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電力的來源

今天要跟各位再談談電力的來源這個話題。

其實電這種能源現象,不是今日才有的,它在上古時代,人類未創造出文字前,就以語言的方式在相傳,只是當時的人類不知道怎麼使用它而已(只知不幸被雷電亟中之人必是作惡多端之人,神話都這麼說的)。

今天我想把範圍再縮小一點,不談大型的發電取得方式,因為那會是大眾議題,說實在的,我還是瞞怕一不小心說錯了,又是一次的口水之爭。

今天來談談改變汽車動力能源的來源的方式。
現今我們大家較知道的方式是利用鋰電池的方式來取代汽油動力,而現在過度期的混合動力車,也是利用汽油引擎加鋰電池的方式來讓汽車得到合適的動力。

不知道各位是否注意到,剛剛我用【過度期】來形容現在的現在混合動力車,我的用意是要加強各位的注意力在我後面的談話中。
有一次,我在上海出差(西元2000年前),在一個沒有事的星期六、日裡,我買了一些雜誌回去看,看到一則很令我驚訝的報導,德國已成功研發【氫】燃料電池的潛艇,體積僅有美國核子動力潛艇的一半左右,比核子動力的潛艇還安靜,無聲。
【氫】燃料電池,這是一個陌生的科技名詞,至少對我當時是陌生的,從此以後,我一直都有在注意這種東西;2004年,台灣參加了全球燃料電池的盛會【2004 Fuel Cell Seminar】,其主要的研發使用對象是【汽、機車】。

先來介紹一下,什麼是然料電池及其原理:
燃料電池 (fuel cell) 是一個電池本體與燃料箱組合而成的動力機制。燃料的選擇性非常高,包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣,甚至於現在運用最廣泛的汽油, 都可以做為燃料電池燃 料。這是目前其他所有動力來源無法做到的。而以燃料電池做為汽車的動力,已被公認是廿一世紀必然的趨勢。
燃料電池是以具有可燃性的燃料與氧反應產生電力;通常可燃性燃料如瓦斯、汽油、甲烷(CH4)、乙醇 (酒精)、氫…等等,在過去。這些可燃性物質都要經過燃燒,加熱水使水沸騰成水蒸氣,再使水蒸氣推動渦輪發電,以這種轉換方式大部分的能量通常都轉為無用的熱能,轉換效率通常只有約30%左右,相當的低,而燃料電池是以特殊催化劑使燃料與氧發生反應產生二氧化碳(CO2)和水(H2O),因不需推動渦輪等發電器具,也不需將水加熱至水蒸氣再經散熱變回水,所以能量轉換效率高達70%左右,足足比一般發電方法高出了約40%;優點還不只如此,二氧化碳排放量比一般方法低許多,水又是無害的產生物,是一種低污染性的能源。

目前已知電池類型、使用燃料及效能:
鹼性型燃料電池(燃料:氫;產電效率:60%)、磷酸型燃料電池(燃料:氫;產電效率:40~50%)、熔融碳酸鹽型燃料電池(燃料:氫;產電效率:50~60%)、固體電解質型燃料電池(燃料:氫;產電效率:45~55%)、質子傳導膜燃料電池(燃料:氫;產電效率:40~50%)、直接甲醇燃料電池(燃料:甲醇;產電效率:20%)

現今交通運輸的應用
所有的汽車主要大廠均在發展燃料電池車輛(Fuel Cell Vehicle),有的已進入試產階段。本田(Honda)與豐田(Toyota)汽車均已在美國加州及日本當地開始經營出租FCV的業務。由於燃料載運 技術的瓶頸及氫氣供應基礎建設之不足,汽車業者及專家們大多認為,2010年以前FVC汽車尚無法真正商業化。 其它運輸工具的應用也是料想得到的,諸如巴士、列車、飛機、摩托車、高爾夫球車、堆高機等,舉凡現已有電氣化設計的車輛均可適用。
目前據我所知,這一方面的應用,還是以德國最為先進,但較怪的是,文章皆有所登載,汽車工業的部份,確不見有德國車輛的出現,實在令我覺得奇怪。
因為2004年的那次盛會裡,歐洲國家已與德國合作把氫燃料電池裝上了四十五噸的大拖車上了,小汽車居然不見他的踪影,還真是有點怪。

