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生態環境的妝點師──工博館桃花源季

2004/07/05 經濟部能源局 點閱人次: 268

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▓撰文:蕭德仁

黑暗、冰冷、靜謐,人類曾經歷的孤寂。一道閃光劃過天際,一聲雷鳴驚醒大地。人們知道了電,從此,寂靜有了聲音,黑夜有了光明,酷寒有了溫暖,疲憊有了力氣,文明的腳步,於是大步邁進。但自工業革命以來,人類大量使用化石燃料,也使得全球環境生態與氣候產生莫大的變化,國立科學工藝博物館與中油公司為傳達降低環境污染及溫室效應等之教育,聯合舉辦了「2004 桃花源季」的一系列活動。

「2004 桃花源季」活動舉辦期間從93年4月11日至6月20 日,結合展示、闖關遊戲、大銀幕電影院、研習活動等,並分為兩個主軸進行。一是與保育議題相關的「珍古德與黑猩猩」,由國際珍古德教育及保育協會中華民國總會所提供的「珍古德與黑猩猩」特展,以攝影作品及影片介紹珍古德博士在非洲坦干伊喀湖畔的岡貝自然保護區研究黑猩猩時,與黑猩猩長久相處生活的記錄寫真。

另一活動主軸為「拯救地球」相關活動,包括教育部的「永續校園特展」、立體電影「SOS拯救地球」,以及國立科學工藝博物館(工博館)特別規劃的闖關活動,包括:太陽能發電、風車發電、水質檢測員、吸管黃鶯笛、波波相連、雨撲滿、旋轉浮沉子、會呼吸的大地、截彎取直、還魂紙、剪貼高手及培菌大師等十二項寓教於樂的設計活動。

入世的「桃花源」

在永續校園特展的太陽能日射角多功能教具及闖關活動項目中,將太陽能的利用以有趣、知性的方式與遊戲結合,將敬天愛人、珍惜資源、愛惜生命的理念推廣到社區學校,以達成為環保加油之活動目的,因此筆者即就此部份進一步說明,期與各界分享。

◎太陽能發電及磁場產生器教具
太陽能闖關活動教具:利用高效率太陽能板和資源回收軟片盒,製成磁場產生器,當太陽能板吸收太陽光產生光伏效應時(PN半導體因受光子撞擊而造成電子與電洞分離及偏移,產生正負電壓差),接上軟片盒做成的磁場產生器時,電流通過軟片盒上纏繞的線圈,就可以產生足夠的磁場把軟片盒內的磁鐵懸浮於半空中,讓參觀者清楚明白的認識乾淨無污染的太陽能發電。

此外,為了讓參觀者比較太陽能板所發出的電(直流電)和一般家庭用的電(交流電)有何差別,特別設計一套交流磁場產生器的教具。只要插上一般家用的插座,軟片盒內的磁鐵就會上下急速的跳動,參觀者就能一目了然,交流電所產生的磁場是變動的磁場,與直流電產生的固定磁場是不一樣的。

◎太陽能日射角多功能教具
太陽能日射角多功能教具(Solar Teacher),能讓參觀者可以親自轉動、調整、改變太陽能板的角度與方向,並且藉由觀察顯示器上電壓電流的變化,而可知太陽能板的發電量與太陽的方位、仰角、日照度及溫度等的變化關係。以下謹介紹一組活動教學方案及教育意義:

◎陽光強弱、遮蔽對發電量的影響

一、觀察陰影對發電電壓與發電電流的變化:
*把手指或其他可以造成陰影的物品放置在陽光與光電板之間,發電電壓與發電電流都將變小。
*陰影越大,發電電壓與發電電流都越小。

二、太陽能光電板由許多太陽能晶片串聯發電,將遮陽片直接覆蓋在其中一片晶片上,觀察發電電壓與發電電流的變化:
*發電電壓與電流都會變小,因為串聯電路被遮斷。

三、把太陽能光電板全部蓋住,觀察發電電壓與發電電流的變化:
*太陽能光電板無法接收陽光,所以不發電了。
*發電電壓與發電電流都變成了零,跟晚上的情形一樣。

四、教育意義:
太陽能發電系統的安裝,最重要的考量是要避免有陰影,特別是早上10點至下午4點的時候,即使是只有一點點的陰影,都會對此系統的發電量產生很大的影響。所以太陽能板模組的安裝方位要適當。根據台灣地區的緯度,模組的安裝宜面向南邊,並且將之傾斜與地面形成約23.5度,以有效利用太陽光。

堅實的自然能源

太陽能是外來到達地球最多的能源,然而地球得自太陽的輻射,僅為其總量的二十億分之一,但地球上的生物已能將此微量做為生命活動的泉源。據史書記載:「司垣氏掌水夫燧,取人於日」,「陽燧見日,則燃而為火」。所謂「夫燧」、「陽燧」據考證是在戰國時代,墨子曾用類似凹面鏡的聚光集熱裝置,把敵人的營壘燒掉。不過一直到現在,太陽能仍限於轉換效率、裝置成本以及貯能的技術等瓶頸,以致於仍未能大幅的提供人類所需能量。因此如何研究開發此種能源的廣泛運用,以降低環境污染的衝擊,是刻不容緩的事。

我國於87年召開「全國能源會議」,達成再生能源發展目標、重點推動方向及策略之結論與共識後,便著手推動各項獎勵措施,促進示範推廣效果,相信未來必定能達到可觀的成效。(作者為國立科學工藝博物館研究助理)


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