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集眾智以成博學-綜觀TED上的能源講座

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From Flickr. CC: Señor Hans

能源,聽到這個名詞,可能很多人會立刻下意識地反應:「天啊,你又想講什麼?核電的新聞,每幾天就要端上檯面吵ㄧ吵,難道還不夠嗎?」ㄧ個議題長期被重複爭論,難免使人逐漸冷感;然而此時大家需要的,或許是重新退一步檢視,能源到底有什麼好吵?為什麼要討論能源?又有什麼困境與方案呢?

石化能源怎麼了?

故事的開頭可以用英國當作例子,讓我們從18世紀說起[1]。工業革命初期,英國大不列顛島下的煤礦含量其實就和沙烏地阿拉伯的石油差不多(以含碳量來計算,就是很多的意思啦!),當時的英國利用了這豐富的天然資源,成功在工業革命稱霸一方;然而,在成長過程中維持其發展命脈的煤礦,到了1918年終於到達頂峰,而後煤礦的開採量便逐年下滑,再也沒有上升過。面對煤礦減產,英國轉而大量使用自北海開採的石油及天然氣,但是,這兩項來源在2000年也相繼到達頂峰,這幾年產量已開始下降。而這並非單單只是英國,它反映了整個地球的能源趨勢走向。

看到這裡,我們很自然地想:好吧,以前的煤礦快用完了,現在石油和天然氣也面臨減產,未來油價勢必走向不可避免的高漲,不再適合作為民生能源所用,那該怎麼辦?我們還有其他選擇嗎?

這就是我們「現在」必須思考面對的能源問題。是的,不是明天或是幾年後,就是「現在」。除了上面提到的石化能源枯竭,當然,氣候變遷也是我們希望尋求其他能源方案的主因之一,隨著石化能源的使用,人類確實改變了既有的氣候模式,對許多物種造成傷害,甚至也威脅人類本身。在這樣的環境下,我們不得不積極尋找,除了石化之外的替代能源。

「能」怎樣

風力、水力、核分裂……如果要大家舉出曾經聽過的能源,可能不出上面這幾項,然而,並非每種能源目前都符合商業化的成本與實用性,考慮到地形氣候因素,在不同地區也有不同的限制,要如何找出適合台灣的替代能源形式,值得我們一同思考。下面舉出幾種新穎的能源技術概念,或許目前尚未成熟,但可提供我們更多對於能源的想像空間。

核融合還是?

核能發展已非昨日之事,利用少量鈾原料產生大規模的能量,單就效能來說,核能或許是最佳解答;然而長久以來,核電受人詬病,不外乎核廢料的處理、核電廠爆炸及輻射外漏的危險,歷史上數次的核災,在許多人心中埋下深刻的陰影。

核融合發電或許是未來一項可能的方案[2],利用原子核間的強作用力使兩個核結合,進而放出能量。當然,目前核融合在成本和效能上都尚未成熟,但比起核分裂,核融合技術較沒有廢料問題,未來克服技術上的障礙後,將可以成為乾淨能源的一項好選擇。除了核融合,還有一派科學家正在嘗試,是否有辦法利用含量較多的鈾238來進行核分裂[3](現有的核分裂是使用含量少的鈾235),若是成功,將可以大幅降低核電的成本,甚至更進一步,可能將過去數十年產生的核廢料重新作為燃料,回收以往無法處理的核廢料問題,將是個困難但充滿可能性的挑戰。

風箏發電

講到風力發電,馬上浮現腦海的,絕對是一座座巨大的風車,利用旋轉扇葉將動能轉換為電;除了風車,科學家也在思考是不是有更有效的方式來利用風能?或許風箏會是不錯的想法![3] Miles L. Loyd在Journal of enrgy上發表的一篇文章中[4]認為,使用風箏比起風車可以飛得更高,飛行的範圍更廣,能夠接收到更充足的風能。這項想法也一步步被測試(見下影片),說不定以後,會出現ㄧ整片風箏發電機的景象呢!?

紅外光?

太陽能電池近幾年穩定發展,不過想要完全取代現有的火力發電與核能,在效能上仍有不小的距離,儘管如此在生活中已有很多地方將太陽能作為輔助電力,逐步減少對傳統石化能源的依賴。也有科學家提出了一些有趣的概念,像是利用可以吸收紅外線並放出電子的材質,來做為夜視鏡的功能[5],即便到了晚上,透過鏡片,不需要燈光也能清楚看到物體,省下額外的電力。

當然,即使上面提了這麼多特別的方案,可不可行?該怎麼配套?有沒有更好的方法?仍是我們必須持續思考的,在能源議題上絕對沒有唯一的正解,廣泛探索各種方法的可能性,提倡「能源多樣化」的概念,甚至將概念合併、延伸,才有可能真正走出新的能源路。

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From Flickr. CC: Junior Henry

延伸閱讀:

參考資料:

  1. A reality check on renewables [TED 2012, David MacKay]
  2. Fusion is energy’s future [TED 2009, Steven Cowley]
  3. 比爾蓋茲談能源:至零方休的革新![TED 2010, Bill Gates]
  4. Crosswind Kite Power, Miles L. Loyd, J.Energy, 1980, 4, 80
  5. Freeing energy from the grid [TED 2011, Justin Hall-Tipping]

本系列文章由工研院綠能與環境研究所支持,PanSci編輯部策劃執行。

關於作者

昱夫

PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。