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1、2005民間能源會議能源利用與永續發展【引言】生態學的觀點生態學的觀點 鄭先祐(Ayo)靜宜大學 生態學系 教授人文暨社會科學院 院長E-mail:hychengpu.edu.tw10萬年來，人類平均每人每年消耗的能量。原始時期10萬年前；狩獵-採集 1萬年前至10萬年前；早期農業7,000 年前至1萬年前；文明興起：1400AD；工業時代1875AD；科技時代1950AD。Phase Four 高耗能的時代2005民間能源會議2農業生產體系畜牧與漁業化石燃料社會生活體系2005民間能源會議3能源利用與永續發展n1.能量的質(Energy quality)n2.保育策略(Conservatio
2、n strategy)n3.合陽技術(passive solar techniques)n4.Diversity(多樣的法則)n5.軟質途徑(Soft pathway)n6.分散式取代集中式n7.智慧價值的輸入n8.Green Power Marketingn9.報酬遞增律n10.新能源時代的願景2005民間能源會議4能量的質(quality)n能量的質以可作功的能力定義。n熱力學第一定律，稱為能量守恆定律(energy conservation law)，是指能量可以一形式轉另一形式，但不能被創造出或被消滅掉。n熱力學的第二定律，稱為能趨疲定律(entropy law)，指的是能量的轉變過程
3、中，自然會耗散，趨向具有較大亂度的形式。12005民間能源會議5Odum,E.P.(1993)Ecology and our endangered life-support systems.2nd ed.Sinauer Associates,Inc.食物鏈產電鏈量的遞減隨隨著著質質的的提提高高，可可用用的的量量是是相相對對的的減減少少。2005民間能源會議6能量的質n較濃縮形式的能量（如石油），比較鬆散形式的能量（如陽光）有較高的作功能力，因此有較好的品質。n在食物鏈的能量循流中，或是產電的過程中，雖然能量的品質可以相對的增加，但是能量的量一直減少。能量塔能量塔Ecology 20002005
4、民間能源會議7能量的質(基礎生態學)n重點31：能量不能僅有量的大小，亦有品質的好壞。同量但不同形式的能量，其作功的能力大不相同，也就是品質各不相同。並不是所有每1卡能量都具有同樣的品質。因此，要盡可能的縮短轉換的途徑。譬如，若需要加熱，應盡可能的避免使用電力。因為來自熱力的電力，有高達七成能量的耗散(損失)。Ecology 20002005民間能源會議8集中大型的電廠，轉換與傳遞的過程，持續的集中大型的電廠，轉換與傳遞的過程，持續的耗散：過程愈長，轉換愈多，耗散愈大！耗散：過程愈長，轉換愈多，耗散愈大！電力的產量宜保守，宜盡可能電力的產量宜保守，宜盡可能以較低階的能量替代。以較低階的能量替代
5、。2005民間能源會議9採用保育策略n面對社會供應不足產生的需求問題，雖然持續地開發可解決問題，但終將會耗盡所有可用的資源。n我們必要即早採用保育策略(conservation strategy)，保留現有未開發的資源，改以提升目前已開發資源的生產與享用效率。n如此不僅同樣可以解決需求的問題，而且保有較多的發展潛力(資源)，以期更能永續。22005民間能源會議10教授論壇專刊 1:143-181(1994)2005民間能源會議11圖 5 增加電力供應的方式,有兩大類:一類是保育策略，提昇用電品質;另一類則是增開發電機組或電廠。使用保育策略的成本(每節省千瓦小時電力的費用)顯著地低於增開發電機組
6、或電廠的成本(平均每增加千瓦小時電力的費用)。這是以美國為例,摘譯自 Hubbard(1991),p.22。各個黑色粗條,指各種方法之成本;橘色粗條,指的是其成本差異之範圍。單位是:美分/千瓦小時)。2005民間能源會議12圖 5 增加電力供應的方式,有兩大類:一類是保育策略，提昇用電品質;另一類則是增開發電機組或電廠。使用保育策略的成本(每節省千瓦小時電力的費用)顯著地低於增開發電機組或電廠的成本(平均每增加千瓦小時電力的費用)。這是以美國為例,摘譯自 Hubbard(1991),p.22。各個黑色粗條,指各種方法之成本;橘色粗條,指的是其成本差異之範圍。單位是:美分/千瓦小時)。2005民
7、間能源會議13圖4.能量效率(energy efficiency)，隨著不同年代技術發明的改變。左邊的能源效率之刻度是以10為底的指數；-1指的是10的-1次方。基本資料取自：Ausubel(1996)，p.168，Figure2。2005民間能源會議14專業技術人員，檢查屋內的熱氣流動情況節約能源，需要具體行動，節約能源，需要具體行動，同時亦需要專業技術。同時亦需要專業技術。2005民間能源會議15合陽技術(passive solar technology)32005民間能源會議16Fig.28.21 In passive solar systems such as this one,sun
8、light warms air and water,which are then distributed by natural expansion,contraction,and convection.The stone wall stores heat,which radiates into the house.Here,heated air moves out into the rest of the house.合陽技術：與太陽和平相處！2005民間能源會議17合陽技術(passive solar technology)n合陽技術(passive solar technology)就是，
