這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）

"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"

作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人

近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？

電池的構造與原理

所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。

電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。

兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。

不同的鋰電池主要是陰極材料不同

不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。

固態鋰電池未來發展值得關注

由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。

電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。

電動車的普及有賴電力基礎建設

電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。

如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。

電動車不會排放廢氣　更環保而且節省能源？

由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。

根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。

電動車只能改善空氣污染　無法解決能源問題

充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。

汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。

氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重

傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。

燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。

儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油

燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？

首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。

為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？

很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？

不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？

能源問題人人有責　不能把責任推給政府

經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。

責任編輯/周岐原

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole

♡

to 高中生, 大一生, 大二生:
這篇文是針對數學系, 電機系, 資工系的比較
可以衡量看看自己對哪部分的數學較有興趣

#也提供正在準備備審的學測生
#針對這三個科系更深入的了解

[大學介紹篇1-數學成分的差異]
喔! 對了!!
本來預計要寫"[求職篇5-暑期實習]"的說
但投了5~6個實習都收無聲卡...
是故只好停刊, 改成大學介紹的主題了
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問題: 數學系的數學 v.s. 電機系的工數 v.s. 資工系的數學
這三者有何差異呢?
*感謝高三生Lin Lee提供這個好問題
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1. 數學系的數學
以台大數學系而言, 從高中生可理解的角度分類必修課
60%分析類: 微積分, 分析(高等微積分), 機率導論
常微分方程, 偏微分方程, 複分析(複變), 幾何(微分幾何)
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30%代數類: 線性代數, 代數
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10%程式類: 計算機程式設計, 計算數學導論
其中又以分析, 代數, 幾何, 複變為最最困難的科目
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而且個人認為
分析的精華在於Lebesgue(1875~1941)的Lebesgue積分
代數的精華在於Galois(1811~1832)的Galois理論
相較於數學歷史, 兩位都是近兩百年的年輕數學家
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所以我會把數學系的核心學習內容--分析+代數
稱呼為"現代數學"
而國高中所學的算是"古典數學"
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類似於物理系的學習內容--相對論+量子力學
稱呼為"現代物理"
而國高中所學的算是"古典物理"
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2. 電機系的工數
以台大電機而言
工數=分析類+代數類-{分析,幾何,代數}
當然, 程式類會比台大數學還要重好幾倍
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換句話說
電機系的數學部分=被拔掉{分析,代數,幾何}的數學系
雖然電機系免除這三大魔王的摧殘
但還是有同等級的電路/電磁/電子學迫害
總之, 電機系的數學成分相當高就是了
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當然, 電機系的工數課都在代公式, 簡化, 求解居多
另外, 數學系的數學課則是套定理, 推理, 證明居多
兩者有不同的需求, 不同的難度, 和不同的發展
電機系學工數是為了信號與系統, 三電, AI等等
一些進階領域都需要不少線代/機率/微分方程的知識
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所以, 電機系的核心學習內容--三電+工數+演算法
基本上就是18世紀以後的電學+用工數語言描述
這也是電資學院最夯的"電子系"的基礎囉
不過, 很多電機人跨去資工又是另一個故事了
基本上就是沿著演算法的路往資工方向走
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3. 資工系的數學
以台大資工而言
數學={微積分,線代,機率}+{離散,資料結構,演算法,自動機}
當然, 程式類又比電機系重了不少
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基本上, 資工系只修{微積分,線代,機率}
大概可以算是二類組最低要求的數學知識吧
所以, 他們的重點在於{離散,資料結構,演算法,自動機}
也就是俗稱的"理論電腦科學"領域
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按照時間順序來說的話
20世紀的數學家在探討是否所有問題有答案
而理髮師的悖論則說明有些問題無法解
因此, 有人試著從邏輯切入, 試著判斷問題的真偽
也有人試著設計機器, 自動地分辨給定問題的真偽
前者最終以失敗告終
但他建立的數理邏輯, 則讓後者成功了
這種機器稱之為"圖靈機", 也就是現在的"電腦"
而過程中的這些理論則屬於自動機與形式語言
是理論電腦科學的起源

