國際能源情勢

近年來世界各國對於能源問題，紛紛以國家為主導，集思廣益共謀整體對策，以因應能源情勢之變化。為此世界能源消費第一大國的美國便於 1982 年開始實施能源教育，而鄰國日本也在 1986 年開始實施能源教育

我國能源政策

台灣地區地狹人稠、資源匱乏，因此，政府的能源政策是兼顧當前環境、本土特性、未來前瞻性、大眾接受性與具體可行性下，建立自由、秩序、效率與潔淨的能源供需體。有鑑於此，政府為因應不同時期的能源情勢問題，曾先後修訂能源政策以供各方遵循，並於民國 62 年首次核定公布「台灣地區能源政策」，接著於民國 68 年、 73 年、 79年及 85 年分別作了四次修訂，其第四次之修正，訂定了「穩定能源供應」、「提高能源效率」、「開放能源事業」、「重視環保安全」、「加強研究發展」、「推動教育宣導」六大政策方針。為落實此一政策，需仰賴教育與宣導。

我國能源教育方針

依據民國 85年 7 月行政院公布之「台灣地區能源政策及其執行措施」中，將「推動教育宣導」列入第六項，明確指出「推動教育宣導」為當前能源政策的重要一環。依據此項政策，能源教育可分為「學校教育」與全民的「社會教育」，而推動學校實施能源教育之目的，除了提昇教師之能源素養外，並經由教育方式使全體學生對能源議題有正確的認識，進而積極推展全民能源教育及節約能源宣導工作。

此外，經濟部於民國 87年 5 月及民國 94年 6 月召開「全國能源會議」，做成具體行動方案，其中第十一項執行措施為「加強能源教育與宣導計畫」，將推動學校能源教育納入行動計畫，並要求徹底執行 。經濟部並於民國 91 年與教育部會銜函頒「加強中小學推動能源教育實施計畫」，要求各級學校據以實施，顯示政府對能源教育之重視與期盼。

因應「京都議定書」於 1997年召開之聯合國氣候變化綱要公約第三次締約國會議通過之「京都議定書」，亦由於俄羅斯國會已於 2004年 10月批准，使這項國際環保條約於 2005年 2 月生效，顯示生效後之能源教育走向能源議題在國內及國際將持續不斷受到重視，雖然我國非會員國，但身為地球村的一份子，我們仍盡一己之力努力保護能源環境之使用。

我國能源教育之推動，目前由經濟部能源局統籌規劃、並委託國立台灣師範大學執行，積極從事各項推廣工作，期能為能源教育播種育苗，有朝一日開花結果。

該文件是國際上第一個嘗試對於已開發國家建立的規範，限制其溫室氣體的排放。目標：希望在 2008~2012 年，對所有

已開發國家溫室氣體混合排放量，約下降 1990 年水平的 5%左右。對開發中國家無任何約束力1990 年約有 83% 的溫室氣體排放是來

自於二氧化碳，乃是使用化石燃料的結果。

根本哈根協議坎昆協定

能源教育之內涵 1. 能源簡介

2. 節約能源 3. 環境保護 4. 能源種類 5. 能源使用 6. 能源技術 7. 能源政策與管理 8. 能源展望

能源在哪裡？

第二章 能源概論

1. 化學能 : 能量係儲存於某些物質中，而當該物質經歷化學反應時即會釋放出能量。

2. 熱能 : 熱能乃伴隨著介質中分子的自由運動，而其量化的指標即為溫度。

3. 質能 : 質量可轉換成能量，而其最著名的公式即愛因斯坦所推導出的質能互換公式。

4. 動能 : 為機械能的一種，當一質量運動時所蘊含的能量。

能源的形式

2-2　能源的形式

5.位能 : 亦屬於機械能，其大小與物質於力場中的位置有關。 6.電能 : 電能猶如水於重力場中。

7.電磁輻射 : 太陽能量照射道地球及其他星球即為電磁輻射能量的傳遞。

能源的形式

2-2　能源的形式

能源轉換效率 (η) %100E

E(%)

in

out

能源轉換

2-3　能源轉換

能源運送與運用之總效率

2-3　能源轉換

各種能源設備之能源轉換過程與轉換效率

名　　稱 能源轉換過程 效　率發電機 機械能→電能 70~99%

電動馬達 電能→機械能 50~90%

燃氣工業爐 化學能→熱能 70~95%

風力發電機 機械能→電能 35~50%

化石燃料電廠 化學能→熱能→機械能→電能 30~40%

核電廠 核能→熱能→機械能 30~35%

汽車引擎 化學能→熱能→機械能→電能 20~30%

日光燈管 電能→光能 20%

白熾燈 電能→光能 5%

太陽電池 光能→電能 5~28%

燃料電池 化學能→電能 40~60%

2-4　能量守恆

能量守恆

假設單擺於運動過程中沒有能量耗損，當該單擺位於最低點 (B點 ) 時，其速度是整個運動過程中最快時刻，因而動能最大。反之，當單擺移至最高點 (A點 ) 時，此時速度為零，即動能為零，而所有能量轉換成位能，因而單擺位於最高點，此即為單擺的能量守恆。

