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環境與能源中興大學機械工程系頁 1

第一章能源概論

更新日期：6/15/2016

(一)、名詞定義

能源(Energy)

指某一系統產生外界活動力之能力，形式包括有機械能(位能及動

能)、熱能(內能及焓)、化學能、物理能、電磁能及電能等。

自然能源(Natural energy)

存在於自然界中且可藉技術方法取得之能源。

初級能源(Primary energy)

尚未經轉化或轉換處理之能源。包括水力能，固體、液體及氣體燃料，

核分裂能，太陽能，生質能，風能，海洋能，地熱能及核融合能。

二級能源(Secondary energy)

利用初級能源或其他二級能源加以轉化或轉換處理後之能源。包括電

能，氫能，壓縮空氣能，熱能，動能，抽蓄水力能。

能源轉換(Energy transformation)

能源由某一種物理形態經物理變化後轉換成另一種物理形態的過程。

能源蘊藏((Energy reserve)

已知能源資源具經濟可採價值者，如煤礦，天然氣，石油礦區。

再生能源資源(Renewable energy resources)

已知的及推估的，自然產出的，不斷再生的能源資源其已具經濟價

值或在未來可具經濟價值者。

「能源(Energy resource)」與「能量(Energy)」這兩個名詞常常混用，

差異為：

能源是能量的來源。能源包括核能，太陽能，生質能，風能，海洋

能等。能量包括位能，動能，熱能，化學能，電能等。


(二)、能量的單位

(2.1). 能量的基本單位

以力來做功

F

做功＝力 × 距離

力的單位：牛頓(N)

距離的單位：公尺(m)

能量的單位：焦耳(Joule, 1 J = 1 N × 1 m )

1KJ=1000J，1MJ=1000kJ=106J

焦耳是英國物理學家，首創能量守恆定律，為了紀念他的貢獻，能

量的基本單位以他的名字來命名。

James Prescott Joule (1818-1889)

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例：在平地上推動一個箱子，地面磨擦力為 100 N，若推了 10 m 的


距離，請計算花費多少能量。

W=100N*10m=1000J=1kJ

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例：體重 60 kg 的人爬了十層樓，層樓高 3.5 m，請計算花費多少能

量。

F=60kg*9.8m/sec2=588N

W=588N*3.5m*10=20580J=20.58kJ

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(2.2). 功率的基本單位

單位時間所做的功稱為功率。

功率的單位：瓦特(Watt, 1 W = 1 J/sec )

瓦特是英國物理學家，改良蒸汽機，為了紀念他的貢獻，功率的基

本單位以他的名字來命名。

JAMES WATT 1736-1819

功率=力×速度 (W F V ，1 W = 1 N × 1 m/sec = 1 J/sec )

功率=電壓×電流 (W V I ，1 W = 1 V × 1 A)

功率的其他單位：馬力(hp, 1 hp = 0.746 kW, 1 kW = 1.34 hp )

一馬力即是一匹馬的力量。


目前一輛 50c.c.的摩托車約有 4 匹馬力。

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例：在平地上以 0.3 m/sec 的速度推動一個箱子，若地面磨擦力為 100

N，請計算所需功率。

P=100N*0.3m/sec=20W

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例：體重 60 kg 的人爬樓梯，每 30 sec 爬一層，若層樓高 3.5 m，請

計算所需功率。

P=60kg*9.8m/sec2*3.5m/30sec=3W

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例：有一具馬達，電壓為 220 V，電流為 10A，請計算其輸出功率。

P=220V*10A=2200W=2.2kW

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例：自行車競賽時，時速可達 80 公里，迎風受力為 90N，請計所需

功率。

P=90N*80*1000/3600=2000W=2kW

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(2.3). 能量的大單位：

1 kJ = 1000 J (kilo)

1 MJ = 1000 kJ= 106 J (mega)

1 GJ = 1000 MJ=109 J (giga)

1 TJ = 1000 MJ = 1012 J (tera)

1 QJ = 1000 TJ = 1015 J (quadrillion)

1 EJ = 1000 QJ = 1018 J (exa)

1 ZJ = 1000 EJ = 1021 J (zetta)

1 YJ = 1000 ZJ = 1024 J (yotta)

名稱乘冪讀法符號

septillion 1024 yotta Y

sextillion 1021 zetta Z

quintillion 1018 exa E

quadrillion 1015 peta P(Q)

trillion 1012 tera T

billion 109 giga G

million 106 mega M

thousand 103 kilo K

10-3 mili m

10-6 micro μ

10-9 nano n

10-12 pico p

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例：

照射在地球表面的太陽能功率為 162QW。

照射在地球表面一整年的太陽能為 5.11YJ。

石油儲存量約為 110ZJ。

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(2.4). 其他能量單位

(2.4.1). 熱量單位

通常用來計算食物的能量，或人體活動所需要的能量。

卡(calorie)： 1 cal = 4.186 J

一卡相當於將 1g 的水加熱，升高 1℃所需要的熱量。

大卡：1kcal = 4.186 kJ

一大卡相當於將 1kg 的水加熱，升高 1℃所需要的熱量。

例：炸薯條：6120 kcal/kg，玉米：3350 kcal/kg，饅頭：217 kcal/kg

例：基礎代謝率(BMR)

身體每日消耗的熱量可分為三大部分：一部份是為了維持基本的身

體功能，包括呼吸、心跳與體溫，稱為基礎代謝量；一部份是身體

的活動所需的，稱為活動代謝量；第三部分是消化吸收食物所消耗

的能量。

正常人的基礎代謝率：0.8~1.3 kcal/hr/kgw

一個 70 公斤的男生基礎代謝量約是 1680 kcal/天

英制能量單位(British Thermal Unit, BTU)

1 Btu = 1055 J= 1.055 kJ

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例：2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，請計算這相當於多少

MJ。

462 QBtu=462*1015Btu=462*1015*1.055kJ=487*1015kJ=487*1012MJ

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(2.4.2). 油量單位

這是計算進出口能源或消耗能源所使用的單位。

公噸油當量(Metric Ton of Oil Equivalent, MTOE)：

公噸油當量是傳統的標準能量單位，其定義為每公噸原油所能產生的

熱量，為 10000000 kcal = 41868 MJ。

1 MTOE = 4.1868×1010 J

(公噸油當量是能量單位，並不石油的熱值，並不是說每一公噸的石

油都能產生 10000000 kcal 的熱量。石油的熱值與產地有關。)

公秉油當量(Kilo Liter of Oil Equivalent, KLOE)：

每公秉原油所能產生的熱量，為 9000000 kcal = 37674 MJ。

1 KLOE =3.7681×1010 J

公噸煤當量(Metric Ton of Coal Equivalent, MTCE)：

為每公噸煤炭所能產生的熱量，為 7000000 kcal = 29307 MJ。

1 MTCE = 2.93076×1010 J

1 MTOE =1.11KLOE=1.43MTCE

一桶油當量：一桶原油所能產生的熱量

原油的單位是桶 (barrel)，一桶 = 42 加侖 = 158.97 公升 = 0.15897

公秉

一桶油當量： 0.15897×37674 MJ =5989 MJ。

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例：請計算一公秉油當量相當於多少 Btu。

1 KLOE =3.7681×1010 J=3.7681×107 KJ=3.7681×107 =3.5717×107 Btu


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例：高雄煉油總廠日煉量為五十二萬桶，請計算這相當於多少 Btu。

52*104 桶=52*104*5989 MJ=311428*107kJ=2.95*1012Btu

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(2.4.3). 電量單位

這是使用電能的表示單位，也是計算電費的單位。

(1). 用電度數

1 度電：1 kWh = 1000 W × 3600 sec = 3600000 J = 3600 kJ= 3412.3 Btu

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例：請計算一盞 60W 的燈具，每天使用八小時，一個月所需的電費。

E=60W*8hr*30=14400Wh=14.4kWh=14.4 度電

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每月用電度數分段夏月

(6 月 1 日至 9

月 30 日)

非夏月

(夏月以外時

間)

非

營

業

用

120 度以下部分 1.63 1.63

121~330 度部分 2.38 2.10

331~500 度部分 3.52 2.89

501~700 度部分 4.61 3.79

701~1000 度部分 5.42 4.42

1001 度以上部分 6.13 4.83

營

業

用

330 度以下部分 2.53 2.12

331~700 度部分 3.55 2.91

701~1500 度部分 4.25 3.44

1501 度以上部分 6.15 4.85

中華民國 105 年 5 月 19 日經濟部核定

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例：你們家裡 3~4 月共用掉 450 度電，請計算電費。


M=2.1*120+2.68*210+3.61*120=1248 元

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例：你們家裡電費 8~9 月為 3500 元，請計算用掉幾度電。

120 330 500 700 700~

252 886.2 1632.5 2626.5

3500=2626.5+x*5.63

x=155.15 度電

700+155.15=855.15 度電

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例：2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，請計算這相當於多少

度電。

462 QBtu=487*1015kJ/3600kJ=1.35*1014度電

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例：若全世界人口為 60 億，相當於每人每年用掉多少度電。

1.35*1014度電/6*109=22500 度電

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例：2007 年我國能源總供給量為 147,240.6 千公秉油當量，，請計算

這相當於多少度電。

147,240.6 千公秉油當量=147,240.6*10467000=1.54*1012度電

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例：若台灣人口為 2300 萬，相當於每人每年用掉多少度電。

1.54*1012度電/23000000=67007 度電

台灣每人每年用電量是全世界平均值的 67007/22500=3 倍

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例：2004 年台灣電力總發電量達 1812 億度，其中燃煤佔 43.2%，請


計算這相當於多少公噸的煤。

1812 億度*43.2%=783*108度電=783*108 *3600kJ/2.93076×1010 J

=9.62*106公噸

考慮燃煤電廠的效率(32%)，需要燒掉 9.62*106 /0.32=3*107 公噸

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討論：中興大學用電量

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(2). 安培小時(Ah)