ref: 這段是某篇看過的文章內容, 跟這篇有點像 https://www.thenewslens.com/article/55863
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總之, 70年前二戰時, 第一台破密用電腦被實作出
直到大約50年前, 才開始發展演算法來有效使用電腦
而演算法又包含各種策略,圖論,P&NP,組合學等等
以上的這些統稱為"理論電腦科學"領域
基本上就是不管硬體和系統, 不寫程式的電腦科學部分
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所以, 資工系的核心學習內容--
{線代,離散}+{資結,演算法}+{作業系統, 計算機結構}
基本上就是近70年發展的電腦科學
我會稱呼理論電腦科學部分為"後現代數學"
也就是近100年的數學發展
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下次要是有機會的話
再來聊聊給分甜度的問題好了
問題: 為何數學系給分超低v.s.電機系給分超甜
或者是也可以談談往研究所發展的問題
問題: 數學系, 電機系, 資工系研究所發展趨勢
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不確定高中生對於哪個比較有興趣
也有可能我就懶得再發文了
總之...
歡迎下方留言各位感興趣的相關問題唷!

#歡迎上進的高中生們
#把我的語錄抄進備審
#我的理解深度還行吧
#不確定QQ

能動斷層分布在核四廠址內及外,應立即廢除核四!! (11/22/2018 風傳媒)

「枋腳斷層應被認定為能動斷層，另核四兩反應爐間之斷層、兩汽機廠房正下方之「S斷層」等不排除為活動斷層，多條海域線型為活動斷層及核四外海近岸處不排除有活動中的火山，因而核四廠址明顯不符合美國核管會核能電廠選址準則規定，請政府立即廢除核四。」

記得2013年2月初，法國前核安署署長Mr.Lacoste訪台在台大發表公開演講，當時由中華民國核能協會理事長潘欽教授會議主持會議兼翻譯；演講後我問了問題，其中一個問題是「核四廠二個反應爐相距197公尺，但在二爐間有一斷層寬約50-70公尺，如果在法國，這樣能取得運轉執照嗎？」，潘卻說斷層之英文他不知道無法翻議。前些時候遇清大葉宗洸教授，我邀他就核四地質辦一場辯論會，葉說他對地質不了解。由以上兩例子可以看出《台灣學核工者對台灣之斷層及地質知識非常缺乏》，所以他們才會認為台灣之核電廠可以安全運轉。

因而在以核養綠公投前一周，將「核四廠址不符合美國核管會廠址規定」之重要地質資料公開，如果以核養綠公投通過核四重啟，將是我國北部國土災難的開始。

民國69年由台電開發處主辦鹽寮廠址第一期地質探查，在枋腳斷層通過之台地上，尋找可供碳十四同位素鑑定法的有機物試樣；所獲取的試樣，經送往美國Krueger Labaratory鑑定，結果有一樣品約30,500年。

依據美國聯邦法規編號10CFR Part 100 Appendix A ；「核能電廠地震與地質選址準則"中能動斷層之定義之一，為三萬伍千年內地表附近至少曾發生過一次錯動者。」枋腳斷層應被認定為能動斷層。

依據經濟部102年4月核能議題問答集第39頁：「核四廠選址是根據美國核能管制委員會（NRC） 1975年頒佈的核能電廠選址準則，規定廠址半徑 8公里內不得有長度超過 300公尺之活動斷層。1998年美國核管會重新修定上述選址準則，保留廠址半徑 8公里內沒有活動斷層規定，但取消活動斷層長度限制。」而枋腳斷層距核四第一、二號發電機廠房之最近距離為1公里，以美國核能管制委員會的核能電廠選址準則，核四廠址根本不能作為核能電廠之建廠廠址。

依據八十三年元月由中國地質學會完成之「核四廠場址及鄰近地區之地質複查及評估」期末綜合報告,圖4-2.5中所述之低速帶其實等於破碎帶就是斷層, 一號反應爐與二號反應爐其爐心間距離約197公尺，斷層帶寬度50-70公尺佔了二反應爐間之大部分面積 ◦

