能形式轉換

海洋熱能轉換（Ocean Thermal Energy Conversion）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

海洋熱能轉換（OTEC）是一種利用深海與海面的溫差來發電的方法。如同一般的熱機（Heat engine）一樣，溫差愈大愈有效率，發電量也愈大。一般溫差在20℃以上，即可產生淨電量。因此表層海水與一千公尺下海水的溫差20℃左右，就有利用價值。OTEC主要的技術挑戰是要在很小的溫差條件下，還要有效率地產生顯著的功率。

海洋面積佔地球表面的70%，太陽幅射產生的海面與深海的溫差，蘊含著大量的太陽能，可供人類使用。若能以經濟的方式大規模地萃取此再生能源中的能量，即可解決各種能源問題。其總能量比波浪能（Wave power）大十到一百倍；但因溫差小，熱效率低，使得能量萃取較昂貴又困難。

在熱力工程上，熱機的概念是很常見的。人們透過熱機來將熱能轉換為其他有用的能量，熱機是一個熱力學（Thermodynamic）裝置，安置在一個高溫源（High temperature reservoir）與低溫源（Low temperature reservoir）之間，當熱由一個熱源流向另一個時，熱機就將一些熱能轉換成作功（work）的能量，如蒸汽渦輪機，內燃機等都運用此原理，但OTEC不用燃料燃燒產生的熱能，而是利用太陽加熱造成的海面水與深海水的溫差來發電，它是一種乾淨能源。

太陽電力 （Solar Power）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

太陽電力 （Solar Power） 就是利用太陽能所轉換成的電力，它是目前地球上最可利用的能源。太陽能轉換成電流的方式有兩種：一種是藉由光伏電池PV （Photovoltaics）直接轉換，另一種是藉由聚光式太陽電力CSP （Concentrating Solar Power） 間接轉換。PV（Photovoltaics）可代表一種太陽電池運用的科技與研究領域，也可以是一般所稱的太陽電池或光伏電池，它是用矽晶片為電極材料，將太陽光直接轉變成電流。聚光式太陽電力則是利用透鏡等聚光設備將太陽光匯聚成小光束，轉換成高熱，再經由發電設備發電；或是將光束集中在光伏電池（PV）的表面上來產生電流。聚光式太陽電力主要運用在北非與南歐的乾燥地區來產生電力與純化含鹽分的水。

地熱電力（Geothermal Electricity）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

地熱電力是指利用地熱加熱地下水變成蒸氣，以啟動渦輪機來產生的電力。其發電原理與火力發電相同，不同的是地熱發電不需要燃料與鍋爐，地熱本身是熱源，只需將蒸氣引進，就可達到發電的目的。

由於地熱流體溫度不夠高，因此地熱電廠的熱效率（thermal efficiency）較低。由熱力學定律得知，這樣的低溫會限制熱機（heat engine）在發電過程中抽取有用能量的效率。為了產生較多的能量，發電時需要溫度較高的地熱田與專門的熱循環（heat cycle）。現今發電技術主要有四種應用系統：地熱蒸汽發電系統、熾熱岩發電系統、雙迴圈發電系統與全流發電系統，茲分別介紹如下：

1. 地熱蒸汽發電系統：本系統分成「乾蒸氣（dry steam）式」與「閃化蒸氣（flash steam）式」發電兩種，前者是直接利用地熱乾蒸氣（150℃或超過）來轉動渦輪機發電，為最簡單及古老的方法。後者將高溫地熱水通入低壓槽使其閃化成蒸汽，再經蒸氣與熱水分離器除去熱水，由閃化蒸汽（180℃或超過）啟動渦輪機發電，這是目前最常運轉的發電形式。