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能源的種類與使用當今世界對能源的使用時,須要考慮四個有重大實質意義的問題:
初級能源(Primary energy source) – 即可用的天然能源的儲藏量和開採技術。
能量轉換(Energy conversion) – 利用能量轉換器(Energy converter)把初級能源或其它能量轉化作合適作功或它用途的能量形式。
能量消耗 – 與社會、經濟、民生及政治有關的問題。
污染 – 由礦物燃料或核燃料生產能量時所副生對環境有害的污染物。
初級能源
不可再生能源(Non-renewable energy sources):
主要為植物化石殘留物所儲的化學能(源自太陽能),稱為礦物燃料(Fossil fuel),如煤、石油、天然氣。
核燃料如鈾-235。
地球上儲存量有限,且產生嚴重的環境污染問題。
可再生能源(Renewable energy sources):
來自太陽的有:水力、太陽能、風、波浪及生物能量。
非源於太陽的有:潮汐和地熱能。
能量轉換
常用的能量轉換器包括發動機(engine)、機器、家居電器及運輸工具。
例:
汽油
(化學能)
汽車發動機
廢氣及熱
(內能)
汽車動能
(機械能)
------------->
+
轉換器
【轉入能量】
【損失能】
【有效能】
我們定義能量轉化過程的效率(efficiency)為:
效率
=
輸出的有效能
輸入的總能量
效率的數值約由25%(汽車發動機)至90%(大型電動機)。
能量消耗
消耗的模式:全世界的各種初級能源的消耗如下:
能源
石油
煤
可燃氣
水能
核能
百分點
45
26
20
5
4
不同地區的平均每年消耗能源的數值(1996年,單位:GJ)
中國
香港
美國
英國
日本
非洲
33
106
386
188
187
16
圖片參考:
http://www.ied.edu.hk/has/phys/work/image8.gif
全球能源需求的增長以近幾何級數增加。
香港典型的家居能源消耗
圖片參考:
http://www.ied.edu.hk/has/phys/work/home_eng.jpg
污染火力發電站
排出大量煙塵(Dust)及廢氣如氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2)。
氧化硫 + 雨水→ 酸雨(Acid rain)
二氧化碳增加輻射的吸收(溫室效應),令地球氣溫上升。
另有廢棄的內能形成熱污染(Thermal pollution)。
煙塵危害人類的呼吸系統,但可用靜電沉澱器加以消除(可達99%)。
核電站
排出的氣態及液態廢料的輻射量都必須被限制在安全水平以下。
有強放射性的核廢料須以非常牢固的固體加以密封,並埋在地下或海洋的深處。 能源