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如何運用現代天文學 創造/節省更多能源

天文播客
2021-04-28
11:16
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能源及環保問題,是近來最夯的議題,本集中,中央研究院天文所的陳英同博士以三個正在進行的科學研究(太陽能、太空採礦、核融合發電)來介紹,由天文學所衍生出來的科學,如何可以商業應用,以期達到創造能源及減少污染。 背景音樂由Jamendo提供。 逐字稿: 各位好,您現在所收聽的是由中央研究院天文所所製作的節目:天文播客。 我們今天邀請到天文所的陳英同陳博士,來跟我們談一下,簡談如何運用現代的天文學,創造或節省更多的能源,歡迎陳博士。 其實天文學是一個非常古老的科學,物理在最之前也是從天文學開始演進過來。天文學這麽古老的科學如果在現代,由其大家對能源都很關心的當下,能夠提供一些幫助。 我們今天其實在時間有限的條件底下,我們簡談主要三樣東西就好了。 第一個是太陽能,第二個是近幾年非常有趣的一個行業,叫太空採礦,第三個是也非常敏感的發電方式,叫核發電。 我們先講第一個太陽能發電的部份。 太陽能在我們太陽系裡面的能源,以我們的壽命來講是取之不盡、用之不竭。 那它最主要的來源,當然是來自於太陽的輻射,那其實跟等一下要講的核能有很大的關係,只是目前在地球上所用的太陽能,是想辦法收集一些電磁波轉換成能源。 太陽能發展經很長一段時間了,已經你說從最早開始有電,直到做出來的目前商用非常普及的階段,已經經歷了100多年了,最早的應用就是在太空人造衛星的部分。因為太空人造衛星需要一些固定的充電的機制,那太陽能因為在太空中,其實沒有什麼遮蔽物,所以是一個最好的方式。 當然是除了帶上去的核能之外的最好的方式。 那我們先不要講說的很先進的,先講很普級的部份,天文其在這部分的幫助其實蠻大的,其實我們都知道太陽東升西落每天、每個小時、每分鐘都在不一樣的地點,其實你太陽能板如何調整到一個對的位置去接收太陽能,就變成一個很重要的議題。 雖然它需要相對應比較多的成本,可是我們只要投入這些成本之後,我們每一天,只要你是一個固定式,像台灣中南部非常常見的太陽能板,那是固定式的太陽能板,跟移動式的太陽能板的話,每一天接受到的能源,那可能可以差到一倍。 那這部分當然需要更多的就是研究讓整個成本降低之後,不管是製造的材質啊、或者是整個機構後面設計,在天文方面是可以提供很好的幫助。 那第二個部分就是講太空採礦。 那我們都知道目前不管是台灣或者全世界,在用電上面,工業用電其實佔了將近一半的比例,其實是非常非常的高。 那當然有人提到說,工業的污染降低或者能夠提供一些能源,想辦法製造更多能源給工業用,這些都是有種在挖東牆補西牆的概念。 其實太空採礦是做太陽系研究,當初算是意想不到的一個議題,我們後來發現在太陽系裡面有很多小行星存在很多礦物,包含碳、鐵、一些稀土元素,比地球上來講的話,開採相對的簡單不少。 當然有一些技術的限制,因為在太空中,跟我們現在技術比較算是新的技術,是有待開發的部份。但現在其實美國已經存在是3間、4間以上的公司,正在朝這個地方邁進。 為什麼這個太空採礦的項目對於地球上的能源有蠻大的關係度,假如我們能夠把這些重工業移到太空中,那太空中可以用大型太陽能板直接供電,沒什麼遮蔽物、沒有東升西落的問題,所以只要太陽能板不壞掉的話,工業用電上是沒有什麼太大的問題。 我們能夠把這些耗能的移到太空中的話,其實講起來有些弔詭就是對地球污染也減少了,對地球上的耗電也減少了,所以這個目前是歐美,歐洲也有、美國也有新興的公司,都不斷的在投入研究。其中蠻多的成員就是天文學家,一些研究軌道、研究地質的學家在這些公司裡面。 第三個講到的就是核能發電的部分,今天我講的可能跟我們現在目前在商用的核能發電不太一樣。現在最讓大家所詬病的,就是核能發電就是他的核廢料的問題,因為它有放射性,這是一個目前沒有解的一種發電方式。 目前還沒有商用,但是目前大家其實多少有在新聞上聽到就是核融合發電。核融合發電的機制跟太陽系裡面最大的能源發射體:太陽,幾乎是一模一樣的。 核融合發電已經研發很多好幾種,只要給的原料對的話,基本上是不會有放射性的核廢料出現。 但是我們看新聞說什麼國中生、高中生自己在家裡做出一個核融合機構,還有你聽到所有包含中國的研究、歐洲的研究機構,目前都是限制所投入的電遠遠大於發出來的電,雖然核融合成功,但這不叫發電,這是在燒電而已。 未來,在歐洲,將近超過數10個國家投入資源人力,在歐洲的法國目前建立最大的核融合發電,目前預計2025年可以開始進行一些電漿的實驗,可以把核融合限制在一個範圍裡面,然後持續不斷的核融合,這樣我們就可以模擬在地球上有一個小太陽,這個太陽會不斷的發電。 我要強調一下,就是你投入的電,要小於你發出來的電,就是這樣才叫真正的發電。 我們其實蠻期待這件事真的在不久的未來,2025年或者推遲到2030年,都是一個可預期的將來。這些東西其實最基本還是在原始的天文學上可遇見,如恆星怎麼樣發光發熱,我們希望運用這些已知的天文跟物理知識,對於未來一些能源界有一些很大的幫助。 那兩個問題請教, 台灣目前有公司參與太空挖礦嗎? 台灣目前沒有沒有這方面的公司,其實算是近十幾年、十幾年不太可能成本回收的行業,也算是一個新領域。目前我們對於小行星的認知來講,上面的物質的確是滿期待的是非常相近的。技術上的克服,隨著近幾年的太空發射、太空技術的演進,我們覺得是滿可以期待的。 之前看電影,是說到小行星上不容易,必須有一些特別的技術? 對,我的成長過程中,那樣的電影已經是二十幾年前的,在這十幾年來的技術發展非常快速,就這樣這一、兩年內其實就有不少的人造衛星登陸小行星,要採一些物質回來。他們主要的研究的課題是:太陽系的形成機制或者地球的形成,這些研究的經歷,甚至研究的內容都可以對我們太空產業有蠻大的幫助,所以說這十幾二十年來是滿值得期待。 剛提到核融合發電是沒有核廢料的問題?核融合發電已經研究了好幾代、演進了好幾代,其實還沒有真正的成功,在初期的核融合發電的材料的部分,初期部份還是會有核廢料的出現。在大家研究的階段,有研究其它可以替代性的核原料,放進核融合發電場,這樣到最後的產物,是不具有放射性的核廢料產生。這是說為什麼大家都很期待,且將近二、三十個國家都投入人力、投入錢,想辦法把這件事真的做出來。 希望我們未來會越來越好,謝謝陳博士,以上就是本次節目的全部內容,謝謝收聽。

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