綠地變光電？ 請台糖繼續務農吧!

華健／海洋大學輪機系教授（基隆市）

台糖公司計畫在屏東縣萬巒鄉新赤農場推動「農電共生」計畫，這一帶是當年推動萬頃平原林範圍，早已綠樹成林，砍樹種電也引發爭論。本報系資料照／記者劉學聖攝影

台糖公司計畫將萬巒屏東沿山公路兩側兩百公頃平地林，改成光電園區，引發反彈。

台糖從務農賣農產品轉而發電賣電，配合政府能源轉型大政，可以理解。但犧牲耕耘多年，普受好評與喜愛的平地林地，去換取太陽光電，難以得到社會大眾支持；就算最後勉強運轉發電，接下來的太陽能，乃至其他再生能源推展，不難想見會受到更大挑戰，阻礙永續能源在台灣發展前途。

台糖自民國八十六年起推動全民造林，至一○六年已於九縣市造林累計一二二九七公頃，並舉辦論壇，邀集相關產官學專家，討論平地造林之規畫及利用方式，作為未來林業發展之規畫方向。台糖指出，全民造林、平地景觀造林、綠色造林，環保林園大道計畫增加淨化空氣品質、涵養水源、生物多樣性維護及碳吸存等效益。

發展太陽光電，需要「穩健」持續發展！和其他再生能源一樣，面對傳統能源，太陽光電要能嶄露頭角進而得到持續支持，靠的絕非短暫耀眼光芒，而是持續、令人信服的實惠表現。

以太陽光電取代大片好不容易長成並有效減碳、清淨空氣的成熟樹林，不僅無助發揮太陽光電優點，更會汙名化並消耗社會對太陽能乃至整體再生能源的支持。

目前世界上達成再生能源發展目標的前幾個國家，包括冰島、瑞典、哥斯達黎加、尼加拉瓜、英國、德國、烏拉圭、丹麥，他們的成功，在於多元利用當地先天優勢，充分發揮再生能源因地制宜特性。

在台灣，主要源自植物的生質能源，不僅是百分之百本土能源，且優越的生長條件，也可望確保來源穩定，彌補風與太陽能的不足。

自二○一一年以來，世界生物能發電每年都穩定成長超過六％，一八年更增加超過八％。以歐洲為例，ＥＵ３（德、法、義）的再生能源中，生質能占近六成。

政府官員談起能源轉型，最常引用德國。德國的生物氣正快速成長，運轉的生物氣場，從二○○五年的二千七百 座，成長到一五年的二萬座，可供應電力約是德國總發電量十七％。德國農民從生物氣發的電可饋入電網，獲得補貼。理想情形下，加工過程中產生的餘熱，還可用以促使該廠達最大能源效率。

生質電力，指的是利用生物質量發電，其電力系統技術包括直接燃燒、共燃、氣化、熱分解及厭氧發酵。隨著許多國家積極透過引進生質能取代燃煤發電，改進空氣品質，生質能發電可望在未來持續成長。

目前全球生質能發電，以林木為主要燃料來源，其他包括農業殘料及經過分類垃圾。從永續角度看，生質能源可降低生命周期的空汙與溫室氣體排放，同時避免對社會、環境及經濟造成衝擊，並對整體能源體系的去碳做出貢獻。

台糖在農牧業貢獻卓著，又引領全民造林；未來請台糖繼續保有並經營樹林，同時也在追求永續能源上扮演更稱職的角色吧。

二次鋰離子電池簡介及常見分類

可充電式二次鋰離子電池是一種由正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼所組成的電能儲存及釋放裝置，具有體積/質量能量密度大、工作電壓高、自放電效率低、無記憶效應等優點，已被廣泛應用於消費類電子產品中，亦開始大量使用在油電混和動力及純電驅動的汽機車上

正極材料：採用鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳(NCM)/鎳鈷鋁(NCA)三元材料、磷酸鋰鐵等，正極材料直接影響鋰電池標稱電壓、充放電性能、能量密度等主要特性，其反應為放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌
負極材料：多採用石墨(鈦酸鋰電池的負極材料為鈦酸鋰)，其反應為放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入
隔膜：把正負極分隔開來，防止接觸短路
電解質/液：鋰鹽(六氟磷酸鋰)+溶劑的電解質溶液，鋰聚合物電池則採用膠狀/固態的聚合物材料取代液態溶劑，鋰離子可在電解質/液內移動並穿過隔膜以完成充放電反應

隨著應用領域的不斷擴展，對鋰離子電池的性能及安全要求也越來越高，使用者期待的理想型電池應具備安全、容量大、充電快、長壽、便宜等條件。然而魚與熊掌不可兼得，現有的二次鋰離子電池的主要性能指標是充放電倍率性能、能量密度、循環壽命、安全穩定性、運作溫度範圍、價格。當想要提高單一個指標時，其他的指標相對來說都會受到影響或減損。只有各項性能指標均衡的電池，才能適應更廣泛的使用環境，並在確保使用安全的同時，降低成本，提升效率，才能成為市場主流

