A1.1 陳良瑞能源概論__新_

K-12能源科技教育種子教師
培訓教材
初階
教育部能源科技人才培育計畫
能源科技教育師資培訓中心
A
1

教育部能源科技人才培育計畫｜能源科技教育師資培訓中心
[初階] K-12能源科技教育種子教師培訓教材
- 授課講師 -
陳良瑞教授
國立彰化師範大學電機工程學系
2

A1 能源入門
3

A1 能源入門
1.1 能源概論
1.2 住家能源
1.3 建築物能源
1.4 工作場所和校園用電
1.5 交通運輸工具的使用
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A1 能源入門
1.1 能源概論
5

1.1 能源概論
1.1.1 能源的概念
1.1.2 能源與生活
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★ 學習目標
認識能源的基礎概念與了解能源與生活的關
係。
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■ 何謂能源(Energy)？
● 表示一種能的來源，為對物體作功的能力，即對物體
產生改變的能力。
● 能源可以轉換成不同形態的能源（或能量）。
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■ 能源的種類
● 初級能源：以原有形式存在的能源。
如煤、石油、天然氣、鈾、太陽能、風能、水能、地
熱能、海洋能、潮汐能。
● 次級能源：經加工處理的能源。
如汽油、電力、柴油等。
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■ 能源的來源
● 地球上主要的能源是太陽。
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牛
老虎
能量
草食性動物肉食性動物
能量
綠色植物
(自營)
(異營)
光合作用
自製氧分
太陽能
C6H12O6
葡萄糖
CO2 H2O
O2
6 + + 6
光能
光合作用

■ 能源轉換的意義
● 能源自其來源轉換至最終使用方式，通常須經由一種
或多種的能源轉換過程。能源經過轉換以後，會有一
部份損失，但只有這樣轉換才能有效地利用它們。
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■ 能源轉換及其範例
● 太陽能轉換動能範例
◆ 光能 -------→ 電能 -----→ 機械能
太陽電池馬達
■
● 太陽能經由太陽電池轉換成電能，用以驅動馬達，產
生機械能。
● 太陽電池、馬達稱為能量轉換裝置。
12

13
資料來源：Energy and the Environment, 2006, Wiley

■ 不同能源轉換之範例
● 能源轉換及其範例
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轉換後
轉換
化學能電能熱能光能機械能
熱能
氣化
蒸發
熱電偶爐火蒸汽引擎
光能光合作用太陽電池雷射
機械能發電機煞車摩擦
打火石
火花

● 不同能源轉換之範例
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轉換後
轉換
化學能電能熱能光能機械能
化學能
電池
燃料電池
火爐
蠟燭
磷光
火箭
動物肌肉
電能
電池
電解
電鍍
烤麵包機
白熾燈
日光燈
發光二極體
馬達
電驛

● 不同能源轉化裝置及其效率
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能源轉化裝置效率
發電機 (機械能→電能) 70~99%
電動機 (電能→機械能) 50~95%
暖氣爐 (化學能→熱能) 70~95%
風力機 (風力能→機械能→電能) 35~50%
化石燃料發電廠(化學能→熱能→機械能→電能) 30~65%
資料來源：顧鴻壽（2012）。太陽能電池元件導論－材料、元件、製程、系統。臺北：全威。

● 不同能源轉化裝置及其效率
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裝置效率
核能電廠 (核能→熱能→機械能→電能) 30~35%
汽車引擎 (化學能→熱能→機械能) 20~30%
日光燈 (電能→光能) 20%
電燈泡 (電能→光能) 5%
太陽電池 (光能→電能) 5~28%
資料來源：顧鴻壽(2012)。太陽能電池元件導論－材料、元件、製程、系統。臺北：全威。

★延伸閱讀（參考資料）
■ 電腦網路資料
1. 作者艾弗瑞．克羅斯比，譯者陳琦郁，，左岸文化，2008年，臺北。寫
給地球人的能源史
2. 維基百科：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%83%BD%E9%87%8F
3. 能源技術演進史
http://alternativeenergy.procon.org/view.resource.php?resourceID
=002475
4. 平成時代電気の歴史年表
http://www.fepc.or.jp/learn/kyouiku/rekishi/heisei1989/index.html
5. エネルギーの歴史
http://www.energia.co.jp/energy/energy/summary/energy4.html
6. 經濟部能源局
http://www.moeaboe.gov.tw/Policy/PoMain.aspx?PageId=polist
7. 電気事業連合会
http://www.fepc.or.jp/
8. 顧鴻壽(2012)。太陽能電池元件導論－材料、元件、製程、系統。臺北：
全威。
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■ 能源與食物
● 能源運用與日常生活
人類對能源的運用與其
日常生活息息相關，其
涵蓋的範圍包含食、衣
、住、行、育、樂。
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衣
食
住
行
育
樂
資料來源：太陽光電資源中心自行繪製

■ 能源與食物
● 食物鏈中的能源轉換
● 地球上大多數能量來自太陽。
● 植物使用太陽能來製造
◆ 葡萄糖(或澱粉)，人類
和其他動物將植物作為
能量的來源。
* 生產者：植物
* 消費者：動物
* 分解者：菌類
● 食物鏈中的能源轉換，伴隨著熱量的散失，因而不能
百分之百轉換。
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光反應
暗反應
植物的光合作用
二氧化碳
水氧氣
葡萄糖
光
能
NADPH
ADP+Pi
NADP+
ATP

