可再生與不可再生能源：練習題

下列關於能源使用的陳述，哪一項是正確的？

煤的能量密度（燃燒熱）約為 \( 3.0 \times 10^7 \text{ J kg}^{-1} \)。若一台發電機的效率為 \( 30\% \)，求產生 \( 1 \text{ kWh} \) 電能（即 \( 3.6 \times 10^6 \text{ J} \)）所需的煤質量。

下列關於能源使用的敘述，哪一項是正確的？

一片面積為 \( 5 \text{ m}^2 \) 的太陽能板，其光電轉換效率為 \( 20% \)。若當時的太陽輻射強度（Solar Intensity）為 \( 600 \text{ W m}^{-2} \)，求該太陽能板的輸出電功率。

下列哪一種能源雖然在使用過程中碳排放較低，但因其燃料儲量有限且無法在短時間內再生，而被歸類為不可再生能源？

風力發電是一種日益重要的可再生能源。與傳統的燃煤發電相比，風力發電在環境影響方面有哪兩項主要優點？

核能是一種重要的能源，但其使用伴隨著許多複雜的問題。香港電力公司部分電力來自大亞灣核電站。

(a) 描述核裂變發電的基本原理。(2分)

(b) 核反應堆中會使用減速劑、冷卻劑和控制棒。解釋這三種組件在核反應堆中的作用。(3分)

(c) 除了發電外，核能還有其他應用。舉出兩個非發電用途的例子。(2分)

(d) 討論核能發電相對於化石燃料發電在環境影響上的兩個優點和兩個缺點。(4分)

一個位於偏遠地區的村莊，每日電力需求為 $$200 \, \text{kWh}$$。村莊計劃透過以下兩種方案之一來提供電力：方案一為安裝太陽能電池板，方案二為使用柴油發電機。

(a) 如果採用太陽能電池板，假設太陽能電池板的總面積為 $$200 \, \text{m}^2$$，太陽常數為 $$1360 \, \text{W/m}^2$$，平均日照時間為 $$5$$ 小時，且太陽能電池板的平均效率為 $$15\%$$。計算太陽能電池板每天可產生的電能。(3分)

(b) 如果採用柴油發電機，柴油的熱值為 $$36 \, \text{MJ/kg}$$，發電機的效率為 $$30\%$$。計算每天所需的柴油質量。（$$1 \, \text{kWh} = 3.6 \, \text{MJ}$$）(3分)

(c) 比較太陽能發電和柴油發電對環境的影響。(3分)

(d) 除了環境影響外，試討論該村莊在選擇這兩種能源方案時，還需考慮的兩個主要因素。(2分)