102年4 月17日立法院經濟委員會通過提案「台電公司針對核四廠場址所在地及其周遭地質、 海域，
應重新辦理地質調查工作」，102年11月由經濟部完成「 核四地質調查安全評估報告」；經濟部中央地質調查所邀請地質、地震、土木及防災等八位專家組成「 核四地質調查檢核評議小組」，「 核四地質調查檢核評議小組」於102年11月13日召開第二次會議，查檢核評議小組林殿順委員對第一、二號反應爐間之低速帶於會中建議「此低速帶走向為『東北-西南向』且非常靠近反應爐，其走向類似於外海之正斷層，故須特別注意研究其活動性。」因而兩反應爐間之斷層不排除為活動斷層。

根據「 核四地質調查安全評估報告」資料 ，報告中記錄「 …顯示S構造至少可延伸約2,000公尺；而且它的確具有斷層的特性，屬於斷層中的左移斷層，因此可以將其正名為『S斷層』，以下報告內容皆以『S斷層』取代『S構造』。」及檢核評議小組溫國樑委員（國立中央大學地球科學系教授）提出意見「說明S 構造是否未擾動上覆的沖積層？由於報告中地物探勘成果看來仍有疑問，因此請進一步調查確認S 構造之活動性。」因而核四廠汽機廠房正下方之S斷層不排除為活動斷層。

檢核評議小組李錫堤委員（國立中央大學地球科學系教授）：「S構造是核四廠安全的關鍵問題。目前僅根據鑽探資料評估S構造未擾動上覆年代四萬多年的沖積層來說明非屬capable fault , 但此證據並不能充分支持其未擾動上覆沖積層。⋯⋯。若4萬年來擾動不只一次，則屬capable fault。若進一步調查結果，S構造非屬Capable fault，則亦須考慮sympathetic movement，即鄰近斷層錯動時，震波傳遞至廠址，S構造是否會有共鳴式的移動而影響結構安全。」

由2013年核四廠區槽溝開挖廠址研擬評估示意圖及1、2號汽機廠房S構造分布圖，可看出S斷層位於一、二號汽機廠房之正下方，103年3月經濟部張家祝部長提供給立法院之書面資料「核四廠『汽機廠房』附近發現存在一斷層構造，⋯⋯」是蓄意以不實資料欺矇立法院。

民國102年利用海上多波束最新技術測繪海底地形並進行核四外海變動地形判釋，並配合3.5K底質剖面資料定義出海域十條線型；圖5-4.3中之線型1為活動斷層，線型1非常靠近核四廠，線型1非常可能就是距核四第一、二號發電機廠房最近距離1公里之枋腳斷層延伸至海域的部分。

核四廠廠內、外有眾多之斷層, 枋腳斷層距核四第一、二號發電機廠房之最近距離1公里，屈尺斷層距核四第一、二號發電機廠房之最近距離1.5 公里，貢寮斷層、澳底斷層距核四第一、二號發電機廠房之最近距離約2公里。枋腳斷層應被認定為能動斷層，另核四兩反應爐間之斷層、兩汽機廠房正下方之「S斷層」等不排除為活動斷層，多條海域線型為活動斷層及核四外海近岸處不排除有活動中的火山，因而核四廠址明顯不符合美國核管會核能電廠選址準則規定，請政府立即廢除核四。

本人在十月十八日投書《核四廠址不符合美國核管會廠址規定，應立即廢除核四》一文 ，原能會終於在25日以新聞稿回應「對於作者所提核四廠相關地質問題，本會將進一步暸解後，展開後續調查及研究工作」；一個月時間過去了，不知道原能會之調查進度為何？聽原能會核管處人員說尚未有任何進度。至今台電不敢公開以新聞稿回應我的投書，請問台電公司為何不敢出來面對核四廠區內、外活動斷層之問題 ?

請問馬前總統、江宜樺、毛治國、蔡春鴻、魏國彥、黃重球、林伯豐、潘欽、李敏、葉宗洸、王明鉅、王伯輝、美華核能協會會員、核四再安檢小組成員、核四安檢專家監督小組等人士，鹽寮這樣的地質能建核電廠嗎？

文：楊木火 / 鹽寮反核自救會總幹事

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/636163

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