風車的發電方法(10點)

【水力發電】

水力發電是借助水流動時所產生的力量來進行的。流動的水是源源不絕的再生能源，古人早已利用流水推動水車來輾磨轂粒，但直至1882年才初次在美國使用水力發電。當流動的水衝過渦輪機，會導致車葉不停轉動，從而開始製造電力。水經過發電廠後，會重新流入河流、海洋，太陽將水再次蒸發，變成雲。待下雨時，再返回河流的上游，如此這般，便循環不息地成為重要的能源。水力發電站可通過三種形式建成，一是利用水壩將水攔著，發電時才引導河水流過渦輪機。二是在湍急的河流上建發電站，但缺點是不能控制水流量及貯存河水。三是用抽水貯存的方式，在河流的上游及下游各建造一條水壩。當日間電力需求大時，上游的水壩打開水閘，讓水經過發電站流往下游的水壩，從而製造電力。晚間電的需求下降時，下游的水會被重新抽回上游的水壩貯存，以備下次使用。水力發電的好處是不會產生廢氣或廢料，而且用之不竭。不使用時也可貯起來，待需要時便可立即動用，無需特別處理。水壩既可用作發電設施，也可用來防止河水氾濫或引導河水灌溉農田。

利 用 不 同 的 技 術 ， 太 陽 能 可 以 被 轉 化 為 熱 或 者 是 電 。 太 陽 能 熱 水 技 術 或 者 太 陽 能 光 伏 發 電 技 術 都 是 適 合 在 香 港 應 用 的 可 再 生 能 源 技 術 。 除 了 這 兩 種 技 術 以 外 ， 還 有 其 他 一 些 太 陽 能 技 術 在 全 球 其 他 地 方 應 用 。


【太 陽發電】


太 陽 能 熱 水
太 陽 能 熱 水 技 術 是 一 種 發 展 成 熟 的 技 術 ， 並 在 全 球 許 多 地 方 廣 泛 應 用 。 太 陽 能 熱 水 技 術 是 適 合 在 香 港 應 用 的 ， 而 太 陽 能 供 暖 則 在 這 個 緯 度 上 並 不 常 見 。


太 陽 能 光 伏
太 陽 能 光 伏 組 件 是 由 可 以 把 光 能 轉 化 為 電 能 的 半 導 體 元 件 （ 太 陽 能 電 池 ） 所 組 成 。 光 伏 組 件 連 接 在 一 起 組 成 小 型 或 大 型 的 陣 烈 ， 發 電 功 率 可 以 由 幾 百 瓦 到 幾 百 千 瓦 。

其 他 太 陽 能 技 術
太 陽 能 聚 焦 熱 發 電 技 術 使 用 反 射 物 ﹝ 例 如 鏡 子 ﹞ 把 太 陽 能 聚 焦 ， 轉 化 為 高 溫 熱 能 。 使 用 傳 統 發 電 設 備 ， 可 以 用 這 些 熱 能 來 發 電 。 其 他 技 術 包 括 太 陽 能 供 暖 、 太 陽 能 製 冷 以 及 太 陽 光 照 明 燈 等 等 。

【風力發電】



風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電，並產生風速在每秒十三至十五公尺時（大樹幹搖動的程度）的輸出力道。



【潮 汐 能 】

潮 汐 指 的 是 海 平 面 周 期 性 的 漲 退 。 潮 汐 現 象 產 生 自 太 陽 和 月 亮 對 海 水 的 引 力 作 用 。 潮 汐 是 最 可 預 計 的 自 然 力 量 之 一 。 海 平 面 在 漲 潮 的 時 候 上 升 ， 退 潮 的 時 候 下 降 。 每 天 （ 更 精 確 的 說 法 是 月 亮 繞 地 球 旋 轉 一 周 所 需 的 24.84 小 時 ） 有 兩 次 潮 漲 和 潮 退 。 在 接 連 的 潮 漲 和 潮 退 之 間 ， 海 水 平 面 的 落 差 被 稱 為 " 潮 差 " 。

由 於 地 球 和 月 亮 都 繞 着 太 陽 轉 動 ， 月 亮 和 太 陽 的 相 對 位 置 也 會 影 響 潮 汐 現 象 。 當 兩 者 排 列 成 一 直 線 時 ， 引 力 作 用 非 常 強 大 ， 所 引 發 的 潮 差 也 很 大 。 這 種 現 象 稱 為 " 大 潮 " 。 而 當 兩 者 並 不 排 列 成 一 直 線 的 時 候 ， 潮 差 會 小 一 點 。 當 月 亮 和 太 陽 相 對 地 球 排 列 成 直 角 時 ， ， 所 引 發 的 潮 差 最 小 ， 這 種 現 象 稱 為 " 小 潮 " 。

通 過 蓄 水 灣 可 以 將 潮 汐 能 儲 存 ， 隨 後 可 以 洩 放 海 水 以 推 動 水 輪 發 電 。 蓄 水 塘 越 大 ， 在 潮 汐 過 程 中 能 夠 儲 存 的 能 量 就 越 大 。 假 設 一 個 蓄 水 灣 的 截 面 積 固 定 ， 而 落 差 為 H 米 ， 那 麼 這 個 蓄 水 灣 單 位 面 積 蓄 能 將 為 每 平 方 米 4.91 H2 千 焦 。 當 然 ， 這 只 是 潮 汐 能 潛 力 值 的 最 大 理 論 值 。

