化石燃料製造的氫能源,以實現綠色氫 能源社會。這裡所謂的綠色氫能源,指的是從微 生物、金屬廢棄物等非化石燃料中製造出來的氫 ,有別於通過分解石油、煤炭、液化石油氣( LPG)等化石燃料後產生的氫。 美日矚意綠色氫能源 l目前三洋電機正在實驗由垃圾等廢物中提取有機 物,然後經由微生物分解來製取氫,以及嘗試用 葡萄糖替代垃圾等廢物,提取有機物做為製氫原 料之技術。 l另外,由亞太地區21個經濟體組成的亞太經合會 (APEC)所轄之能源工作小組,這幾年來也提 出不少有關發展氫能源的研究報告,並積極鼓勵 區域內各經濟體把發展氫能源列為新的能源政策 。 美日矚意綠色氫能源 l2003年10月在泰國曼谷舉行的APEC部長會議, 在聯合聲明中更呼籲大家應努力發展乾淨的、有 效率的氫能源,以減少對化石燃料的過度依賴。 德國冰島領先氫能源發展趨勢 l除了亞太國家對發展氫能源的高度重視外,歐洲 的德國和冰島在發展氫能源領域,早已奠定其領 先者地位。 l綠色概念濃厚的德國能源和汽車工業界,在氫和 燃料電池汽車方面的研發技術,以及加氫站本身 能夠經由電解水製取氫,均領先世界使用氫能源 做為汽車動力之發展趨勢。 德國冰島領先氫能源發展趨勢 l特別是冰島,為全世界第一個導入「氫經濟」的國家, 有「綠色能源之國」的美譽。 l近幾年來該國藉由與殼牌石油、挪威水電集團、戴姆勒 克萊斯勒公司等跨國企業展開合作,積極投入氫能源的 開發和運用,且於2003年建造了冰島第一座加氫站,並 希望於2050年之前完全以氫為替代能源,達成國內所有 運輸工具、甚至漁船等都不再使用石油產品做為動力能 源之理想。 l由於冰島推動「氫經濟」頗具成效,已吸引不少亞洲國 家的能源專家前去學習製取氫之技術,以及運用經驗。 製取氫的技術和遠景 l然而,在推動發展氫能源之前,如何製取氫則是 一門大學問。目前,製取氫較常見的方法有四: l其一是利用太陽能產生的電力為催化劑,以水為 原料,電解水生成氫和氧; l其二是利用鈰氧化物與金組合為催化劑,以天然 氣和化石燃料(石油、煤)為原料,經由水和一 氧化碳反應生成氫和二氧化碳; 製取氫的技術和遠景 l其三是利用鐵附加鈰氧化物為催化劑,以天然氣 為原料,通過氣態轉化製取氫; l其四是利用鎳、鋁和錫合金為催化劑,以動植物 廢料為原料,通過高分子碳水化合物氫液態轉型 製取氫。 製取氫的技術和遠景 l此外,前面提及的日本使用非化石燃料製造的氫 能源,其中從微生物製取氫方式特別引人關注。 能源專家已探索出地球上有16種水中綠藻和三種 紅藻有產生氫的能力,利用藻類本身產生的脫氫 酶,並在太陽能的光合作用下產生氫。 製取氫的技術和遠景 l能源專家還發現,有四種細菌也有產生氫的能力 ,其中包括:依靠發酵過程而生長的嚴格厭氧細 菌、能在通氣條件下發酵和呼吸的兼蓄性厭氧細 菌、能進行厭氧呼吸的嚴格厭氧細菌、光合細菌 等。 l至於人類熟悉的大腸桿菌、產氣桿菌和某些芽孢 桿菌,以及反芻動物胃中的細菌,也都具有不同 程度的產氫能力。 期待「氫能源時代」到來 l但必須指出的是,上述這些製取氫的方法,有的 技術還不夠成熟,有的效率不盡理想,有的成本 偏高,尤其是貯存氫和輸送氫仍有安全問題; l因此,氫要在短期間內成為普及性的燃料能源, 的確有其客觀上的限制,必須進一步加以突破和 解決。 期待「氫能源時代」到來 l不過,隨著人類環境保護意識的高漲,以及石油 資源的供給有侷限性,不排放二氧化碳、不會助 長溫室效應,同時能量效率高、淨潔又無噪音的 新能源──氫,已被視為明日綠色能源之星。 l相信,在人類的科學技術不斷研究發展之下,實 現「氫能源時代」的條件和配套必能逐步成熟, 或許在不久的將來,我們週遭生活的一切能源事 物都將烙印上一個「氫」字。
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