再生能源

水分解新方法

水分解新方法
國立臺灣大學生命科學所周愛鵑/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然博士責任編輯

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可再生永續能源一直是各國所追求的發展計劃,而其中氫氣因燃燒時僅產生水,對環境友善,被認為極具發展潛力。(圖片來源:flickr用戶laszlo-photo)

可再生永續能源一直是各國所追求的發展計劃,而其中氫氣因燃燒時僅產生水,對環境友善,被認為極具發展潛力。現今生產氫氣有幾個主要的方法,像是藻類或是細菌的生物產氫、利用電力將水分解等方法。其中科學家結合傳統的熱化學產氫法和太陽能,讓熱化學產氫法的熱來自取之不盡用之不竭的太陽能,配合金屬氧化物催化水分解成氫氣,稱為太陽熱能水分解系統。

傳統熱化學產氫法分為兩階段,先進行還原再氧化,兩階段必須在不同溫度下進行,所以系統需要反覆升溫降溫,這中間除了浪費了許多能量,也伴隨耗損觸媒壽命等問題。

兩階段的熱化學產氫法,如溫度擺盪觸媒水分解系統,金屬氧化物觸媒會在1200~1500°C的高溫下進行還原反應,釋出氧氣;而還原態的觸媒會在溫度降低400°C時和水進行氧化反應,伴隨氫氣產生,而觸媒也回到原先的金屬氧化物狀態;系統就在升溫降溫中循環進行還原和氧化反應。

垃圾也能變黑金~生質炭簡介

垃圾也能變黑金~生質炭簡介
國立臺灣大學環境工程學研究所石峻豪

自古以來,從祖宗鑽木取火開始,能源便是人類不可或缺的資源,提供熱能和光明。早期燃料僅能用枯草與殘木,隨著智慧的積累,石器時代的人類從陶窯中發現了木炭的存在,自此開始,炭便出現於人類的生活史中。禮記月令篇即有「是月也,草木黃落,乃伐薪為炭」的記載,應用炭的歷史如此久遠,隨時代的進步,此一技術更可利用於再生能源技術,利用生質廢棄物焙燒碳化作為燃料,也就是所謂生質炭。

images相較未處理之生質物,因為生質炭在處理過程已將揮發物等低熱值成分去除,因此保存較長久且較節省燃料,加熱方便且持久,是提升生質物性能的方式。若使用農業廢棄物如稻稈、麥稈(也就是所謂第二代生質物)等進行生質炭的製備,應用不同的加熱技術以及結合不同材料,則可同時達到廢棄物回收利用和再製生質燃料之目的,並提升廢棄物之應用價值。

藻類生質燃料之發展與應用

藻類生質燃料之發展與應用
國立臺灣大學環境工程學研究所林彥妗

永續發展為當前的重要課題,為因應全球氣候變遷與資源逐漸缺乏的趨勢,發展創新綠色技術與再生能源的使用已成為經濟發展的重要策略。近年來層出不窮的海洋油污事件及土壤污染事件引發嚴重的生態危機,更提醒人們人為製造的污染物為環境生態失衡的主要元凶,因此傳統的經濟發展方式必須轉型,才能發揮創新綠色科技之效益。

由於環境資源有限及全球化石燃料危機與核電災害,近年來國內外相關學者積極研究開發替代能源,希冀能藉由環境中的廢棄物、廢水再利用及微生物之光合作用原理,開發出簡易且產能高之替代能源,如生質柴油、沼氣發電、生物燃料電池、生質酒精等。目前我國於國家能源政策白皮書中已擬定「再生能源的生質應用」政策,明確指出國內推動生質能源發展之重要性。歐美及澳洲等國家目前亦積極投入生質能源之開發與研究,除了利用植物纖維、廢棄物再利用外,利用藻類及微生物光合作用大量繁殖代謝產生的有機物做為生質燃料的原料,為目前亟待開發及提昇之技術,除了藻類與微生物本身的特性差異外,快速而有效地產製生質燃料,並避免環境二次公害,為此研究極重要的議題。

風力發電生命週期評估

風力發電生命週期評估
國立臺灣大學環境工程學研究所甘幸佳

風力發電為世界上發展最快的能源系統,於1996年到2011年間,風力發電每年平均裝置容量成長約28%,為再生能源中第二大發電量系統。但是在開發風力發電的過程中,不論是風力發電機本身,或者是建造及維修過程等,皆需要消耗大量的資源與能源,並帶來一定程度的環境衝擊。生命週期評估是一種系統化的環境衝擊評估工具,因此亦被運用在風力發電技術的評估。

進行風力發電生命週期評估,首先須確定要探討的系統範疇,接著收集風力發電系統生命週期中所消耗的資源、能源及所產生的污染排放等資料,並透過科學方式計算其對不同自然環境或受體之衝擊,亦指從搖籃到墳墓的階段。主要可分為風力發電組件製造、建造運輸、運轉維修及退役回收四大階段,分述如下。