以下是我去年收集的一些德國有關燃料電池的報導
德國產業概況;燃料電池產業前景樂觀
燃料電池產業對於未來表示樂觀,預期2020年營業額將超過10億歐元。自2011年以來迄今更趨明朗化,企業甚至預估營業額有望突破20億歐元。據調查,德國製造商的生產自2013年起便有兩位數的高成長,就業率也超出去(2012)年的預估。燃料電池產業現今約占出口額的28%,到2020年將攀升至50%,未來仍將持續發展。目前特殊市場大多為小型的燃料電池系統,2012年約有4000個,2015年將超過14,000個,到2020年更將持續成長至100,000個。預估到2020年德國新設置及出口的燃料電池加熱裝置將達70,000座。連同無數商業大樓及工業用的大型系統,到2020年德國新安裝的燃料電池發電將超過200兆瓦,對於能源經濟意義亦十分重大。市場樂觀預估其技術已臻成熟而成本已顯著降低,德國燃料電池產業將持續成長,也表現出年輕產業於能源經濟與工業的重要性。(VDMA,2013年4月11日)

德國自動化工業維持高水平
德國自動化工業在2013年漢諾威工業展表現出謹慎的樂觀態度,預計將比2012年略微成長2%。電子電動化科技業在2012年營業額成長1.4%,達到483億歐元,出口額成長了將近4%超過324億歐元,創歷史新高,德國自動化工業的出口額因此上升到超過80%。對美國的高出口成長了約12%,相較之下對歐盟會員國整體卻下降1%。越來越多的人投入此行業,因此業界高度重視對年輕技術員工的保障,特別是外籍員工。根據德國電氣和電子工業協會(ZVEI)的估算,電子自動化的國際市場於2010成長了20%達3470億歐元,2012年更攀升至4200億歐元,電氣自動化技術的淨出口大國仍是由日本和德國領先。網路是科技新趨勢,自動化聯網日趨重要,這項技術使生產系統更高效、更靈活。(ZVEI,2013年4月9日)

醫藥及保健市場銷售穩定
醫藥與醫療保建市場整體在2012年較前一年有小幅上漲的趨勢,營業額上升了2.2%達410億2000萬歐元。處方(2.2%)與非處方(2.8%)用藥的成長率幾乎相同,唯非處方用藥小幅勝出約71.5億歐元的銷售額。在分銷商部份,郵購藥局在銷售與營收方面都達兩位數成長獨佔鰲頭,建立了其在市場上的重要性,並在2012年達到非處方用藥整體市場銷售份額的8.7%。成長大宗主要來自抗皮膚菌相關產品,整年成長率達兩位數。其他像是飲食肥胖控制及鎮定、安眠藥等產品亦是2011年非處方藥市場的大贏家。藥局在這些領域的銷售額成長了2.6%達51.9億歐元,其重要性也獲得提升。特別在第四季,營收部份由於價格上漲及大包裝販售而成長了4%,銷售量則上升2.1%。非處方藥品與保健食品市場於2012年銷售達82.1億歐元,較前一年多出2.4%。經過半年度不錯的業績發展也止住了第三季度的下滑,不管於任何管道(藥局、郵購商店及藥妝店等)皆可見其銷售穩定成長。(Nielsen,2013年3月20日)

德國汽車工業開啟未來移動領域的新扉頁
德國汽車工業目標為促進未來的運輸領域朝向更一致性的發展。其中創新是高階市場的關鍵。高階汽車讓新興及對環境友善的科技得以實現、駕駛變的更安全,並使其他車種亦能受惠。德國的頂級品牌占全球市場的80%,高階汽車對於德國經濟有高度重要性。高階部門將大量投資挹注於研究與發展。企業每年投資200億歐元於成效可見的車輛安全與環境保護項目。在二氧化碳排放量上德國汽車亦有相當優勢。根據聯邦交通運輸管理局(KBA)提供的資料顯示,德國新註冊的集團品牌車輛中,有九成車種的平均二氧化碳排放量低於其他競爭者。據估計至2016年全球將會有約2億1千萬輛車於路上行駛,相當於每年成長36%。汽車正面臨一場數位革命,未來新的科技將提供更全面的服務,瞭解駕駛需求並提供創新的輔助系統,能夠避免交通擁塞,並進一步改善道路安全和運輸效率。(2013年3月21日,VDA)

我在前一篇文章有提到,電動車是未來的不二選項,從這裡,各位應該可以看出一些端倪來。
前年,我看到裕隆汽車開始做全電動車,心裡感到很高興,但也帶著一份憂心,高興的是,裕隆汽車已把眼光放在未來了,現在對該公司來講,只欠一個東風了。憂心的是,那個東風何時吹!(嚴凱泰若看我這麼寫,應該會知道我說的東風在哪裡)
各位可能會很期待我說說這個東風,但現在為了不讓大家有機會打口水戰,所以我就點到為止,抱歉啦,各位。