電池容量表示法。

E = Ah×V×3600 J

例如統力電池 65D23R 型，電壓 12 伏特，容量 65Ah，外型尺寸大小

232× 173× 202 (mm)

E = 65×12×3600 = 2808000 J = 2808 kJ = 0.78 kWhr

能元鋰電池，電壓 14.4 伏特，容量 49.5Ah，外型尺寸大小

267× 205× 73 (mm)，重量 5.85 kg。

E = 49.5×14.4×3600 = 2566080 J = 2566 kJ = 0.71 kWhr

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例：將統力電池 65D23R 型充飽電，需多少電費。

0.71 kWhr*2.10=1.6 元

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例：請計算統力 65D23R 型電池單位體積所能儲存的能量。

0.78 kWhr/(232× 173× 202)*10-9=96.2 kWh/m3=346 kJ/L

汽油：31500 kJ/L

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例：請計算統力 65D23R 型電池單位重量所能儲存的能量。

0.78 kWhr/5.85kg=0.133Wh/kg=480 kJ/kg

汽油：42000 kJ/kg

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討論：電動機車續航力的問題。

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行動電源：ipalm3

電壓 5 伏特，容量 9000mAh，外型尺寸大小 101× 65× 27 (mm)

重量 195g。

E = 5×9 =45Whr= 0.045kWhr

充飽電所需電費：0.1 元

單位體積所能儲存的能量：84.6kWh/m3=305 kJ/L

單位重量所能儲存的能量：0.23 kWhr/kg=830 kJ/kg


2030 年的人力發電圖像…

【聯合報╱詹志禹／政大教育學院教授兼教務長（台北市）】

2014.04.30 01:58 am

請發揮想像力，看下列這則二○三○年的新聞報導：

大約一九五○年代，單車都在輪子邊附設小發電機，邊走邊發電供應

車燈所需，這種古老的人力發電技術，在台北市有了嶄新的意義：大

規模、分散式、健康環保、誘因強大、宏觀穩定的供電系統。

走進一家熱門的健身館，裡面所有的健身器材，全都具有發電功能，

例如舉重越重，或滑步機滑越快越久，則發電量越大。使用者健身完

畢，尚可結算發電瓦數，得到打折、免費或補貼費用。有些路過的人

甚至進來打零工兼健身。店家賣電給台電公司頗有收入，所以樂於補

助使用者一些費用。現在全台北市已經有上千家這類型的健身館及飯

店。

來到一棟企業辦公大樓，老闆也在公共空間設置一些具有發電功能的

健身器材，甚至在每一個辦公桌檯底裝置一組齒輪、腳踏板和發電

機，讓員工一邊工作一邊踩車發電，健身兼賺外快，可獲取紅利，現

在全市已經有七百多個辦公處所設置這類型健身器材。

路過一個公車站牌，看到一位先生正努力踩著候車亭裡一台腳踏式發

電機，記者訪問道：「先生！你為什麼踩得這麼努力？」他說：「我

忘了帶悠遊卡和零錢，臨時想要搭公車，所以發電換點零錢…」。他

在螢幕上點了一下「結算」，零錢出口吐出了五十元，他又補充了一

句：「不過，等公車閒著也是閒著，踩踩腳踏車也可以健身啦！」

走進一個街頭廣場，發現許多街頭遊民正在排隊搶這附近的十二台腳

踏式發電機，以便換取一些零錢，這是他們找到正職前的零工，不過

引發了是否必須課稅的爭議。市府打算在全市設置十餘萬台這類發電


機，提供失業者暫時就業的機會，作為失業緩衝器，失業者也大多表

示歡迎。但更具爭議性的問題是：有人提議利用監獄受刑人來發電。

政府表示要再研議，初步認為被判決處罰「社區服務」者，可採取義

務發電方式進行。

雙北政府正聯合在人潮較多的捷運站設置更多樓梯式發電機，這種手

扶梯不用電，反而將動能轉換成電能，並在使用者離開樓梯時播放一

句：「感謝您對節能減碳的貢獻！祝您健康！」

繁忙的街道，每日來往的車子成千上萬輛，正是龐大的動能來源，其

設計方式，乃是在車道上鋪設橫條鋼板，鋼板下方藏有彈簧，車子壓

板後傳力帶動轉輪發電。這類發電式街道特別適合市區車多而低速的

路段，目前雙北市已經有二百多個路段裝設這類發電設施，總發電量

超過二個火力發電廠。

學校的面貌也有了很大的改變，步道及樓梯大多經過改裝兼具發電功

能，遊樂設施及健身器材也在學生玩耍發電之後吐出硬幣或紙鈔，學

生樂此不疲，把這種機會視為「工讀」，而學校也因此得到台電的補

助。

從台北市的經驗來看，解決能源問題不能單靠能源專家，至少必須加

入城市設計師和工業設計師。

全文網址: 2030 年的人力發電圖像… | 民意論壇 | 意見評論 | 聯合

新聞網

http://udn.com/NEWS/OPINION/X1/8645047.shtml?ch=rss_latest#ixzz30NjSyjJOhttp://udn.com/NEWS/OPINION/X1/8645047.shtml?ch=rss_latest#ixzz30NjSyjJO


討論：

(一)、人力發電機(腳踩，手搖)

今年 (2017)雲林燈會中設置一座長達 16 公尺的腳踏車點燈

區，藉由踩動腳踏車來點亮整個綠能生態，成為大小朋友爭相

體驗的燈組，並配合太陽能、風力發電等意象，傳達永續再生、

源源不絕的寓意。


浩淳能源科技 300W 健身發電機、腳踏式發電機(最新款)

腳踏 300 型 DC14V 直流或 AC110V 交流(雙輸出)

輸出功率 0～300W(max330W)

在最大功率輸出時，踩踏一小時可以產生 0.3 度電，折合市價約 0.6

元。要領五十元，大概需要踩三天半。

美女發電機

討論：以人力踩踏所產生的電力是否足夠推動風扇？

風扇功率 40W


巴西的 Santa Rita do Sapucai 監獄的發電減刑計劃，囚犯只要達到人力

發電的標準，就可以減刑 1 天。人力發電以單車產生電力，然後統一

傳送到市政中心，再分配給附近區域的街燈和公共設施使用。囚犯只

要踩單車發電 16 小時就可以減刑 1 天，起初囚犯並不積極，但後來

參加的囚犯越來越多，原本監獄內的 10 部單車發電機不敷應用，需

要再添置 8 部。監獄方面希望踩單車人力發電能夠在消耗囚犯多餘精

力，活動筋骨之餘，亦可以回饋社會。

[新聞] 踩腳踏車 2 小時發電全家用

（中央社記者楊思瑞台南 2011 年 3 月 30 日電）

經濟部南台灣創新園區今天舉行研發成果展，有廠商發表 1 款腳

踏健身發電車，大幅提高發電效率至平均每小時 200 瓦，踩 2 個小

時可供一般家庭 1 天照明所需，兼有健身功能。南創園區進駐廠商

詹振榮表示，再生能源的研發使用近年來成為熱門話題，尤其在日

本發生核災後，各界都在討論替代核能發電的方式；以往的腳踏發


電機多突破不了發電量過低的瓶頸，他以約 8 年時間，投入新台幣

逾 1000 萬元經費，配合工業研究院的輔導，成功研發 500 型及 800

型 2 款腳踏健身發電車。詹振榮表示，800 型腳踏健身發電車每小

時最高發電量可達 800 瓦；但以一般人騎腳踏車運動的速率踩踏，

平均每小時約可發電 200 瓦，踩 1 小時可讓筆記型電腦用 2 小時，

踩 2 個小時幾乎可供一般家庭 1 天照明所需。他說，搭配直、交流

兩用的蓄電池及供電模組，預估腳踏發電車的售價約為 4 萬元；整

組重量約 30 公斤，還不算太笨重，除可放在家當健身器材外，露

營時也能帶出去，不必擔心野外用電問題。詹振榮表示，這款腳踏

發電車的發電效率比太陽能及風力發電都來得好，正申請國內、外

專利。


(二)、樓梯式發電機

E mgh

一個人重 60kg，降下一層樓 4m，則利用樓梯式發電機可產生的電力

為 60×9.8×4=2352J=6.53×10-4 kW-hr

台北市捷運每日載客量約為一百七十萬人次，可發電總量為 1110 度

電，以目前電價計算，約值 3000 元。

理論上可行，實際執行則相當麻煩，因為是垂直下降，要排隊登上

電梯，還要防止跌倒。


不知道各位可曾看過古老那種掛著重重吊錘，不必裝電池的掛鐘？這

台立燈便是利用這種機制在立燈底下掛上了一個重錘，想要開燈時只

要將掛錘拉上去，然後重力便會牽引著發電機供應燈泡所需的電力。

要點多久的燈，就將重錘拉多高，自給自足，再也不必依靠電力。

一個 10kg 的重錘下降 2m，可產生的電力為

10×9.8×2=196J

若重錘下降時間 1min，則發電功率 196/60=3.5W，可以點亮一盞小

燈泡。


(三)、車子壓板發電機

一種多功能道路儲能發電裝置，乃接收道路之汽、機車與行人路過

之重量，由可復位壓縮汽缸(壓縮機)進行流體壓縮產生壓力能；而壓

力能則藉由設有止回閥之流體管路使流體單向流動傳送至儲能槽進

行發電，其所產生之熱能用於溫水泳池或淋浴或發電用。

車輛道路發電裝置示意圖

資料來源：俞克儉，「以車輛為壓力之車輛道路發電裝置之研究結案

報告」，中華民國九十九年八月三十一日

討論：甚麼地方可以安裝？


大葉大學機械系邱秉楓開發「道路發電系統」波蘭發明展、

香港發明展摘金

(中央社訊息服務 20150108 10:26:04)

