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Energy Conservation and Renewable Energy
節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士
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節省能源及再生能源1. 全球及地區性的環保問題,起因及對
可持續發展的影響2. 解決方法,節省能源及再生能源3. 能源管理節能設備及例子,投資及回報4. 人類慣性行為對推行節省能源的影響5. 如何令節能推行得更順暢6. 再生能源示範7. 再生能源裝置及例子,投資及回報
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In the beginning
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Global, Regional and Local Problems
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急速的工業化 , 對環境缺乏保護意識及行動 地球生病了
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全球及地區性的環保問題
溫室效應 污染
人類健康動植物瀕危食水短缺耕地流失 , 糧食不足厄爾尼諾現象 , 天災加速疾病傳播
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溫度上升因素溫室效應圖溫室效應圖
熱能被吸收熱能反射熱能輻射
熱能被溫室氣體吸收,再輻射到周圍,使大氣層變得溫暖,形成溫室效應。
1
、
大氣層 陸 地
熱能永被地面吸收
1
海 洋熱能被海洋
吸收
接收到的熱能 反射的熱能 存留在大氣的熱力 消耗能源產生的額外溫室氣體
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工業革命以來 大氣中 CO2 十 30%
Methane 十 100% Nitrous Oxide 十15%
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世界能源消耗 2001 - 404,000,000,000,000,000 Btu 2025 - 640,000,000,000,000,000 Btu
(prediction: increase by 58%) 留給將來使用的能源就日益減少。未來要付出高昂的代價 污染問題,對地球氣候產生的干擾及壞影響,日益嚴重。 耗用能源愈多,支出的費用亦愈高。
*International Energy Outlook 2003
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電力 , 能源來自 (1999) 汽油 39.4% 天然氣 23.0% 煤 22.3% 水力 7.1% 核電 6.6% 地熱 , 太陽能 0.7% 風
能等 (90-99+73%)
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香港能源消耗 每年 350 億電費 36% 運輸 34% 商業 17% 住宅 13% 工業 持續發展有賴善用能源,否則 污染 , 酸雨 窒息經濟
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地球溫度上世紀上升 0.45 - 0.6 o C
1990 - 2100 估計上升 1.4 - 5.8 o C
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1900 - 2000
水位上升 15 - 20 cm
( 冰山溶化 ,
暖化澎漲 )
未來 50 年可能上升
100 cm
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暖化 1 o C 溫度帶北移 100 哩
暖化十空調 - 城市昆蟲單一物種高速繁殖且範圍蔓延
疾病傳播至其他地區 ( 蚊 )
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香港天氣 1997 年雨量高達 133 吋 , 自 1884 年來最高 2001 年 , 紀錄第四高雨量 , 沒有 El Nino
Effect - 研究課題 1999 年 7 次颱風襲港 : 8 號風球 - 5 次 9 號風球 - 1 次 , 10 號風球 - 1 次 2000 年風球警告 - 0 次
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粽雲, 擾亂雨季,酸雨,污染
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酸雨 化石燃料 ( 汽油 , 天然氣 , 煤 ) 燃燒
後 ( 發電力 , 汽車產生的硫氧化物等為雲、雨雪、霧吸收
降到地面成為酸雨 pH5.6 - 酸雨 頻頻出現 P H < 3的強酸雨(幾乎與
醋酸相當)
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酸雨溶解土壤的金屬元素 , 流入河川,使魚類大量死亡
湖泊酸化後,最後變成死湖食物鏈 - 進入人體 - 影響人類的健康
植物枯萎、死亡
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空氣污染物質近五年比較
空氣差染呼吸病 年 1500 萬人次求診 (中文大學醫學院 )
註 : 香港區空氣污染最嚴重,影響市民健康最甚 的地區為元朗、深水步、葵涌、旺角、中環、銅鑼灣及觀塘 資料來源 : 中大醫學院、環保署
1995 年(微克 / 每立方
米 )
2000 年(微克 / 每立方
米 )
二氧化碳 70 95
可吸入懸浮粒子 70 80
臭氧 23 32
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兒童患呼吸系統病趨增
資料來源 : 港大醫學院
1995 年
( 調查人數 3,618)
2001 年( 調查人數 4,448
哮喘 16.8% 17.2%
氣喘 9.2% 9.4%
鼻敏感徵狀 35.1% 37.4%
鼻炎 38.9% 42.4%
痕疹 5.7% 5.4%
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增壽 40 天90 年限制燃料含琉量,空氣中 SO2 減 50%。
每人增壽平均 20-40日 死亡人數平均下降 600 人 死亡率下降 2.2% (呼吸系統 ,血管疾病 ,心臟病 , ….)