9、與太陽和平相處，甚至可與太陽合作的技術。n於美國每年約有23%的化石燃料是用於生活空間的加熱和冷卻以及熱水。若使用合陽科技，可節省8%的化石燃料的能源。n美國於1970年代，就開始推動能量保育的工作。生活空間的照明和空調，可節省下的能源最為顯著，亦最經濟。2005民間能源會議18表1.美國各大公司於1970年代的能源保育成效。2005民間能源會議19n於Virginia州Reston市的Terraset 小學。n這所小學的地面上裝設有太陽能板，每年可以節省14,400美元的耗能經費。nNational Geographic special report,February 1981.太陽能的利用
10、2005民間能源會議20第四波能源世紀第四波能源世紀 以以 Distributed utility 取代取代 Central supply 永續發展觀念下，未來能源供給的趨勢：1.分散式高效率供電系統，建築物、社區獨立供電系統，用戶自備部分電力，2.多元化能源（如：酒精汽油、太陽能、風能、氫能、地熱等再生能源）。摘取自：黃秉鈞(2000)看守台灣 2(3):149-154。42005民間能源會議21太陽能電板、風力、生質能、Phosphoric Acid Fuel Cell停車場加太陽能板停車場加太陽能板Fuel Cell in 醫院醫院生質能電廠生質能電廠住家屋頂上的太陽能板住家屋頂上的太陽
11、能板風力發電風力發電2005民間能源會議22軟質能量途徑(Soft energy paths)n1.以再生能源為主，如太陽能、風力等。n2.多元多樣的能源途徑。全國能源需求是以許多中小型發電方式供應。(分散式供電)n3.可變動的，且是相當柔和(soft)的科技，而非強勢(hard)的。n4.可配合當地的生態環境與規劃，盡可能的利用自然存在的能量循流。n5.合乎能量品質(entropy定律)的考量。52005民間能源會議23Small is beautiful！n大型且集中式的生產方式，往往肇致一些地區人們的犧牲和傷害，以供應另一些地區人們的享受。工程愈大，利害輸送愈大。n小型且地區自給自足的生
12、產方式，是達到社會公平的基本條件之一，同時也是維持永續的基礎。n選擇合乎生態原則的適宜的科技，是每個地區欲達到永續的必備條件。n小即美是開創永續文明的原則之一。2005民間能源會議24美國於美國於1975年的耗能推測年的耗能推測(hard path)，然而實際然而實際耗能的情況，卻是較接近耗能的情況，卻是較接近 soft path 的推論。的推論。實際耗能的情況實際耗能的情況Hard pathSoft path2005民間能源會議25Fig.1.2 Four organizational models:Changing relationships among business,society
13、and environment.摘取自：Abe,J.M.,P.E.Dempsey,and D.A.Bassett(1998)Business Ecology,giving your organization the natural edge.Butterworth-Heinemann.6 2005民間能源會議26Fig.1.2 Four organizational models:Changing relationships among business,society and environment.污染者付費輸出的管制2005民間能源會議27Fig.1.2 Four organizatio
14、nal models:Changing relationships among business,society and environment.生產效率的提昇輸入的管理2005民間能源會議28Post-1990Odum,E.P.(1997)Ecology:A bridge between science and society.Sinauer Associates,Inc.圖 1.生產系統管理必要回歸原點(向後轉)。2005民間能源會議29智慧價值的輸入v能源效率的提昇v專業人員的投入v經濟效益的增加72005民間能源會議30新科技的運用，省能且更經濟！n美國可以省下近四分之三的電力，只要轉
15、換用最新最好的科技，且可減少目前的營運成本，並增加穫利率。(Lovins,2000)n同時，也有附加價值。諸如：可提高生產力 6-16%，更好的產品，更佳的工作環境，產品價格可提高，且有更好的銷售量(提高40%)，等。n相關詳細的內容，請參閱 http:/2005民間能源會議31nhttp:/82005民間能源會議322005民間能源會議332005民間能源會議342005民間能源會議352005民間能源會議36Conventional Assumption:Diminishing Returns(報酬遞減報酬遞減)累積的省能成果累積的省能成果投投資資成成本本報報酬酬遞遞減減92005民間能源
16、會議37Headline News:Expanding Returns(報酬遞增報酬遞增)投投資資成成本本累積的省能成果累積的省能成果突破瓶頸突破瓶頸產生更大，且更產生更大，且更便宜的省能成果便宜的省能成果報報酬酬遞遞減減迴路迴路2005民間能源會議38目前的電力供應未來的電力供應生質能、垃圾、天然瓦斯等基載尖峰中間102005民間能源會議39生態主張者生態主張者 Ayo 網站網站nAyo 靜宜站靜宜站 http:/www1.pu.edu.tw/hychengn靜宜大學靜宜大學 人文暨社會科學院人文暨社會科學院 http:/www.pu.edu.tw/humanityhychengpu.edu.tw2005民間能源會議40