大葉大學機械與自動化工程學系主任蔡耀文指導碩士生邱秉楓開發

「道路發電系統」，透過電能轉換裝置，將車輛行駛的動能轉為電能，

儲存於電瓶中，供應路燈使用，不僅獲得多國專利，更接連榮獲波蘭

國際發明展金牌、大會特別金牌，以及香港創新科技國際發明展金牌。

鈞富綠能公司董事長、目前就讀大葉大學機械系碩士班的邱秉楓指

出，有感於汽車、發電廠的碳排放量相當高，是很大的汙染源，他們

著手研發「瞬動低位能發電技術」，希望能將汽車輾壓路面的重量，

以及輪胎的頻繁運動轉化為電能，讓資源更有效地利用。「道路發電

系統」包含電能轉換裝置、儲電和供電三大環節，大約花了兩年多的

時間才研發成功。很高興能夠在國際發明展獲獎，謝謝蔡耀文主任的

指導，該裝置已取得歐洲、日本、大陸、美國、台灣等地的專利認證，

希望可以早日應用到實體道路上，為節能盡一分心力。

大葉大學機械系主任蔡耀文表示，以往的電能裝置要慢速通過才能發

揮作用，跟國內外其他類似產品相比，邱秉楓同學創新研發的「道路

發電系統」，不僅防水、發電量佳，經實際測試後，確認汽車時速達

50~60 公里時依舊能產生電能，是很大的突破。儲能系統的技術原理

是將發電裝置產生的電存到電瓶中，再將電源供應給道路旁的路燈，

可提供路燈 12 小時照明的電量。全台灣有超過一百萬盞的路燈，粗

估一盞路燈點亮 12 小時約耗電 2 度，只要部份路燈改用「道路發電

系統」供電，每年就能省下可觀的電費。

蔡耀文主任進一步說，國外雖然已有動能轉換電能的相關技術，但裝

置高達 5~10 公分，車輛輾壓過裝置時，駕駛者和乘客會有顛簸感。


邱秉楓同學研發的電能轉換裝置，地面厚度約 0.3 公分，車子的位移

量只有 0.5 公分，不會造成駕駛人的不舒適。「道路發電系統」不僅

適用於柏油路，相關原理也可應用在人潮多的地方，利用走路的動能

來產生電能，可說是綠色再生能源最新解決方案，參加波蘭國際發明

展、香港創新科技國際發明展，都獲得評審高度肯定。


宇春綠能源科技(股)公司之道路儲能發電裝置，除了可應用於高速公

路、高架橋、快速道路，其產品模組化後可因應道路之地形排列，

用來接收汽、機車路過之重量的受壓裝置，排列方式可為橫列、直

列或交錯式安裝。

本系統能藉由車體重量之位能，在行駛時透過此裝置轉換為電能，

並將電能儲存起來。以台北市忠孝東路為例，每月可產生 360000 度

以上的電力。

摘自宇春綠能源科技(股)公司之網站

http://www.yeu-chun.com/energy.html


拉斯維加斯計劃 2017年用再生能源滿足全部電力需求

2016/06/14 00:00

【日經 BP 社報導】21 點、德撲克、輪盤賭、老虎機……，賭場不分

晝夜 24 小時營業。巨大的賭場酒店內還有大型主題公園，五彩繽紛

的霓虹燈點亮夜色，一派燈火輝煌的景像。

拉斯維加斯市還宣佈，與紐約 EnGoPLANET 公司建立了合作關係，

將在著名的藝術街博爾德廣場設置利用獨立型光伏發電設備和行人

動能的 LED 路燈（圖 4）。

圖 4：在拉斯維加斯市設置的利用獨立型光伏發電設備和行

人動能的 LED 路燈

除了路燈桿上設置的太陽能電池外，還在人行道中埋入了吸收行人的

步行能量發電的發電墊。路燈上設置了運動感測器，有人時點亮路燈，

沒人時會節約電力。路燈除了照明功能外，還將利用感測器檢測空氣

品質、溫度和濕度，利用監控器監測交通量等有用的資訊，通過雲提

供。此外還備有 Wifi 熱點、智慧手機等的充電用 USB 埠。（記者：

Junko Movellan）

http://big5.nikkeibp.com.cn/


up to 7 W PER STEP

-MADE FROM DURABLE MATERIAL

更新: 2008-12-19 2:38 PM 標籤: 以色列, 公路, 發電, 能源, 馬路

【大紀元 12 月 19 日訊】（大紀元記者林節編譯報導）你知道開車會消耗能源，

但你也許不知道開車也可以產生電力。以色列科學家阿布拉莫維奇(Haim

Abramovich)發展出一種新式發電方法，利用車子行進的動能來生產電力。以色

列並預定於明年一月開放全球首條會發電的公路。

據英國每日郵報報導，汽車平均每行走柏油路一英里，可產生 640 千瓦以上的電

力，足夠供給 12 輛小型汽車所需電力。當車輛行走路面時，能產生出能發電的

微型壓電晶體，倘若路面上有數千顆這類晶體，就能生產大量電力。而其可被作

為全國高壓輸電線路網、路燈照明或者暖氣系統的供電來源。

以英國為例，若可普及全國，預計產生的電力可供 3 萬 5 千輛小客車使用。事實

上，倫敦某家夜總會內的舞池，則早已使用以相似原理運作的發電系統。

預計數週後，阿布拉莫維奇將在一條長約 100 米的馬路上公開展示這套發電系

統。參與研究的以色列公司 Innowattech，也以相似原理研發出應用於鐵路或機

場內的電動人行道的發電系統。

http://www.epochtimes.com/b5/tag/%e4%bb%a5%e8%89%b2%e5%88%97.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e5%85%ac%e8%b7%af.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e7%99%bc%e9%9b%bb.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e8%83%bd%e6%ba%90.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e9%a6%ac%e8%b7%af.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e8%83%bd%e6%ba%90.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e4%bb%a5%e8%89%b2%e5%88%97.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e7%99%bc%e9%9b%bb.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e5%85%ac%e8%b7%af.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e7%99%bc%e9%9b%bb.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e9%a6%ac%e8%b7%af.htmlhttp://www.epochtimes.com/b5/tag/%e4%bb%a5%e8%89%b2%e5%88%97.html


此外，美國科學家去年則在意大利的杜林(Turin)城市的火車站做實驗，結果發

現，路人行走馬路時，也能產生電能。實驗中，他們開發出一個原型的發電機，

其電力是藉由行人行走路面時所產生而來。研究發現，路人行走路面時所產生的

電力足以驅動火車行進；而夜總會的舞者們在熱舞時所跳動的動作，更是足夠到

可當作暖氣系統、照明系統以及音響設備的電力來源。

討論：能量來源是甚麼？

http://www.epochtimes.com/b5/tag/%e9%a6%ac%e8%b7%af.html


(三)、能量的旅程

地球上的能源主要有陽光，核能，及重力三種，其中太陽能是

最主要的能源。

陽光→162000 TW

重力→3.7 TW

核能→1×1010 ZJ

(3.1). 太陽能直接應用

（太陽輻射）光能→（中間轉換）→熱能→光能（地表輻射）

太陽熱能：光能→熱能(太陽熱水器)

太陽電能：光能→電能(太陽電池)

太陽機械能：光能→機械能(史特林引擎)

太陽化學能：光能→化學能(太陽光化反應，光合作用)

(3.2). 太陽能間接應用

風力：光能→熱能→動能→機械能（風車）→電能

水力：光能→潛熱→位能→機械能（水車）→電能

溫差發電：光能→熱能→機械能→電能

洋流：光能→熱能→動能→機械能→電能

生質能：光能→化學能→熱能

(3.3). 遠古的太陽能：石化燃料：光能→化學能

(3.3.1). 傳統燃燒科技


化學能→熱能（加熱）

化學能→熱能→機械能（引擎）

化學能→熱能→機械能→電能（電器）

化學能→熱能→機械能→電能→機械能（馬達）

化學能→熱能→機械能→電能→化學能（電池）

化學能→熱能→機械能→電能→熱能（電熱器）

(3.3.2). 新興能源科技

化學能→熱能→電能：燃燒

化學能→電能：燃料電池

(3.4). 重力能

潮汐發電，地熱發電

(3.5). 核能

核分裂，核融合。


(3.6)、能量的來源

太陽能是地球上最主要的能源，相當於 162000TW，但其中只

有很小的一部分有被利用。

圖 1.1：地球上的能量來源

永續能源：

太陽能的功率： 1.62×1017 W

一整年的太陽能

1.62×1017 W×3600 sec×24hr×365day=5.11×1024 J=5110ZJ

重力能： 3.7×1012 W

一整年的重力能

3.7×1012 W×3600 sec×24hr×365day=1.17×1020 J=0.117ZJ

----------------------------------------------------------------------------------------

例：2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，若以太陽能來供應，

可以用幾年？

5.11×1024 J / 487*1015kJ=10493 年

---------------------------------------------------------------------------------------


儲存能源：

天然氣：50 ZJ

煤礦：110 ZJ

石油：270 ZJ

天然氣水合物：200 (400)ZJ

釷礦：300 ZJ

鈾礦：1000 ZJ

鋰礦：3100 ZJ

海水鈾礦：360000 ZJ

地熱能： 1.5×107 ZJ

核能(重氫)： 1.0×1010 ZJ

核能(融合)>地熱能>核能(分裂)>化石燃料

----------------------------------------------------------------------------------------

例：2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，若以石油來供應，可

以用幾年？

270×1021 J / 487*1015kJ=554 年

---------------------------------------------------------------------------------------

例：若以核能(重氫)來供應，可以用幾年？

1.0×1010×1021 J / 487*1015kJ=2.0×1010年

---------------------------------------------------------------------------------------

