課程大綱

課程資訊

課程名稱	新能源技術 NEW ENERGY TECHNOLOG
開課學期	98-1
授課對象	工學院應用力學研究所
授課教師	陳發林
課號	AM7112
課程識別碼	543 M6350
班次
學分	3
全/半年	半年
必/選修	選修
上課時間	星期四6,7,8(13:20~16:20)
上課地點	應233
備註	總人數上限：60人
Ceiba 課程網頁	http://ceiba.ntu.edu.tw/981newenergy
課程簡介影片
核心能力關聯	核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
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課程概述	新能源技術 New Energy Technologies
課程目標	Lecture 1 全球能源展望　　人類大量使用石化燃料，對地球環境造成極大的傷害，溫室效應對地球乃至於人類文明的影響越來越明顯。而石化燃料的枯竭也是我們即將面對的問題，可以說21世紀人類文明面臨的最大挑戰就是能源問題。本章簡介全球能源的現況與未來，並對世界各國目前的發展進行比較。本章也同時對後面的章節做一概略的描述。 Lecture 2 太陽光電原理　　太陽能取之不盡，用之不竭，是人類最豐沛的能量來源。近幾年太陽光電市場蓬勃發展，美、日、德等國政府大力推動，太陽光電前景看好。本章簡介太陽能的基礎知識，包括太陽輻射與太陽能的特性。之後再介紹太陽光電的原理，由基礎的固態物理知識開始講解，並說明太陽光電板中的電子傳遞現象。 Lecture 3 無機型太陽光電　　以矽基板作為原材料的矽晶太陽光電是目前市場上的主流，除此之外尚有III-V族半導體、矽薄膜、CdTe薄膜、CIGS薄膜等等，這些太陽光電池使用的都是無機半導體材料。本章簡介各種無機太陽光電的原理以及製程，並比較它們的特性。 Lecture 4 有機型與奈米太陽光電　　太陽光電的成本過高，因此不利於大量推廣應用。要降低無機型太陽光電的材料成本與製程成本有先天上的困難，因此有機型的太陽光電提供另一種選擇，製程成本與材料成本有機會大幅度下降。此外奈米科技的應用可以使太陽光電的效率有突破性的提升，也將會是下一世代太陽光電科技的重要技術。本章介紹染料敏化太陽光電池、有機無機混成型太陽光電池、量子點太陽光電池等近幾年發展的新科技。 Lecture 5 太陽熱能應用太陽能熱水的應用是再生能源領域中技術成熟且使用廣泛的一項技術，每年在台灣有12萬平方公尺的太陽能集熱器安裝面積，全球的年安裝面積超過1500萬平方公尺。但太陽熱能的利用不僅是提供一般家用或宿舍熱水而已，其他的應用有太陽熱能發電、太陽能溫室、太陽能乾燥、太陽能炊具、太陽能海水淡化、太陽能空調等等。本節將分別介紹太陽熱能發電、太陽能集熱器、太陽能熱水系統、產業概況及其他常見的太陽熱能應用。 Lecture 6 海流發電與潮汐發電　　海流、潮流的流動與潮汐的漲落是海洋中生生不絕的動力，將此動力轉化為人類可用的電力將是未來發展再生能源的一重要方向。本節將介紹其原理、蘊藏潛能、發電方式、國際發展趨勢、以及對環境之影響。 Lecture 7 海洋溫差發電　　海洋溫差發電是利用海洋表層與深層海水的溫度差來進行發電。溫差越大，發電效益也越好。對於熱帶地區的國家是一項極適合發展的天然再生能源。本節將介紹其發電原理、潛能分布、發電方式、各國發展狀況，台灣目前之發展狀況以及未來之展望。 Lecture 8 波浪發電　　波浪發電是利用波浪的動能或位能轉換為機械能而進一步發電。波浪越大，其所蘊含的能量也越大，另一方面也代表海上的環境相當嚴峻。如何在嚴峻的環境底下，順利擷取巨大的波浪能源將是極具挑戰的議題。本節將介紹其發電原理、波浪特性、潛能分布、各種發電方式、各國發展狀況等。 Lecture 9 生質能源概述與原理生質能為最古老應用的能源科技，隨著時代進步及溫室氣體減量議題的高度重視，生質能源的應用又逐漸受到國際間重視。生質能技術包羅萬象，從簡單的物理性操作，到複雜的化學合成、熱轉換及生物精煉技術，每一技術，均針對不同的料源，有不同之發展重點。本章將廣泛的介紹生質物特性、生質物對能源及環保貢獻，以及生質物各種物理、化學及生化轉換技術。 Lecture 10 生質能熱化學轉換技術生質物熱化學轉換技術(biomass thermochemical conversion technology)為近年來各國所強調發展的「第二代生質燃料」(second generation biofuel)重要的發展技術。