綠色能源

綠色能源

清潔能源或綠色能源是指不排放污染物的能源。

更窄化的定義是可再生能源指原材料可以再生的能源，如水力發電、風力發電、太陽能、生物能（沼氣）、地熱能、海潮能、海水溫差發電等，目前兩者幾乎是同意詞，可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到許多國家的重視，尤其是能源短缺的國家。

水力發電

水力發電是運用水的位能轉換成電能的發電方式，其原理是利用水位的落差(位能)在重力作用下流動(動能)，例如從河流或水庫等高位水源引水流至較低位處，流的水流推動輪機使之旋轉，帶動發電機發電。

以水力發電的工廠稱為水力發電廠。

以大壩儲水形式發電的水力發電是否屬可再生能源存在爭議。隨著長時研究，以大壩儲水發電所造成的問題慢慢地被發現。這種發電方式造成的問題包括大壩造成的環境會產生強烈的溫室氣體甲烷，而大壩對原有環境的破壞是永久性的、不可逆轉的，但發電功能的壽命卻是有限。

水力發電的種類(1/2)

台灣水力發電開發方式因水源運用情況可將水力發電分成 :

• 水庫式水力發電 : 是以堤壩儲水形成水庫，其最大輸出功率由水庫容積及出水位置與水面高度差距決定。此高度差稱為揚程又叫落差或水頭，而水的位能與揚程成正比。

• 川流式水力發電 : 川流式水力發電站的堤壩相當小，有的甚至沒有堤壩。流經的水若不用作發電就會即時流走。在美國，這種方式的電站產能相當該國耗電量的13.7%(2011年計)。

水力發電的種類(2/2)

• 調整池式水力發電 : 是介於水庫式水力發電及川流式水力發電之間的發電方式，和水庫式水力發電一様會興建攔水壩，形成的湖泊稱為調整池，但調整池只容納一天的水量，因此規模比一般水庫要小。

• 抽水蓄能式水力發電 : 是一種儲能方式，但並不是能量來源。 當電力需求低時，多出的電力產能繼續發電，推動電泵將水泵至高位儲存，到電力需求高時，便以高位的水作發電之用。此法可以改善發電機組的使用率，在商業上非常重要。

風能

風能是因空氣流動而產生的一種可利用的能量。空氣流具有的動能稱風能。空氣流速越高，它的動能越大。用風車可以把風的動能轉化為的有用的機械能；而用風力發動機可以把風的動能轉化爲有用的電力，方法是透過傳動軸，將轉子（由以空氣動力推動的扇葉組成）的旋轉動力傳送至發電機。到2008年為止，全世界以風力產生的電力約有94.1百萬千瓦，供應的電力已超過全世界用量的1%。風能雖然對大多數國家而言還不是主要的能源，但在1999年到2005年之間已經成長了四倍以上。

風力發電廠

風力發電廠（wind farm）是在同一地點的一群風力發動機用來產生電力。一個大型風力發電廠可能包括幾百個獨立的風力渦輪機，並覆蓋數百平方英里的擴展區域，但在渦輪機之間的土地仍然可用於農業或其他用途，但是許多機種都有噪音過大的問題、因此必須遠離住家。風力發電廠既可以位於在陸地上，也可以位於在海洋上。

風能優點

• 風能設施日趨進步，大量降低生產成本，是再生能源中相當具有經濟競爭力及發展潛力的；在許多情況下，風力發電成本已經足以與傳統發電相比，甚至在一些地方（如美國中西部），風力已經比燃煤發電便宜很多。
• 風能設施多為立體化設施，在適當地點使用適當機器，對陸地和生態的破壞較低。
• 風力發電是可再生能源，空氣污染及碳排放很少，其他環境成本也低。
• 風力發電可以是分散式發電，沒有大型發電設施過於集中的風險。
• 風力發電機隨時可以卸載，增加電網穩定性。

