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再生能源

插座的另一端 — 科學、現實與選擇

起點

你家插座裡的電，是怎麼來的？

1
燒了什麼？
2
留下了什麼？
3
能不能換一種方式？

五種再生能源：太陽、風、水、地熱、生質
四節課從科學原理 → 現實數據 → 在地調查 → 親手做推廣影片。

活動一

能量怎麼從自然「搬」到插座？

五種再生能源的科學基礎

活動一・步驟 2

五種再生能源的能量轉換鏈

能源原始能量中介形式最終輸出
水力太陽蒸發水位能 → 動能電能
太陽光電太陽光子電子躍遷電流
風力太陽不均勻加熱氣壓差 → 葉片轉動電能
地熱地球內部熱（約一半來自放射性衰變）熱 → 蒸汽電能／熱能
生質能太陽光合作用碳氫化合物 → 燃燒熱能／電能

除了地熱以外，其他能源的原始來源幾乎都是太陽。

活動一・步驟 3

潔淨能源愛地球 — 教育部教材摘要

能源原理對照圖 概念整理圖
五種再生能源原始能量來源對照 表格式對照圖，由左到右為能源、原始來源、能量轉換、輸出形式。太陽光電：太陽光子（輻射能），光電效應（半導體）光子到電子釋出，輸出直流電轉交流電。風力：太陽不均勻加熱造成氣壓差，葉片旋轉帶動發電機、動能轉電能，輸出電能（交流）。水力：太陽蒸發水變雨水位能，水落使渦輪旋轉、位能轉動能轉電能，輸出電能（穩定）。地熱：地球內部熱（約一半來自放射性衰變），地下蒸汽推動渦輪、熱能轉電能，輸出電能或熱能（24h）。生質能：太陽光合作用儲存有機碳，碳氫化合物燃燒、化學能轉熱能，輸出熱能或電能（彈性）。除地熱外，其他再生能源的原始來源均為太陽能。 五種再生能源原始能量來源對照示意圖 能源原始來源能量轉換輸出形式 太陽光電 太陽光子 （輻射能） 光電效應（半導體） 光子 → 電子釋出 直流電 → 交流電 風力 太陽不均勻加熱 → 氣壓差 葉片旋轉 → 發電機 動能 → 電能 電能（交流） 水力 太陽蒸發水 → 雨水位能 水落 → 渦輪旋轉 位能 → 動能 → 電能 電能（穩定） 地熱 地球內部熱 （約一半來自放射性衰變） 地下蒸汽 → 渦輪 熱能 → 電能 電能／熱能（24h） 生質能 太陽光合作用 → 有機碳儲存 碳氫化合物燃燒 化學能 → 熱能 熱能／電能（彈性） 除地熱外，其他再生能源的原始來源均為太陽能 | 教育部教材《潔淨能源愛地球》整理
潔淨能源愛地球 — 教育部教材摘要
參考資料：教育部教材《潔淨能源愛地球》
活動二

優缺點與用途配對

含核能定位、容量因素、成本曲線

活動二・步驟 2

容量因素：你的電廠「多勤勞」？

四種電源容量因素長條圖 概念整理圖
容量因素（Capacity Factor）— 各電源實際利用率 四種電源容量因素長條圖，縱軸 0 到 100%，長條高度與數值成正比。太陽光電 20%（典型區間 15-25%）、陸域風電 35%（25-45%）、離岸風電 48%（40-55%）、水力 50%（40-60%）。容量因素等於實際發電量除以滿載 8760 小時的理論最大值。數值為典型區間中位數示意。 容量因素（Capacity Factor）— 各電源實際利用率示意圖 0%25%50%75%100%容量因素（%） 20% 太陽光電 15-25% 35% 陸域風電 25-45% 48% 離岸風電 40-55% 50% 水力 40-60% 容量因素 = 實際發電量 ÷ 滿載 8760 小時理論最大值 數值為典型區間中位數示意 | 參考：IEA Renewables 2024 / data_card 詞彙表
容量因素：你的電廠「多勤勞」？（臺灣 2025 年全額躉售台電的光電案場平均容量因數約 13.2%，台電）
資料來源：國際能源署 — 再生能源 2024 報告
活動二・步驟 5