雖然，大部分的熱化學轉換技術與石化工程類似，但由於生質物的種類不同、物理化學性質的差異，對於熱化學轉換技術發展重點亦有所不同。本章將由快速裂解技術介紹開始，並依序介紹氣化技術、合成與精煉技術(F-T process, 加氫烷化技術等)。 Lecture 11 生質柴油技術全世界對於生質燃料的需求，逐日殷切，我國亦訂出2008 B1、2010 B2等政策目標，以加強推動生質柴油的使用。本章將由介紹生質柴油特性著手，除介紹可生產生質柴油的各種能源作物外，並將介紹傳統的生質柴油化學製程，包括鹼製程及酸製程，另將介紹車輛使用生質柴油的特點，最後並將介紹先進的生物轉換生質柴油技術。 Lecture 12生質醇類及生物燃料電池技術酒精汽油及生質柴油並列為世界各國積極推動的生質燃料重點。傳統酒精發酵技術，重點在於轉化率的提高及無水酒精的製造。近年來，纖維素酒精逐漸受到大家重視，包括纖維素、木質素的水解、減少抑制物的生成、提高轉化率等，皆是研究重點。本章除介紹酒精特性、並將介紹傳統與先進酒精汽油的製程，此外對於生質丁醇及生物燃料電池亦將一併說明與介紹。 Lecture 13 風力發電技術與應用現況　　風能來自於空氣的流動，人類很早就知道利用風力作為動力來源，1970年後由於能源危機衝擊與環保意識覺醒，歐美等國積極投入現代風力發電機的研發，促進風力機技術成熟與量產應用。本節簡介風力發電原理、技術發展、國內外應用現況，以及未來發展趨勢等。 Lecture 14 風能評估與短期預測　　風力發電之效益取決於風能之優劣，因此精確之風能評估為一風力電場開發成功最重要之因素。近年來，為因應風力發電不穩定特性及大規模開發趨勢，歐美國家致力於發展短期風能預測技術，以確保供電品質及提升風力發電之整體開發量。本節簡介風速量測技術、中尺度風場模擬與wind atlas、小尺度風能評估與場址規劃技術，以及短期風能預測技術。 Lecture 15 地熱資源概論與地熱探勘地熱能源有別於其他再生能源，它具有地球內部自產能源的特色，不像太陽能或風力能會受到天候時令的影響。地熱應用的領域可分為熱能及電能兩項，其中在熱能方面的應用頗早，有工業應用、農業應用及觀光休憩的多目標功能利用。本章介紹地熱成因、熱液特性、地熱資源利用、台灣的地熱資源涵蓋、探勘目的與原理方法、地表探勘技術、地下探勘技術等。 Lecture 16 地熱發電技術地熱若從能源利用的觀點來看，以用於發電最為有效率。資料顯示全球地熱資源預估可供應8.65億人口（約為15%全球人口比例）的電力需求。目前全球前幾名地熱發電應用國家是：美國、菲律賓、墨西哥、印尼、義大利、日本及紐西蘭等國。截至2005年為止，全世界有二十幾個國家設有地熱發電廠，總裝置容量計有8,917 MW，每年總發電量累計有56,931 GWh。由於相關技術持續精進，未來地熱發電的成本可持續下降，而成為投資成本低的再生能源。2005年2月16日京都議定書制約生效後，再生能源的開發應用必然有可期的成長，近來德國及其他歐盟國家紛紛投入經費來進行深層地熱發電的前瞻研究，可見地熱發電亦將是未來受到高度重視的潔淨能源領域。本章內容包括地熱蘊藏量估算、開發可行性評估、地熱發電硬體技術、地熱生產井監測、結垢抑制、發電尾水回注、地熱田監測等。 Lecture 17 氫能與燃料電池技術　　氫氣具有安靜、乾淨等環保優勢，取得來源廣泛，為一重要的能源載體，在未來能源發展策略上，極具重要地位。氫能全面使用對人類社會的衝擊，將遠甚於當年電能的開發與利用。氫經濟科技包含三個層面，氫能的生產、氫能的儲存、以及氫能的利用，其中氫氣利用最要的工具是燃料電池。本章簡介氫能經濟的概念，並介紹各種氫能生產與儲存的方法。氫能生產方法有石化燃料重組、太陽能光電化學產氫、電解產氫、生物產氫等。氫能儲存方法則包括高壓與液態儲氫、金屬氫化物儲氫、化學儲氫。此外也會介紹各種燃料電池技術，重點則在目前主流的燃料電池：質子交換膜燃料電池技術。
課程要求
預期每週課後學習時數
Office Hours
指定閱讀
參考書目
評量方式 (僅供參考)

課程進度

週次	日期	單元主題
第6週	10/22	風力發電技術
第7週	10/29	太陽光電原理
第8週	11/05	潮汐海流波浪發電
第9週	11/12	地熱能
第11週	11/26	生質能熱化學轉換技術&生質柴油技術
第13週	12/10	永續能源與氣候變遷&太陽光電
第14週	12/17	核能&臺灣風力蘊藏量估計