高等電磁學(xué)期中報告(1)(已修改)
2025-10-23 06:42 本頁面
【正文】 高等電磁學(xué)期中報告 學(xué)校 :南臺科技大學(xué)電子系海外組 綠色能源 ? 一、太陽能之現(xiàn)況與未來發(fā)展 二、風(fēng)能之現(xiàn)況與未來發(fā)展 三、生質(zhì)能之現(xiàn)況與未來發(fā)展 四、由廢棄物產(chǎn)生之能源 五、再生能源與新能源未來之發(fā)展 ? 六、結(jié)語 ? 隨著人類文明的發(fā)展，能源的消耗量也與日俱增，但是地球上所蘊藏之化石能源，如：石油、天然氣、煤等在人類的大量開採下，其使用年限也僅剩數(shù)十年或一、二百年，即將消耗殆盡；再則由於化石能源的大量使用，造成地球之溫室效應(yīng)，使地球氣象異常，因此全世界均希望並要求降低二氧化碳之排放量，基於上述兩種原因，生生不息且潔淨之之再生能源，如：風(fēng)能、水力能、太陽能、地熱能、生質(zhì)能、海洋能之發(fā)展已成為當前重要且迫切之課題。行政院在「挑戰(zhàn) 2021 :國家發(fā)展重點計畫 」中亦納入再生能源之推動，積極發(fā)展再生能源。 能源與再生能源關(guān)係圖 一、太陽能之現(xiàn)況與未來發(fā)展 ? (一 )、太陽熱力及發(fā)電背景 ? 太陽可說是地球上最大的能源，太陽光每天到達地面的能量約為全世界石油蘊藏量的 1/4，且又不會產(chǎn)生環(huán)境污染，再加上近年來半導(dǎo)體材料突飛猛進，使得太陽能的吸收效率不斷提昇，這也造就了太陽能熱力及發(fā)電的廣泛應(yīng)用。 ? (1).太陽能熱水器原理 ? 太陽能熱水器的基本原理就是利用真空管集熱，促使管內(nèi)水溫高於水箱水溫，因熱水比冷水輕，形成對流，最終使水箱中的溫度達到使用所需的溫度。 ? （ 2）太陽熱能發(fā)電原理 ? 利用佈滿地面的反射鏡，將陽光集中在真空隔熱吸收管中，把吸收管內(nèi)的特種高溫油加熱，高溫油把熱量傳給水，生成水蒸氣來推動蒸氣發(fā)電系統(tǒng)。 ? １．線槽式系統(tǒng)： ? 直接利用線槽型拋物面聚焦鏡將陽光聚焦，照射在一個置於線焦的集熱管來收集太陽能。此種系統(tǒng)可設(shè)計成不同容量的發(fā)電裝置，但大多採固定式設(shè)計，無法完全追蹤太陽，效率較低。 ? ２．集中塔式系統(tǒng)： ? 利用碟型反光面，將陽光聚焦，在焦點處設(shè)置發(fā)電機系統(tǒng)直接發(fā)電。此種系統(tǒng)可以追蹤太陽，但由於碟型反射面構(gòu)造複雜，所以成本較高。 太陽熱能發(fā)電系統(tǒng) ：集中塔式 太陽熱能發(fā)電系統(tǒng) ：線槽式 ? (二 )、太陽能發(fā)電的運用 ? （ 1）太陽光電池原理 ? 太陽能電池可以把光能轉(zhuǎn)換成電能，主要構(gòu)造是利用半導(dǎo)體材料，薄的ｎ型半導(dǎo)體置於較厚的ｐ型半導(dǎo)體上，當光子撞擊該裝置的表面時，ｐ型和ｎ型半導(dǎo)體的接合面有電子擴散，電流即可利用上下兩端的金屬導(dǎo)體將電流引出利用。 ? 由於太陽電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直 /交流轉(zhuǎn)換器，將直流電轉(zhuǎn)換成交流電，才能供電至家庭用電或工業(yè)用電。 太陽電池（ solar） cell）產(chǎn)生直流電 太陽光電池原理 （ 2）太陽光電池的限制 ：一般太陽電池的發(fā)電效率在 5％～ 15％之間，因此所接收的太陽輻射能中，有 85％～ 95％無法利用，由於材料特性上的限制，對於結(jié)晶矽太陽電池的效率（單晶矽最高為％、多晶矽最高為 ％），幾乎已經(jīng)達到最佳的水準。目前比較具有成長潛力的應(yīng)屬多接面的串疊型太陽電池，預(yù)測 2021年時，其效率可達 40％以上。 ：以目前的技術(shù)，估計每平方公尺的固定式光電池每年可產(chǎn)生電量約為 200度，若要產(chǎn)生全美國的發(fā)電總量，則需要約 13000平方公里的光電池接收器。由於要避免相互遮陰的影響，實際上需要 30000平方公里的土地。大約是臺灣土地面積的八成。 ：目前太陽電池發(fā)電系統(tǒng)的主要問題是裝置成本仍然偏高，每發(fā)一度電其成本價格約合臺幣 10元。 ：地面上所接受到的太陽光，因為受到晝夜、季節(jié)、氣候的變化，使得太陽光能量密度低（ 1kw/m2）且無法連續(xù)性使用，使其應(yīng)用上受到極大的限制。 ? （ 3）太陽熱能及光能應(yīng)用範例 ? 太陽熱能及光能之應(yīng)用日益普遍，下列即為目前應(yīng)用之實例： ? ? ? ? ? ? ? ：計算機、手錶、手電筒、無線電。 ? ：路燈、大眾運輸系統(tǒng)、燈塔、無人氣象站、山中避難小屋。 ? ：太陽能車、太陽能飛機、家用輔助電力。 ? ：衛(wèi)星、太空船、太空站。 ? （ 4）太陽能的優(yōu)缺點及限制 ? ? ：太陽光照射的面積散布在地球大部分角落，只有入射角不同而造成的光能有所差異，但至少是自產(chǎn)能源，不必仰賴進口，無所謂的能源危機。 ? ：太陽的能量極其龐大，據(jù)估計至少有六百萬年的期限。 ? ：現(xiàn)今使用最多的礦物能源，不外乎是污染的問題，使用太陽能則無危險性及污染性。 ? ? ：需要靠有效的收集與發(fā)展高效率的儲能設(shè)備才能有效利用。 ? ：受日夜氣候的影響，太陽的能量不斷的產(chǎn)生變化。 ? ：吸收太陽能的受光面積必須到達一定的規(guī)模才能有所成效，因此相對成本提高。 二、風(fēng)能之現(xiàn)況與未來發(fā)展 ? (一 )、風(fēng)能利用 ? 人類使用風(fēng)能的歷史由來已久，數(shù)千年前即已懂得利用風(fēng)力推動船隻在水面上航行，而約一千年前中國及波斯就已經(jīng)設(shè)計了垂直軸風(fēng)車，以做為提水及磨碎穀物，而後風(fēng)車在荷蘭、希臘等歐洲國家被廣泛的利用，但其設(shè)計已經(jīng)改為和水車一樣的水平軸式。 ? 風(fēng)車在中世紀的歐洲曾經(jīng)扮演重要的動力來源，然而十九世紀初的工業(yè)革命，使得風(fēng)車被機器取代，而逐漸式微。十九世紀末丹麥的氣象學(xué)家 Poul La Cour製造
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