2010–2019 年太陽能成本下降約 85%

太陽能發電成本下降曲線 趨勢圖
太陽能發電成本下降曲線（2010–2019） 折線示意圖：橫軸為 2010 到 2019 年，縱軸為相對成本（2010 年 = 100）。曲線由左上往右下降，2010 年為 100，2019 年約 15，即太陽能成本下降約 85%；同期風能成本下降約 55%（IPCC AR6, 2022）。2024 年新建太陽光電平均比最便宜的新建化石燃料方案便宜 41%（IRENA 2025）。中間年份的曲線形狀為示意。 太陽能發電成本下降曲線（2010–2019） 示意圖 0255075100 相對成本（2010 年 = 100） 2010201320162019 2010 年：100 2019 年：約 15 太陽能成本下降約 85% 同期風能成本下降約 55% 2024 年：新建太陽光電平均比最便宜的新建化石燃料方案便宜 41%（IRENA 2025） 資料：IPCC AR6 WG3 SPM B.4.1（2022）；IRENA（2025）｜只標起訖兩點，中間年份曲線形狀為示意
2010–2019 年太陽能成本下降約 85%、風能約 55%（IPCC AR6, 2022）；2024 年新建太陽光電平均比最便宜的新建化石燃料方案便宜 41%（IRENA 2025）
資料來源：IPCC AR6 第三工作組決策者摘要 B.4.1、IRENA 2025 新聞稿
活動二・步驟 3

七種電源優缺點對決

能源優點缺點適合用途
太陽光電無燃料、可分散夜間不發電、需土地屋頂、園區
風力容量大、夜間也運轉看風、噪音／景觀離岸風場
水力穩定、可儲能受降雨影響抽蓄水力
地熱24 小時穩定地點受限基載發電
生質能可彈性調度來源永續性疑慮區域熱電
海洋能潛力大技術尚發展中島嶼
核能低碳、基載放射性廢棄物、燃料有限非再生
參考資料：教育部教材《拯救地球大作戰》、《臺灣的綠電現況》
活動二・步驟 4

核能：低碳 ≠ 再生 ≠ 永續

低碳／再生／永續三圈文氏圖 概念整理圖
低碳 ／ 再生 ／ 永續 — 三個概念不等同 三圈文氏圖：低碳（不直接排 CO₂）、再生（自然可再生）、永續（代際公平）。核能在低碳圈、不屬再生，永續性有爭議（例如歐盟分類法有條件納入），且核廢料需隔離 10,000+ 年。太陽光電與風力位於三圈交集。水力（多數）位於低碳與再生交集，永續視情況。生質能在再生與永續交集，視來源而定。右側列出各電源歸類。 低碳 ／ 再生 ／ 永續 — 三個概念不等同示意圖 低碳 不直接排 CO₂ 再生 自然可再生 永續 代際公平 核能 水力 （多數） 太陽光電 風力 生質能* 核廢料需隔離 10,000+ 年 → 有限燃料 + 代際責任 各電源歸類 核能：低碳 再生 永續 太陽光電：三者皆 風力：三者皆 水力：低碳 再生 永續 生質能*：視來源而定 *生質能：再生速度≥燃燒速度 才符合永續條件 ±：有爭議（核能：歐盟分類法有條件納入） 來源：UNESCO CCESD　MOE《適合臺灣的綠電》 概念示意圖 | 核能雖低碳但燃料有限且廢棄物須管理數萬年，國際上不分類為「再生」
核能：低碳 ≠ 再生 ≠ 永續
資料來源：聯合國 — 再生能源、教育部教材《適合臺灣的綠電》
活動二・延伸

2023 年全球新增再生能源裝置約 565 GW

2023 全球新增容量堆疊圖 數據圖
2023 年全球新增再生能源裝置容量（GW） 2023 年全球新增再生能源裝置容量長條圖，縱軸 0 到 500 GW，長條高度與數值成正比。太陽光電 425 GW（約佔 75%）、風力 116 GW（約佔 21%）、水力與其他約 21 GW（約佔 4%）。新增總計近 565 GW（IEA Renewables 2024 修正值），為歷史新高。2010 至 2019 年太陽能成本下降約 85%（IPCC AR6）。COP28 要求 2030 年前三倍化，全球累計再生能源裝置容量需達至少 11,000 GW。數值為近似示意。 2023 年全球新增再生能源裝置容量（GW）示意圖 0100200300400500新增容量（GW） 425 GW 太陽光電 約佔 75% 116 GW 風力 約佔 21% ~21 GW 水力等 其他・約佔 4% 2023 年新增總計 約 565 GW（歷史新高） 2010–2019 太陽能 成本下降約 85%（IPCC） COP28 要求 2030 前三倍化 → 累計容量需達至少 11,000 GW 資料：IEA Renewables 2024 數值為近似示意 | 來源：IEA Renewables 2024（2023 年新增近 565 GW，PV 以 DC 計；dp1, L1）
2023 年全球新增再生能源裝置約 565 GW
資料來源：國際能源署 — 再生能源 2024 報告
活動三