最後,要來跟各位談的是,燃料取得是否造成二度公害或污染。
我這篇是以【氫】為燃料,自然先談【氫】的取得,以前國中化學課時,有一堂課是將水加入化學藥劑後,分解出氧及氫,我化學讀的很不好,所以,那個化學藥劑的名稱我沒記得;但有記得老師說了,這種化學藥劑不會造成污染,所以可以放心使用;另外一種方式是電解水,也可以得到【氫】這個氣體;最後一種方式是從其他化學工業裡取得他們的下腳料產品(如紙漿廠及輕油裂解廠的大量附產品即是【氫】)。
取得這些燃料,是否會造成更大的公害與污染,如果答案是會,那這個燃料的使用就不會是一個乾淨的能源。
在前一篇文章裡,有人回覆太陽能產電,我之所以隻字未提,是因為生產太陽能發電用的發電板,其生產材料太毒,而且該生產會先耗掉很大的能量,所以我不覺得,它是個環保的發電選項;當然啦,未來可能會找到更乾淨、效能更佳的太陽能發電的方法,只是現在還沒找到而已。

過去,人類開採石油、煉油,其實已造成了生態的破壞;現在,又發現可燃冰,然而,開採可燃冰,是否又是另一次的生態的浩劫呢?

二百多年前,人類的生活對能源之取得,一直是平衡的;近兩百年,確失衡了;現在,我們唯一能再幫我們子孫想的就是盡量找回那已失去的平衡,能源的使用,可以跟環境平衡並存才對,只是我們不夠努力吧,各位,咱們一起加油吧~~


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賽門
iT邦超人 1 級 ‧ 2014-04-25 13:22:03

原來青蛙大是電力專家...

可是,目前主要的問題在如何取得安全又乾淨的能源,這和燃料電池的科技似乎有段距離。
或許我沒搞懂青蛙大的意思,還請指點。

現在的問題在還沒找到適當的能源,而台灣沒有人願意和發電廠為鄰。
台灣太小,人又多,再考慮保育問題,真的沒方可以提供發電廠蓋廠。

csk iT邦高手 1 級‧ 2014-04-29 11:33:59 檢舉

這個就像,大家都想要手機通訊好,但又不想旁邊有基地台
這也是很矛盾的

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ted99tw
iT邦高手 1 級 ‧ 2014-04-25 13:23:56

summertw提到:
嚴凱泰若看我這麼寫,應該會知道我說的東風在哪裡

這裏比較多的是東北風...

冷冷冷

看更多先前的回應...收起先前的回應...

ted99tw提到:
這裏比較多的是東北風...

這東北風可以不太好..
每次我若騎單車上班,回家這23公里的路程,總是頂著這東北風騎,回到家就累趴了.....

花輪 iT邦大師 1 級‧ 2014-04-25 14:05:02 檢舉

嚴先生的東風在對岸... 東風汽車!掰掰

東風應該是指政府全面性的補助(從電動車補助到快速充電站),但以台灣目前的破爛的經濟+無效率的行政與立法機關大概很難....
電動車要普及,至少要下班回家停車是方便充電,那代表停車場最少要有慢充電設備,開長途沿路得有快速充電站,或加掛備用電池(會有安全問題,但少了里程焦慮)...

fran633提到:
東風

終於等到你了 大四喜 莊家 連莊....驚毆飛

calvinkuo里程焦慮提到:
東風應該是指政府全面性的補助(從電動車補助到快速充電站),但以台灣目前的破爛的經濟+無效率的行政與立法機關大概很難....
電動車要普及,至少要下班回家停車是方便充電,那代表停車場最少要有慢充電設備,開長途沿路得有快速充電站,或加掛備用電池(會有安全問題,但少了里程焦慮)...

嚴先生會把你當知音啊~~

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賽門
iT邦超人 1 級 ‧ 2014-04-25 13:26:58

summertw提到:
太陽能產電

不能在地面,要在外太空。
大氣層早已把太陽能吸走95%。
所以可以到月去蓋太陽能發電廠,順便把工廠也都遷過去。

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summertw
iT邦好手 1 級 ‧ 2014-04-25 14:28:35

iT邦幫忙MVPsimon581923提到:
原來青蛙大是電力專家...

可是,目前主要的問題在如何取得安全又乾淨的能源,這和燃料電池的科技似乎有段距離。
或許我沒搞懂青蛙大的意思,還請指點。

現在的問題在還沒找到適當的能源,而台灣沒有人願意和發電廠為鄰。
台灣太小,人又多,再考慮保育問題,真的沒方可以提供發...(恕刪)

【電力專家】那可不敢當啊~~
我總是忘了介紹我的學經歷一下...
在下本科是淡江土木系,專攻測量。
憲兵退役後,在南迴鐵路待過,也在日商營造廠(熊谷組)待過...
最後因寫程式,與朋友結緣,到了會計師事務所工作。
因工作緣故,就再到南部的國立大學去修習商學系的課程,最後陰錯陽差,就拿了一個商學土的學位。
目前在南部的會計師事務所工作,專職所有系統的開發與配合會計師的客戶輔導專案。

