本影片完整講稿地球 這個獨一無二的美麗行星 或許在五十年 一百年後 將失去四季流轉的活力 漫漫冬日彷彿沒有盡頭 只因為人類 耗盡了一切的能源 逐漸走向死亡 萬物失去生機 荒蕪的大地 只能無聲嗚咽 能改變未來的 只有你 透過光 我們能看見多少的美好 是和諧 是感動 還是真切的情感 或者是 未來的希望 同樣的光 我們看到了綠島正在改變 看到一個迫切的危機 而這個危機的來由 竟然是因為 人們過度的消費它的美麗 大家好我是從從 在今天的節目當中 我將帶領大家一起利用 太陽光 來解決綠島的問題 綠島位在台灣東南海面上 長年受陽光的照射 素有火燒島之稱 主要的經濟來源 是靠三月到十月的海洋觀光產業 然而在綠島發展 觀光產業的過程中 帶來了一些人為的汙染 其中以三千輛摩托車最為嚴重 每年暑假期間 一天湧入五六千名遊客 在環島公路上 滿滿都是機車 製造許多的廢氣汙染 那麼要如何改善 又兼顧觀光產業的發展呢 答案 就在距離地球一億五千萬公里的星球 太陽 如果我們把太陽的光 聚集到一個點上 那就會產生高溫 而這個高溫到底有多熱呢 我們簡單做一個實驗 這是一張普通的紙 如果我們把紙 放在這個太陽光聚集的焦點上 不要多久 這張紙就能燒起來 哇 它燒起來了 很快就把它燒起來 而這中間的溫度到底有多高呢 我們來量一下 現在的溫度是一百二十五度 二百三十六度 二百四十度 溫度急速升高 這表示我有抓到 這個光反射聚集的焦點 二百四十六度 所以它的溫度可以高達二百多度 那也就是說 我們可以在這樣子的 一個焦點上面烤肉囉 靠近一點 靠近一點 像這樣子的原理呢 我們的老祖宗 在幾百年前就已經發現了 這就是太陽能在生活當中 最簡單的一種運用了 你要上面一點 上面一點 對 沒有烤熟不能吃哦 這個魚可以翻了 不然魚已經焦了 蝦子進來一點 來 有沒有看到很亮 已經在冒煙了 喔 我聞到焦味 我聞到焦味了 太陽的核心因為核融合反應 而產生的高溫 其表面的溫度 接近攝氏六千度 內部的溫度 接近四萬度 其內的核融合反應 產生了大量的能量 太陽輻射到地球的能量 每秒相當於12萬5000顆 長崎的原子彈爆炸 每秒鐘大約有十七萬四千兆焦耳 太陽能量雖然驚人 但地球只接受到 大約其中的二十億分之一 台灣因地處北迴歸線附近 原本日照量應該是豐富的 但受到大氣層中的空氣分子 水氣及灰塵所散射 又受到大氣中的氧 臭氧 水 和二氧化碳等的吸收 所以能直接抵達 台灣地表之太陽輻射能 只剩三分之一的量 因此 台灣的每年平均日照能量 每平方公尺大約一萬兩千千焦耳 明顯低於同緯度的其他地方 大約是同緯度其他 乾燥地區的六成左右 影響太陽能輻射量的因素有四個 第一個就是你所處的緯度 你越去靠近赤道陽光越強 越靠近南北兩極陽光就弱 第二個是當地的大氣的透明度 第三個是太陽的高度角 第四個是你所屬的海平面的高度 所以台灣只是氣溫高 而非日照量高的地區 在這樣的條件之下 我們到底要如何來利用太陽能呢 我現在來到了綠島的公館國小 在這邊大家可以看到 跟外面很不一樣的路燈 還有那邊 有一個長得很奇特的風車 有點像一頂會旋轉的皇冠 這是為什麼呢 讓校長來告訴大家 公館國小位於綠島的北邊 夏天的時候 太陽光特別的強 冬天的時候 北風非常的強 在這麼豐富的自然資源的條件下 所以我們學校就發展 建置這個再生能源發電設施 小朋友對這些設施充滿了好奇心 同時覺得非常興奮 那麼我們也藉這個機會 引導小朋友認識這些 太陽光電發電設施 還有風力發電機 讓小朋友對再生能源有充分的認識 但是這些小小的能量 並沒有辦法解決綠島大大的問題 那到底該怎麼辦呢 太陽能熱水器 