太陽能利用現況

大氣直接反射佔太陽入射能量的 21%，地表吸收佔 23.5%，大

氣吸收佔 19.1%，及水氣蒸發佔 25.3%。

生質能：


植物的光合作用只佔投射在地表的太陽能的 0.1%，其中可以用

來做為生質能的比例為 5.6%，可以用來提煉生質酒精的比例為

0.2%。

水氣蒸發的能量中，有 0.00088%成為水力發電。

大氣吸收的能量中，有 28.1%成為風能，其中又只有 0.0069%成

為風力發電。

地表吸收的能量中，只有 0.000042%成為太陽能發電。


(四)、能量的形式

(4.1). 動能

動能為運動中的物體所具有的能量。

(4.1.1). 移動物體的動能

21

2E MV

其中M 為物體的質量(kg)，V 為物體的速度(m/sec)。

1 kg × (1 m/sec)2 = 1 kg- m2 /sec2= 1 m × 1 kg- m/sec2= 1 m × 1 N = 1 J

1kg 的物體以 1 m/sec 的速度運動，則所具有的動能為 0.5 J。

21

2

Ee V

M ：單位質量所能儲存的能量。

---------------------------------------------------------------------------------------

例：百米短跑紀錄約為 10 sec，若選手體重為 60 kg，請計算所具有

的動能。

V 100/10=10 m/sev

21

2E MV =0.5*60*100=3000J=3kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

例：一輛汽車重約 1500 kg，在高速公路上以時速 120km 的速度行

駛，請計算所具有的動能。

V 120*1000/3600=33.3 m/sev


21

2E MV =0.5*1500*(33.3*33.3)=833.3kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

(4.1.2). 轉動物體的動能

21

2E J

其中 J 為物體的轉動慣量(m2-kg)，為物體的速度(rad/sec)。

圓盤的轉動慣量：

42 3 212 2 2

4 2

RJ r rw dr w r dr w MR

高速飛輪的轉速達 50000 rpm 以上，可作為電動車的能源。能量密度

可達 500 kJ/kg，儲存效率可達 90%，儲存容量可達 3 kWh~133 kWh。

2 2 21 1

2 4E J MR ：飛輪所能儲存的動能

2M R

：密度(kg/m3)，R：半徑(m)，：厚度(m)，：轉速(rad/sec)

2 21

4

Ee R

M ：單位質量所能儲存的能量。

2 21

4

Ee R

V ：單位體積所能儲存的能量。

---------------------------------------------------------------------------------------


例：有一飛輪，直徑為 1 m，厚度 10 cm，密度 7400 kg/m3，若該飛

輪以 3000rpm 的速度旋轉，請計算所具有的動能，位質量所能儲存

的能量與單位體積所能儲存的能量。

2M R 7400*3.14.16*(0.5*0.5)*0.1=581kg

=3000*2*3.1416/60=314.2 rad/sec

2 21

4E MR =0.25*581*(0.5*0.5)*(314.2*314.2)=3583.9 kJ

Ee

M =6.17 kJ/kg

---------------------------------------------------------------------------------------

高速飛輪的轉速達 50000 rpm 以上，可作為電動車的能源。能量

密度可達 500 kJ/kg，儲存效率可達 90%，儲存容量可達

3 kWh~133 kWh。

---------------------------------------------------------------------------------------


資料來源：Beacon Power

白天電力不足，夜間電力過剩，可以利用飛輪來儲存能量，做為電

力調節。

風力發電的能量儲存

Beacon Power Connects Flywheel Energy Storage System to

California Wind Farm (2010/3/12)

Beacon Power Corporation, a leading provider of advanced products

and services to support a more stable, reliable and efficient electricity

grid, today announced that it has shipped, installed and successfully

connected a Smart Energy™ 25 (Gen 4) flywheel energy storage system

at a wind farm in Tehachapi, California. The system is part of a wind

power/flywheel demonstration project being carried out for the

California Energy Commission.

資料來源：Business Wire

飛輪儲能的問題：

高轉速，材料無法承受離心力而破裂。

空氣阻力

軸承摩擦阻力

增速降速的傳動機構


以飛輪儲能的複合動力車

以飛輪儲能的自行車


(4.2). 位能

(4.2.1). 重力位能

重力位能為物體因高度變化所具有的能量。

E Mgh

其中M 為物體的質量(kg)， g 為地球表面的重力加速度(9.8 m/sec2)，

h為物體的高度變化(m)。

1 kg × 9.8 m/sec2 × 1 m = 9.8 J

1kg 的物體每升高 1 m 所增加的位能 9.8 J。

---------------------------------------------------------------------------------------

例：體重 60 kg 的人爬了十層樓，若層樓高 3.5 m，請計算所增加的

位能。

E Mgh =60*9.8*10*3.5=20.58kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

例：德基水庫的蓄水量為 17300 萬公噸，發電廠的水位差為 100m，

請計算所蘊藏的發電量。


E Mgh =17300*104*103*9.8*100=1.7*1014J/3600kJ=4.7*107度電

---------------------------------------------------------------------------------------

水力發電：

水力發電廠

中國三峽水力發電廠是世界最大水力電廠，擁有 32 台 70 萬千瓦水輪

發電機，其中第一台發電機早在 2003 年 7 月正式啟用，九年後最後

一台 70 萬千瓦水輪發電機也投入發電，全部 32 發電機同步啟動，發

電量高達 22500MW，創造出全世界最高的水力發電紀錄。

各國的水電總發電量

國家年發電量

（單位：GWh）

總裝機容量

（單位：MW）

使用率

中國 401,300 117,000 39%

加拿大 341,312 66,954 58%

美國 319,484 79,511 46%

巴西 285,603 57,517 57%

俄羅斯 160,500 44,000 42%

挪威 121,824 27,528 51%

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%9B%BDhttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A0%E6%8B%BF%E5%A4%A7http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BE%8E%E5%9B%BDhttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B7%B4%E8%A5%BFhttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BF%84%E7%BD%97%E6%96%AFhttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%AA%E5%A8%81


日本 84,500 27,229 35%

印度 82,237 22,083 43%

法國 77,500 25,335 35%

抽蓄發電廠

位於南投縣水里鄉車埕村的明潭、明湖水庫係一具「抽蓄發電廠」，是

為了水力發電而建的人工湖泊，機組總裝置容量 1602 千瓩，為亞洲第

一，全球第四大之抽蓄發電廠。明潭抽蓄發電廠以日月潭為上池，在

水里溪築壩為下池，形成人工湖泊，利用夜間剩餘電能自下池將存水

抽貯於上池，至尖峰時段再由上池放水發電，貯存於下池。上下池間

之落差約 380 公尺，採用可逆型法蘭西式抽式/水輪機及電動/發電機，

每部機容量 26 萬 7 仟，年發電量 1,520,000,000 kWh。

---------------------------------------------------------------------------------------

蓄水池上池日月潭

上池容量 1.7 億立方公尺

蓄水池下池明潭水庫

下池容量 1,200 萬立方公尺

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E6%9C%AChttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%B0%E5%BA%A6http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B3%95%E5%9B%BDhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A5%E6%9C%88%E6%BD%ADhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AB%8B%E6%96%B9%E5%85%AC%E5%B0%BAhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%98%8E%E6%BD%AD%E6%B0%B4%E5%BA%ABhttps://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%AB%8B%E6%96%B9%E5%85%AC%E5%B0%BA


日本的抽蓄發電廠

Imaichi (1991), 1,050 MW

Kannagawa (2005), 2,700 MW

Kazunogawa (2001), 1,600 MW

Kisenyama, 466 MW

Matanoagawa (1999), 1,200 MW

Midono, 122 MW

Niikappu, 200 MW

Okawachi (1995), 1,280 MW

Okutataragi (1998), 1,932 MW

Okuyoshino, 1,206 MW

Shin-Takasegawa, 1,280 MW

Shiobara, 900 MW

Takami, 200 MW

Tamahara (1986), 1,200 MW

Yagisawa, 240 MW

Yanbaru, Okinawa (1999), 30 MW (First high-head seawater

pumped storage in the world) Hitachi

http://www.jcold.or.jp/Eng/Seawater/Seawater.htmhttp://www.hitachi.com/rev/1998/revoct98/r4_108.pdf


抽蓄發電廠的負載變化

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例：明潭抽蓄發電廠年發電量 1,520,000,000 kWh，發電廠的水位差

為 380m，請計算每天抽蓄的水量。

1,520,000,000 kWh*3600kJ/(9.8*380*365)=4.03*106公噸

下池容量 1,200 萬公噸，約為用水量三倍。

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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/Pumpspeicherkraftwerk_engl.pnghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/63/Pumpspeicherkraftwerk_engl.png


(4.2.2). 壓力位能

壓力位能為物體因壓力變化所具有的能量。

0

lnP

E mRTP

其中R為空氣的氣體常數(0.287 kJ/kg-K)，T 為絕對溫度(K)，m為空

氣的質量(kg)，P為儲存氣體的壓力， 0P 為大氣壓力。

在常溫下(300K)，儲存壓力為100 atm時，1kg 的空氣可儲存396.5 kJ。

---------------------------------------------------------------------------------------

例：有一儲氣槽，體積為 104 m3，裡面儲存 25℃，100 atm 的空氣，

請計算所儲存的能量相當於多少度電。

PVm

RT =100*101.3*104/0.287/298=1184435 kg

0

lnP

E mRTP

=1184435*0.287*298*ln(100/1)=466503740 kJ

=466503740 kJ/3600kJ=129584 度電

---------------------------------------------------------------------------------------

例：請計算單位體積所儲存的能量。

Ee

V =466503740 /10000=46650 kJ/m3=46.650 kJ/L

汽油：31500 kJ/L

---------------------------------------------------------------------------------------

例：請計算單位重量所儲存的能量。

Ee

m =394kJ/ kg

汽油：42000 kJ/kg

---------------------------------------------------------------------------------------


壓縮空氣能量之應用：水火箭


以壓縮空氣來儲存能量稱為 Compressed Air Energy Storage (CAES)。

Air is compressed with off peak power. Air is heated up during the

compression process. However, extra heat is removed from the air with

inter coolers following compression, and is dissipated into the atmosphere

as waste. Upon removal from storage, the air must be re-heated prior to

expansion in the turbine to power a generator. The heat discarded in the

intercoolers degrades efficiency, but thus far it is the only system which has

been implemented commercially. The McIntosh CAES plant requires

0.69kWh of electricity and 1.17kWh of gas for each 1.0kWh of electrical

output.