我的家鄉用什麼電？

臺灣綠電現況與生質能調查

活動三・步驟 1

2023 臺灣電力結構

2023 臺灣電力結構圓餅圖 比例圖
2023 臺灣發電結構 — 現況 vs 2050 目標 2023 年臺灣發電結構環形圖，弧長依比例繪製：化石燃料等 84.2%（燃煤 42.2%、燃氣 39.5%，其餘為燃油、抽蓄水力等）、核能 6.3%、再生能源合計 9.5%（太陽光電 4.6%、風力 2.2%、其他再生能源 2.7%）。2050 淨零目標再生能源 60 至 70%（示意 65%）。現況 9.5% 到目標 65%，每年須大幅提升裝置容量。 2023 臺灣發電結構 — 現況 vs 2050 目標 再生能源 9.5% 2023年 再生 9.5% 核能 6.3% 84.2% 現況 9.5% → 目標 65% 每年須大幅提升裝置容量 2023 發電結構 化石燃料等 84.2% 核能 6.3% 再生能源（合計） 9.5% 太陽光電 ~4.6%風力 ~2.2%其他再生能源 ~2.7% 2050 淨零目標：再生能源 60–70% 65% 再生能源 資料：經濟部 2024-10-16 立法院專案報告 / MOE《臺灣產電結構轉轉轉》
2023 臺灣電力結構（2025 年再生能源已達 13.3%，經濟部能源署）
資料來源：經濟部 2024-10-16 立法院專案報告、經濟部能源署發電概況、教育部教材《臺灣產電結構轉轉轉》
活動三・步驟 2

家鄉能源盤點任務

用 Google 地圖加公開資料，盤點你家 2 公里內的能源設施。

類型名稱／位置距離是否可再生
火力電廠
太陽光電場
風機
水庫／水力
變電所
完整互動版見 worksheet.html §5
活動三・步驟 3

生質能永續判準

來源

  • 天然林？
  • 人工林？
  • 作物殘渣？
  • 廚餘／糞便？

再生速度

  • 砍 1 棵 30 年樹
  • 就要種回 3 棵
  • 且等到長大

替代品

  • 同樣的熱
  • 能不能用光電取代？
  • 太陽熱水取代？

只有「再生速度 ≥ 燃燒速度」才算永續。

參考資料：IPCC AR6 第三工作組第 6 章、聯合國糧農組織永續生質能
活動四

從我做起

學生治理 ＋ 推廣影片挑戰

活動四・步驟 1

COP28 決議：2030 再生能源三倍化

2022 → 2030 再生能源累計裝置容量 × 3 長條圖 概念整理圖
COP28 決議：2030 年前全球再生能源三倍化 長條圖比較全球再生能源累計裝置容量，縱軸 0 到 12,000 GW，長條高度與數值成正比。2022 年累計約 3,400 GW，2030 年目標至少 11,000 GW，約為三倍。COP28 決議 2030 年前再生能源裝置三倍化，能效改善速率也須加倍，IEA 淨零路徑支持此目標。目標值為近似示意。 COP28 決議：2030 年前全球再生能源三倍化示意圖 03,0006,0009,00012,000累計裝置容量（GW） 約 3,400 GW 約 11,000 GW × 3 2022 年累計裝置容量 2030 目標三倍化需達到 COP28 決議 2023年 UAE 峰會 2030 年前 再生能源裝置 三倍化 能效改善 速率也須加倍 IEA NZE 路徑 支持此目標 資料：COP28 / IEA NZE 2050 近似示意 | 資料：COP28 Global Stocktake、IRENA（2022 約 3,400 GW → 2030 至少 11,000 GW）、IEA NZE
COP28 決議：2030 再生能源三倍化
資料來源：國際能源署 — 2050 淨零路徑
活動四・延伸

全校行動四面向

治理

  • 學生議會提案
  • 學校能源轉型工作坊
  • 每月公布用電與碳排

校園營運

  • 屋頂光電可行性評估
  • 用電儀表板
  • LED ＋ 冷氣溫控
  • DIY 綠電角

課程

  • 跨自然、社會、藝文、英文、數學
  • 校園能源年度觀察

社群

  • 社區能源日市集
  • 家長共學工作坊
  • 連結再生能源合作社
活動四・步驟 2

專題任務發布

每組要交兩件作品。

作品 A

60 秒推廣影片腳本

目標觀眾：國中學弟妹
主題：為什麼推再生能源
工具：CapCut／iMovie／PPT 錄屏

作品 B

校園再生能源提案書

CER 結構：主張→證據（≥3 筆）→推理
＋全校行動四面向檢核
＋具體時程

評分重點：主張清楚＋證據扎實＋可行性高。

完整互動版見 worksheet.html §8
活動四・收尾

三個帶回家的問題

開放題 1
屋頂 vs 農地
如果你是總統，光電會優先推哪一個？有沒有第三條路？
開放題 2
核能延役？
老人說「沒電年輕人受不了」，年輕人說「核廢料要守幾萬年」
開放題 3
屋頂光電
回本要 8–10 年，你會建議爸媽裝嗎？

沒有對錯，能不能用證據和理由講清楚，才是重點。