風能缺點

• 風力發電在生態上的問題是可能干擾鳥類，如美國堪薩斯州的松雞在風車出現之後已漸漸消失。目前其中一個解決方案是海上離岸發電，離岸發電成本較高但效率也高；另一個解決方案則是小型垂直風力發電，這種風力發電可以架設在自家屋頂及後院。
• 在部分地區，風力發電的經濟性不足，許多地區的風力為間歇性，更糟糕的情況是如台灣等地於電力需求較高的夏季及白日卻是風力較少的時段。
• 大型風力發電需要大量土地興建風力發電場，才可以生產比較多的能源。
• 進行風力發電時，中大型風力發電機會發出龐大的噪音，所以設立地點必須遠離住家，或使用小型低噪音機種。

生質能源

泛指由生物質組成或萃取而成的固體、液體或氣體。生物質可以用三種不同的轉化方法轉化為易於利用、含有能量的物質，包含：熱轉化，化學轉化，和生物化學轉化。此生物質轉換可能會產生固體，液體或氣體的形式，而這種新的生物質可用作生物燃料。所謂的生物質係指有機活體或者有機活體新陳代謝的產物，例如牛糞。不同於石油、煤炭、核能等傳統燃料，這種新興燃料是可再生燃料。因為油價上漲和能源安全的需要，生物燃料越來越受歡迎。然而，根據歐洲環境署，生物燃料並不一定能減緩全球變暖。

生質能源的優點

• 減少對石油類能源的依賴，有助於能源自給自足。
• 生質能源的原料，可以說是取之不盡，用之不竭，隨處都是。
• 減少廢棄物、垃圾、污水，減輕自然環境的污染。
• 與其他非傳統性能源效率相當。

生質能源的缺點

• 回收而來的原料儲存問題。
• 有些能源沒辦法立即迅速使用，像沼氣需要醞釀。
• 轉換的成本太貴。
• 考慮運輸和成本問題，使用地點限制大。

生質能源未來發展

未來藻類（例如海藻）來生產生質柴油會是發展方向之一，藻類生質燃料生產效率高，不需使用耕地也能減輕生質能源可能對農產品價格的影響。不過，技術上還需一些突破，藻類生質燃料成本較高，部份藻類是基因改造品種，預防這類藻類混入生態系統也是個課題。

美軍已經決定大量採用藻類生質燃料取代部份航空煤油。

纖維酒精也有不需額外耕地也不會跟現有糧食競爭的優點。

地熱能

地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度，而在80至100公里的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

地熱、地熱區種類

常見的地熱依其儲存方式，可約略分為如下兩種類型：

• 水熱型（又名熱液資源）：係指地下水在多孔性或裂隙較多的岩層中吸收地熱，其所儲集的熱水及蒸汽，經適當提引後可為經濟型替代能源，即現今最常見之開發方式。
• 乾熱岩型（又名熱岩資源）：係指淺藏在地殼表層的熔岩或尚未冷卻的岩體，可以人工方法造成裂隙破碎帶，再鑽孔注入冷水使其加熱成蒸汽和熱水後將熱量引出，其開發方式尚在研究中。

地熱發電

地熱發電的基本原理乃利用無止盡的地熱來加熱地下水，使其成為過熱蒸汽後，當作工作流體以推動渦輪機旋轉發電。

換言之，即將地熱轉換為機械能，再將機械能轉換為電能；這種以蒸汽來旋轉渦輪的方式，和火力發電的原理是相同的。不過，火力發電推動渦輪機的工作流體必須靠燃燒重油或煤炭來維持，不但費時且過程中易造成污染；相反的，地熱發電等於把鍋爐和燃料都放在地下，只需將蒸汽取出便能夠達到發電的目的。

對於做為工作流體的高溫地熱水，通常採「閃化蒸汽處理」，也就是讓它因壓力驟降而迅速汽化，緊接導入低壓蒸汽渦輪機產生動力以發電。

海洋能

海洋能（Marine energy或Ocean power）是利用海洋運動過程生產出來的能源，這些能量包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能和海水鹽差能等形式。

海洋隱含極大量的能源，並靠近許多都市或聚落。海洋能具有提供新的可再生能源給世界各地的巨大潛力。

綠色能源未來發展

可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影響，但也受自然條件的影響。如需要有水力、風力、太陽能資源，而且最主要的是投資和維護費用高，效率低，所以發出的電成本高。

現在許多科學家在積極尋找提高利用可再生能源效率的新科技和新方法，相信隨著地球資源的短缺，可再生能源將發揮越來越大的作用。