作者:黃界清 (德州農工大學傑出講座教授)
目前，人類在能源方面，面對兩大問題。第一，傳統能源漸漸用完，急須尋找新能源。第二，傳統發電技術與交通工具，漸漸破壞環境，急須尋找新技術。首先，本文將比較各種傳統能源，用在相關的發電技術與交通工具，與其造成環境污染及地球暖化的反效果。其次，介紹如何利用新科技，使傳統能源變成乾淨無污染的發電技術與交通工具。接著，比較各種新的再生能源，與其用來發電的相關技術及優缺點。最後建議，新科技的研發，將使傳統能源與新能源，共同解決人類未來能源短缺與環境污染暖化問題。本文從能源科技的觀點，來探討台灣國國民應有的素養與智識，讓綠色能源與經濟環保三大議題，取得平衡永續發展，以助台灣邁向正常而安康的國家。
目前世界能源的比例，傳統能源(石油、煤炭、天然氣)占六十到八十%，原子能源(核子分裂、核子熔合)占十到二十%，再生能源(水力、風力、太陽、海洋、地熱、生質能源)占十到二十%。能源主要用來發電、交通、工業、及冷氣熱氣等等。傳統能源必須經過一套能源轉換設備，才能用來發電或作為交通工具。例如，火力發電就是利用燃燒煤炭，使高壓鍋爐內的水，變成高壓高溫水蒸氣，來推動蒸氣渦輪機，再來轉動發電機來發電。或者，利用燃燒天然氣，變成高壓高溫燃燒氣，來推動燃氣渦輪機，再來轉動發電機來發電。同樣道理，汽車等交通工具，就是利用燃燒汽油，變成高壓高溫燃燒氣，來推動汽缸內燃機，再來轉動車軸與車輪來運行。飛機也是利用燃燒高級汽油，變成高壓高溫燃燒氣，來推動燃氣渦輪機，再利用噴射出來燃氣的反推力來飛行。但是，利用燃燒煤炭或者天然氣來發電，與利用燃燒汽油來開汽車或者飛機的共同缺點是，它們都會排放出大量的二氧化碳與二氧化氮，造成環境污染與地球暖化的反效果。
全世界各先進國，為了解決傳統能源短缺與環境污染等等難題，都提出節約能源減少燒炭、提升能源轉化效率、以及開發新能源等各種方法策略。尤其，一般認為二氧化碳是造成環境污染、溫室效應、地球暖化的來源。於是，大力研發如何來控制與減少二氧化碳的排放量，是當務之急。先從最大件的燃煤火力發電來看，就有在煤炭燃燒前的處理(煤炭氣化技術)與燃燒後的處理(二氧化碳的捕獲封存技術)兩種方案。所謂的二氧化碳捕獲封存技術，就是把煤炭在燃燒後，利用各種物理或化學方法來捕獲排放出來的二氧化碳，然後再用壓縮機把它輸送到山地底下或海水底下，永久封存起來而不會造成污染。所謂的煤炭氣化技術，就是把煤炭輸送到有水蒸氣的煤炭氣化爐，利用控制氣化爐內水蒸氣的溫度與壓力，使氣化爐內的煤炭氣化(並沒有燃燒)而變成含有氫氣的混合氣。利用燃燒這種含有氫氣的混合氣，來推動混合氣渦輪機來發電，二氧化碳的排放量就會大量減少。如果再進一步把氫氣從混合氣分離出來，直接利用燃燒氫氣，來推動氫氣渦輪機來發電，二氧化碳的排放量接近於零，就會達到零污染效果。這就是最先進、最乾淨無污染的氫氣渦輪機發電技術。可是，這些減少二氧化碳的技術，增加了發電設備的成本費用。