m

m υ

2m21

hmg υ

0KEhmgPE

0PE

m21

KE 2

υ

h

A

B

2-4　能量守恆

2-4　能量守恆

溫室所接受的能量 = 儲存於內部空間能量 + 藉由傳導、對流或輻射方式向外部傳遞能量

能量守恆

功率的定義為單位時間所輸出或使用的能量。

1瓦特 (Watt)即相當於每秒有 1焦耳的能量，或 1焦耳 = 1瓦特 × 1秒 。

英制系統常用的功率單位是馬力 (horsepower) ，其中 1馬力相當於每秒有 550英呎 -磅的能量， 1馬力也相當於 746瓦。

1千瓦－小時 (kWh) ，即俗稱的度。由於 1 小時相當於 3,600秒，因此 1度電就相當於 3.6×106 焦耳。

功　率

2-5　能源的單位

2-5　能源的單位

數量級

能源的分類能源可以動能、位能、熱能及電力等各類型態交替出現。依據熱力學定理，能量具守恆特性 ( 第一定理 ) 。然而，能量於轉換不同型態之過程中，部分能量會形成不可利用之廢熱，而具「能趨疲 (Entropy) 」特性 ( 第二定理 ) 。一般而言，能源可分為初級能源 (Primary Energy) 及次級能源 (Secondary Energy) 。而依其使用的方式又可分為再生能源 (Renewable Energy)與不可再生能源 (Nonrenewable Energy) 。初級能源指不必處理即可直接使用的能源，例如煤、石油、水力、太陽能等。次級能源或稱二次能源，則指須經轉換處理而產生另一種形式的能源，例如電力、汽油、瓦斯等。

再生能源

再生能源指可在自然環境中重複產生，並且能為人類所使用的能源。常見的再生能源包括水力、太陽能、風能、生質能(Biomass Energy) 、地熱、海洋溫差與潮汐、以及廢棄物焚燒所產生的熱源等。此外，目前極為熱門的新能源，例如燃料電池與氫能應用，一般亦會歸類為再生能源。不可再生能源則指如化石燃料 (Fossil Fuels)的煤、石油及天然氣，亦或核能發電所需的鈾原料等。

能源相關名詞定義 一、初級能源初級能源又稱一次能源或原始能源 (Crude Energy) ，係指尚未加以轉化或轉變處理的能源，包括固體燃料(例如煙煤、無煙煤、次煙煤、褐煤、泥煤等 ) ，液體燃料 (例如原油、油頁岩、瀝青砂等 ) ，氣體燃料 (如天然氣 ) 、水力、核能、太陽能、生質能 (如薪材、木炭、蔗渣等 ) 、風能、地熱能等。

二、次級能源次級能源又稱二次能源或衍生能源 (Derived Energy) ，係指利用初級能源或其他次級能源加以轉化或轉變處理後的能源，例如焦炭、煤氣、汽油、柴油等之石油產品及電力等。

三、能源轉換能源轉換係指能源由一種物理形態經物理變化後，轉換為另一物理形態的過程。初級能源中有一部分並非直接消費，而是轉變為次級能源後始行消費，例如：煤轉變為電、焦炭、煤氣，原油轉變為汽油、燃料油等。有些次級能源也可以再轉變為其他能源，如燃料油、柴油轉變為電能。

四、能源供給能源供給包括：自產能源供應量與進口能源供應量等。

五、能源消費能源消費指轉換成次級能源或產生有效能源所消費之能源數量。

六、最終能源消費量 (Total Final Consumption, TFC)最終能源消費量 (Total Final Consumption, TFC)係指各

部門能源最終使用 (End-use)數量的總和，包括能源部門、運輸部門、工業部門、農業部門、住宅部門、商業部門及其他部門之能源消費量，再加上柏油、潤滑油、溶劑油等之非能源消費量之總和稱之。

