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:
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初級能源(Primary
energy source) – 即可用的天然能源的儲藏量和開採技術。
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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。
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能量消耗 – 與社會、經濟、民生及政治有關的問題。
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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。
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不可再生能源(Non-renewable
energy sources):
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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。
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核燃料如鈾-235。
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地球上儲存量有限,且產生嚴重的環境污染問題。
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可再生能源(Renewable
energy sources):
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來自太陽的有:水力、太陽能、風、波浪及生物能量。
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非源於太陽的有:潮汐和地熱能。
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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)
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汽車發動機
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廢氣及熱
(內能)
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汽車動能
(機械能)
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+
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轉換器
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【轉入能量】
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【損失能】
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【有效能】
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我們定義能量轉化過程的效率(efficiency)為:
效率的數值約由25%(汽車發動機)至90%(大型電動機)。
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消耗的模式:全世界的各種初級能源的消耗如下:
能源
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石油
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煤
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可燃氣
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水能
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核能
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百分點
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45
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26
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20
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5
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4
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不同地區的平均每年消耗能源的數值(1996年,單位:GJ)
中國
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香港
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美國
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英國
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日本
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非洲
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33
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106
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386
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188
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187
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16
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全球能源需求的增長以近幾何級數增加。
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香港典型的家居能源消耗
火力發電站
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排出大量煙塵(Dust)及廢氣如氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2)。
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氧化硫 + 雨水→
酸雨(Acid rain)
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二氧化碳增加輻射的吸收(溫室效應),令地球氣溫上升。
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另有廢棄的內能形成熱污染(Thermal
pollution)。
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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
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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。
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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。
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