90-95 年 ( 港大及倫大資料 )
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解決方法減少溫室氣體減少空氣污染 How ? 再生能源 Renewable Energy
節約 (減少 ) 能源 Conservation
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9/2002 地球峰會可持續發展方案
大幅增加全球使用再生能源的比例 氣候變化,強烈要求各國加緊確認「京都條約」
(京都條約 : 2008-2012 年內溫室氣體平均排放量要較 1990 年減少 5%)
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太陽能 196塊 - 30 kw/day 一個家庭 3 日用電量
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不需鋪設電纜
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太陽能電單車
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太陽能電器
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風力發電
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Vertical Wind Turbine
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風力發電 風力 2.7m/s 風速 over 2500 kw output
(80 metre rotor diameter)
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其他 : 水力 ( 三峽 :18,200 MW), 地熱 , 海浪 ( 潮水 )
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燃 料 電 池 - Fuel Cell燃料電池運作方式
熱能 照明煲水
空氣空氣
燃料燃料燃料電池
注入天然氣或煤氣及空氣至電池內,電池內氫氣與氧氣結合,過程中便會釋出電力及少量二氧化碳,氮氣等氣體。
電池長度約二十尺,闊度約十尺,需改置在一間房入。
成本
可產生電力(瓦)落成日期
連安裝費約為一千萬元
200,000
2003 至 2004 年
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Fuel Cell Motor Vehicle
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Fuel Cell for Family use
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節約能源 = 節省金錢 = 減少溫室氣體 =減少空氣污染 = 健康增壽
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能源節約實用措施
1) 更改工作 / 生活習慣模式 行政措施 – 不需 /很少費用2) 小 /中型 節能 / 高效能設備 - 費用不多3) 投入大量資金或資源 , 需要專業技術人員的幫助,能源管理顧問
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生活反思 工作 / 生活習慣模式起床梳洗至出門口 - 不需用電器關掉了嗎 ?
電熱水器,水煲電腦,顯示屏燈光冷氣 抽氣扇Standby Electrical
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上班路上 樓梯,電梯,升降機 ? 步行,巴士,鐵路 ? 私家車 ? (Car sharing ?)
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上班地點,午飯時間 / 開會,外出,下班
樓梯,電梯,升降機冷氣,燈光,已開了很久嗎 ?
溫度調較電腦有關掉嗎 ?
休息室的熱水爐,抽氣扇等仍開嗎 ?
關掉會議室電器 ?
關掉不需用電器燈光 , 冷氣 , 電腦 ?
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家中 老火湯 /真空煲 電視 (聽聲音 ) 或收音機 適當燈光 / 溫度,有需要才開 熱水 , 抽氣扇需用時才開 電腦, standby 電器有關掉嗎 ? 早睡早起
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能源管理 Energy Management 工作小組 成員 業主 管理公司 (Management) 具樓宇工程系統知識的人士 住戶 (End users)
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管理能源 工作小組 能源審查,耗用量 ( 季節性 ) 、開支 (兩年 ) 可實施節約的地方 Demand Side Management 初步調查,巡視能源操作系統 找出 (明顯的 ) 問題和解決方法 (Phases) 研究有關節約措施牽涉的費用及可節省的開支 (Payback Period)
實施節約 (Implementation) 監察能源耗用量 ( 季節性 , 不尋常的數據 ) 節省的開支 – Phase 2, 3,..Conservation
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Performance Contracting
Contracting Company to Investigate
And Pay for
Energy-saving Installations
Building / FacilityOwner
(Energy ManagementCommittee)
Energy CostsSavings $$$
Contract and
Monitoring
% of Savings
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管理措施 操作及保養 調整非必要的耗用能源機器及系統之操作時間
一套周全預防性的保養計劃,有助延長各種機器的壽命及提高效能
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管理措施 電燈或冷氣,用完之後應立即熄掉 升降機內的電燈及風扇應預校 - 自
動熄掉 機房內的風扇、送風機及電燈在晚
上及無需使用時應該關掉 如需散熱,則應安裝恒溫調控器。
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更換升降機推動系統時,應安裝變壓變頻推動器或符合能源效益 的電子調控直流電馬達。
機房通風扇應配置時間掣。 考慮安裝功率系數矯正器 如果合符標準,應改為採用大量用
電收費率
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燈光 分區調控,特另在有天然光的地方 只開著有需要的燈光,安全或保安。 電量適合需要 保持燈飾,牆壁等清潔 選擇反光度較高的色彩 自動感應 / 感光 (分區 )開關器
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燈光 高能源效益的螢光燈或放電燈,節
省 70% 電力。 採用高能源效益之電子調控器 戶外燈光須安裝妥善的自動開關 / 時
間掣
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冷氣系統維持最高運作效率 調較至適當溫度適當開關程序及運用維修保養
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水泠更有效率 ( 減少7%-10% 能源 )
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Compare to air-cooled air conditioning
Energy savings
Cooling tower : Saves 14 - 20%
District sea water cooling:Saves 22 – 28%
District cooling system : Saves 30 – 35%
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AHU 改用風扇 (5-10%) 定期清潔維修 , 清洗隔塵網及冷氣機,節省
