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摘要:
學生們藉由地圖來找出台灣的幾座主要發電廠和它們的燃料供給路線,並且探討為什麼現代發電廠都設在河邊或海邊。
 
年級程度: 
五年級~八年級
 
領域: 
科學( 地球、環境研究)、社會學科(地理)
 
場地: 
教室 
 
時間: 
準備時間:20分鐘
活動時間:三堂50分鐘的課程
 
關鍵字彙: 
百萬瓦特、煤炭列車
 
主要概念領域: 
•能源開發
•能源的消耗
 
準備事項:
在書店、地圖店和服務站都找得到台灣的高速公路地圖。也可以向觀光局或者交通部訂購。 可以將地圖護貝。將一張有標明著幾座發電廠所在地點印出來給學生,提供參考。(燃料補給路線的答案地圖就在學生習作頁的後面。)
 
 
學習目標
學生能夠
•確認分布在台灣各大發電廠的所在位置;
•辨認出影響發電廠搭建地點的環境條件;
•描述燃料是如何被運送到發電廠的;
•認識到台灣的發電廠主要是依靠進口的石化和核子燃料運作的;
•認識到現代的發電廠都必須仰賴運輸工業來補給燃料。

基本原理:
在地圖上標出台灣各大發電廠的位置、找出它們的燃料補給路線以及探究為何許多發電廠都位在大型水體附近,可以增進學生們對於大規模的電力生產所需的資源以及地理和環境因素的認知。
 
準備教材
•台灣高速公路地圖數張(見準備事項)
•鉛筆
•學生手冊中幾頁的複印本:
台灣發電廠資料一覽表
煤礦小常識
發電廠的燃料補給路線
•不同顏色的螢光筆數支
 
背景說明
(另外請見學生手冊中的煤礦小常識、核能小常識、燃料油小常識以及天然氣小常識。)我們在台灣使用的電力之中,有95 %是由利用石化和核子燃料運作的發電廠所供應的。這些燃料的運送方式不僅是取決於運輸工具的種類,也要端視運送路線和發電廠的地點而定。標出台灣主要發電廠的位置和追蹤它們的燃料補 給路線讓我們更清楚地認識這些因素之間的關係。

在台灣地圖上標出各地發電廠的位置之後,就可以看出來幾個模式。其中之一顯示出大多數的發電廠都位在海邊或河邊。發電廠建造在水體附近的主要原因是發電廠在發電的過程中會產生熱氣,而這時候就需要水來消除過量的熱氣(見水是如何用來幫發電廠降溫的)。

燃料還可以經由其它方式運送到發電廠。煤炭列車─ 一種只用來載運煤礦的火車─ 還有其它種類的貨運火車將為數可觀的煤炭運送到全國各地利用燃燒煤炭來發電的發電廠。利用燃燒燃料油或者天然氣的發電廠則是經由輸送管來補給燃料。以濃縮鈾製成的核子燃料則是以卡車運送到台灣目前的三座運轉中的核電廠。既存的鐵軌、輸送管和主要高速公路的位置,都是在決定在何處建造新的發電廠時必須考慮的因素。

有可靠的燃料補給路線通往台灣各個發電廠是很重要的,因為我們並沒有自己的石化或者鈾礦資源(見學生手冊的相關資料說明)。查閱發電廠的燃料補給路線上面的資料就支持這個論點(詳情請見學生手冊的發電廠的燃料補給路線)。

另一個經有標出發電廠位置後顯示出的模式是大部分的發電廠都集中在台灣的西部。這是因為大部分的人口都集中在這些地區。住在東部的人口較少,所以相對的也不需要那麼多的發電廠。
 
教學流程
引起動機:
1.把一張台灣高速公路地圖貼在牆上。將全班分成每兩到三個人一組。發給每一組一張台灣高速公路地圖和一套螢光筆。請每一組在地圖上找出他們住在哪裡或者上學的地方在哪裡,並用螢光筆標出來。

2.如果學生需要重新復習基本的地圖閱讀技巧的話,請每組在地圖上找出主要的城市和鄉鎮、高速公路、以及地圖上的其它地理特徵,例如台南市、河湖、主要高速公路和鐵路(如果有標示出來的話)。可以把這項活動變成一個比賽或者尋寶遊戲:把一些城市、鄉鎮、河流和其它地理特徵的名稱寫在黑板上,看看哪一組最先在地圖上找到。學生們應該要熟悉地圖上的圖例、索引,還要會使用數字-字母的表達方式(例如6-E、7-C等)。

進行步驟:
1.請學生說說他們有沒有人住在石化或者核能發電廠附近,或者在台灣各處旅行的時候有沒有看過石化或者核能發電廠。如果有,他們有注意到發電廠的外觀、 聲響和氣味嗎?學生可以將他們對於發電廠的印象寫成一兩段的短文,和全班分享。

2.問學生他們覺得在台灣的哪些地方可以找到發電廠。他們應該用鉛筆在地圖上輕輕地標出這些位置。請他們討論為什麼他們認為在這些地點可以找到發電廠。

3.發給每組一份台灣發電廠資料一覽表來檢視上面的資訊。讓學生們複習千萬瓦特的定義來更進一步地了解這個能量單位和發電廠的規模有什麼關係。告知學生,台灣發電廠資料一覽表上只列出台灣主要的煤炭和核能發電廠以及幾家燃燒天然氣和燃料油的發電廠。這上面並沒有列出水力發電的水壩、風力發電機、或者其它以石化燃料或木材運作的小規模發電廠。