太陽能,設在月球,那只能是移民計劃在用,要把它傳送回地球上來,是一個很大的問題。
這個話題大約在20多年前有日本人與美國的科學家提過,是直接用高能雷射,透過同步衛星將能量傳送回地球,不過這只是個理論,是否可行尚是未知數。
使用能量包送回地球,有著不斷破壞高空臭氧層的問題,所以這些計劃最終都只能是理論,目前還沒有實現。

關於與發電廠為鄰,它是個大議題,確是區域化的問題,很不好說。
如果是一個沒有污染的電廠,那與它為鄰,那又何仿,只是目前是高污染,所以大家都不願為鄰。

我心目中所構想的大型綠能發電廠,是一種特殊的風力發電設施,無燥音、無鳥害問題,是一個類似游樂場的概念,一種水上游樂場的概念,因為真的零污染,所以大家不會排斥它。
這是理想啦,我也正在繪製這種特殊的風力發電設施的構想圖中,希望有一天能讓我找到有良知的金主進行投資與開發。

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Ken(Bigcandy)
iT邦大師 1 級 ‧ 2014-04-25 15:16:20

越來越覺得,我支持核能好像也沒什麼不好

只是~~要換成國外夠經驗的團隊、遠離危險地區。

很多台灣人民的智慧根本談不上開化
不要在我家旁邊、給我多一點錢=什麼都可以,只有少數人加上『不要污染』
但是很少人搞懂:如果不要,那麼誰要?如果不蓋,需求怎麼辦?

賽門 iT邦超人 1 級‧ 2014-04-25 15:46:16 檢舉

iT邦幫忙MVPbigcandy提到:
我支持核能

Me too...

只是最近這樣說會被猛K...
尤其是宣稱不廢核就絕食的那群。
現在,公民不服從好像已經成了少數人綁架議題的工具。

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賽門
iT邦超人 1 級 ‧ 2014-04-25 15:48:54

不過,以台灣經濟發展趨勢來看,過陣子可能台電也可以收掉不做了。
幾個電廠各自獨立成立地域電力公司就行了。

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summertw
iT邦好手 1 級 ‧ 2014-04-25 16:21:43

我這裡需要補充一下...
就氫能源的取得方面,目前尚不算潔淨,以下是苗栗農工。食品加工科的林孟郁老師研究報告。

氫氣的生產方法有3種,分別是熱化學法、電化學法及生物法。熱化學法包括蒸
氣重組法、煤炭氣化法及部分氧化法;電化學法包括電解法及光電解法。目前世
界上氫氣的年產量超過3,600萬噸,其中4%是由電解水法得到,其餘是用熱化學
法從石油、煤、天然氣等轉化製得。

熱化學法需要消耗大量的礦物資源及能源,同時會產生破壞地球的污染物,因此
不利於未來的發展。『電化學法產氫雖沒有污染的顧慮,但效率低、耗能高,且
電極穩定性欠佳,並不符合經濟效益』。

就現況而論,台灣的部份取得是經由加工附產品中取得以及熱化學取得,然而德
國是用什麼方法快速取得又能達到潔淨,這才是真正的重點。

ted99tw iT邦高手 1 級‧ 2014-04-25 16:42:08 檢舉

到汎德說要買一輛7字頭氫燃料車,他們就會招了...XD

總裁 iT邦好手 1 級‧ 2014-04-25 21:01:10 檢舉

不能要8字頭的嗎??...疑惑

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kolom
iT邦好手 1 級 ‧ 2014-04-25 17:36:06

氫氣的取得 在我們念國中的化學課就有實驗 電解水產生 氫跟氧.
問題在電解水時需要耗資電源.因此會造成 產出小於 投入.
但是我的想法是 用冷氣機 讓冷氣機 順便做電解水(因為冷氣機會產生水) 然後電解出來氧 可以當新鮮空氣給我們用 氫氣就收集起來當 車用燃料.

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heyday
iT邦新手 5 級 ‧ 2014-04-28 14:57:11

summertw提到:
現今我們大家較知道的方式是利用鋰電池的方式來取代汽油動力,而現在過度期的混合動力車,也是利用汽油引擎加鋰電池的方式來讓汽車得到合適的動力。

現在手機以有無線充電的技術,那麼當過渡期後、未來的純電力的電動車、還需要加電站嗎??XD

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summertw
iT邦好手 1 級 ‧ 2014-04-29 20:18:51

無線充電應用在全電力的汽車上的構想,我在前一篇裡有介紹到,荷蘭人已進入規劃階段了,他們將有可能是全世界第一個使用這個技術的國家...

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