中大研發氣動機車零汙染

【聯合報╱記者陳智華／台北報導 2008/09/04

中央大學機械系研發綠能一號氣動機車，機車不吃油，也不會吐廢

氣，只要有空氣就會跑，可節能省碳，不過，目前只能跑 1.2 公里，

時速最高 30 公里，還不知何時可量產上路。

中央大學機械系教授黃衍任與博士生沈毓達，兩年前開始研發不需用

油的氣動機車，利用高壓氣體讓機車行動，可解決空氣汙染問題，也

節省能源，研究成果 8 月刊登在 Applied Energy 期刊。

黃衍任表示，目前所知的動力裝置，大多使用汽油或電能來提供動

能，讓機器運轉，以機車為例，使用汽油經過燃燒、爆炸，產生能量，

經汽缸活塞，轉換為機械動力，再連動鏈條來帶動機車行進。

他指出，氣動機車是直接改良動力裝置，利用高壓氣體來帶動氣動馬

達，以輸出有效動力，耗能較少，除灌充高壓氣體要使用電力，此外，

也不會排放廢氣。

沈毓達說，他們研發的空氣概念車是以高壓氣瓶、氣動馬達，取代油

箱、引擎，在處理控制器的介面操作下，讓機車行進，目前概念車實

驗的高壓氣瓶，容量有 10 公升，氣瓶有 15 公斤重，壓力為 100 個

大氣，可跑約 1.2 公里的距離，時速最快可達每小時 30 公里。


早期的壓縮空氣摩托車

Jem Stansfield 的壓縮空氣摩托車

印度的 Tata Motors 設計出空氣動力汽車 City Cat，已經準備交付量

產了！City Cat 僅僅用壓縮空氣作為啟動能源，可達 68 MPH 每小

時 68 英里的速度，加滿一次可跑 125 英里。


液壓複合動力車輛


(4.3). 熱能

熱能分為顯熱與潛熱兩種，顯熱為物體因溫度變化所增加的能量，

潛熱為物體因相變化所增加的能量。

(4.3.1). 顯熱

E mc T

其中c為物體的比熱(kJ/kg-℃)， T 為物體的溫度變化。

常溫下水的比熱為 4.186 kJ/kg-℃，1kg 的水每升高 1 ℃ 所增加的熱

能為 4.186 kJ，或相當於 1 kcal。

常溫下空氣的等壓比熱為 1.004 kJ/kg-℃，常壓下 1kg 的空氣每升高

1 ℃ 所增加的熱能為 1.004 kJ。

物體比熱(kJ/kg-℃) 物體比熱(kJ/kg-℃)

冰塊 2.05 水 4.186

木頭 2.72 鋁 0.88

石頭 0.90 鐵 0.445

空氣 1.005

---------------------------------------------------------------------------------------

例：一壺水 3L，以電熱器將水由 25℃加熱至 100℃，請計算所花的

電費。

E mc T =3*4.186*(100-25)=942 kJ=942kJ/3600kJ=0.26 度電

---------------------------------------------------------------------------------------

例：冬天氣溫只有 10℃，若以電暖器將房間的空氣加熱至 20℃，房

間的容積為 10m3，請計算所花的電費。

PVm

RT =10*101.3/0.287/298=11.84 kg


E mc T =11.84*1.005*10=118kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

Solar pond：太陽池

A salinity gradient solar pond is an integral collection and storage

device of solar energy. In an ordinary pond or lake, when the sun's rays

heat up the water, the heated water will rise to the surface due to the

smaller density of warm water, and loses its heat to the atmosphere. The

solar pond technology inhibits this phenomena by dissolving salt into

the bottom layer of this pond, making it too heavy to rise to the surface,

even when hot. The salt concentration increases with depth, thereby

forming a salinity gradient. The sunlight which reaches the bottom of

the pond remains entrapped there.


廢熱利用

熱能分類中溫廢熱: 230°C~460°C

低溫廢熱: 230°C以下

廢熱利用方式：預熱：熱交換器，再生器

發電：熱電晶片，史特靈引擎，有機朗肯循環

製冷：吸收式冷氣

我國有多少廢熱可利用？

能源局自101 年起委託工業技術研究院綠能所對我國電力契約容量

大於800 瓩（kW）的工業能源大用戶進行調查，推估總廢熱量約390

萬公秉油當量，占工業部門能源使用量9.2%。

一般來說，廢熱依據溫度的範圍可以區分為高溫（高於650℃）、中

溫（250℃ ~650℃）及低溫（低於250℃）廢熱，溫度愈高表示廢熱

的品質愈高。攝氏200 度以上具有廢熱回收潛力的總廢熱量約為140

萬公秉油當量，相當於303 億元之燃料成本。因此若能設法取回這些

排放至大氣的廢熱，對於我國而言會有非常顯著的節能減碳成效。

資料來源：101 年「工業部門能源查核管理與節能技術服務計畫」調

查與整理，工研院綠能所。


迴轉式空氣預熱器

利用排氣廢熱來加熱進氣，可以節省燃料。

主要用於大型發電廠。

a a a e e em c T m c T

( ) ( )a a ae ai e e ei eem c T T m c T T

aeT ：流出的空氣溫度； aiT ：流入的空氣溫度

eiT ：流入的廢氣溫度； eeT ：流出的廢氣溫度


蓄熱式空氣預熱器

RTO(Regenerative Thermal Oxidizer)燃燒室先以燃燒機加溫至 VOCs

破壞溫度， VOCs 氣體以抽氣風車送入爐體。自動控制系統控制三

向升降閥組(Poppet Damper)上下移動閥板，控制進排氣切換時間之長

短，並改變兩蓄熱床進氣、排氣的氣流方向。先進入一蓄熱槽(A 槽)

預熱至一定處理溫度以熱解化學破壞其中之 VOCs，VOCs 釋熱成高

溫氣體通過另一蓄熱槽(B 槽)時，氣體熱能將傳入原已冷卻之蓄熱

材，即高溫氣體之顯熱被儲存，氣體則以較低的溫度排放出乾淨

CO2(g)及 H2O (g)至大氣。


工研院與中鋼共同發表煉鋼廢熱回收發電技術

上網時間: 2012 年 10 月 02 日

煉鋼廢熱也能回收發電！工研院(ITRI)與中鋼日前共同發表「TEMM

熱電材料與模組技術」，應用在中鋼 300°C 以下低溫廢熱回收成

果，整年可提供 1728 度發電量，也使現場作業環境由 50℃降至 30

℃；未來中鋼全面應用預估可直接減廢 95G 大卡/年，產電 1.1 億

度，相當於減少 14 萬噸的二氧化碳排放(減廢+產電)，約等於 185

座大安森林公園。

這項技術在在經濟部技術處科技專案支持研發下，今年 7 月甫獲「全

球百大科技獎」肯定，並已在中鋼公司加熱爐壁建置 200W 級的小

型示範熱電發電系統，在經模組效率提升及系統最佳化設計後將陸

續擴大應用至中鋼其它爐體及廠區。「TEMM 熱電材料與模組技術」

材料製程易於量產，具成本競爭力，模組運作無噪音，安全可靠，

維護成本極低，除在鋼鐵廠適用外，也將擴大在石化、水泥、陶磁

等產業進行廢熱回收應用，提昇相關產業能源使用效率，推動台灣

產業節能減碳，邁向新應用階段，強化市場競爭力。

工研院材化所所長蘇宗粲表示，近年來二氧化碳減量及節能已成為

全球趨勢，加上熱電材料特性與熱電模組發電性能顯著提升，美日

歐等國均積極投入工業廢熱及汽車廢熱等回收應用開發，以有效將

工業廢熱回收，大幅降低二氧化碳排放量；全球目前熱電產品應用

約有 5 億美元市場規模，預估 2020 年達 30 億美元，是一極具發展

潛力的新興市場。

雖然目前已有汽電共生及廢熱鍋爐等高溫工業廢熱回收技術在使

用，但佔絕大部分的 300°C 以下工業廢熱卻無有效的回收技術，以

二氧化碳排放量較大的汽車、石化、鋼鐵、煉油及水泥等產業來看，

雖已盡力進行廢熱回收，仍有相當高比例的低溫廢熱藉由煙道或爐

壁排至大氣中，無法完全回收，若利用熱電發電技術進行廢熱回收，

將可大幅減少台灣碳排放量，還可兼具產生電力及節能功效，對產

業競爭力有提升作用。

http://www.eettaiwan.com/ARCH_2012_10_01_10.HTMhttp://www.eettaiwan.com/SEARCH/ART/%A4u%AC%E3%B0%7C.HTMhttp://www.eettaiwan.com/SEARCH/ART/%A4%A4%BF%FB.HTMhttp://www.eettaiwan.com/SEARCH/ART/%BCo%BC%F6%A6%5E%A6%AC.HTMhttp://www.eettaiwan.com/ART_8800670609_480202_NT_be3b224c.HTM


車輛所消耗的燃料中，有 50%~80%的能量以廢熱的方式排放到大氣

中。其中排氣廢熱佔 25%~40%，冷卻系統佔 25%~40%。

車輛廢熱回收


(4.3.2). 潛熱

潛熱為物體因相變化所增加的能量。

將 0℃的冰塊溶化成 0℃的水，所需熱量為 333.4 kJ/kg。

將 0℃的水加熱成為 100℃的水，所需熱量為 418.9 kJ/kg。

將 100℃的水蒸發成 100℃的水蒸汽，所需熱量為 2257 kJ/kg。

將 100℃的水加熱成 200℃的水蒸汽，所需熱量為 199.1 kJ/kg。

相變化的加熱量遠高於提高溫度的加熱量。

相變化儲熱材料(phase change material)：利用相變化來吸熱，並將熱

量儲存起來，需要時再釋放出來。

有機類 PCM：Paraffin (CnH2n+2) and Fatty acids (CH3(CH2)2nCOOH)

無機類 PCM：Salt hydrates (MnH2O)

共熔合金


Material(s)

熔點

(oC)

熔化熱

(kJ/kg)

熔化熱

(MJ/m3)

固態比熱

(kJ/kgK)

液態比熱

(kJ/kgK)

Water 0 333.6 319.8 2.05 4.186

Lauric acid 44.2 211.6 197.7 1.76 2.27

TME(63%w/w)+H2O(

37%w/w)

29.8 218.0 240.9 2.75 3.58

Mn(NO3)2·6H2O+Mn

Cl2·4H2O(4%w/w)

15 - 25 125.9 221.8 2.34 2.78

Na2SiO3·5H2O

(pentahydrate)

48 267.0 364.5 3.83 4.57

Aluminium, pure 660.32 396.9 1,007.2 0.8969 ?