依集熱的方式 可分為平板式 真空管及熱汞 平板式集熱器在金屬盒裡 置入輸水管 並覆蓋噴有黑色吸熱材質的 集熱金屬板 用來吸收太陽輻射熱能 加熱水溫 再以透明玻璃密封成一體 太陽照射時可防止熱量的散失 當冷水由下方輸水管路流入 經太陽曝曬後 輸水管內的水溫逐漸升高 熱水由上方集水管流入儲存桶內 此時冷水又會進入集熱器 形成循環 日常用的真空管熱水瓶 就是因為有一層真空層 來阻絕熱的散失 而真空管式太陽能熱水器 也應用同樣的原理 由真空的玻璃管 集熱金屬片及金屬棒所組成 在內外雙層的玻璃圓柱之間 有一個真空層來阻絕熱散失 透明的材質 可以允許太陽光輻射穿透 進入到真空管內部 再藉由真空層將熱能鎖定在管內 金屬棒的真空內部 亦裝有酒精或純水 經過輻射熱能的加熱 內部受熱的液體氣化為蒸氣 與冷水做熱交換 溫度較低的水由一側流入 受熱後 由另一端流出高溫的熱水 最後再將熱水儲存桶內 太陽能熱水系統 可分為自然循環式 及強制循環式 強制循環式必須考量到 屋頂的承載力及美觀 有時候儲熱桶需要分開裝置 由於儲熱桶的位置 比集熱器還低 因此需要幫浦來加壓 產生循環 天氣不好時 可以使用備用的電熱系統來加熱 透過微電腦自動控制 加熱儲熱桶內的水 便於使用 還有一種就是熱泵熱水器 熱泵是一種 利用冷氣機壓縮機的原理 把熱量從同一個地方 移動到另外一個地方 就很像這個水泵一樣 我們把水移送到這個水塔去一樣 不過熱泵所移動的是熱量 從一個地方移到另外一個地方 就像冷氣機一樣 我們把室內的熱移動到室外 去把它排出去 熱泵將大氣中的熱能 集中轉換成高溫 將水加熱 是太陽熱能利用的一種 它的運作方式 正好與冷氣機相反 熱泵管內的液態冷媒透過膨脹閥 轉變為低壓低溫的液體 藉由集熱器吸收空氣中的熱能 經壓縮機加壓後 產生高溫高壓的蒸氣 透過熱交換機 漿熱量釋放到儲水槽 產生熱水以供使用 冷媒又恢復成液態 並重覆此循環 如此利用壓縮機 以少量的電移動大量的熱能 所以熱泵也可說是一種 能源放大器 比起瓦斯等其他的加熱方式 熱泵可以節省50%以上的能源 王經理 我們陽台上有這麼大面積的 太陽能熱水器耶 當初怎麼會想到裝這麼多呢 因為裝這麼多呢 才能夠達到環保省能源 節能減碳的一個效果出來 是喔 可是在這個之前 我們是用什麼樣的熱水器 我們之前是燒柴油的 因為燒柴油又不環保 又只會造成空氣汙染 所以我們後來改成用太陽能 能夠達到一個省能源 環保的一個效果 節能減碳 可是問題 節了能 荷包就損失了啊 裝這些花多少錢 其實這整個工程款大概一百多萬 我們自付額大概四十幾萬 但是這大概一年就已經回本了 是喔 一年 那很划算啊 是啊是啊 因為政府有補助 所以裝這個費用的話 一年就回本了 所以非常非常划得來 但是有個問題喔就是說 這個不像我們傳統的 好像在熱方面的效率比較好一點 有沒有客人洗到一半打電話到櫃檯 啊 我們那個水啊怎麼不熱啊 不會 因為我們太陽能板呢 它會進去一個七噸的儲水桶裡面 我們熱水都足夠使用 根據經濟部能源局的統計 太陽能熱水器可以大量的減少 二氧化碳的排放 平均每平方公尺的集熱板 每年約可減少二百二十公斤二氧化碳的排放 平均每戶太陽能熱水器 每年約可以減少 一千一百公斤 二氧化碳的排放 等於種八顆柳樹 截至2008年的統計 全台灣累積安裝戶數大約44萬戶 安裝面積 大約一百八十萬平方公尺 數量排名全世界的第十二 而密度排名更是全世界的第十 可見太陽能熱水器 對台灣節能減碳的重要性 在台灣北迴歸線以南的 嘉義 台南 高雄 屏東 花蓮 台東 綠島等地 日照量充足 非常適合裝置太陽能熱水器 