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教育部能源國家型科技人才培育計畫── 臺東縣中小學能源科技教育推動中心

能源科學動手做

指導單位：教育部 主持人：卓世宏校長 教學者：蔡振明

http://creative-science.hlc.edu.tw/ 科學教育 跨縣市 創意社群

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課程概要 能源介紹 節能省錢小妙方─居家 減碳新能源─氫能源 節能省錢小妙方─交通 減碳新能源─太陽光能 減碳新能源─太陽熱能 節能省錢小妙方─ 燈具的選擇 減碳新能源─海洋能 節能省錢小妙方─飲食 減碳新能源─生質能 節能省錢小妙方─改變想法，利很大！ 減碳新能源─風力與空氣

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能源介紹 廣義的能源：可以「作功」的能力，功 = 力 × 距離 ( 教具操作 4 項 )

接觸力：推力、拉力、彈力、摩擦力等 非接觸力：引力、磁力、靜電力等 狹義的能源：一、傳統能源：石油、天然氣、煤、 核能、可燃冰等二、潔淨能源 ( 一 ) 再生能源： （取之不盡、用之不竭的能源） 「風」力、「水」力、「生」質能 「地」熱、「太」陽能、「海」洋能 ( 二 ) 氫能源、淨煤等

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能源轉化─能量守恆( 教具操作 2 項：位能→動能，動能→熱能 )

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能源效率─能量混亂 ( 失序 ) 能的總量雖然不會因轉換而消失，但是它卻無法完全轉換成我們所需要的形式。

例如：石油 ( 100 J ) → 發電廠 ( 35 J ) → 輸電線路 →家庭 ( 30 J ) → 電器用品 ( 5

J ) ( 教具操作 1 項 )

如何降低能量混亂，增加能源效率，是人類共同努力的方向──請大家選用

節能標章產品，就可以增加能源效率！

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節能省錢小妙方─居家 碳足跡：生活產生的二氧化碳活產生的二氧化碳 ( 溫室氣體 ) 電 (1 度 ) ：產生 0.6 公斤二氧化碳二氧化碳 水 (1 度 ) ：產生 0.2 公斤二氧化碳二氧化碳 垃圾 (1 公斤 ) 或汽油 (1 公升 ) ：產生 2 公斤二氧化碳二氧化碳 我國每人每天產生 30 公斤二氧化碳二氧化碳 ( 亞洲第 1 名、世界第 18

名 ) 冷氣機、電熱水器、飲水機、電暖器等，是家庭最耗電的電器，

請適當使用定時設備。 適當選擇洗澡熱水器 (1)熱泵熱水器…… (35 度電 ) 　→注意購置、維修費用問題 (2)太陽能熱水器… (45 度電 ) (3)瓦斯熱水器…… (50 度電 ) (4)電熱水器……… (100 度電 ) 台電對省電家庭，有電價優惠，最高可減價 20-35 ％。

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減碳新能源─氫 含氫化合物， 如：水、沼氣、甲醇、酒精 氫能源產品原理：（ 1 ）燃料電池 ( 電化學反應 )

氫＋氧＋催化劑＋質子交換隔膜 →電＋水＋熱 氫的儲存：液氫、合金、氨、苯等（ 2 ）氫燃料（教具操作 2 項） 水 →電解 →氫 + 氧 →氫可燃燒( 氧可助燃 ) 2H2O → 2H2↑+ O2↑ (排水集氣法 )

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節能省錢小妙方─交通 駕駛汽機車，勿猛加油門。 冷車即可緩慢行駛，不需暖車。 合成機油可使用 1萬公里以上，不需 5千公里更換一次。 ( 機油是高污染產品 )

提早出門，不趕時間，自然就會想去搭公共交通工具。

自己開車出遠門，不但費用較高，而且排碳量是火車的 40倍，公車的 20倍。

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減碳新能源─太陽光能 太陽光能 →晶矽→電能 ( 教具操作 2 項 )

晶矽分類：單晶矽、多晶矽 由二氧化矽 ( 砂子 ) 提煉純化而成

晶矽以外材料：砷化物、聚合物、有機物等

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減碳新能源─太陽熱能 凹面鏡 →集熱 →啟動溫差引擎 ( 或熔