Copper, pure 1,084 208.7 1,769.5 0.3846 ?

Gold, pure 1,064 63.72 1,166.3 0.129 ?

Iron, pure 1,538 247.3 1,836.6 0.4495 ?

Lead, pure 327.46 23.02 253.2 0.1286 ?

Lithium, pure 180.54 432.2 226.0 3.5816 ?

Silver, pure 961.78 104.6 1,035.8 0.235 ?

Titanium, pure 1,668 295.6 1,273.5 0.5235 ?

Zinc, pure 419.53 112.0 767.5 0.3896 ?

---------------------------------------------------------------------------------------

例：以 penta hydrate(Na2SiO3·5H2O)進行儲熱，將 10 kg 的儲熱材料

由 20℃加熱至 80℃，請計算所需吸熱量。

e=3.83*(48-20)+267.0+4.57*(80-48)=520.5 kJ/kg

E=m*e=5205 kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

例：有一儲冰式冷氣，利用夜間離峰電力製冰。已知水槽內有 10 m3

的水，溫度為 10℃，若製為-20℃的冰塊，請計算所需吸熱量。

e=4.186*10+333.6+2.05*20=416.5kJ/kg

E=m*e=4165 kJ

---------------------------------------------------------------------------------------

Phase%20Change%20Material%20-%20Wikipedia,%20the%20free%20encyclopedia.htmhttp://en.wikipedia.org/wiki/Celsiushttp://en.wikipedia.org/wiki/Properties_of_waterhttp://en.wikipedia.org/wiki/Lauric_acidhttp://en.wikipedia.org/wiki/Trimethylolethanehttp://en.wikipedia.org/wiki/Manganese(II)_chloridehttp://en.wikipedia.org/wiki/Manganese(II)_chloridehttp://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicatehttp://en.wikipedia.org/wiki/Aluminiumhttp://en.wikipedia.org/wiki/Copperhttp://en.wikipedia.org/wiki/Goldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Ironhttp://en.wikipedia.org/wiki/Leadhttp://en.wikipedia.org/wiki/Lithiumhttp://en.wikipedia.org/wiki/Silverhttp://en.wikipedia.org/wiki/Titaniumhttp://en.wikipedia.org/wiki/Zinchttp://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicate


PCM 的儲能應用：太陽能發電系統

針對太陽能周期性變化與不穩定的特性，以 PCM 先將吸收的太陽熱

能儲存起來，再以熱媒將儲存在 PCM 的熱量取出，用來產生蒸氣。

TES：Thermal energy storage


太陽能熱水器與室內暖氣

利用 PCM 儲能來加熱地板，作為室內暖氣。


(4.3.3). 冷能

低溫物體所含有的能量，利用該物體與大氣溫度之間的溫差，

可以用來做功。冷能的主要來源為 LNG(Liquefied Natural Gas)。LNG

的儲存溫度為-161℃，使用時，必須加熱至 25℃。平常利用海水加

熱，加熱量為 914 kJ/kg。

LNG cold energy project kicks off By Hu Meidong andZhan Lisheng Updated: 2007-09-29 07:28

Construction of the country's first air-separation project that uses LNG

cold energy kicked off in Fujian Province yesterday.

The project is a joint venture between Air Products Inc and CNOOC Oil

Base Group Ltd, a wholly owned subsidiary of China National Offshore

Oil Corporation (CNOOC), the country's top offshore oil company.

The joint venture will build and operate an air-separation unit (ASU)

and liquefier in Putian of Fujian Province, to produce liquid oxygen,

nitrogen and argon by using cold energy from liquefied natural gas

(LNG).

It is the first application of cold energy from LNG at an ASU plant in

China.

"The project is one of CNOOC's key efforts to enhance energy

efficiency and protect the environment. And making use of cold energy

from LNG is strategically important," Meng Liming, general manager

of CNOOC Oil Base Group Ltd, said on Friday.

Meng called for CNOOC to build the facility and to further develop

other LNG cold energy projects by strengthening research and

development in the area.

The joint venture will also build and operate associated storage and

distribution operations at the ASU plant to supply liquid products to the

local market in Fujian Province, a fast-growing marketplace for

industrial gases, according to Air Products.

With a total investment of 300 million yuan, the project will come on

stream in the first half of 2009.

It will be able to produce 300 tons of liquid oxygen, 300 tons of

nitrogen and 10 tons of argon per day.

The country's energy efficiency and environmental protection push has

seen companies like CNOOC shift focus to the development of clean

fuels such as LNG.

(China Daily 09/29/2007 page10)


冷能之利用：發電，氣體液化分離，冷房，低溫養殖。

---------------------------------------------------------------------------------------

例：利用海水來進行 LNG 之氣化，已知海水溫度 30℃，氣化後海水

溫度 25℃，請計算氣化 1 kg 之 LNG 需多少海水。

914kJ=m*4.186*(30-25)

m=43.7kg

---------------------------------------------------------------------------------------

在實務上常見直接利用方面：

（1）冷能發電：使用動力循環來發電，用電能形式來回收 LNG

冷能，是目前最常見的回收方式之ㄧ，且技術趨於成熟，其發電方法

可分為直接膨脹法、二次媒體法、聯合法、混合媒體法、布雷登循環

法、燃氣輪機利用法等。

（2）冷凍庫應用：LNG 接收站與冷凍庫大都建在港口附近，可

直接將回收之 LNG 冷能用於冷凍庫上。即是利用 LNG 管線經過熱交

換器與冷凍庫工作冷媒（如 R-12、空氣）進行熱交換，藉以回收 LNG

冷能使用在冷凍庫之冷藏、冷凍上。

（3）空氣分離：利用 LNG 冷能來取代傳統機械製冷的空氣預冷

方式，透過冷卻空氣使之液化來分離空氣中的氣體（主要為氮氣與氧

氣）。其優點可減少機械設備的負擔與節省傳統機械製冷所需花費的

電能，為目前 LNG 冷能利用方式中效率最好的一種方式。

（4）固化二氧化碳：使用 LNG 冷能來取代傳統的機械液化二氧化

碳，可製造液態二氧化碳及乾冰，其優點為電能損耗少與設備費用較

傳統方式便宜。

（5）汽車空調或冷藏（冷凍）車：現在 LNG 已有使用在汽車燃料

上，其在燃燒時需要汽化，所釋出之冷能可回收用來做汽車空調或是


冷藏（冷凍）車之冷源，亦可大量改善汽車使用汽油所排出的二氧化

碳的情形。

（6）海水淡化：利用 LNG 冷能取代海水淡化冷凍法之機械製冷，

用來冷凍海水，予以分離。具有可節約電能之優點，惟技術未完全成

熟，有待再進一步改進。

在實務上常見的間接利用方式：

（1）深冷粉碎：利用 LNG 冷能生產液氮，再利用所生產的液氮來

冷凍一些在常溫下不易粉碎，需要在超低溫才能粉碎之物質。與常溫

粉碎相比，深冷粉碎具有可把物質粉碎成及細小的微粒，且沒有空氣

污染與微粒爆炸等問題的優點。

（2）污水處理：利用 LNG 冷能生產液氧，再利用所生產的液氧得

到高純度的臭氧，因臭氧對污水擁有極優秀的淨化效果。與傳統方式

相比，具有損耗較少之電能之優點。


海水淡化的方法

蒸餾法，逆滲透，結冰。


(4.4). 電能

電是最方便的能量攜帶媒介，唯一的問題是很難儲存。

電能儲存目前主要的方式是蓄電池與電容器，其中蓄電池是以

化學能的方式儲能，電容器則是以電能的方

式儲能。

21

2E CV

其中C為電容，其單位為法拉，符號F。若儲存 1C 的電荷可以在電

容器兩端產生 1V 的電壓，此時電容器的電容量為 1F。

當電性相反的電荷分別在電容器的兩端累積，電容器兩端的電位差和

電荷產生的電場開始增加。累積電荷越多，為抵抗電場所需要作的功

就越大。儲存在電容器的能量等於建立電容兩端的電壓和電場所需要

的能量。

1 F 的電容器，兩端的電位差為 1V 時，儲存的能量為 0.5 J。

在實務上，法拉是相當大的單位，電容器的電容量一般常以毫法拉

(mF, 1mF = 10-3F)、微法拉 (µF, 1µF = 10-6F)、奈法拉 (nF, 1nF = 10-9F)

或皮法拉 (pF, 1pF = 10-12F)表示。

一般電容器的電容量很小，所能儲存的能量很少，只能作為濾波用

的電路元件，無法儲存能量。

超高電容單位是法拉(F)，與一般電容器相比，電容量是百萬倍，可

以用來儲存能量。

http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%B3%95%E6%8B%89&variant=zh-twhttp://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=F&variant=zh-tw