七、國內能源消費量國內能源消費量係指最終能源消費量加上初、次級能源轉變投入數量的總和。

八、能源平衡能源平衡指某一特定的經濟區域、系統或製程，在一特

定時間內的能源投入及能源消費的數量，其中，在轉變或運輸過程中的損失及用於非能源用途的能源數量亦應包括在內。

能源計算 / 單位等基本概念介紹 由於能源種類繁多，型態及性質皆不同，計量單位互異，通常個別能源物質的計量單位以原始單位表示，例如：

(1)煤炭、焦炭、核燃料等固體能源物質以重量單位表示，如公噸、公斤、磅等；

(2)原油、汽油、柴油等液體能源物質以容量 ( 體積 )單位表示，如公秉、公升、加侖、桶等；

(3)天然氣、煤氣等氣體能源物質則以體積單位表示，即立方公尺、立方呎等；

(4) 特殊類別之次級能源－電力則常以「千瓦小時」(瓩．時 ) ，或俗稱之「度」 (kWh)表示。

當各種不同能源間須加以比較，或在國際間不同之量制系統互相比較時，則需使用能源的共同單位 (Common Unit) 。由於在各種能源轉換過程中，熱能是最基本的型態，因此常用熱能的單位－「卡路里」 (Calorie) ，簡稱「卡」 (Cal) ，以計算各種能源含量的大小。工業界亦常用英制熱值單位 (BTU)或焦耳 (Joule)為能源計量之共同單位。而實務上為更加反映現實狀況，轉換為單一初級能源熱值之「煤當量」 (Coal Equivalent)或 (Oil Equivalent) ，亦常用為共同單位，亦即將各種能源按其熱值轉換為以煤或原油熱值的共同單位。同時會視煤或油在國內能源中所占地位而定，目前我國採用「油當量」為能源共同單位。

(一 )1卡 (Cal)＝ 4.1868焦耳 (Joule)(二 )1BTU＝ 1,055焦耳 (Joule)＝ 252卡 (Cal)(三 )1千瓦小時 (kWh)＝ 3.6×106焦耳(四 )1千公秉油當量 (KLOE ，相當於 1千公秉原油所含之熱量 )

＝ 9.0百萬千卡＝ 9.2×106Kcal＝ 9.2×109Cal(五 )1千公噸標準煤當量 (KTCE ，相當於 1千公噸標準煤所含的熱量 )＝ 6.4百萬千卡＝6.4×106Kcal＝ 6.4×109Cal

(六 )1 公噸油當量 (TOE ，相當於 1 公噸原油所含之熱量 )＝ 1千萬千卡＝ 1.0×107Kcal＝ 1.0×1010Cal＝ 4.1868×1010焦耳 (Joule)

能源的單位的物理意義

1.焦耳當一牛頓力作用經過一公尺，能量為一焦耳。

2.卡1 卡定義為使 1 克水升高 1℃所需之熱量，其相當於4.184焦耳。須注意其不同於攝食常用的大卡，事實上一大卡相當於一仟卡。

3.英制熱單位 (Btu)1 Btu 的定義為使一磅的水升高華氏 1 度所需之能量，其相當於 1,055焦耳，同時也相當於 252卡。

4.英呎 - 磅1 英呎 - 磅定義為 1 磅力作用 1 英呎之能量

2-5　能源的單位

能源的單位

5.電子伏特1 電子伏特 ( 簡寫為 1eV)，定義為使一電子通過一伏特電位差所需的能量。

6. 度 (kWh) 為表示電力的產生及使用，「度」為一常用的單位，例如家居電力使用量的多寡。一度即為一千瓦 - 小時 (kWh) ，相當於 3.6×106焦耳。

7. ToeToe 為評估生質能源數量常用的單位，其中 1 toe=11.63 MWh=11,630 kWh ，因此， 1 toe即相當於 11,630度。

2-5　能源的單位

常用之能源統計指標

(一)進口依存度＝自產＋進口－出口進口－出口

×100(%)

1.進口能源依存度＝ 出口能源自產能源＋進口能源－進口能源－出口能源

×100(%)

2.進口石油依存度＝ 出口石油自產石油＋進口石油－進口石油－出口石油

×100(%)

(二)石油依存度＝能源總供應量石油供應量

×100(%)

(三)煤炭依存度＝煤炭總供應量煤炭供應量

×100(%)

(四)能源集中度之計算公式為 2iC ，所謂能源集中度包含下列

三種：

1.「進口原油來源集中度」：式中 Ci表示各國原油輸入我國占我

國總進口原油的比例。集中度愈低不僅表示進口原油之地區

愈廣，且各地區所占之比重亦較平均。

2.「能源供應種類集中度」：式中 Ci表示各類能源供應量占總能

源供應量的比例。集中度愈小表示我國之能源供應種類愈

多。各種能源之比重相當，可降低對某項能源之依賴。

3.「發電能源種類集中度」：式中 Ci表示各種發電機組之發電量

占總發電量的比例。集中度愈小表示我國發電之能源來源(水

力、燃煤火力、燃油火力、燃 LNG、核能、汽電共生等)愈

多。

( 五 ) 能源彈性值：指在同一期間，能源消費成長率與實質國內生產毛額成長率之比值，亦即實質國內生產毛額每成長一個百分點所需的能源消費成長。

(六 ) 能源生產力：指在同一期間，每一單位能源消費所產生的實質國內生產毛額。

(七 ) 能源密集度：指在同一期間，生產每一單位實質國內生產毛額所需投入之能源。

參考文獻• 能源教育資訊網

http://energy.ie.ntnu.edu.tw/

• 教育部國民中學環境教育叢書 (十 )

• 經濟部能源局網站 http://www.moeaec.gov.tw/