■ 能源與食物
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食物鏈中的能源循環
來自太陽
的能源
以熱量形式散失的能源
草老鷹
蛇蚱蜢
真菌

■ 能源與食物
● 人活動量越大，其所需
食物熱量也越多。
● 食物熱量泛指食物經過
消化及細胞代謝，所能
獲得的能源。
● 食物的熱量單位以卡路
里(calorie)或焦耳
(Joule)表示。
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1卡(路里)＝4.18焦耳
1焦耳＝0.24卡
熱功當量
使1 g(公克)的水溫上升1oC需要1卡的熱量

■ 能源與食物
● 各類食品每100 g的熱量表（僅列出部分）
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穀物類
(119種)
熱量
(kcal)
澱粉類
(17種)
熱量
(kcal)
堅果及種子類
(39種)
熱量
(kcal)
大麥 367 甘薯 124 山粉圓 400
大麥片 361 油炸脫水甘薯 521 白芝麻 591
大麥片 368 甘薯蜜餞 344 黑芝麻 545
小米 372 甘藷條 186 黑芝麻粉 596
小米 368 蕃薯粉 354 芝麻糊 455
糯小米 369 西谷米 359 芝麻醬 639
小麥 361 西谷米 356 杏仁果(蔥蒜) 664
資料來源：行政院衛生署食品衛生管理局（http://consumer.fda.gov.tw/FoodAnalysis/account.htm）

■ 能源與服飾
● 衣服的纖維大致可分成天然纖維和人造纖維二種。前
者如絲綢、棉、麻等，由動物和植物製成；後者如尼
龍、聚酯、聚苯乙烯等，可由石油提煉製成。
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■ 能源與服飾
● 石化工業原料（指由石油製備的原料）除了提供我們
穿衣外，還可製成哪些服飾用品呢？
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■ 能源與住家
● 一般住家會用到哪些消耗能源器具？約可分成兩類：
用電器具和非用電器具。
◆ 用電器具：電視、冰箱、冷氣機…
◆ 非用電器具：瓦斯爐、瓦斯熱水器…
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■ 能源與交通
● 不同種類的飛機、車輛、船舶，其動力來源（即能源）
各自不同。
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■ 能源與交通
● 汽油引擎的工作效率大
約為25%，亦即只有
1/4的化學能被轉換成
推動汽車的能源。其餘
大多數的能源被轉換成
不必要的熱能。
● 柴油引擎比汽油引擎的
效率高，大約有40%的
能源用於推動汽車。
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內燃機引擎
有用能源
25%
摩擦造成
的能源損
失5%
散熱的能
源損失
30%
尾氣中的
能源損失
40%

■ 能源與交通
● 在節能減碳與油價飛漲的時代，油電混合車或由燃料
電池(fuel cell)驅動的車，是值得開發與推廣的車種。
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結論
■ 能源表示一種能的來源，為對物體作功的能力，
即對物體產生改變的能力
■ 能源主要分成初級能源與次級能源
■ 除化石能外，地球上主要的能源是太陽能
■ 日常生活中，能源經常透過轉換，轉換為不同型
態，以利使用

■ 電腦網路資料
1. 曲新生等撰稿(2012)。2012年能源產業技術白皮書，P.315。臺北市：
經濟部能源局。
2. 國科會高瞻自然科學教學資源平臺。2013年3月8日擷取自
http://vschool.scu.edu.tw/HAPPY1/project1/course/chapter4/secti
on3.htm
3. 國家教育研究院，雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網。2013年3月8日
擷取自http://terms.naer.edu.tw/detail/1319718/
4. 行政院衛生署食品衛生管理局，食品成分表使用說明。2013年3月8日
擷取自http://consumer.fda.gov.tw/FoodAnalysis/account.htm
5. 2011製造業能源查核年報，頁42。2013年3月8日擷取自
http://www.energypark.org.tw/website/101_firmn/Download/3.%E
7%AF%80%E7%B4%84%E8%83%BD%E6%BA%90%E6%8A%80%E
8%A1%93%E6%89%8B%E5%86%8A/100%E5%B9%B4%E8%83%B
D%E6%BA%90%E6%9F%A5%E6%A0%B8%E5%B9%B4%E5%A0%B
1/2011%E8%A3%BD%E9%80%A0%E6%A5%AD%E8%83%BD%E6
%BA%90%E6%9F%A5%E6%A0%B8%E5%B9%B4%E5%A0%B1.pdf
31

6. 許文正(2011)。綠色紡織品發展現況，推動綠色貿易推廣學程人才培訓課
程講義。經濟部推動綠色貿易專案辦公室。2013年3月8日擷取自
http://www.greentrade.org.tw:81/backend/lession/doc/62/20117263
34.pdf
7. 紡拓會市場拓展處(2010)。機能性紡織產業之永續發展—緒論，紡織月刊，
167，50-55。
8. 節能標章全球資訊網，燃氣臺爐節能標章能源效率基準與標示方法，2013
年3月17日擷取自
http://www.energylabel.org.tw/applying/efficiency/upt.asp?uid=&co
n=&cid=19&year=&month=&day=&key=&pageno=&subid=114
9. 吳國光(2009)。瓦斯爐節能方式面面觀，能源報導，2009年8月，32-34。
10. 節能標章全球資訊網，即熱式燃氣熱水器節能標章能源效率基準與標示方
法，2013年3月17日擷取自
http://www.energylabel.org.tw/applying/efficiency/upt.asp?cid=18
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A1.1 陳良瑞能源概論__新_

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