Capacitor 5000F 2.5V Ultra 400F 2.7V 1.5F 5.4V

E=15.6 kJ E=1.46 kJ E=21.9 J

超級電容與一般電容及電池的比較

Parameter Aluminum

electrolytic

capacitors

Supercapacitors Lithium-

ion-

batteries

Double-layer

capacitors

for

memory

backup

Super-

capacitors

for power

applications

Pseudo

and

Hybrid

capacitors

(Li-Ion

capacitors)

Temperature

range (°C)

−40 to 125 −20 to +70 −20 to +70 −20 to +70 −20 to

+60

Cell

voltage (V)

4 to 550 1.2 to 3.3 2.2 to 3.3 2.2 to 3.8 2.5 to 4.2

Charge/discharge

cycles

unlimited 105 to 106 105 to 106 2 • 104 to

105

500 to

104

Capacitance

range

(F)

≤ 1 0.1 to 470 100 to

12000

300 to

3300

—

Energy density

(Wh/kg)

0.01 to 0.3 1.5 to 3.9 4 to 9 10 to 15 100 to

265

Power density

(kW/kg)

> 100 2 to 10 3 to 10 3 to 14 0.3 to 1.5

Self discharge

time

at room

temperature

short

(days)

middle

(weeks)

middle

(weeks)

long

(month)

long

(month)

Efficiency (%) 99 95 95 90 90

Life time

at room

temperature

(Years)

> 20 5 to 10 5 to 10 5 to 10 3 to 5


常見的超級電容規格

Manufacturer Capacitance

range

( F)

Cell

voltage

(V)

Volumetric

energy-

density

(Wh/dm3)

Gravimetric

energy-

density

(Wh/kg)

CDE 0,1…3000 2.7 7.7 6.0

Cooper 0.1…400 2.5…2.7 5.7 -

Elton 1800…10000 1.5 6.8 4.2

HCC 0.22…5000 2.7 10.6 -

FDK 2000 3.8 25 14

Illinois 1…3500 2.3…2.7 7.6 5.9

JSR Micro 1100…3300 3.8 20 12

Korchip 0.01…400 2.7 7.0 6.1

Liyuan 1…400 2.5 4.4 4.6


(4.5). 化學能

儲存在物質內的能量，必須經過化學反應，才能釋放出來。

汽油：420000 kJ/kg，32650 kJ/L，30 元/L，1088 kJ/元

柴油：36840 kJ/L，27 元/L，1364 kJ/元

白飯：1400 kCal/kg，30 元/kg，500 kJ/元

氫氣：122000 kJ/kg，9.9 kJ/L

原則上一個飯碗的量 200g，煮熟的量是生榖物的 2.5 倍。以

白米為例，一飯碗的白米 (200g)，共 700 大卡，煮成飯變成

500g ，我們填滿滿一碗飯為 200g，所以一碗飯的熱量為 280

大卡。

氫能：

全球氫氣產量為 5700 萬噸 (2004 年 )，其中約有一半用來製造氨

氣(NH3)，為生產肥料的原料。另一半則是用在原油的加氫裂解，將

重碳氫化合物裂解為汽油柴油。


2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，請計算這相當於多少氫能。

462×1015×1.055 kJ/(122000 kJ/kg)=4×1012 kg=4×109 ton=4×105萬噸

=400000 萬噸

目前氫氣主要是利用蒸氣重組法來產生，原料則是化石燃料，其中天

然氣佔 48%，石油佔 30%，煤佔 18%。而以水電解產氫則只佔 4%。

氫氣產生與利用的方式

氫氣產生的方式：

化石燃料重組：天然氣，石油，煤

生質燃料重組：木頭，稻草，酒精

水電解：電力

水熱解：太陽能，核能廢熱


氫氣應用的方式：

直接燃燒：內燃機

燃料電池：車輛，家用，工業

製程成原料：石化工業，肥料

氫氣除能的歷程

氫氣儲能的效率


以氫氣來儲能與直接使用電力的比較

燃料電池自行車


亞太燃料電池的燃料電池摩托車

亞電最新一代的氫燃料電池電動機車 ZES(Zero Emission Scooter)，動

力來源係亞電自行開發的混合動力燃料電池系統，亞電表示，ZES

為環保、零污染的電動機車，極速每小時可達 50 公里，1 次續航里

程(搭載 2 支儲氫罐)約 50~80 公里，補充氫燃料的方式是直接抽換儲

氫罐，所需時間不到 1 分鐘，非常適合作為都市短程交通工具使用，

堪稱最符合節能減碳需求的新一代都會交通工具。

燃料電池汽車


(4.6). 輻射能

電磁波的能量，包括太陽能與熱輻射。

電磁波的能量與頻率成正比：E h

h=6.625×10-34 J-s，普朗克常數(Plank’s constant)。

c

：電磁波的頻率 (1/sec)

：電磁波的波長(m)

光速：c 3×108 m/s

電磁波的能量與波長成反比：hc

E

電磁波的波長範圍：

The Electromagnetic Spectrum

Wave Type Wavelength (m) Frequency (Hz) Energy (J)

Radio waves > 0.1 < 3 x 109 < 2 x 10-24

Microwaves 10-3 - 0.1 3 x 109 - 3 x 1011 2 x 10-24 -2 x 10-22

Infrared 7 x 10-7 -10-3 3 x 1011 -4 x 1014 2 x 10-22 -3 x 10-19

Visual light 4 x 10-7 -7 x 10-7 4 x 1014 -7.5 x 1014 3 x 10-19 -5 x 10-19

Ultraviolet 10-8 -4 x 10-7 7.5 x 1014 -3 x 1016 5 x 10-19 -

X-rays 10-11 -10-8 3 x 1016 -3 x 1019 2 x 10-17 -2 x 10-14

Gamma rays < 10-11 > 3 x 1019 > 2 x 10-14


熱輻射為電磁波的一種， 0.1~100 μm，包括紫外線，可見光，與

紅外線。

可見光的波長： 0.35~0.75 μm

無線電波與 γ 射線都不是熱輻射，前者能量太低，後者能量太高。

物體表面均會發出熱輻射，輻射強度與表面溫度有關。

Stefan-Boltzmann Law ： 4E T

σ=5.669×10-8 W/m2-K4，Stefan-Boltzmann constant

熱由高溫處往低溫處傳遞，熱傳量與溫度四次方成正比。

黑體輻射：符合 Stefan-Boltzmann Law 的物體。該物體會吸收所有的

入射光，在常溫下看起來為黑色。

---------------------------------------------------------------------------------------

例：太陽表面相當於 5780 K 的黑體，請計算太陽表面的輻射強度。

4E T =5.669×10-8×(5780)4= 6.33×10-7W/m2

---------------------------------------------------------------------------------------

太陽的直徑為 1,390,000 km，故太陽表面的總輻射功率為：

4 24S SE T R = 3.840×1026 W

從太陽表面輻射出來的能量經過 150×106 km 的距離才到達地球

表面，此距離又稱為一個天文單位(astronomical unit，1 A.U.)，約為

8 光分。輻射在空間中傳播，其強度隨著距離平方而衰減，故太陽輻

射達到地球表面時，其輻射強度為

2

SE S

Re e

d

=1370W/m2，

陽光在地球大氣層外的輻射強度為 1370 W/m2，此稱為太陽常數

( solar constant )。陽光的波長範圍涵蓋 γ 射線到無線電波，其中 99%


的能量集中在 0.2μm ~ 5.6μm 的波長範圍，80%的能量集中在 0.4μm ~

1.5μm 的波長範圍，主要都是可見光與紅外線，而能量最高的波長為

0.48μm，約為綠光，如圖 3.2 所示。

地球的直徑為 12756 km，估計抵達地球表面的太陽輻射總功率

約為

2

E E EQ e R = 1.751×1017 W

則一整年下來，地球大氣層外所接受的太陽輻射能量為

EQ 5.521×1024 J

在常見的溫度範圍內，主要熱輻射波長都在紫外線，可見光，與紅外

線。

物體的顏色主要由反射光與輻射光所決定。在常溫下輻射光為紅外

線，肉眼看不見，顏色主要由反射光所決定。若物體會吸收所有的入

射光，因沒有反射光，看起來為黑色。

紅外線波長範圍很廣，約 10-3~10-6 m，遠較可見光的範圍廣。其

中較短波長部份與可見光重疊，而較長波長部份則與微波重疊。按其

波長範圍可再分為近紅外線(波長 0.76μm~1.5μm)、中紅外線(波長

1.5μm~4μm)及遠紅外線(波長 4μm~1000μm)。

任何物體都能發射熱輻射，除了極高溫的物體，所發熱的熱輻射


以可見光為主之外，一般物體所發熱的熱輻射都以紅外線為主，只是

波長不同。人體也是紅外線放射體，人體溫度約為 308 K，輻射強度

最大的波長為 9.41 μm，其中波長範圍 5.77~30.66 μm 之遠紅外線約

占整個人體總能量的 90%。所以人體是一個遠紅外線發射源。但因

太陽的溫度比較高，紅外線所佔的比例就比較低。4μm~1000μm 遠紅

外線約占整個太陽總能量的 1%，故太陽是一個可見光發射源，不是

遠紅外線發射源。


(五)、能量供應現況

(5.1). 全球能源消耗

自工業革命以來，人類對於能源的使用量不斷的增加。近年來，

全球對於能源的使用，依舊是呈現遞增的趨勢。如表 5.1.1 所示，根

據英國石油公司的統計資料，從 1997 年至 2006 年這十年間，全球總

初級能源消費的平均年成長率約為 2.2%，其中石油是各國消耗最多

的初級能源。從表 5.1.1 中也可以看出，雖然石油占世界整體能源消

耗比例已從 1997 年的 38.45%下降至 2006 年的 35.76%。然而，石油

依然是全球消耗最多的初級能源，我國亦不例外。

表 5.1.1 1997 年與 2006 年的世界初級能源消費比較

項目 1997年 2006年 1997年~2006年平

均年成長率(%) 消費量比率(%) 消費量比率(%)