潮 汐 發 電 設 備 的 工 作 原 理

潮 汐 能 可 以 通 過 在 河 口 建 立 堤 壩 形 成 蓄 水 灣 來 截 取 。 在 漲 潮 過 程 中 ， 通 過 一 些 水 閘 可 以 將 海 水 注 入 蓄 水 灣 ， 隨 後 在 落 潮 時 關 閉 這 些 水 閘 。 當 海 水 落 潮 以 後 ， " 水 頭 " 就 會 增 加 。 蓄 留 的 海 水 排 出 時 可 以 推 動 傳 統 的 水 輪 ， 從 而 帶 動 發 電 機 發 電 。
http://re.emsd.gov.hk/tc_chi/other/marine/images/marine_tech_018.gif
上 圖 ： 潮 汐 堤 堰



潮 汐 能 發 電 可 以 通 過 在 漲 潮 時 直 接 推 動 堤 堰 上 安 裝 的 水 輪 發 電 （ 漲 潮 發 電 ） ， 或 者 在 漲 潮 時 讓 海 潮 通 過 水 閘 進 入 蓄 水 塘 之 後 關 閘 ， 再 在 退 潮 時 讓 海 水 通 過 水 輪 發 電 （ 退 潮 發 電 ） 。 在 簡 單 的 退 潮 發 電 和 漲 潮 發 電 設 施 ， 每 個 潮 汐 周 期 裏 設 備 使 用 時 間 比 較 短 （ 3 到 6 小 時 ） ， 期 間 產 生 相 對 短 時 間 的 電 功 率 。

另 外 一 種 方 法 是 雙 向 發 電 ， 此 方 法 可 以 從 漲 潮 和 退 潮 過 程 中 都 提 取 能 量 。 不 過 ， 由 於 電 力 輸 出 更 加 均 勻 分 佈 ， 電 功 率 值 會 降 低 。

【海 浪 能】 ﹝ 波 浪 能 ﹞

風 和 海 面 之 間 的 互 動 ， 產 生 海 浪 。 海 浪 中 既 有 動 能 （ 海 水 前 移 運 動 ） 也 有 位 能 （ 部 分 海 水 水 位 升 高 ） 。 海 浪 能 最 密 集 的 地 方 在 南 北 半 球 的 緯 度 40 度 到 60 度 之 間 。 而 主 要 原 因 是 這 個 地 帶 的 信 風 的 緣 故 。

理 論 上 深 海 海 浪 的 功 率 P 為 ﹝ 瓦 / 米 ﹞ ：

P = pg2H2T/(32*pi) 瓦 / 米 浪 峰 寬
或 大 約 H2T 千 瓦 / 米 浪 峰 寬


其 中 ， p 是 海 水 密 度
H 是 海 浪 高 度 （ 浪 峰 到 浪 谷 之 間 垂 直 距 離 ） ， 單 位 米
T 是 海 浪 週 期 ， 單 位 秒

【其 他 海 洋 可 再 生 能 源 技 術 】

"海 洋 流 發 電 技 術" 利 用 類 似 風 力 發 電 機 轉 子 的 海 洋 流 渦 輪 收 集 海 洋 流 能 量 。 與 流 動 空 氣 推 動 風 力 發 電 機 不 同 的 是 ， 海 洋 流 渦 輪 處 于 海 面 子 下 ， 由 潮 汐 流 或 海 洋 流 推 動 。 旋 轉 的 渦 輪 轉 子 經 齒 輪 箱 帶 動 發 電 機 發 電 。 轉 子 可 以 安 裝 在 插 入 海 床 的 杆 柱 上 ， 從 而 固 定 於 海 洋 之 中 。


海 洋 流 發 電 技 術 仍 然 處 於 開 發 階 段 。 全 世 界 第 一 個 商 業 規 模 的 海 洋 流 發 電 機 於 2003 年 在 英 國 北 德 文 郡 (North Devon) 林 茅 斯 (Lynmouth) 附 近 的 布 裏 斯 托 爾 海 峽 (Bristol Channle) 進 行 試 驗 。 渦 輪 由 單 個 葉 片 構 成 ， 葉 片 長 度 為 11 米 。 試 驗 的 海 洋 流 發 電 機 發 電 能 力 為 300 千 瓦 ， 作 為 將 來 開 發 潮 汐 流 發 電 機 的 測 試 機 種 。

1.概論

風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發電，並產生風速在每秒十三至十五公尺時（大樹幹搖動的程度）的輸出力道。
2. 風力發電實用化現況


近幾年來，受到美國加州能源危機的影響及各家電力公司開始推動長期購買風力發電計畫，以及透過大型風車發電來降低成本的影響，以風力發電為目的的風車有增加的趨勢。再加上風力發電設備技術的飛躍性發展，也是促使風力發電逐漸普及的主要原因。

風力發電正在世界上形成一股熱潮，根據估計，二○○○年時世界風力發電容量將可達一千二百萬千瓦。因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或二氧化碳等公害。再加上先進國家在國際公約上，為防止地球溫室效應，已達成抑制二氧化碳排放量目標的共識，因此，風力發電便成為先進國家尋找替代電源的最佳選擇。

風力發電只要風力利用系數足夠，據估算發電成本每 1KW 約0.7港圓，已進入實用化的階段。風力發電機的成本，以丹麥及德國製的產品具有經濟效益。