從曙光到暮光-再生能源的另一扇窗

從曙光到暮光-再生能源的另一扇窗
國立灣學科學教育發展中心博士陳藹然/國立臺北科技大學分子系暨有機高分所副教授許益瑞責任編輯

編譯來源:理化研究所新聞發表資料2013年1月10日

不會對環境造成負擔的再生能源,近年來受到注目,但是風力發電也好,太陽能發電也好,都會受到天候的影響,出現供電不穩定的狀況,如何在需要時可以及時提供足夠的電力是面臨的大挑戰。所以,為了能夠穩定供電,高容量的蓄電裝置不斷地被開發,但是價格皆不菲。此外,太陽能電池板材料使用重金屬,廢棄物的處理也是一大難題。為了要一口氣解決這些問題,日本理化學研究所和達芬奇(ダ・ビンチ)公司合作開發出從日出到日落不間斷收集陽光的「太陽能熱電結合系統」。

「太陽能熱電結合系統」的原理很簡單,有效率收集太陽光將水箱的水加熱,當需要發電的時候,再用儲存的熱水來發電。為了要提供太陽光的收集效率,配合太陽從日出到日落的不同角度,理化學研究所的科學家設計1個同心圓狀溝槽的太陽光收集透鏡板,數片板組合1個立方箱盒,盒子中央放置1個鋁製倒T字型的熱交換器,熱交換器下面唯一裝滿水的蓄熱槽,用來收集熱能。收集到的熱能透過熱交換器加熱蓄水槽的水。當需要用電時,蓄水槽的熱水就可以作為熱發電機發電的來源。此外,熱水還可以用於一般日常生活。

再生能源發展的限制(下)

再生能源發展的限制(下)(renewable energy – 2)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書–全球再生能源生產量(如圖一),指出風力與水力發電除外,以生質能源最具潛力、太陽能與地熱能其次。2009年再生能源成長較2008年增加8%,佔全球能源總量的25%,再生能源科技於 2009年大幅成長,尤其風力發電佔再生能源之冠。太陽能發電從2004 ~2009年之間,由於光伏系統 (photovoltaic system or PV system)的研發也呈現快速成長。光伏系統是由多個組件,包括光伏組件、機械、調節電力輸出的裝置等連接成一個系統,使用一個或多個太陽能電池板將太 陽光能轉換成電能。

圖一、全球再生能源生產量—風力與水力發電除外。(單位:十億千瓦/小時)(資料來源:2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書,Source: US Energy Information Administration, International Energy Outlook 2010 – Highlights, http://www.eia.doe.gov , November 2010)

再生能源發展的限制(上)

再生能源發展的限制(上)(renewable energy – 1)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

美國能源部(the United States Department of Energy)於2006年進行全球能源消耗形式分析結果如圖一所示。傳統化石燃料仍是位居全球能源消耗量前3名,包括石油、煤炭、天然氣等,分別佔35.43%、28.15%、23.46%,總共佔了全球87.04%的能源消耗量。其次為水力發電佔6.27%、核能發電佔5.79%、與其他再生能源發電佔0.91%。所有的再生能源發電僅佔了7.18%。可見再生能源發電在發展過程面臨許多限制與挑戰。

圖一、2006年美國能源部(the United States Department of Energy)進行全球能源消耗形式分析圖。(http://upload.wikimedia.org/wiki ... on_by_type_2006.png)

能源(Energy)發展的比較

能源(Energy)發展的比較
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

風力發電。(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_energy)

再生能源因為具有可再生性與永續性的環保特色,成為替代傳統化石燃料能源與核能的綠色新能源。但是基於生產技術與現實因素的限制,仍有許多發展上的不確定性與不穩定性,今將全球主要的再生能源太陽能、風力能、生質能與傳統火力發電及核能發電作一比較,如表一。

未來新商機–綠能產業(下)(Green Energy Industry)

未來新商機–綠能產業(下)(Green Energy Industry)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

示範中的軟性有機發光二極體元件。(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode)

2009年行政院於全國能源會議提出「綠色能源產業旭升方案」,鼓勵並支持太陽能和LED光電產業的出口。經建會正推動「國家節能減碳總計畫」十大標竿方案,訂定具體節能目標–每年提升能源效率2%,並訂定減碳目標—預計到2015年時碳排放量回歸到2000年時的排放量(表二)。

未來新商機–綠能產業(上)(Green Energy Industry)

未來新商機–綠能產業(上)(Green Energy Industry)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

全球最大的LED顯示板,位於美國內華達州拉斯維加斯。

人類經濟高度發展的結果卻造成環境、生態的破壞與氣候的異常,永續發展的理念成為全球的共識。在地球有限資源之下,重視節能減碳與環境永續的綠色產業成為發展主流。綠色產業的宗旨是產業的永續經營,其範疇主要有能源永續與環境永續,秉持可回收、低污染、省能源的原則進行產業的永續經營與發展,是兼顧生產、生活與生態三生一體的環保科技產 業。而綠能產業為推動綠色科技產業的首要目標,美國一家頗具公信力的綠色科技市場調查公司–清潔邊緣(Clean Edge)在2009年的「清潔能源趨勢2009–Clean Energy Trends 2009」報告指出,未來全球的綠能產業可持續維持10年之榮景,尤其是再生能源之經濟前景特別看好,如表一所示目前以風力能、太陽能、生質燃料產值為前 3名,預估至2018年生質燃料產值將超越太陽能。

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