三元鋰

三元鋰電池是指使用三元材料做為正極，石墨作為負極的鋰電池。正極三元材料內所含的鎳+鈷+錳 (NCM)或鎳+鈷+鋁(NCA)三種金屬材料比例可在一定範圍內調整，並且其性能隨著比例的不同而變化。鎳的作用是提升能量密度；鈷的作用是提升穩定性，並提高循環壽命和倍率性能；錳或鋁也有提高電池安全性及穩定性的作用

三元鋰電池正極材料分解溫度在200℃左右，分解時會產生劇烈化學反應產生更多熱量，熱量快速累積最後會導致熱失控，使用三元鋰電池時有較高的監控管理要求，使其可以工作在安全狀態下

特性：
1.標稱電壓：3.7V/3.8V
2.正極材料：鋰與NCM(鎳+鈷+錳)或NCA(鎳+鈷+鋁)三種金屬材料合金氧化物
3.負極材料：石墨
優點：
1.能量密度高，相同體積/重量的電池可攜帶的電能(Wh)最多
2.放電平台標稱電壓高
缺點：
1.安全性較差，無法承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充，將會導致起火及爆炸
2.耐高溫/熱穩定特性較差，高溫下容易導致熱失控，需要充足的管理措施，避免電池過熱發生危險
3.循環次數較少，壽命較短
4.製作正極材料需使用鎳/鈷/錳等重金屬，鈷的礦產資源有限價格高，且不落實回收會造成環境汙染

磷酸鋰鐵

磷酸鋰鐵電池是指用磷酸鋰鐵作為正極，石墨作為負極的鋰離子電池，製作磷酸鋰鐵正極材料不會涉及到鎳、鈷等金屬資源，相較於鈷，鐵與磷在地球資源含量十分豐富，原料成本較低。比起三元鋰，磷酸鋰鐵電池具有耐高溫特性，更好的安全穩定性，更長循環壽命的優勢

特性：
1.標稱電壓：3.2V/3.3V
2.正極材料：磷酸鋰鐵(LiFePO4)
3.負極材料：石墨
優點：
1.比起三元鋰，磷酸鋰鐵的循環次數較多，壽命較長
2.比起三元鋰，磷酸鋰鐵穩定性及安全性較高，即使發生劇烈碰撞/物理破壞/過充/短路也不會導致爆炸
2.功率密度大，可承受高倍率充放電
3.耐高溫特性好，於高溫環境下仍可釋放100%容量，正極材料的分解溫度高，不易出現熱失控
4.製造時沒有使用高單價重金屬鈷，材料成本低，並符合歐洲RoHS規定，為綠色環保電池
缺點：
1.比起三元鋰，同體積/重量的磷酸鋰鐵能量密度較低
2.在低溫環境下，放電能力及可用容量均明顯下降
3.品質不佳的電池，串聯組合使用一段時間後，電池單體電壓一致性差異會加大

鈦酸鋰

鈦酸鋰電池是把原本石墨負極材料用鈦酸鋰取代，並與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極所組成的二次鋰離子電池。鈦酸鋰本身不能提供鋰源，只能與含鋰的材料搭配使用，雖然也有鈦酸鋰正極材料，金屬鋰/鋰合金負極材料的組成方式，但普遍所稱呼的鈦酸鋰電池是指採用鈦酸鋰負極材料的二次鋰離子電池

石墨材料在充放電過程中鋰離子會反覆嵌入/脫嵌，使體積發生變化及材料變形導致整體循環性能變差。鈦酸鋰在充放電中鋰離子嵌入/脫嵌不會影響其材料的結構，所以鈦酸鋰被稱為”零應變材料”。這種”零應變”性質避免充放電過程導致材料結構發生變化，可提高電池的循環性能，減少容量衰減並延長使用壽命。與三元鋰/磷酸鋰鐵電池相比，鈦酸鋰電池在循環壽命的表現有明顯優勢

石墨負極會在與電解質/液接觸的介面上形成一層SEI膜(Solid Electrolyte Interface，固體電解質介面膜)，造成電池首次充放電效率較低，消耗較多鋰離子導致不可逆容量較大，長期循環使用容易形成鋰枝晶造成電池內部短路影響使用安全。與石墨負極材料相比，鈦酸鋰不容易產生SEI膜，表面也難以生成鋰枝晶，可避免電池內部短路影響使用安全

特性：
1.標稱電壓：2.3V/2.4V(採用錳酸鋰正極時)
2.正極材料：常見為鈷酸鋰或錳酸鋰，也可以用三元鋰/磷酸鋰鐵等
3.負極材料：鈦酸鋰(LTO)
優點：
1.安全穩定性好，可承受劇烈撞擊、物理穿刺/擠壓、輸出短路、過充，而不起火或爆炸
2.鈦酸鋰具有較高的鋰離子化學擴散係數，功率密度高，可承受大倍率充放電
3.循環次數最多，壽命長
4.耐溫度範圍廣(-50℃至+60℃)，可在低溫及高溫環境下正常充放電
缺點：
1.相較三元鋰/磷酸鋰鐵電池，同體積/重量的鈦酸鋰電池能量密度是最低的
2.負極材料製造需要金屬鈦，原料及生產成本高，也十分要求製造技術水準，導致鈦酸鋰電池單價高
3.鈦酸鋰電池因負極不容易產生SEI膜，鈦酸鋰會催化電解液分解產生氣體，產生脹氣問題，導致性能下降，壽命縮短及影響安全性，需要從材料(電解液)、設計(鈦酸鋰表面包覆奈米碳)及製造(減少材料雜質，控制製造環境濕度)上改進以有效抑制脹氣
4.品質不佳的鈦酸鋰電池一致性存在差異，隨著充放電次數的增加電池一致性差異會逐漸增大