石油 3,433.2 38.45 3,889.8 35.76 1.3

天然氣 2,025.9 22.69 2,574.9 23.67 2.7

煤炭 2,340.3 26.21 3,090.1 28.40 3.2

核能 541.3 6.06 635.5 5.84 1.7

水力發電 588.8 6.59 688.1 6.33 1.7

合計 8,929.5 100.00 10,878.4 100.00 2.2

單位：百萬公噸油當量

資料來源：British Petroleum, BP Statistical Review of World Energy

(2007)


年成長率2.2%的意義

10年後的成長倍數：1.24




2005 年時，全球能源消耗量為 462 QBtu，其中石油佔 38%，天然氣

佔 23%，煤炭佔 26%，水力佔 6%，核能佔 6%，其他佔 1%。長期

來看，天然氣的比重逐漸增加，煤炭的比重則逐漸下降。

能源消耗成長趨勢：(1965→2005)

資料來源："World Energy Intensity: Total Primary Energy Consumption per Dollar of Gross

Domestic Product using Purchasing Power Parities, 1980-2004". Energy Information

Administration, U.S. Department of Energy. August 23 2006.

http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Information_Administrationhttp://en.wikipedia.org/wiki/Energy_Information_Administrationhttp://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Department_of_Energy


能源供應比例：

能源消耗成長趨勢：(1990→2040)


OECD：全球 34 個市場經濟國家組成的政府間國際組織

世界各國初級能源消費表(2011 年) 地區石油天然氣煤炭核能水力再生能源合計

美國 833.6 626.0 501.9 188.2 74.3 45.3 2,269.3

巴西 120.7 24.0 13.9 3.5 97.2 7.5 266.9

法國 82.9 36.3 9.0 100.0 10.3 4.3 242.9

德國 111.5 65.3 77.6 24.4 4.4 23.2 306.4

荷蘭 50.1 34.3 7.8 0.9 無 2.7 95.8

俄羅斯 136.0 382.1 90.9 39.2 37.3 0.1 685.6

英國 71.6 72.2 30.8 15.6 1.3 6.6 198.2

澳洲 45.9 23.0 49.8 無 2.4 2.2 123.3

中國 461.8 117.6 1,839.4 19.5 157.0 17.7 2,613.2

日本 201.4 95.0 117.7 36.9 19.2 7.4 477.6

南韓 106.0 41.9 79.4 34.0 1.2 0.6 263.0

台灣 42.8 14.0 41.6 9.5 0.9 1.2 109.9

世界合計 4,059.1 2,905.6 3,724.3 599.3 791.5 194.8 12,274.6

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%82%E5%9C%BA%E7%BB%8F%E6%B5%8Ehttp://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%BD%E9%99%85%E7%BB%84%E7%BB%87


(5.2). 我國能源供應與需求

(5.2.1) 2007 年我國能源供需概況

2007年我國能源總供給量為147,240.6千公秉油當量，其中自產

能源為998.5千公秉油當量，占總供給量0.68%，而進口能源為

146,242.2千公秉油當量，占總供給量99.32%。

若按能源種類區分，則煤炭占32.12%，石油占51.14%，液化天

然氣占8.11%，天然氣占0.28%，水力占0.29%，地熱、風力、太陽能

及太陽熱能占0.10%，核能占7.97%。

全球我國

煤炭 25% 32.12% 太高

石油 37% 51.14% 太高

天然氣 23% 8.39% 太低

水力 3% 0.29% 太低

核能 6% 7.97% 稍高

其他 6% 0.10% 太低

2007年國內能源最終消費量為121,028.5千公秉油當量，其中能

源消費（燃料用）占95.71%，煤及其產品占7.70%，石油產品占

37.25%，液化天然氣占1.11%，天然氣占1.11%，電力占48.46%。

若按各經濟部門能源最終消量區分，則能源部門自用占8.66%，

運輸部門占13.14%，工業部門占51.75%，農業部門占0.89%，住宅部

門占11.21%，服務業部門占10.06%，非能源消費占4.29%。

2007年每人平均能源需要量為5,301.7公升油當量。

我國能源供應幾乎全部仰賴進口，自產能源比例非常低。

能源供應以石油與煤碳為主，合計超過 80%。


我國的能源供應(98 年)

能源類別總計

數量分配比

總計 138,058,651

100.0

煤炭及煤產品 42,035,642

30.4

原油及石油產品 71,534,734

51.8

自產天然氣 311,701

0.2

進口液化天然氣 11,589,207

8.4

慣常水力發電 358,335

0.3

核能發電 12,038,999

8.7

太陽光電及風力發電 76,851

0.1

太陽熱能 113,182

0.1

單位：百萬公秉油當量

能源需求 Energy Demand 項目

Item

民國 74 年民國 84 年民國 94 年民國 74-94 年

百萬

公秉

油當量

% 百萬

公秉

油當量

% 百萬

公秉

油當量

% 成長率(%)

國內消費 34.5 100.0 66.6 100.0 108.1 100.0 5.9

工業部門 20.7 60.4 35.7 53.6 61.3 56.7 5.6

運輸部門 4.8 13.8 12.3 18.5 16.5 15.3 6.4

農漁部門 1.2 3.5 1.5 2.2 1.6 1.5 1.4

住宅部門 4.0 11.7 8.3 12.4 13.3 12.3 6.1

商業部門 0.9 2.5 3.4 5.2 6.7 6.2 10.7

其它部門 2.2 6.5 4.1 6.2 6.8 6.3 5.7

非能源消費 0.5 1.6 1.3

1.9 1.9 1.7 6.4


能源消耗變化：

總能源消耗量

(千公秉油當量)

每人能源消耗

（公升油當量／人）

能源生產力

（元／公升油當量）

每人用電量

(度/人)

1986 30246 1563 127 2872

1996 64996 3039 124 5636

2006 105904 4657 117 9977

能源負擔變化：

能源/進口值能源/出口值能源/GDP 每人負擔

1986 12.02 7.31 3.77 5673

1996 7.81 6.81 2.73 10154

2006 16.65 15.07 9.27 48347


(5.2.2). 電力現況

2007 年國內能源最終消費量電力占 48.46%。

裝置容量

類別裝置容量

(千瓩)

構成比

(%)

較上年增加率

(%)

抽蓄水力發電廠 2,602 6.4 0.0

火力發電廠 30,717 75.1 1.7

核能發電廠 5,144 12.6 0.0

再生能源發電廠 2,449 6.0 6.2

合計 40,912 100.0 1.7

民國 99 年 12 月底，全系統裝置容量達 40,912 千瓩。

台電公司各發電廠的容量：

各發電廠裝置容量資料

火力發電水力發電核能發電風力發電

廠

別

裝置容

量

廠別裝置

容量

廠

別

裝置

容量

廠別裝置容

量

協

和

2,000 東部 183 一廠 1,272 中屯 4.8

林

口

900 蘭陽 26 二廠 1,970 石門 4.0

深

澳

0 桂山 111 三廠 1,902 恆春 4.5

大

潭

3,369.4 石門 130 大潭 4.5

台

中

5,780 大甲溪 1,104 觀園 30

通

霄

1,792.4 明潭 1,664 彰工 46

南

部

1,117.8 大觀 1,110 台中 8

興

達

4326 萬大 36 台中港 36

大 2400 曾文 50 香山 12


林

尖

山

129.8 高屏 6 麥寮 30

塔

山

63 卓蘭 80

其

他

87.2

小

計

21,965.6 4,500 5,144 179.8

總

計

31,789.4

註：資料來源：台電公司電業執照及統計資料。

民營電廠的容量：

民營火力電廠基本資料及現況表

電廠名稱燃料別投資金額

(億元)

裝置容量

(萬瓩)

商轉日期

麥寮電廠煤 358 180 88.5/88.9/89.9

長生電廠天然氣 190 90 89.7/90.10

新桃電廠天然氣 158 60 91.3

和平電廠煤 400 130 91.6/91.9

國光電廠天然氣 109 48 92.11

嘉惠電廠天然氣 143 67 92.12

星能電廠天然氣 108 4 93.3

森霸電廠天然氣 200 98 93.3

星元電廠天然氣 116 49 98

99 年 7 月 7 日尖峰負載 33,023 千瓩，備用容量率 23.4%。

發電量

項目發電量 (億度) 構成比 (%) 較上年增加率

(%)

發購電量合計 2073.8 100.0 7.1

台電自有 1577.9 76.1 10.1


抽蓄水力 30.5 1.5 -7.4

火力 1107.6 53.4 14.5

核能 400.3 19.3 0.1

再生能源 39.5 1.9 18.7

購電 495.9 23.9 -1.3

民營火力 388.5 18.7 3.1

汽電共生 95.0 4.6 -16.1

再生能源 12.4 0.6 -0.4

民國 99 年總發購電量為 2,073.8 億度，售電量為 1,933.1 億度，其

中電燈用電佔 30.6%，電力用電佔 69.4%；電燈用電中，非營業用

電佔 22.4%，營業用電佔 8.2%。若以用途別區分，則住宅用電佔

21.0%，工業用電佔 53.8%，商業用電佔 16.3%，其他用電佔 8.9%。


2015-05-14 12:33

〔即時新聞／綜合報導〕天氣炎熱，全國用電量大增，台電

預估今天上午（14日）備轉容量率降至3.38％，又亮起象徵供

電警戒的紅燈，這也創下近年新低。

歷年備轉容量率歷史最低紀錄是2014年�

第一章 能源概論 - 國立中興大學 1.pdf環境與能源 中興大學機械工程系 頁 1...

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