發電

抽蓄發電

抽蓄發電(Pumped-storage)
國立臺灣大學土木工程研究所 許展維

每天的電力都有尖峰以及離峰的時段,要如何在尖峰時依然穩定供應電力?要如何在離峰時妥善應用多餘的電力?抽蓄發電提供一個良好的解決方案。

抽蓄發電的原理

抽蓄發電廠是一種特別的水力發電廠加上超大型能源儲存槽,除了像傳統水力發電廠可以利用位能帶動發電機生成電能外,抽蓄發電廠能夠在用電不吃緊的離峰時段利用多餘的電能將水從下池抽往上池,待尖峰用電時段再將水的位能釋放轉換成電能(圖一),池中的水就像是超大型天然電池一般,不同的是抽蓄發電是利用位能儲存能量而非一般電池的化學能。抽蓄發電的過程中,珍貴的水資源不會輕易被浪費掉,同時,透過良好的調度更能夠讓抽蓄發電有效降低尖峰時段的發電成本。

生質酒精燃料 (biomass alcohol fuels)

生質酒精燃料 (biomass alcohol fuels)
臺北市立第一女子高級中學二年級高偉家

在這個工業進步的時代,除了國際經濟依賴石油之外,燃燒石油所產生的溫室氣體也使環境加速汙染,因此,生質能源的使用愈發顯得重要。生質酒精也可稱為生物乙醇,是一種利用微生物將生質(biomass)中醣分發酵的酒精,分子式CH3CH2OH,雖與石化原料產生的乙醇相同,但原料的不同就造成了碳排放量的差異,生質一般為植物光合作用產生的含碳化合物,通常製造生質酒精的原料以甘蔗、玉米為主,其他也有大、小麥、燕麥、稻米、甜菜、高粱、木薯等,甚至於廢棄物如舊報紙、木屑等。

油頁岩(oil shale)(下)

油頁岩(oil shale)(下)
臺北市立第一女子高級中學二年級王因琪

油頁岩主要用途

在油頁岩煉油過成中有許多副產品:硫酸銨可作肥料;酚類和吡啶可用作生產合成纖維、塑料、染料、藥物的化工原料;排出的氣體,例如煤氣,可作氣體燃料;留下的頁岩灰渣,可用來製造水泥熟料、陶瓷纖維、陶粒等建築用材。

1、頁岩油的製造

要先將油頁岩從地底下開採出來再煉油,由馬龍(Mallon)公司採用的一方法是將帶孔的鋼管插進地底下的油頁岩裡數個星期到數個月,用垂直電極高溫加熱適合的油頁岩量,依靠電磁波產生的熱能,將有機質分解成頁岩油和氣體,使他沿著鑽井從地底下跑到地面上。而柏罕(Burnham)公司採用的方法較類似傳統的石油鑽井技術,可以在較低的加溫速率下進行開採。

在加溫範圍中最高溫大約是攝氏400度,約五天內可完成;中等溫度則是攝氏350度,需要的時間是3到4個月;若是在攝氏3度的情況下加溫,需要的時間長達7.6年。低溫加熱的好處是頁岩油的含原油比例會較高,類似裂煉的效果,較接近直接開採的原油。

大塊的油頁岩經過破碎、篩選,送到一種巨大的爐子裡;在隔絕空氣的條件下加熱,使有機質分解生成油氣;油氣再進入一個冷卻裝置,被冷卻凝結成油狀的液體,這就是頁岩油。頁岩油很類似石油,除了液態的碳、氫物質外,還含有少量氧、氮和硫的化和物。頁岩油經過進一步加工提煉,可以製得汽油、煤油、柴油等液體燃料,具有與石油相同的作用。

2、作為燃料用於發電、取暖和運輸

利用油頁岩發電的形式有兩種。一是直接把油頁岩用作鍋爐燃料,產生蒸汽發電;另一種是把油頁岩乾餾,產生氣體燃料,然後輸送到內燃機燃燒發電。目前普遍採用前一種形式。其次,可直接利用油頁岩燃燒供暖,或者利用油頁岩燃燒帶動發動機,用於長途運輸。

【知識快訊】全球最新科學知識消息2007年10月號

【知識快訊】全球最新科學知識消息2007年10月號
知識通訊評論第60期

  

藝術和科學的美感

精確的解剖知識對繪畫及早期的生理學研究均有幫助。

文藝復興時代解剖學被重新發現,如達文西等藝術家必須是科學家,而維薩留斯(Andreas Vesalius)等科學家則必須是藝術家。他們用數學精確的測量比例及特徵,當切開屍體時有系統地繪下他們看到的東西,一絲不茍;結果十分實際,精確的解剖知識對繪畫及早期的生理學研究均有幫助。這些繪畫及研究十分出色,人體解剖展現的強烈藝術性,數個世紀以來甚至一直到現在為止,都十分值得收藏。