無論何種二次鋰電池單體，當組成電池組(Battery Pack)時，必須要有穩固且同時考量到電池散熱的阻燃式固定結構(可避免電池承受震動衝擊受損或是過度擁擠造成散熱不良)，電池單體之間以及正負輸出端牢固且低阻抗的連接方式(可避免造成大電流傳輸阻抗及接觸不良產生火花)，電池組透過內建BMS(電池管理系統)/BMU(電池管理單元)/VTM(電壓溫度監控)來針對串並聯組合的複數單體進行單體電壓、電池組電壓、電池組電流、電池組溫度進行管理及監控，避免因電壓/電流/溫度異常而導致使用上的風險

成功高中畢業學長游舜凱，原本念台大生科，但不放棄行醫的抱負，花了1000多天的努力，終於考取心中理想：醫科。
舜凱學長之前分享了數學科重點和準備方法心態，現在分享物理囉！
快tag身邊的學測、指考戰士👍🏼
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高二
▶️直線運動（自己念 不會可以回去國中再學）
▶️平拋 斜拋很重要（二維獨立性：水平方向 鉛直方向）
▶️靜力分析：
先全體，再個別
二維獨立性（水平鉛直 切線法線）
平衡＝合力為零 合力矩為零
移動平衡是看合力
轉動平衡是看合力矩
不平行的三力平衡延長線要共點且形成封閉三角形
▶️牛頓定理有三個
常用手法：
東西會動是因為有速度不是因為力（慣性）
靜摩擦力沒有公式 只有最大靜摩擦力有公式
合力（大減小）＝選定系統質量 X 加速度
▶️簡諧運動：
等速率圓周運動投影為簡諧運動
討論位移 速度 加速度 絕對不要背公式 用畫圖的 減少記憶負擔
端點：加速度最大 速度為零
平衡點：加速度為零 速度最大
彈簧只會考水平 鉛直彈簧如果不會可以略之
▶️動量守恆的前提系統不受外力（注意是鉛直方向守恆還是水平方向守恆）
角動量守恆的前提是不生力矩
力是動量的時變率 力矩是角動量的時變率
力學能守恆的前提：僅保守力（重力 彈力 電力）做功
▶️天體能量搭配克普勒行星運動定律命題（注意橢圓軌道 or 圓形軌道）
▶️衝量動量定理：F(力）x T(經過時間）＝M(系統質量）x 速度變化
功能定理：合力做功＝動能變化（注意：做功有正有負 變化量必為末減初）
FT圖面積表示衝量（動量變化） FX圖表示做功
AT圖面積表示速度變化
▶️看到題目有提力有時間基本上考衝動定理
看到題目有提及力和作用的距離通常考功能原理
▶️碰撞只有三種：完全彈性碰撞 非彈性碰撞 完全非彈性碰撞（碰撞合體）
碰撞一定動量守恆 但是力學能不一定守恆
可以把系統動能分成質心動能和內動能（內動能公式強烈建議背）
質心動能永不變 通常都是內動能做能量轉換（轉成彈力位能 或是熱能散失等等）
完全彈碰的速度公式要背（106指考單選有命題）
▶️等速率圓周運動公式要背
會衍生考天體圓周 或是 電子繞原子核做圓周
列式都從：庫侖力或是萬有引力當作向心力 開始想
建議天體圓周的速度公式和週期公式要背
氣體動力論推導一次背結論
氣體混合不外乎利用莫耳數守恆和能量守恆（化學考氣體混合可能會反應）
注意題目是問總能 一個分子平均動能 還是 一莫耳平均動能
▶️波動通常考圖型
看題目一定先看是給 Y-X圖（波形圖） 還是 Y-T圖（波上某點的位移圖）
固定端 自由端圖片判讀
駐波很重要：兩端固定 or 一端固定一端開放
駐波頻率公式直接背（搭配諧音 泛音）
▶️光學偏重考物理光學 幾何光學的部分通常命題點是全反射（考古題很多不贅述）
全反射的臨界角公式一定要背 只有密介質到疏介質才可能全反射
全反射計算可能搭配三角的公式代換 角度大膽假設一定可以消或是代換
幾何光學一定要會斯司奈爾公式
透鏡的題目命題率太低（時間不夠就略看） 但是透鏡公式要會背會用
視深實深問題不常考但106指考單選有命題 稍微注意！！
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❤️其他重點放在留言區哦！