高科技產業概論 --- 能源科技

1. 高科技產業概論---能源科技 日期：95年1月6日 系級：運籌管理系三乙 學生：92114201 黃子真、92114216 高逸純 92114230 王珮倫、92114245 潘柳吟 92114257 王瀅晴 教師：陳永璋博士

2. 目錄 壹、前言 貳、研究動機 參、能源 一、非再生能源 (一) 石油 (二) 媒 (三) 天然氣 (四) 核能

3. 二、再生能源 (一) 太陽能 (二) 風力 (三) 地熱 (四) 潮汐、海洋溫差 (五) 生質能 (六) 台灣生質能源發展現況 肆、生質能源與其他再生能源的SWOT分析 伍、心得 陸、能源相關報導 柒、參考資料

4. 壹、前言 能源是一切活動的原動力，人類文明的 發展史與其所利用的能源之間有極密切的關 聯，人類對能源的依賴程度亦隨著工業化的 進展而日益加深。近年來，由於我國經濟成 長、國民所得及生活水準提昇，能源消費量 也隨著增加；但我國能源蘊藏量匱乏，所需 能源大多依賴進口。所以，我們應如何利用 本身之資源，來創造有利之能源，為當前所 急需著手解決的問題。

5. 前言(續) 人類使用的能源大致可概分為再生能源 與非再生能源兩大類。非再生能源則指石化 燃料（石油、煤、天然氣）及核能等，蘊藏 量有限且日益枯竭之能源；再生能源是指由 太陽能、風力、地熱、潮汐、海洋溫差、生 質能等產生之能源。因此能源問題之解決除 了由開源著手進行能源蘊藏區之探勘開發及 新能源的研究發展外，並應長期進行節約能 源的宣導及技術推動。

6. 貳、研究動機 隨著科技迅速的發展下，對於能源的使 用量也從過去至近幾年來日益暴增，而能源 與人類的發展史有著密不可分的關係，相對 的，能源的使用及開發，對於現今的我們而 言是種考驗也是種潛在的危機，能源總有一 天會有用完的一天，我們該如何採取因應之 道。

7. 參、能源介紹 一、非再生能源 (一) 石油 遠古時代動植物死亡後，與泥沙沈積在地底部 ，因細菌的生物作用，經過長期的變化漸漸分解， 再經幾百萬年來，地下的高溫、高壓作用，進行複 雜而緩慢的化學作用，逐漸形成了黏稠的液態石油 及氣態的天然氣，其成份大部分為碳氫化合物。從 地底下抽出的石油稱為原油，剛開採出來的原油， 因為含有多種成份，不能馬上使用，需經過處理產 生多種不同用途的產品，如分餾成天然氣、液化氣 、汽油、柴油、重油等。

8. 原油處理過程圖

9. (二) 煤 古代生長在沼澤中的植物死亡後，因細菌的生 物作用及地下的高溫、高壓作用，經過長期的變化 而成。煤的成份絕大部份為碳，另外有少許的氫、 氧、硫等，埋在地底下的時間越久，含水及其他揮 發成份越低，煤質越佳。含碳量90%以上的叫無煙 煤，一般作為家庭燃料用，含碳量70-90%的叫煙煤 ，一般作為工業燃料用，含碳量50-70%的叫褐煤， 含碳量50%以下的叫泥煤。目前在台灣已剩少數工 業(瀝青廠、水泥廠)使用煤當燃料。

10. 煤

11. (三) 天然氣 天然氣又叫做「天然瓦斯」，是從地層下面開 採導出的一種可燃性氣體。因為蘊藏天然氣的岩層 結構和蘊藏石油的岩層結構相同，所以石油和天然 氣經常是並存的，但依其蘊藏狀態，又分為構造性 天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。 天然氣為目前化石燃料中被公認之清潔能源， 且熱值相當高，由於溫室效應問題日趨嚴重，各國 均擴大推廣使用此乾淨之能源，但天然氣之運輸、 儲存較不方便，為目前需迫切解決之技術問題。

