永续能源与能源安全课件.ppt

1、永續能源與能源安全永續能源與能源安全國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全葉宗洸葉宗洸工程與系統科學系工程與系統科學系 教授教授國立清華大學國立清華大學September 29th,2018於於 華夏科技整合聯合總會理監事會華夏科技整合聯合總會理監事會台北市台北市如何看待新能源國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全v 地球上的能源沒有新舊之分，只是被發現的時間不同。v 據此，能源的類別可區分如下：再生能源(生質能、水力能、風能、地熱能、太陽熱能)化石能源(煤炭、石油、天然氣)核能再生能源(太陽電能、海洋能)v 上述能源型態之外，人類沒有再開發出任何新能源。v 新能源是指用新

2、的態度去看待能源，然後讓人類得以永續生存與發展。不同能源的使用量國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全Source:經濟部能源局網站資料，能源供給表，經濟部能源局網站資料，能源供給表，http:/www.moeaboe.gov.tw/台灣台灣各種能源消耗量的變化趨勢圖各種能源消耗量的變化趨勢圖現代化與化石能源國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全v 工業革命後，快速的文明與科技發展導致化石燃料的大量使用，甚至引發了石油危機及因石油而起戰爭。v 現代化的代價是人類賴以生存的環境開始出現變化，我們的永續生存可能因此受到影響。看待能源的新態度國立清華大學 工程與系統科學系永續能源

3、與能源安全v 了解各種能源的本質v 衡量各種能源對地球環境的衝擊 從溫室效應的角度v 風險的選擇國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全能源安全的問題國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全現行的能源政策目標遠大的目標遠大的 2025!u 2025年達成年達成非核家園非核家園u再生能源發電從再生能源發電從2017年的年的4.9%躍躍增為增為 2025年的年的 to 20%u 2025年的化石能源供電配比年的化石能源供電配比 50%燃氣燃氣（自自32%調升調升）30%燃煤燃煤（自自45%調降調降）u電價不會電價不會大幅大幅調漲調漲 Photo Source:https:/ 工程與

4、系統科學系永續能源與能源安全低碳的再生能源v 太陽能v 風能v 水力能v 海洋能v 地熱能v 生質能這些取之不盡的再生能源都可以用來發電，而且它們 絕大多數都不含碳。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源太陽能v 太陽能的應用方式主要可區分為熱能與電磁波能。v 太陽熱能發電站即為太陽熱能應用的最佳實例，但須配合大面積土地的使用。v 太陽能電池可將太陽電磁波的能量轉化為電能。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源太陽能v 截至目前為止，太陽能電池的效率並不佳。在撒哈拉沙漠的正午時分，高純度矽基的太陽能電池效率可達30至40%，但其價格非常昂貴；染料敏化太陽能電

5、池相對便宜，但其能量轉換效率僅有15%（實驗室等級）。v 台灣地區2017年太陽能發電(16.2億度)佔總發電比例的0.7%。v 太陽能發電無法成為基載或中載電力供應來源。v 現階段的儲能技術無法使其成為穩定的電力。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源風能右：海上的風能發電右：海上的風能發電左上：陸地上的風能發電左上：陸地上的風能發電左下：印度海軍的風力帆船左下：印度海軍的風力帆船國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源風能2012年風力發電總發電量前年風力發電總發電量前10名國家名國家Source:http:/en.wikipedia.org/wiki/W

6、ind_powerv 2010年大型風力發電機的裝置費用為每千瓦1,234美元（1,234 USD/kW）。v 以每部機功率2百萬瓦（2 MW）計算，造價即約為新台幣7千6百萬元。v 需要大面積的土地或離岸工作站。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源風能v 台灣地區2017年風力發電(16.9億度)佔總發電比例的0.7%，主要是位於西岸的陸域型風力發電機。v 因風場與風力品質的問題，台灣地區的電力供應無法大幅仰賴陸上風力發電。v 風力發電無法成為基載或中載電力供應來源。v 現階段的儲能技術無法使其成為穩定的電力。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源水力能

