能源的開發
本主題可以幫助學生瞭解為何他們和其他人類越來越仰賴能源的開發及利用,以滿足他們的生活水平。了解何謂能量及其如何流動,對於體會人類為何會更珍視、並將能源視為一種資源的態度是有必要的。
 
能源的開發

了解這些觀念可以幫助學生理解人類如何利用科技來更進一步利用能量。此外,還可以幫助學生辨識、比較不同的能源—例如再生以及非再生能源—並更能理解和能源相關之技術。
19. 初級能源不是已被發現就是還儲存在自然中。
有關次要能源請參照觀念20
有關再生以及非再生能源請參照觀念25
•太陽是主要的能量來源之一,也是地球能量的起源。來自太陽的能量儲存在其它主要的能量來源中,如煤炭、石油、天然氣以及生物量(如木頭)。太陽能量也是風和水循環所需之能量。
要認識水循環和其它生物地球化學循環請參照觀念13。
• 其它在地球上發現之主要的能量來源還有來自輻射性物質之核能、儲存在地球內部之熱能、以及因為地球引力而潛在之能量。

20. 次級能源乃是利用科技從主要能源中製造出來。例如,藉由在發電廠燃燒煤炭或是使用光生電壓式電池來攫取太陽能來發電等—電是次級能源。我們也可以從作物中製造酒精性燃料。
21. 當能量來源可以滿足社會需求或需要時,就會被個人或社會認為是能源。使用資源的例子包括燃燒木頭取暖、開採及精煉石油以製造運輸所需之燃料或是製造出如塑膠等物料。
22. 人類社會以下列方式獲取能源:
• 狩獵社會從分散式能源系統中獲得所需能源—如從森林中砍伐木材以供燃燒煮食。
• 非工業式農業社會也從分散式能源系統中獲取所需能源—如使用風車碾穀物—但這些系統比狩獵社會的系統集中。
• 工業社會從混合的集中式能源系統中取得能源(發電廠),也從分散式能源系統中攫取,但集中式能源系統仍為主力能源系統。這些能源系統的大部份都是因為對主導能量的自然定律有足夠之理解,並運用所得知識創造出高超能源技術開發出來的。 23. 有些能量來源是集中的,如儲存在核能廠之濃縮鈾中之核能,其它則是散射式的,如儲存在海洋中的熱能。
24. 從地理方面來說,地球的能量來源分佈不均。 25. 能源可分成非再生和再生。
• 非再生資源不是經緩慢的自然過程進行取代,就是完全不能被取代。非再生資源包括化石燃料—煤炭、石油、天然氣—還有諸如鈾所提供的核子燃料。
• 再生能源可以讓自然過程快速取代。再生資源包括太陽能。

 
能源的消耗
領會這些觀念可以幫助學生對現今人類社會仰賴能源的程度進行評價,也可以分析我們今天為何將能源當作資源般珍視。
28. 供給和需求影響能源的發現、開發以及利用。能源的供給和需求由資源的可得性、技術發展層次,以及社會因素,如生活模式、健康、安全、經濟、政治和文化決定。
參照下個主題--能源利用的效應—以瞭解因為能源消耗所造成之經濟和社會政治效應之觀念。
29. 全球對能源的需求不斷上升。這是因為人口不斷成長、全世界的能源消耗量持續增加的關係。有些能源已經逐漸枯竭,但隨著需求增加,對這些資源的競爭也同時增加。這對於像化石燃料等的非再生資源尤其如此。
 

開發再生能源

這些觀念是觀念25的延伸。它們可以幫助學生瞭解為何他們和其他人類會開發和利用再生能源以滿足其生活水準。瞭解何謂再生能源,以及它在系統中的流動對於要領會為何人類會珍視、並將再生能量視為一種資源的原因是有必要的。
 
再生能源的發展
瞭解這些觀念可以幫助學生理解再生能源
25.1 再生能源來自可以不斷補充的能源。
25.2 人類常用的再生能源有太陽能、風力、水力、生物質能以及地熱。
25.3 從歷史上看,人類社會一直以來都會利用再生資源以滿足其能源所需。
25.4 再生能源對很多居家和商業應用而言,是項很可靠的能量來源,包括供暖、供電以及汽車燃料。
25.5 每一種再生能源都有其比較適合的應用之本質。
25.6 不同的來源以及/或使用技術不同,將再生能源轉換成可用能源的效率也各異。 25.7 再生能源的可得性各有差異。有些可以經常取得,但有些則斷斷續續的。間歇式的能源可以儲存起來供日後使用。
25.8 再生能源系統可以是集中或分散的。集中式的能源系統是指在某一個位址上,大量的能源從一種形式轉換成另一種形式。分散式的能源系統是指在許多位址上,由個人或是一小群消費者,將小量的能源從一種形式轉換成另一種形式。
 
太陽能
理解這些觀念可以幫助學生瞭解太陽能
25.9 太陽能是照在地球表面之輻射能。
25.10 太陽能可用來發電或將空氣或水加熱。太陽能供暖可以是被動的或主動的。被動的太陽能供暖系統是從某種架構上攫取太陽的能量,將之轉換成低溫熱,然後讓它自然循環。在主動式太陽能加熱系統中,集熱器會吸收太陽能,再利用唧筒或其它設備來循環加熱過的液體。
 

風力能

理解這些觀念可以幫助學生瞭解風能
25.11? 風是移動中的空氣,因為太陽照在地球表面加熱不均衡所造成。
25.12? 風力能可用來發電、碾碎穀物、或打水。地球表面上空的風速會增加,所以風力機多設在高塔上。

 

水力

理解這些觀念可以幫助學生瞭解水力能
25.13 水力是由下墜的水產生的動能。水流(量)以及高度決定此流動中的水所能製造的能量多寡。
25.14 水力發電廠攫取落水之動能以發電。要獲得這樣的能源通常都要在河上蓋水壩、建立一個人造蓄水庫、或是透過發電設施將河流的一部份進行引流。
 
生物質能
理解這些觀念可以幫助學生瞭解生物質能。
25.15 生物質能是指從活著的或是最近活著的有機質中釋出的能量。(相對於化石燃料)。人類透過一些過程將此能量以有機質的方式釋出。這些過程包括燃燒以及發酵。 25.16 生物質能可有多種用途。可以透過燃燒發電、供暖或是加工成為燃料。
 
地熱能
領會這些觀念可以幫助學生了解地熱能。
25.17? 地熱能是一種來自地球內部的熱能。地熱資源從淺源(低溫)到地球表面以下數公里之熱水、熱蒸氣或是熱岩石(高溫)都有。
25.18? 地熱資源可有多種用途。低溫地熱資源利用溫度相對固定的土壤或是表水當作熱源及熱淵來設置熱泵以提供冷暖氣給大樓。高溫地熱資源是地下熱水或熱氣儲藏庫,接通後可用來發電。