4.請每一組在地圖上以圓點標出在台灣發電廠資料一覽表上列出的發電廠位置。 在圓點裡面或附近標示出該發電廠所使用的燃料:煤(煤炭)、核(核子)、油(燃 料油)、氣(天然氣)、木(木材)。學生們可以依據發電廠的規模來改變圓點的大小。

5.在完成標示發電廠的位置以後,請每一組發表他們所看到的模式。他們的觀察結果之中應該要包括以下兩項:
• 許多發電廠都位在較大河川附近或海邊
• 位於台灣南部和西部的發電廠比北部和東部多
• 請全班討論這些模式背後可能的因素有哪些。有些可能和離水或者燃料補給路線遠近有關,有些可能是在城市或人口稠密區域附近。問學生們為什麼許多發電廠都位於大型水體附近。

6.發給每組一或兩張寫有發電廠名稱的索引卡。告訴學生他們要在這項活動期間負責蒐集和記錄這些發電廠的資料,並且之後要向全班呈現他們的所學成果。請每一組在地圖上找出卡片上的發電廠的所在位置。

7.和學生們簡短地回顧大型發電廠是如何用水來降溫的(見文後參考資料)。

8.詢問學生他們認為他們資料上的發電廠是從哪裡取得燃料的。發給他們煤礦小常識。學生們應該會發現台灣的發電廠使用的燃料都是進口的,因為台灣並不生產任何的石化燃料,或者核子燃料所需的鈾礦。

9.請每一組將他們卡片上的發電廠設計燃料補給路線。他們應該要說明他們發電廠的燃料來自哪哩,並輕輕地用鉛筆在台灣地圖上簡單描出幾種可能的路線。他們也應該闡述燃料的運送方式(駁船、輪船、火車、卡車或者輸送管)。

10.發給每一組發電廠的燃料補給路線的複本。請各組發明一套圖示,以不同的顏色和利用虛線、實線的各種組合來代表以煤炭列車、其它種類的貨運列車、駁船和輪船來載運煤炭的補給路線。他們也應該查詢出燃料油、天然氣和核子補給路線。

11.請每一組唸出記載在發電廠的燃料補給路線上有關他們卡片上的發電廠的描述,並在地圖上標出它們的燃料補給路線。他們可以依照他們自己發明的圖示來表示這些路線或參考線發電廠的燃料補給路線上的圖示,從台灣國界之外一點點的地方開始畫,一直到他們抵達發電廠為止,並在路線尾端畫上箭號。
 
結語:
每一組都應該把他們學到有關他們索引卡上發電廠的資料作整合。請學生們到貼在教室前面的台灣地圖之前,就他們的發電廠作一個簡短的報告。報告中應該包括標示出該發電廠的位置(如果空間夠的話,可以把索引卡貼在發電廠的記號附近)、畫出燃料補給路線和解釋發電廠會建造在它們目前所在位置的原因(例如:靠近大型水體、人口密度等)。

在學生們畫出所有的補給路線以後,請全班說一說他們觀察到了什麼。他們的觀察結果可能包括以下幾項:

•燃料可以經由許多不同的方式運送到發電廠
•每座發電廠可能會有不止一條的燃料補給線
•煤炭可以經由駁船、輪船、火車或卡車運送到發電廠

了讓簡報的內容更豐富,教師可以給學生們一些時間來寫信或者致電到經營發電廠的電力公司的公關部門,以獲取更詳盡的資料。幫全班一起想出關於發電廠, 還有哪些事情他們想要知道。學生們應該找出要聯絡那些人,然後設計並進行電話訪問或者郵寄問卷。
 
評量
形成性:
• 學生們有利用台灣發電廠資料一覽表裡的資料找到並且正確標示出發電廠的位置嗎?
• 學生們有利用發電廠的燃料補給路線來找到並且正確標示出發電廠的燃料補給路線嗎?
 

 

補充資料-水是如何用來幫發電廠降溫的

大型的燃煤和核能發電廠都建造在河或湖邊的主要原因是發電廠在發電的過程中會產生熱氣,而在溫度過熱的時候,它們需要用冷水來降溫。利用河水或湖水來讓大型發電廠降溫通常比使用其它方式來得容易和經濟。

燃煤和核能發電廠利用蒸汽循環來發電(見以下燃煤和核能發電廠的蒸氣循環圖示)。鍋爐把經由燃燒煤炭或者核分裂所產生的能量用來將水轉換為蒸汽。 在高壓之下,蒸氣把渦輪機轉動起來。轉動的渦輪再旋轉發電機,使它產生電力。蒸氣在通過渦輪機之後,經由冷凝器冷卻回到水的液體狀態,然後再由幫 浦抽回鍋爐。來自河裡或湖裡的水則被直接輸送到發電廠的冷凝管來吸收蒸氣的熱。變熱的水則又被輸送回河或湖裡。在蒸氣循環裡的水並不和進出冷凝器的水混合。

使用河水來讓發電廠降溫還有另外一項好處──發電廠可以汲取上游的水,然後把加熱過的水排放到下游。有時候這些熱水會先被排到一個人工池裡降溫,然後再排放回河或湖裡。

燃油或者天然氣的發電廠則是利用燃燒產生的氣體來轉動渦輪機。這些密閉循環的氣體不需要像蒸氣一樣要經過冷凝。反而,它們是像廢氣一樣被排放到外 面去。燃油或者天然氣的發電廠通常比燃煤和核能發電廠的規模來得小。它們通常只有在夏至期間用電量很高的時候才派上用場。