7、明潭抽蓄水力發電廠明潭抽蓄水力發電廠大陸三峽水力電廠大陸三峽水力電廠國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源水力能v 台灣地區並無充足的水力資源。v 台灣地區2017年水力發電所提供的電量(54.3億度)佔全國總發電量的2.4%（不含33.3億度佔1.4%抽蓄式發電）。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源海洋能潮汐發電潮汐發電波浪發電波浪發電v 台灣及離島地區的潮汐落差及波浪高度(能量)不足以提供有效電力，且相關設施造價及維護費用高昂。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源海洋能v 另有尚屬概念式設計的海洋熱能及潮流發電，但仍面臨相同問題，

8、即相關設施造價及維護費用高昂。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源地熱能地熱發電是利用天然的高溫高壓水蒸汽地熱發電是利用天然的高溫高壓水蒸汽進行發電進行發電v 台灣地區的地熱資源不足以提供大量電力，原因在於功率密度不足。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全再生能源生質能廢棄物發電廢棄物發電(85%)生質物發電生質物發電(15%)木材木材其他生物體其他生物體垃圾場沼氣垃圾場沼氣生質柴油、酒精生質柴油、酒精以上物質燃燒仍以上物質燃燒仍會產生會產生CO2厭氧菌消化作用製氫厭氧菌消化作用製氫藻類光合作用製氫藻類光合作用製氫氫燃燒的產物是水氫燃燒的產物是水國立清華大學 工

9、程與系統科學系永續能源與能源安全2017年各種能源在台灣的發電比例v 太陽能：0.7%(2016年為0.5%)v 風 能：0.7%(2016年為0.6%)v 水力能：2.4%(2016年為2.9%)v 海洋能：0v 地熱能：0v 生質能：1.1%(2016年為1.1%)v 核 能：9.3%(2016年為13.5%)v 化石燃料：84.4%(2016年為79.9%)資料來源：台灣電力公司註：低碳能源短少的發電量都必須以化石燃料發電填補！註：低碳能源短少的發電量都必須以化石燃料發電填補！國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全2017年各種能源在台灣的發電量比例資料來源：台灣電力公司國立清

10、華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全低碳的核能v 核能發電不會排放二氧化碳或其他溫室氣體，因此屬於低碳的能源v 核能的發電效率與化石燃料發電效率相當v 現有核能技術的和平應用仍面臨核能廢棄物處置（Nuclear Waste Disposal)的問題國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全核能的發電方式v 核能發電的方式與化石燃料發電的方式類似v 核能電廠不等於原子彈（鈾與鈽、濃化度的差異）Source:http:/www.nrc.org發電機發電機汽輪機汽輪機控制棒控制棒壓力槽壓力槽冷凝器冷凝器圍阻體圍阻體國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全龍門電廠的現況國立清華大學

11、 工程與系統科學系核能廢棄物的分類v 核能廢棄物可依據其輻射強度及來源區分為低階放射性廢棄物及兩種高階用過核燃料。v 低階放射性廢棄物的輻射強度較弱、其中的放射性同位素半衰期較短，主要來源有核電廠的汙染物及過濾用的濾心、醫療設施產出的廢棄物、工業廢棄物如淘汰的煙霧偵檢器等。v 高階用過核燃料的來源主要是核能電廠於每個燃料週期結束後，從爐心移出之用過燃料匣。永續能源與能源安全Source:http:/en.wikipedia.org/wiki/Spent_nuclear_fuel國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全用過核燃料的處理方式v 用過核燃料剛從反應器退出時，其中的放射性同位素

12、有很高的輻射強度及熱量，必須先貯存於廠內的用過核燃料池中冷卻，待其放射性及熱量衰減後，再進行後續處理。v 由於用過核燃料可經再處理回收鈾與鈽等有用資源，而僅含百分之三的高放射性廢棄物，因此是否將其視為廢棄物而直接處置，各國有不同的選擇。v 國內現行管理策略為近程採廠內水池貯存、中程以廠內乾式貯存、長程推動最終處置。v 用過核燃料與放置在蘭嶼的低階放射性廢棄物是完全不同不同的。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全類別類別2017裝置裝置容量容量(MW)2017年年容量因數容量因數2017發電發電度數度數(億度億度)2017年年發電量佔比發電量佔比燃煤（含汽電共生）12,29587.9