綠島需要解決的 不只是熱水的問題而已 更重要的是它對電的需求 而太陽的熱能要怎樣才能夠 轉換成電呢 我現在手上拿的 這叫做史特林引引擎 在高中的科學實驗裡面 這是同學們最喜歡做的 我現在把熱水 倒入這個杯子裡 然後再把史特林引擎 放到這個杯子的上面 你看 很快的它自己就動起來了 這是為什麼呢 史特林引擎的運作原理 是利用空氣的熱漲冷縮 加熱引擎底部 氣體受熱膨脹 產生壓力推動活塞 驅動飛輪旋轉 帶動連結曲軸的金屬桿 將移氣器下移 此時底部的氣體 會被擠至上端冷卻 氣體被冷卻而收縮 將活塞向內拉 帶動曲軸轉動飛輪 引擎便可週而復始循環運轉 史特林引擎發電機 是由上百片反光鏡所構成 這些反光鏡可將太陽光 聚集在同一焦點上 透過獨立的電腦系統控制 隨時追蹤陽光 調整角度 利用聚焦的高溫 驅動史特林引擎來發電 比起拋物線面型 或中央集中塔式熱能發電場 需要廣大的平地來收集太陽能 史特林引擎電廠不受此限制 每座碟型反光鏡 都擁有獨立的發電機 可以依照不同功率需求 加裝不同數目機組 很適合台灣發展 特別是離島地區或高山 只要約十乘十公尺的面積範圍 便可架設單一機組 約25千瓦的發電系統 在台灣南部或離島 每年可提供三萬五千度以上的電量 台灣適合發展太陽能聚焦式的 史特林引擎熱能發電系統 主要的原因是它的佔地面積小 特別在台灣這種地狹人稠的地方 佔地面積對整個考慮來講 是非常重要 第二個呢 它的熱效率非常的高 它在熱能的轉換的效率 平均可以達到30% 跟光電系統比20% 它還高出來將近10% 這也代表說 它的這個土地的面積比 是二比三 史特林引擎電廠符合台灣的需求 但是其他國家 又能發展出什麼樣的熱能電廠呢 在美國內華達州 就有一座拋物線體式熱能電廠 利用120公頃面積的反光鏡 來聚焦發電 它的構造 就是用長型的拋物線鏡面 以及集熱管 所組成的一個熱能吸收器 陽光透過玻璃 照到銀色鏡面並反射 集中的陽光比一般高70倍 反射聚焦到 被稱為集熱管的長圓柱管上 穿過管內的真空層 到達集熱管的抗反射塗層 加熱內部的合成油液體 周遭的真空層 可以防止熱能的流失 為了保持最高的集熱效率 反光鏡會追蹤陽光 隨時調整角度 收集所得的熱量 用來加熱合成油液體 隨著高溫的液體 由集熱管流出至熱交換器 將水加熱變成蒸氣 帶動渦輪機發電 發電廠估計 可提供大約2千5百戶家庭 一年的用電量 在西班牙塞維爾市郊 有另一種太陽熱能電廠 就是PS10太陽能電廠 它是全球第一座商業能源塔 這座發電廠 有六百二十四片巨大反光鏡 每一片反光鏡會隨著太陽的軌跡 調整角度捕捉陽光 將太陽光集中 投向120公尺高塔頂的一點 產生攝氏250度以上的高溫 將塔頂的蒸發器內部的液體蒸發 製造蒸汽 再將蒸氣傳送至塔底 推動渦輪機來發電 產生的電力可提供社區使用 每年可減少約 1萬8千噸的二氧化碳排放量 而太陽熱能電廠 除了眾多的優點之外 也必須面對許多的困難 第一 太陽不會二十四小時出現 陰雨天時效能將受限 第二 要保持太陽能電廠鏡面的乾淨 更是一件艱難的挑戰 第三 目前太陽熱能發電的成本 比起傳統發電要昂貴許多 未來必須大幅降低成本 才能夠廣泛使用 在綠島大量使用太陽熱能 就可以解決 為了熱水 燒柴油而造成的空氣污染 同樣的 太陽熱能電廠所發的電 也可以將三千輛 污染環境的機車 全部改為電動機車 如此一來 綠島就可以在觀光產業 與環境保護上 取得一個平衡點 透過光 我們可以看見多少的美好 究竟綠島可以做到什麼程度 我們還不清楚 不過有一點可以確定的是 那絕對和太陽有關 但是除了太陽熱能之外 一定還有其他的方法 到底是什麼方法呢