12. 中油液化天然氣接收站

13. (四) 核能 原子核反應有兩種方式：核融合、核分裂。核 分裂為重原子核被中子撞擊，分裂為兩種以上之新 輕原子核和中子，以及大量的能量。核融合為兩個 輕原子核，在帶有極大的能量下，互相撞擊，結合 成一個較重的原子核，並放出大量的能量，太陽內 部即不斷的進行核融合反應中，目前世界上運轉的 核能發電廠皆使用核分裂之能源。 核能發電之主要原料為鈾，天然鈾U-238內含約 0.7%U-235，3%，即可提供核能發電用。

14. 核三廠及核廢料

15. 二、再生能源 (一) 太陽能 太陽是一個巨大、久遠、無盡的能源。儘管太 陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量（約 為3.75×1026 W）的22億分之一，但已173,000TW， 也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當於 500萬噸煤。 地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和 生物質能以及部分潮汐能都是來源於太陽；即使是 地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根 本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義 的太陽能所包括的範圍非常大，狹義的太陽能則限 於太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換。

16. 太陽能

17. (二) 風力 風是太陽照射到地球表面，地球表面各處受熱 不同，產生溫差，從而引起大氣的對流運動所形成 。 自1973年世界石油危機以來，在常規能源告急 和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能 源的一部分才重新有了長足的發展。風能作為一種 無污染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力，特 別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區，地廣人稀 的草原牧場，以及遠離電網和近期內電網還難以達 到的農村、邊疆，作為解決生產和生活能源的一種 可靠途徑，有著十分重要的意義。即使在發達家， 風能作為一種高效清潔的新能源也日益受到重視。

18. 風力 墾丁風力發電 澎湖七美風力發電廠

19. (三) 地熱 地熱能是指貯存在地球內部的熱能。其儲量比 目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分佈在 構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多區。 如果熱量提取的速度不超過補充的速度，那麼地熱 能便是可再生的。高壓的過熱水或蒸汽的用途大， 但它們主要存在於幹熱岩層中，可以通過鑽井將它 們引出。

20. 地熱(續) 地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。老的技 術現在依然富有生命力，新技術業已成熟，並且在 不斷地完善。在能源的開發和技術轉讓方面，未來 的發展潛力相當大。地熱能是天生就儲存在地的， 不受天氣狀況的影響，既可作為基本負荷能使用， 也可根據需要提供使用。 在台灣宜蘭縣大同鄉復興村也曾有地熱發廠， 於民國70年7月正式運轉發電，由於蒸汽產率逐年降 低，已於82年11月15日停止運轉發電。

21. 台灣第一座地熱發電廠(1981)

22. 紐西蘭地熱發電廠

23. (四) 海洋能 ( 潮汐、海洋溫差 ) 海洋不同形式的能量(潮汐、波浪、溫度差、鹽 度梯度、海流等 )有的已被人類利用，有的已列開 發利用計畫，但人們對海洋能的開發利用程度至今 仍十分低。 每種海洋能資源都具有相當大的能量通量：潮 汐能和鹽度梯度能大約為2TW；波浪能也在此量級 上；而海洋熱能至少要比此大兩個數量級，但是這 些能量分散在廣闊的地理區域，因此實際上它們的 能流密度相當低，而且這些資源中的大部分均蘊藏 在遠離用電中心區的海域。因此只能有一小部分海 洋能資源能夠得以開發利用。

24. 海洋能

25. (五) 生質能 生質能屬於再生能源的一種，主要由生物產生 的有機物質，例如農林植物、沼氣、廢棄物等經過 焚化、氣化、裂解、發酵等技術轉換成燃油、燃氣 與電力等可用能源。生質能技術較成熟，加上兼顧 環保與經濟益，成為目前廣泛推展使用的再生能源 之一。 能源作物是生質能的原料之一，能源作物種類 眾多，以生產酒精及生質柴油為主，酒精作物以糖 質及澱粉類作物為主，例如甘蔗、甜菜、甘藷等； 生質柴油作物則為高油份含量植物及動物性指防， 包括大豆、向日葵、油菜籽、油桐等。