可達 10% 適當室溫控制 不宜過早開機,可離開前 15分鐘關掉 分區控制 自動感應開關器 適當鮮風量 , 如需用抽氣扇,可考慮熱 (冷 )
力回收裝置
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噴水池 /泳池定期檢查水泵流量、及濾水器的回流週期泳池長時間停用期間,當池水一經過濾,應即時關閉濾水設備。
滿溢及回流的泳池水可用以淋灑草地,每天自動加入新鮮水的份量應控 制於 10% 水平
暖水池切勿過度加溫 關閉時,同時熄掉泛光燈及更衣室內的電燈 安裝太陽能熱水設備 Heat Pump Combined Heat and Power
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供水系統減少用水可節省泵水上儲水缸之能源 水費排污費 熱力費
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冷水系統 定期檢查漏水,維修清潔 即時處理溢流 儲水缸水位控制器,不宜太頻密開關水泵 裝置節流器 (50% 節流 ) 沖洗 /沖廁時間制或感應器
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熱水系統定期清潔及清洗檢查表現 (廢氣溫度 )檢查漏水 , 檢查 steam trap 裝置節流器 (50% 節流 ) 適當保溫及絕緣體
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Water Conservation Valve
0
2
4
6
8
10
12
14
0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5
bar
l/min
Normal Flow Rate
With Conservation
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保持較低水溫 (50℃) - 保持清潔維修保養 Condensing Boiler (Latent heat) Heat Pump (Reverse cycle) 熱力回收系統 (Heat Recovery) 熱電聯供 (Combined Heat and
Power) 太陽能
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Condensing Boiler/ Heat Recovery熱力回收系統
Gas Boiler Heat Exchanger
Pre-heat water
Hot Water
Gas Hot ExhaustGas
Cold Exhaust
Gas
Cold Water
Condensate From
Exhaust Gas(Latent Heat)
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Heat Pump (Reverse Cycle)
Compressor(Air Conditioner)
Hot AirCool Air
Space Heating
Industrial ProcessHeating
Water Heating
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Combined Heat and Power 熱電聯供
Small generator units (gas)
Microturbine Generator 30 kW Heat recovery Combined Heat and Power
(CHP) Claims 96% efficiency
Picture : Microturbine
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大廈熱力 /冷氣的流失空氣 風閘,轉動門 - 保持門窗適當關閉 -維修門窗
![Page 75: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/75.jpg)
窗戶 -日光太陽能使室溫增加也增加冷氣能源負荷
窗廉 , 百葉廉 減少天台及牆的吸熱能力雙重玻璃膠質窗代替鋁質 (導熱性較弱 ) 加 shading ,加反光 film
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衣 足夠水物或 Half Load洗水用泠水及較短程序 自然風及陽光乾水適當使用燙斗 收音機代替電視機, save 90%
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食 -先將冷藏食物解涷 -勿過早烹調而需再翻熱 -勿用太大火力 -壓力或真空熱煲 - 食物降至室溫才放入雪櫃
![Page 78: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/78.jpg)
行 -步行,單車 -集體運輸 - 計劃行程
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EMSD 能源效益 能源標籤 水泠更有效率 (減少 7%-10% 能
源 ) ,減少溫室氣體 Code of Practice
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節能與慣性工作 / 生活模式 人性反應 : 主意不錯 - 對我有什麼影響
- 懷疑 - 讓其他人先做好了 抗拒改變 需要時間習慣,適應 Day One - 最佳 例子 : 燈光,節水,電梯等
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環保教育及宣傳推廣節能 啟發大眾思考節能、保護環境、愛護地球的重要性
![Page 82: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/82.jpg)
節約能源方法 , 設計比賽 展覽會和示範
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標示 ,標語 , 海報創作比賽
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節能 環保 網頁 設計比賽
![Page 85: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/85.jpg)
節能環境保護大使訓練計劃
![Page 86: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/86.jpg)
Advanced Technology 增加效率
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聯合循環天然氣發電系統
![Page 88: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/88.jpg)
地區冷熱能源聯供 District Heating and Cooling System
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G/T
H/EH/E
Gen
H/EA Chiller
Chiller
T Chiller
T Chiller
Chiller A/C
A/C
Hot Well
G/TTurbine
Turbine
Cond T
Hot well
H/E
Boiler
Plant Customer
Gen
SYSTEM FLOW
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Edward Stokes
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Edward Stokes
![Page 92: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/92.jpg)
Edwards Stokes
![Page 93: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/93.jpg)
![Page 94: Energy Conservation and Renewable Energy 節省能源 及 再生能源 Dr. W. K. YAU 邱榮光博士](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022061511/5681311d550346895d9789aa/html5/thumbnails/94.jpg)
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