可再生能源基础

第1章 绪论 1

1.1 写作本书的目的 1

1.2 能源对社会为何如此重要？ 1

1.3 什么是能量？ 2

1.4 是否还有某些未知的新的能量形式？ 3

1.5 能量的单位是什么？ 4

1.6 热力学定律 5

1.7 什么是能源？ 7

1.8 世界能源问题究竟是什么？ 7

1.9 如何定义绿色或可再生能源？ 10

1.10 为何可再生能源和资源的保护长期以来被忽视？ 11

1.11 能效真的重要吗？ 12

1.12 哪一种可再生能源最有前景？ 13

1.13 谁处于可再生能源的世界领先地位？ 14

1.14 能源的未来可能是什么状况？ 15

1.15 为未来指明最佳方案的复杂性 17

1.16 小结 19

问题 19

参考文献 20

第2章 化石燃料 21

2.1 概述 21

2.2 煤炭 23

2.3 石油和天然气 34

2.4 小结 43

问题 43

参考文献 44

第3章 核能基础 46

3.1 早期概况 46

3.2 原子核的发现 48

3.3 卢瑟福散射实验的数学运算 49

3.4 原子及其核的组成和结构 52

3.5 核半径 53

3.6 核力 53

3.7 电离辐射和核转变 54

3.8 核的质量和能量 55

3.9 核结合能 56

3.10 核聚变的能量释放 57

3.11 核裂变的机制 57

3.12 核聚变的机制 58

3.13 放射性衰变定律 60

3.14 保健物理学 60

3.15 辐射探测器 60

3.16 辐射源 61

3.17 辐射对人类的影响 62

3.18 小结 64

问题 64

参考文献 65

第4章 核能技术 67

4.1 概述 67

4.2 早期历史 68

4.3 临界质量 69

4.4 核武器和核扩散 72

4.5 世界首个核反应堆 74

4.6 第Ⅰ代和第Ⅱ代核反应堆 75

4.7 已有反应堆类型 76

4.8 反应堆事故 80

4.9 燃料循环前端：获得原矿石 83

4.10 燃料循环后端：核废料处理 84

4.11 大规模核电力的经济效益 86

4.12 小型模块化核反应堆 88

4.13 核聚变反应 90

4.14 小结 92

问题 92

参考文献 93

第5章 生物燃料 95

5.1 概述 95

5.2 光合作用 96

5.3 生物燃料分类 99

5.4 生物燃料其他用途及社会环境影响 105

5.5 人造光合作用 108

5.6 总结 108

问题 108

参考文献 110

第6章 地热能 111

6.1 概述 111

6.2 地球内部的地球物理特征 113

6.3 地温梯度 113

6.4 资源特征和相对富集程度 115

6.5 地热发电厂 118

6.6 地热民用和商业用途 119

6.7 地热可持续性 121

6.8 环境影响 123

6.9 地热发电经济效益 124

6.10 小结 127

问题 127

参考文献 128

第7章 风能 130

7.1 概述 130

7.2 风能特征和资源 132

7.3 传给涡轮机的能量 138

7.4 涡轮类型和相关术语 139

7.5 可控的和最优的风速涡轮机性能 144

7.6 供电及输电网集成 147

7.7 微风 150

7.8 近岸风力 151

7.9 环境影响 151

7.10 不同寻常的设计和应用 153

问题 155

参考文献 156

第8章 水动力能 157

8.1 概述 157

8.2 波浪、潮汐和海洋热能资源 167

8.3 潮汐能及成因 170

8.4 海洋热能转化 175

8.5 水力发电对社会和环境影响 175

8.6 小结 176

问题 176

参考文献 177

第9章 太阳辐射与地球气候 178

9.1 概述 178

9.2 电磁辐射 179

9.3 光谱类型 179

9.4 太阳在天空中的视运动 182

9.5 太阳辐射的利用 184

9.6 太阳能集热器的最优方位及倾向 185

9.7 温室效应 186

9.8 小结 196

问题 196

参考文献 198

第10章 太阳辐射热能 199

10.1 概述 199

10.2 太阳能热水系统 200

10.3 平板集热器 200

10.4 真空管集热器 202

10.5 集热器和系统效率 203

10.6 管道热损耗 206

10.7 水箱和热容 207

10.8 被动式太阳能热水系统 208

10.9 游泳池加热 210

10.10 空间加热和制冷 210

10.11 非常适合发展中国家的三个应用 211

10.12 发电 213

10.13 小结 219

附录 四种热量传递机制 219

问题 222

参考文献 223

第11章 太阳能光伏 224

11.1 概述 224

11.2 导体、绝缘体和半导体 226

11.3 半导体通过掺杂电导率增加 228

11.4 pn结 231

11.5 通用光伏电池 232

11.6 太阳能的电学性能 233

11.7 太阳能电池及太阳能系统的效率 234

11.8 太阳能系统的效率 236

11.9 电网连接和逆变器 237

11.10 其他类型的太阳能电池 238

11.11 环境问题 239

11.12 小结 239

附录 基本量子力学和能带的形成 239

问题 242

参考文献 243

第12章 节能和能源效率 244

12.1 概述 244

12.2 除了效率之外影响能源相关选择的因素 246

12.3 最低的低挂果实 248

12.4 效率和节能的障碍 259

12.5 能源效率和节能最终会徒劳吗？ 260

12.6 小结 261

问题 261

参考文献 262

第13章 能源储存与运输 264

13.1 能源储存 264

13.2 能量传输 285

13.3 小结 293

问题 293

参考文献 294

第14章 气候和能源：政策、政治和公众舆论 296

14.1 国际条约的重要性 296

14.2 三大温室气体排放国在干什么？ 298

14.3 世界摆脱化石燃料需要多长时间？ 300

14.4 公众舆论如何发展 301

14.5 最好的出路 303

14.6 小结 305

14.7 一些结论性的思考 305

问题 307

参考文献 307

附录 问题答案 308