其实这个问题要说清楚,还真的不是那么简单的,特别是对文组来说,因为文组对于电力
与物理的相关知识大概停留在国中时期。不过,用国中物理就能解释电力为何不能储存,
尽管我已经脱离电子系很久了,试着用简单的方式回答一下。
在看下去之前,请确认你有以下的基本物理学知识:
1. 能量守恒定律。
2. 作功
3. 法拉第电磁感应定律:磁能生电,电能生磁
首先,不管我们做什么事,比如你在走路,你在敲键盘,你在滑手机,你都在消耗“能量
”去作“功”,而由于能量守恒定律,这些消耗的能量被转换为别的形式存在。
而电力,是由于“电荷”或者说是“带电粒子”在一个“封闭的回路”当中移动所产生的
,例如铜的电子在铜线中移动,基于能量不灭定律,这个能量一定是由外部提供给他的。
当你插上电器,你的电器跟你插座构成并联一个封闭回路,加入了由发电厂到你家构成的
庞大电网,于是这个能量流入你的电器用品,变成你电器用品运作使用的能量。
用简单点的方法比喻,电力是一种能量存在的形式,透过电网输送。而电力的来源,目前
最有效的方式,就透过法拉第电磁感应定律,透过磁场转换成电力,不管是火力,核能,
地热(以热能为主的方式是透过水蒸气),风力,水力,潮汐(利用大自然的动能)去推
动线圈(转子)在磁场内移动产生电力(交流电)。
还有其他的发电方式,但是目前电磁感应的效能是最大的。所谓的效能,就是输出功率,
也就是来源的能量跟转换出来的电能量的比例,过程中,来源能量会因为其他因素消耗掉
变成别的形式的能量,不能100%转换为电能,因此这种方式就成为发电的主要方式。
磁能生电,电也能生磁,同样的,电力转换成磁力效率也是最好的,我们常见的就是电动
机,也就是马达,但不是完美,因为马达旋转摩擦会产生热。但是磁力或是磁能不能储存
,所以,电动机必须把能量再转换为别的形式,其中一种,就是利用马达抽水,把水移动
到高处之后,这个动能变成高位的位能,之后可以透过地球引力拉动水推动发电机再把位
能转换为电能,这是我们那些没有被民众使用的电力其中一项的用途。
然而,用水位势能来储存需要花费大量体积,而且同样的也有许多能量在中途被转换为我
们无法利用的形式,例如飘散在空气中的热能。所以是有一定限度的。
基于以上的说明,我们发现电力要变成可以储存的能量,需要考虑到“转换方式”“储存
方式”“能量形式”等要素。
能量还可以存在的型态包括“化学能(例如,化石燃料跟电池)”“热能”“光能”。光
能跟热能我们都无法储存,所以只能透过化学能来储电。然而,一般化石燃料是透过地球
地质作用长期的压力才制作成的,人类要由电能制造化石燃料的输入能量远大于产生的化
学能量,这样的能量制作是没有意义的。而电池,并非透过地球能量进行转换,而是以能
量以化学变化的形式保存。就是你我看到的电池。但是电池不能永久保存,它会自然衰减
,而且电池储能效率会随使用次数增加而降低,那些衰减的能量,会以热能,放射能等各
种形式被地球吸收掉。
简单来说,电,是一种能量型态,利于运输但不利于保存,但转换其他可以保存的形式时
,1. 中间会有损耗,且2. 储存时也会有损耗,另外,3.需要大量的体积。
狭义来说,电不能储存。
广义来说,电可以储存但是转换为其他能量储存,但这个世界储存能量的技术以及转换能
量的技术还不够成熟到足以100%储存能量。