鹽 ) →帶動發電機 →發電（教具操作 2 項）

澳、美、義等國已投資此類新能源。

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節能省錢小妙方─ 燈具的選擇（ 1 ）省電燈泡「發光效率」是鎢絲燈泡的 6倍。（ 2 ）毛玻璃省電燈泡「發光效率」是鎢絲燈泡的 5倍。（ 3 ） LED神明燈 (小夜燈 ) 「發光效率」是鎢絲燈泡的 3倍（ 4 ） LED崁燈「發光效率」是鹵素崁燈的 5倍。（ 5 ）以 T5燈管代替普通 T8燈管，可增加「發光效率」 70 ％。（ 6 ）以三波長 T8燈管代替普通 T8燈管，可增加「發光效

率」 40 ％。 (1英吋 = 8分， T8 =燈管直徑 8 分 )

（ 7 ）勿以省電燈泡取代日光燈管─省電燈泡不比日光燈管省 電。結論：細的比粗的好；直的比彎的好；沒包的比有包的好； 三波長比普通燈管好。 ( 操作教具 2 項 )( 註：以上數據未將燈具的色溫、演色性、輝度列入考慮 )

海洋能海洋溫差、鹽差、波浪、潮汐、洋流 ( 操作教具 1 項 )

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節能省錢小妙方─飲食出門帶水壺，減碳百萬噸，省錢萬三三，少肥十公斤！如果每人每天喝 1瓶礦泉水，全國每年將增碳 100萬公噸！以每瓶 15元計算，一個人 60年累積下來，金額亦將高達 33萬元！ ( 教具說明 1 項─瓶胚 ) 三餐吃全穀，減碳十五萬；粗食有餘香，精製傷身體！國人每年消費白米、白麵粉約 250萬公噸，精製過程耗電 2.3億度，增碳 15萬公噸。盡量購買季節盛產的生鮮「食物」，少購買加工「食品」。法國哲人盧梭：「自然事物，經過人手，必定變壞！」

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生質能植物、沼氣、有機廢棄物產生的能源。 ( 教具操作 1 項 )

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節能省錢小妙方─改變想法，利很大！ 購物時，請您「用力想」：這東西我真的需要嗎？舊的不能用了嗎？慢點買，最後往往會發現：「我好像不需要那件東西了！」

每天少打 1小時線上遊戲，一年可省電 700元。 這 1小時如果來做自己喜歡的「流汗運動」，一年可減肥 2 公斤，不但自己少生病，還可結交許多喜歡運動的朋友，生活會更愉快，也降低健保局與醫生的負擔。

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減碳新能源─風力與空氣 丹麥、中國、德國、西班牙、美國已廣設風力發電。 其中丹麥的風力發電量，佔全國總電量的 20 ％以上； 中國風力發電量僅次於丹麥。（教具操作 1 項） 利用空氣的減碳新產品（教具操作 1 項） 1.利用空氣取熱─熱泵熱水器 2. 壓縮空氣汽車─空氣可以推動活塞，還產生？ (凝結

核 )

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教育部能源國家型科技人才培育計畫

臺東縣中小學能源科技教育推動中心

謝謝您的聆聽！

地熱 ( 補充資料 )含於地下土壤、岩石，蒸氣或溫泉之能源。

小觀念、省很大 ( 補充資料 ) 全國一年食用白米（含白麵粉） 250萬噸，增加耗電 2.3億度，增碳 15萬噸。

（改吃糙米、全麥等全穀類，如何？） 全國一年廁所衛生紙 12萬噸，處理費用 6億元，增碳 18萬噸。（衛生紙丟入馬桶，如何？）

全國一年飲用瓶裝水 8億瓶，耗費 120億元，增碳 12萬噸。（出門自備水壺，如何？）

全國一年使用機油 1億公升，耗費 200億元，後續污染狀況不明。

（延長機油使用里程，如何？）

各國每度電產生的碳足跡 ( 補充圖表 )引用自：徐遐生（ 2008 ）。全球暖化與能源危機。科學人雜誌（ 2008/12 專輯）。

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流明與勒克斯換算 ( 補充說明 )流明與勒克斯之換算 ( 概數 )

流明 (lm) ：光通量單位 ( 單位時間內的有效光能 )勒克斯 (lx) ：照度單位 (lm/ 平方米 ) ，每平方米所接收之光通量。

1勒克斯 =1流明的光通量均匀分布在 1平方米面積上的照度 如果在燈源前 0.3 公尺測得照度 ( 光分散的範圍 =半徑 0.3 公尺球形表面

積 )其發光效率 (lm/W) 計算方式如下：lm/W = lx × 半徑 0.3 公尺球形表面積 /W = lx(4π0.09)/W = lx/W × 1.13 ≒ lx/W ( 概數 )