單元:新興能源動力

一、電能

石油是初級能源,電能被稱為「二次能源」。我們必須利用初級能源透過機械裝置;將石油的化學能轉化成其他型式的能量,才能夠獲得電能。

電能可由各種不同的初級能源,例如石油、煤、天然氣、水力、風力、太陽能、生質能、地熱、潮汐…還有核分裂、核融合、氫能等產生。電能可以安全地、方便地、清潔地應用於各種用途。除了空中與海洋運輸外,它可以取代大部分石油的用途,是人類文明的另一個支柱。不過仍有許多應用在運輸上的例子,如電動車、電動機車和利用電能以產生磁力的磁浮車等

1.高速鐵路:

高速鐵路是營運速率超過每小時200公里的鐵路運輸系統,台灣高鐵即是以電力作為動力,以高速行駛的商業用途列車。

 

圖一:台灣高鐵700T型列車(高鐵攝影集)

2.磁浮列車:

磁浮列車(Maglev train)是一種靠磁的吸力和排斥力來推動的列車。由於其軌道的磁力使之懸浮在空中,行走時不需接觸地面,因此其阻力只有空氣的阻力。磁浮列車的最高速度可以達每小時約500公里以上,比輪軌高速列車的300多公里還要快,因此可成為航空的競爭對手。磁浮技術的研究源於德國,早在西元1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁原理,並於西元1934年申請了磁浮列車的專利。西元1970年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等已開發國家相繼開始籌畫進行磁浮運輸系統的
開發。而美國和前蘇聯則分別在西 1970年代、及西元1980年代放棄了這項研究計劃,目前只有德國、日本和中國仍在繼續進行磁浮系統的研究,並均取得了令世人矚目的進展。

磁浮火車能懸浮在路軌上行駛,免除了火車與路軌之間的磨擦力,故能以高速飛馳。估計未來的磁浮火車能以高達 500 km/h 的速度行駛,比現在最快的火車速度要高一

以日本的磁浮火車為例:移動的列車帶同超導磁鐵在導槽兩邊的線圈感應出電流,根據這些訊息,系統便會把交流電輸入導槽兩邊的推進線圈以產生電流磁效應,利用所產生的NS相間的磁極不斷的吸引、排斥以產生向前推進的合力; (如圖三)所示,對超導磁鐵造成拉力和推力,達到使列車加速前進的目的。

磁浮列車所使用超導體因電阻很小,所產生的電流熱效應也很小,在使用時所耗費的電能不致於太大,但仍有待加強改進電磁鐵發熱的問題,以提昇能量轉換的效益。




二、太陽能

()、太陽能車

太陽能電池為新興能源之一,是利用太陽能光電板收集太陽能,將光轉換為電,再把電儲存在特製的蓄電池當中,用以作為車輛的動力。到目前為止,為了充分利用光電轉換的能源,在車輛的設計上,常把空氣阻力降到最低,所以型態與汽車不太相同。因為沒有燃料,所以沒有污染,但最大的問題就是夜晚或陰天就無法發電,必須使用備用電池的電力。(如圖一、二所示)

 

()、體驗活動:

太陽能車:

材料:太陽能光電板、電池盒、電線、馬達、齒輪及其他車輛零件。(如圖三、四)

 

 

 

 

 

 

 

 




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三、核能

核子潛艇主要是用放射性燃料(鈾)把水加熱產生蒸汽,推動渦輪發電機,提供電力給推進系統,及其他所需的能源。

鈾在核分裂的過程中會釋放出熱能。(如圖一所示)

約高爾夫球大小的鈾,就可以供應潛艇環繞地球7圈。由於燃燒後釋放能量功率極高,常用在軍用潛艇或航空母艦。不過核子動力仍有許多危險性,核子反應爐發生意外會對船員造成嚴重的傷害,也會嚴重污染海洋。

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