電..的二三事

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生活在臺灣,電,已經是公民生活中如陽光、空氣與水般不可或缺的維生物質。我們看不到電,但它支持並影響著生活中的食、衣、住、行、醫療等各面向而無所不在。想想隨身的手機、平板、MP3就可以想像如果沒有電,已經習於這種生活型態的我們將會感到如何地不知所措。

電的英文是【Electricity】,這個字是從希臘文【Elektron】轉借而來。【Elektron】在希臘文中指琥珀。而這命名源自於公元前600年時,希臘七賢之一的Thales(達拉斯)用毛皮摩擦琥珀而發現琥珀能吸附稻草或羽毛等靜電現象。這個故事及摩擦實驗,相信很多人在國中/小時的課程中都聽過,作過。

而電對人類生活開始有穿透力,乃至變成支持全球科技、經濟、社會發展不可或缺的因素,則要由十九世紀時,因Volta cell(伏打電池)問世開始的電流實驗開展的一連串電磁現象發現談起,隨著科技的進步,第一台電報機在1851年由Morse(摩斯)發明,1878年Bell(貝爾)首製電話機,1882年Edison(愛迪生)在紐約創設發電廠,人類開始享受電的功能及便利。到了二十世紀,電晶體出現,造就了第一部商用電子計算機,其後發展成高速電腦,在地球上支持並影響著人類生活的各面向活動,如戰爭、科技、社會、環境等,在地球外則把人類帶上月球、太空,進入太空時代。

在科技領域,電荷的單位叫做Coulomb(庫侖),電流的單位叫做Ampere(安培),電壓的單位叫做Volt(伏特),電阻的單位叫做Ohm(歐姆),這些是全球統一適行的標準制。

但在一般公民的生活中,對電的經驗習慣上,會把(電)度和電連結在一起,因為我們用電的代價是以(電)度為單位計價而得。電力公司的(電)【度】一詞,是方便溝通的生活用語,在專業上,它是表示一種可以做功的能量,它的單位是KW-h(瓩-小時),用來量測它的數量的就是電力公司裝在用戶家的電表,如果你有機會看一下電表,可以發現上面的正名就是WATT HOUR METER(瓦時計)。

那為什麼電力公司要用(電)度【KW-h(瓩-小時)】計價呢?這要由我們使用的電器用品談起。臺灣的社會已經是一個高度電氣化的社會,各家庭最少都有電冰箱、洗衣機、電燈、電腦、手機等電器及3C用品。所有電器用品的正常運作都是靠電動機、電晶體、電阻器或其他元件作功來完成,要讓這些元件作功,就要提供它以電的形式帶來的能量(電能),而這種電能會隨著元件作功而消耗掉,如果要讓元件持續作功,就須要持續提供電能。

元件每秒鐘消耗1 J(焦耳)能量的功率稱為1 Watt(瓦),單位是J/sec(焦耳/秒)。在各種電器用品的標示上,我們可以找到這個用品的消耗功率,例如,一台象印保溫熱水瓶的額定消耗功率為985 Watt,表示要維持熱水瓶運作的話,每秒鐘就要消耗985 J的能量【985(J/sec)x 1(sec)=985(J)】,而這能量從那裡提供呢?就靠插頭一插,由電力公司每秒鐘提供985 J的電能給熱水瓶,維持它的運作。當熱水瓶保溫一小時時,它消耗的能量就是985(J/sec)x 3,600(sec)=3,546,000(J),而相對地,電力公司也提供了3,546,000(J)的能量給熱水瓶。對電力公司而言,以J計算供給用戶的能量,會有數字太龐大的困擾,不方便使用。因此,在上述計算能量時,改採用W x Hr概念,因此上述計算式就可單純化為985(W)x1(Hr)=985(W-h),進一步,為反應現實上電能使用的大多數規模,就再以1,000W(1KW)【華文寫為 瓩】為基準,定義每一(電)度為KW-h(瓩-小時),則前述能量985(W-h)就可轉成0.985(KW-h),就是0.985度。

所以電力公司供給的電,本質是一種能量,以(電)度【KW-h(瓩-小時)】為計價單位。當我們想估算家中的消耗電能時,須要知道各電器用品的額定消耗功率(W)及其使用時間(Hr)。但實務上,家中電器用品種類多,使用時間不定,一般人難以簡單算出準確電量,如果要知道準確的數據,還是要找專業能源服務業者進行量測。

而電力公司的電從何而來?當然是從發電廠而來。臺灣現在的發電廠依發電燃料分類,有燃煤電廠、燃油電廠、天然氣複循環電廠,三者合起來一般稱為火力電廠,另外還有核能電廠、水力電廠及一般稱為再生能源電力的風力、太陽光電、小水力、生質能、地熱能等。

近來,電力能源自主的發想因核能及氣候變遷議題,在臺灣逐漸發展,慢慢有公民思考裝設太陽光電發電系統來建立電能自主性,這個行動第一個碰到的問題就是要裝多少KW的系統。這會跟可裝設的面積有關,如果不考慮面積問題,單就滿足家中所須電能時,也是一件蠻複雜的事,因為可以想像的是家中的用電量會依電器使用時段呈現變動而非固定的情形。如果你只想滿足家中恆開電器的電量需求,如冰箱等,可以查各恆開電器的額定消耗功率(W)並加總其值後乘個1.3,大約就是所須太陽面板的總容量,這樣裝起來的話,在晴天時,大概可滿足需求,但仍有陰雨天及夜晚無電可用的情形,而如果要考慮蓄電,那就要再加計蓄電池的容量做設計,就更複雜了。而若再考慮不定時使用的電器時,那真得找專業公司服務了。

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Huasan

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