再從最大件的汽車等交通工具來看，為了解決石油短缺危機，就有開發燃料電池與生質燃料能源來代替傳統汽油等新科技出現。所謂的燃料電池新發電技術，就是利用氫氣與空氣中的氧氣，經過適當的觸媒與電化作用而產生電流與熱水。小型低溫的燃料電池所產生的電，可以用來轉動車輪來運行。大型高溫的燃料電池所產生的電，可以當作是小型發電廠來用。因為燃料電池沒有經過燃燒程序，所以沒有產生二氧化碳，沒有環境污染與地球暖化的惡果。但是，燃料電池必需的氫氣從那裡製造出來呢？因為由電解水可以產生氫氣，但效率太低、太貴不實用。前面提到利用煤炭氣化技術，來製造氫氣與混合氣，是目前正在開發的新科技。再來，所謂的生質燃料代替能源新科技，就是利用控制生質能源的溫度與壓力，經過適當的觸媒與發酵作用，再蒸餾而釀造出生質酒精與柴油來代替汽油。因為沒有經過燃燒程序，所以也沒有產生二氧化碳的問題。一般生質燃料能源包括，油脂藻類酒精、小麥纖維素酒精、甘蔗玉米乙醇、甜菜油菜柴油、大豆向日葵柴油等等。但是，生質燃料能源的開發與利用，必須考慮到與農產食物需求平衡發展。目前，燃料電池與生質燃料能源，都比傳統汽油貴。
接著，來探討與比較各種再生能源發電的技術及優缺點。首先，傳統的水力發電，利用水霸的水沖能力，來推動水渦輪機，轉動發電機來發電(優點是無污染，缺點是水力來源有限)。其次，原子能發電，利用核子分裂放出能量，使核子反應爐內高壓的水，變成高壓高溫水蒸氣，來推動蒸氣渦輪機，轉動發電機來發電(優點是發電效率高，缺點是核安全與廢料污染處理)。再來，風力發電，利用陸地上或離岸海面上風速能力，來推動風輪機，轉動發電機來發電(優點是無污染，缺點是風力來源不穩不好控制)。再下來，太陽能發電，利用曲面鏡來聚焦太陽熱能，使放在曲面鏡下面管子內的水(或者氨)，變成水蒸氣(或氨蒸氣)，來推動蒸氣渦輪機，轉動發電機來發電(優點是無污染，缺點是發電效率低)。或者，利用太陽光電板(或者太陽光電池)來收集太陽光能，透過太陽光子與矽薄膜板(或者晶薄膜板)的光電作用而產生電流(優點是無污染，缺點是太貴發電效率太低)。還有，地熱發電，利用地下高壓熱水或水蒸氣，直接來推動蒸氣渦輪機，轉動發電機來發電(優點是無污染，缺點是地熱來源有限)。最後，海水溫差發電，利用海水水面與深水下面的溫差，使鍋爐內的水變成水蒸氣，來推動蒸氣渦輪機，轉動發電機來發電，或者利用海浪、潮汐、洋流來推動水渦輪機，轉動發電機來發電(優點是無污染，缺點是來源不穩發電效率低)。
台灣進口9O%以上傳統能源，為了解決能源短缺與地球暖化等等難題，台灣國國民應有節約能源的基本素養，以及如何減少二氧化碳與各種再生能源的科技智識。台灣國國民必須向歐美先進國家學習，探討他們在能源經濟環保三大議題，如何取得平衡發展的策略與願景。台灣地小人多、如何有效開發生質燃料能源，加上地震頻繁、是否過多依靠核能發電，必須審慎考量處理。以台灣的特殊地理環境，有利開發風力與海洋發電，加上台灣的電腦產業基礎，發展最先進的太陽光能發電，讓綠色再生能源科技，取得經濟與環保平衡發展。台灣國國民必須有健康的能源智識，來監督政府單位，放棄耗費能源與破壞環境的產業，努力為子孫立下永續發展的能源科技政策，使台灣成為人人羨慕的「東方瑞士」，把台灣國建立成為「小而美」「正常而安康」的國家。
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