26. 生質能(續) 生質柴油是將動植物油脂或廢食用油(三酸甘油 脂)經由轉酯化反應、中和、水洗及蒸餾等過程後， 所生成的甲基酯類。生質柴油燃燒特性和石化柴油 相近，具有生物可分解和無毒等特性，可部份或直 接取代石化柴油做為柴油引擎的燃料而不需對引擎 進行調整。生質柴油的料源可由植物行光合作用而 得，為符合能源效益的再生能源，且生質柴油的閃 火點較石化柴油高，因此，其運送與儲存的安全性 較高。此外，生質柴油可燃燒更完全且不含硫，可 有效改善柴油引擎的廢氣排放品質。 。

27. 生質能(續) 國外發展生質柴油行之有年，近年來，台灣投 入開發，仍屬起步階段，2004年10月7日生質柴油示 範系統在嘉義民雄工業區商轉，利用油脂含量高的 能源作物為料源，經過搾油及轉化技術，生產低污 染且可供車輛使用的油品。生質能將是21世紀能源 科技的主要發展方向之一

28. (六) 台灣生質能源發展現況 1、全國第一座「固態衍生燃料製造廠」 2004年6月在花蓮縣豐濱鄉啟用全國第一座「固態衍生 燃料製造廠」，廢棄物衍生燃料（Refuse Derived Fuel） 簡稱RDF，兼具環保及能源雙重效益。這是將一般事業廢棄 物或都市廢棄物等可燃物，像廢紙排渣、生物污泥、稻桿、 廢PE膜、廢泡棉與金針菇養殖廢材等，壓密成柱狀、球狀、 磚塊狀或其他形狀。為了使用方便，在破碎、分選、乾燥、 混合添加劑及成型等過程後製成固態錠型燃料，不僅體積差 不多，熱值度高且均勻，而且沒有惡臭味，具有抗腐力，相 當容易進行包裝、運輸及儲存，在常溫下約可儲存6個月以 上。這種把一般廢棄物轉製成燃料的技術，「能把20多萬人 一天製造的垃圾，壓縮成原來體積、重量的十分之一。」而 且把這些從垃圾再製成的燃料，送到花蓮的水泥廠，可以再 省下20%的燃煤使用量。（摘錄自「工業技術與資訊」93年 12月號；謝美芳╱採訪報導）

29. 2、全國第一座「生質柴油示範廠」 2004年10月7日在嘉義民雄興建第一座生質柴油 示範廠，由工研院能資所進行生質柴油研發，並與 台灣新日化公司合作，以植物油與回收廢食用油為 原料，估計此座生質柴油示範廠每年最大產量約 3000公噸，相對於國內以百萬噸計算之年需求量係 微乎其微，其在短期內的生產成本亦高於化石油， 但在未來仍需朝擴大產能及降低成本的方向進行， 當與傳統化石燃料價格愈接近時，使用者自然就會 增加。

30. (續) 以2003年石化柴油消費量5822千公秉來看（約 當5822千公噸），生質柴油市場承載力仍大，只要 台灣生質柴油推廣順利，未來仍有很大的空間吸引 廠商建廠與擴大生產。再則，短期內生質柴油亦有 很大的生產潛力，在台灣一年消耗約77萬公噸的動 物油脂與蔬菜油，估計可生產8.5萬公噸生質柴油。