13、%946.741.0%燃 氣14,48670.2%891.138.6%燃 油2,57249.4%111.24.8%核 能5,14447.9%215.69.3%風 能69127.9%16.90.7%太 陽 能1,38713.3%16.20.7%慣常水力2,09029.7%54.32.4%生質能62447.0%25.71.1%抽蓄水力2,60214.6%33.31.4%地 熱 能0000總 計41,891 2,311.0100.0%我國我國20172017年各類能源之裝置容量與發電量比較表年各類能源之裝置容量與發電量比較表國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全類類 別別2017年年發購電

14、發購電度數度數(億度億度)2025年預估年預估發電發電度數度數(億度億度)火 力 1949.02100.0核 能215.60風 能（4.2 GW）*16.9*140.0太 陽 能（20 GW）*16.2*250.0慣常水力54.348.0生 質 能25.759.0抽蓄水力33.331.0地 熱16.913.0總 計2311.02641.02025年預估需求年預估需求(2%年增率年增率)2707.7我國我國20172017年與年與20252025年各類能源之發電量比較表年各類能源之發電量比較表*儲能技術未完成時，無法成為基、中載電源國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全年度年度經濟成長

15、率經濟成長率 發購電量發購電量(億度億度)較前一年度較前一年度增減增減(億度億度)發購電量發購電量增減百分比增減百分比 20055.42%1,897854.69%20065.62%1,966693.64%20076.52%2,019532.70%20080.70%2,002-17-0.84%2009-1.57%1,936-66-3.30%201010.63%2,0741387.13%20113.80%2,130562.70%20122.06%2,117-13-0.61%20132.23%2,134170.80%20143.74%2,192582.72%2015 0.72%2,191-1-0.0

16、5%20161.50%2,258673.06%20172.60%2,311532.35%我國我國近年經濟成長與近年經濟成長與發發購購電量比較表電量比較表國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全政府關於政府關於再生能源供電比率再生能源供電比率的規劃的規劃2016年年：5.1%上升上升至至 2025年年：20%國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全我國未來發電機組增減概況我國未來發電機組增減概況國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全我國歷年供電備用容量率我國歷年供電備用容量率國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全我國近年供電狀況我國近年供電狀況93280104

17、0204060801001202014201520162017進入供電警戒天數（備轉容量率6%）（統計至12/22）國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全能源科技發展的困境v 使用化石能源所造成的溫室效應與全球暖化問題正快速地影響地球上所有生物的生存。v 核分裂方式產出的核能亦存在低階放射性廢棄物貯存的選址問題。v 高階用過核燃料的減量，可以在熔鹽式反應器建置完成後獲得有效解決。v 如果目前的能源使用方式沒有任何變化，遠在核能廢棄物數量大至影響我們生活之前，所有生物的生存即可能因暖化問題而面臨嚴重威脅。v 核融合技術還有待進一步的研究。v 現階段再生能源亦存在價格、效率與穩定性的問題

18、。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全以核養綠的永續合作v 在再生能源的問題未獲得有效解決之前，透過核能安全的強化與監督，核能廢棄物的妥善處置，我們可以在台灣創造一個低碳家園，善盡地球公民的責任。v 我們可以在現階段暫時使用核能，待再生能源技術發展成熟且供電效率提升且穩定之後，再逐步改用再生能源，以維繫國家的能源安全。v 為了人類的永續生存，我們必須從現在就開始協助解決溫室效應與全球暖化問題。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全節約能源救地球v 不管我們使用那一種低碳能源，真正有效的工具是節約能源。v 此外，多吃素、少吃肉，也是救地球的一種方式。國立清華大學 工程與系統科學系永續能源與能源安全謝謝大家！