發電
發電（英語：Electricity generation），泛指從其它種類的能源轉換為電力的過程。 在電力系統中，發電產生的電能會經由輸電系統和配電系統，傳送到使用者或是儲能系統。
現今主要使用的發電基本原理，於公元1820～1830年間，由英國科學家麥可·法拉第所發現。法拉第電磁感應定律，是藉由一組以上的線圈在磁場中進行旋轉運動，藉以產生感應電流（動能轉換為電能）。 常見的方法為透過燃燒化石燃料或核反應驅動熱機產生動能，或是利用流體的動能（如水力或風力），來推動發電機並產生電能。
電的形式
[編輯]依據發電後產生電的波形，可區分為：
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| 直流電（DC） | 交流電（AC） |
直流發電
[編輯]過去直流發電大多以電化學的方式產生電力，泛稱為電池，以小功率的應用為主。近年發展快速的太陽能電池，透過光電效應產生直流電，並藉由逆變器轉換成交流電，供應給使用者。 電池可分為屬於消耗品一次性的原電池，可重複充電與放電的蓄電池，以及當不斷注入燃料能持續發電的燃料電池，這三大類。 此外，另有以熱能直接轉換為電能的熱電偶，但輸出功率極少，目前主要用在感測器。 以及，運用電磁感應原理的直流發電機，不過這種現今比較罕見。
交流發電
[編輯]較為經濟的商業運轉發電方式，而且較容易升降電壓，所以目前世界各國大多使用此類發電。在用戶端的電壓通常為110、220或240伏特，頻率為50或60赫茲。為了減少能量損耗，在輸電系統中的電壓較高，約在數十萬到數百萬伏特之間。
發電技術
[編輯]非再生能源發電
[編輯]- 火力發電：目前世界上發電廠最多發電量也最大的一種發電方式，可依據鍋爐燃料的不同大略分成下列幾種：
- 核能發電，依使用的緩速劑與冷卻劑的不同，又分為：
- 核融合發電：目前還在研究階段（國際熱核聚變實驗反應堆），尚未開始商業運轉。其發電原料（氘、氚等）自然界中存量豐富。
再生能源發電
[編輯]外力直接驅動發電機組
[編輯]- 聚光太陽能熱發電：將陽光聚焦集熱板將水加熱，產生蒸氣以推動汽輪機及發電機
- 地熱發電：亦有低溫的地熱發電技術，原理是將介質由水改為冷媒，藉由液態冷媒吸收地熱後氣化膨脹，藉以推動汽輪機及發電機，冷媒冷卻成液態後再流入地下循環使用
其它方式驅動發電機組
[編輯]發電原理
[編輯]- 依能源轉換的原理，可區分為：
| 種類 | 簡介 | 範例 | 備註 |
|---|---|---|---|
| 摩擦起電效應 | 靜電、自由電荷的轉移 | 范德格拉夫起電機 | |
| 電磁感應 | 動能使一組以上的線圈在磁場中進行旋轉運動，藉以產生感應電流 | 發電機 | 現今發電的主流 |
| 將燃料加熱至高溫電漿狀態，然後讓其在磁場中高速流動切割磁力線，藉以產生感應電流，將其熱能轉換成電能 | 磁流體發電 | ||
| 電化學 | 化學能轉為電能 | 電池、燃料電池 | |
| 光電效應 | 光能轉為電能 | 太陽能電池、光伏陣列 | |
| 熱電效應 | 熱能直接轉為電能 | 熱電偶 | 主要用於感測器 |
| 放射性物質在衰變時所放出熱量再將其直接轉為電能 | 放射性同位素熱電機 | 主要用於人造衛星、太空探測器、無人遙控設備 | |
| 壓電效應 | 壓電材料的晶格形變轉為電能 | 主要用於感測器 | |
| 核變化 | 使用同位素衰變時放出的β粒子，直接產生電子來發電 | 非熱轉換型核電池 | 理論上的技術 |
全球發電量與來源
[編輯]- 全球的發電量與電力來源變化：
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1990年全球電力來源
1990年全球總發電量:
11,869,194GWh |
2000年全球電力來源
2000年全球總發電量:
15,511,193GWh |
2010年全球電力來源
2010年全球總發電量:
21,613,270GWh |
2019年全球電力來源
2019年全球總發電量:
27,044,190GWh 資料來源:IEA[1] |
目前各國的發電主流，仍是不論燃料種類的燒開水，利用水蒸發時會使體積膨脹約1700倍的特性，去推動蒸氣渦輪機，再帶動發電機裡的線圈在磁場裡旋轉，產生感應電流去發電。