31. (續) 就自由市場機制而言，固然生質柴油仍無法與 傳統化石燃料競爭，但就潔淨能源、資源回收與永 續能源供應的角度觀之，實有其重要性。因為生質 柴油不僅解決了廢食用油處理問題，也可增加農村 的發展機會，對能源幾乎完全仰賴進口的我國更是 提供極大助益，所以在生質柴油成本仍高的階段， 政府除採獎勵與補助措施之外，相對減稅、加強廢 氣排放取締、將休耕補助辦法與植物油生產結合， 皆為加速推廣生質柴油之政策，亦為台灣永續發展 建立了良好基礎。

32. 3、生質柴油性能測試 生質柴油的燃料消耗量、運轉效率、最大扭力 曲線皆與石化柴油略同，一般柴油車可直接改用生 質柴油，不需修改柴油引擎。另外，由於生質柴油 的潤滑性高，且與石化柴油的混合性良好，因此生 質柴油作為添加劑可促進燃燒效果，如歐洲係添加 5%在石化柴油以提升引擎潤滑性，在美國則採用 20%生質柴油與80%石化柴油的混合油(稱為B20)供 公車或卡車使用。

33. (續) 我國在生質柴油的測試方面，高雄市已 組成一支生質柴油環保測試車隊，包括垃圾 車、公車和民營貨車，實地進行生質柴油車 與一般柴油車的比較，明顯地發現生質柴油 運轉的引擎沒有油臭味，目前測試持續進行 中，若測試結果符合預期效果，政府當局將 大力推廣柴油公務車全面換用生質柴油。

34. 生質柴油製造流程圖

35. 豬糞尿廢水處理流程圖

36. 生質柴油與石化柴油廢氣排放比較

37. 肆、生質能源與其他再生能源的SWOT分析 (ㄧ)、優勢(Strengths) 1 技術成熟有商業化運轉能力。 2 經濟效益較高，使用廢棄物的生質能，更兼具處 理廢棄物與回收能源的雙重效益。 3 技術上之難題較少。 4 原料來源豐富。 5 提供低硫燃料。 6 減少環境公害。 7 永不耗竭。

38. (續) (二)、劣勢(Weaknesses) 1 能量不及石化能量。 2 所需土地很大。 3 易為環境限制。 4 成本較高。 5 植物含水量高。

39. (續) (三)、機會(Opportunities) 1 增加就業機會。 2 提供低價能源，進軍能源市場。

40. (續) (四)、威脅(Threats) 1 生質柴油價格較石化柴油高出2至3倍。 2 柴油引擎車價格較高。 3 生質柴油的原料供應。

41. 伍、心得 現代經濟的發展與規模，完全取決於能源的使 用與運用技術的進步，能源可說是經濟發展的原動 力， 隨著科技日新月異的發展下，以從過去數百年 的農牧業發展至今已成為奈米科技、光電材料及生 物科技的時代，而在大量的研究開墾下，原存在地 球地底下的資源，也逐漸的日漸枯竭，取而代之的 方法，就必須要仰賴國外進口的原物料，如此不僅 提升原料成本之外，對於我國的研究發展空間等於 有如雪上加霜般的困難與受限。

42. (續) 管理趨勢大師湯姆‧彼得斯說：「不想創新， 只有等死。」研發、創新已經是全球經濟命脈，再 生能源科技，是因應「高油價時代」與「地球暖化 」的現況，而不的不研究開發的技術。然而，能源 對於一般大眾來說，常是「既熟悉又陌生」的一個 概念，在日常使用上非常頻繁與熟練，但是對於能 源的發展及趨勢，一般民眾則是較無概念、陌生。 面對於我國的能源問題，不只是政府的問題， 也是全體國民的問題，民眾應對能源使用、節約能 源、永續發展等問題，應該有更深入的認知，而非 僅滿足使用的需求而已。因此，能源教育宣導的工 作在我國顯得更為重要。

43. 陸、能源相關報導 一、第三次石油危機來了？ (94-08-30/聯合報/記者徐碧華、丁萬鳴) 原油價格漲破七十美元，該不該以第三次石油 危機視之？該不該動用政策工具緩和國內油價漲？ 油價上漲要由全民埋單嗎？經濟部長何美玥先前曾 警告中油不得漲價，但政府政策其實已陷入兩難： 因為無論是犧牲中油盈餘、 降油氣類稅率；或讓中 油反映成本調漲國內油價，其實結果都等於是全民 埋單。

44. (續) 雖然目前經濟結構已與二次石油危機不同，但 國內油品價格要不要同步調漲，台灣的經濟現況禁 不禁得起油價大幅調漲，也應是政府考慮的關一。 今年台灣貿易順差目前看來可能不及廿億元， 一旦油價大幅上升，只怕產業的出口競爭力要再受 創，更別提要達成經濟成長率「保四」的目標。恐 怕連「保三」都有問題。

45. 二、發展再生能源 農委會推展生質能源作物　 資料來源：中央社 張貼時間：94/05/24 管制全球溫室氣體排放量的京都議定書生效， 發展再生能源成為趨勢。行政院農業委員會投入生 質能源作物開發，規劃利用北、中、南三地共90公 頃的休耕農田，種植向日葵、大豆及油菜等三種油 料能源作物，研發生質柴油，期盼提高農業「綠色 產值」。 農委會指出，以往農業給人的印象只是供應糧 食的產業，但事實上，農業部門在再生能源領域中 也有發揮空間，國內外生質能源相關研究認為可利 用植物將太陽能、水力及二氧化碳轉化為生質能源 ，台灣每年有不少農地休耕，可利用推展能源作物 ，發展生質能源，同時提升休耕農田的附加價值， 開創台灣農業發展新契機。

46. 三、種菜製柴油　開始播種了 民生報/2005.5.28/記者王淑瑛報導 農委會農業試驗所長林俊義表示，農試所已初 步篩選出適合台灣種植的向日葵、大豆與油菜品種 ，目的是榨油生產「生質能源」，這3種作物的含油 量要高，以油菜為例，目前作為田間綠肥的油菜含 油量只有18%，農試所希望選育出含油量30%以上的 品種，以大幅降低「生質能源」的生產成本。 由於台灣農業生產成本高，農試所初步估算利 用這3種油料作物製造的生質柴油，每公升成本50元 以上，較市售柴油貴了1倍以上；唯林俊義認為，成 本還有降低空間，尤其當原油價格一旦站上每八、 九十元高檔，生質能源價格競爭力便無法擋。

47. 柒、參考資料 1、葉錫溶(民85)：能源的世界 。臺北市：圖文。 2、台大環境規劃研究室(民91)：風力發電基本教 材 。臺北市：臺灣環保文教基金會。 3、臺大環境規劃研究室(民92)：地熱發電基本教 材 。臺北市：臺灣環保文教基金會。 4、韓雨墨(民88)：地氣。臺北市：武陵。 5、張中(民87)：地獄中燃起了聖火。新竹市：凡 異。 6、地理入門網站，民國94年5月23日，取自： http://ihouse.hkedcity.net/~hm1203/eco- activities/energy.htm

48. (續) 7、從各種能源網頁中，可獲得能源資料 (http://che.cycu.edu.tw/jamnet/chemical/energy.htm) 。 8、吳依凡(民93)。經濟部技術處ITIS計畫。台灣發展生質柴油之契機。民94年10月30日，取自：http://www.itri.org.tw/chi/components/jsp/showieknews.jsp?file=templatedata\services\ieknews\data\2004\2004110410055300000001-5909_utf8.dcr 9、http://www.taipower.com.tw/home.php 10、http://www.taipower.com.tw/main_1/main_1 _7_3_3.htm#3

49. 11、http://www.csbcnet.com.tw/csbc/ship.htm 12、http://hn84225094.myweb.hinet.net/ photo.htm 13、http://www.iae.or.jp/energyinfo/ energydata/data4023.html 14、http://www.shanxi-hina.com/mhjq/yezzm.htm 15、http://datong.eand.gov.tw/htm/c05_7.asp#1