《可再生能源基礎(chǔ)》是一本關(guān)于可再生能源方面的基礎(chǔ)讀物，內(nèi)容涉及生物質(zhì)能、地?zé)崮�、風(fēng)能、水電、太陽(yáng)輻射能、太陽(yáng)熱能及光伏發(fā)電等可再生能源，并對(duì)煤炭、石油等化石能源及核能等常規(guī)能源做了介紹，分析了能源儲(chǔ)存和傳輸?shù)募夹g(shù)、方法，闡述了中國(guó)、美國(guó)、印度等國(guó)的能源政策，對(duì)我國(guó)可再生能源發(fā)展有一定的參考意義。
《可再生能源基礎(chǔ)》可供從事可再生能源研究的科研人員、管理人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考閱讀。
本書涉及可再生能源技術(shù)并解釋其中的基本原理，對(duì)于具備一些物理學(xué)和微積分基礎(chǔ)的理工科學(xué)生來(lái)說(shuō)是一本有用的基礎(chǔ)教程。本書盡可能避免使用技術(shù)性術(shù)語(yǔ)和常見(jiàn)于該類書籍的高深的數(shù)學(xué)方法。與其他可再生能源書籍不同的是，本書的章節(jié)也并不冗長(zhǎng)，其14個(gè)章節(jié)的內(nèi)容至少很適合美國(guó)大部分學(xué)校一個(gè)學(xué)期的教學(xué)。我個(gè)人認(rèn)為有些教科書確實(shí)令人生畏，希望本書不會(huì)歸類于此類教材。我從4年前才開(kāi)始研究這一學(xué)科。相對(duì)而言，在能源領(lǐng)域算是新人。但我的確不是一名年輕的教員，事實(shí)上，我的教學(xué)生涯即將結(jié)束。4年前，我試圖找到余生可能致力的有意義的研究方向，而可再生能源對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在此之前，我的教學(xué)和科研工作完全或幾乎都集中于物理學(xué)領(lǐng)域。因此，4年前，在可再生能源領(lǐng)域我還是一個(gè)相對(duì)的“新人”，不得不去弄清許多問(wèn)題。如此一來(lái)，我對(duì)這一學(xué)科困擾學(xué)生的各種問(wèn)題以及如何盡可能清晰地對(duì)這些問(wèn)題做出講解仍銘記在心。
考慮到與大多數(shù)能源生產(chǎn)方式相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題以及能源在社會(huì)中所占據(jù)的中心地位，可再生能源對(duì)世界的未來(lái)具有重大意義。為了避免環(huán)境災(zāi)害、嚴(yán)重的能源短缺甚至社會(huì)混亂或戰(zhàn)爭(zhēng)，需要做出適當(dāng)?shù)哪茉催x擇。這些適當(dāng)?shù)倪x擇并不是顯而易見(jiàn)的事，也定然不像說(shuō)“拯救環(huán)境，請(qǐng)停止使用化石燃料和核能”那么簡(jiǎn)單。明智的決策需要充分考慮所有的干系并深入觀察經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、技術(shù)、政治等動(dòng)態(tài)，權(quán)衡一系列潛在技術(shù)的相對(duì)成本和利益。因此，即便你的職業(yè)規(guī)劃并非這一領(lǐng)域，但作為一個(gè)公民和消費(fèi)者而言，本書也將幫助你做出更明智的選擇。
本書盡管題名為“可再生能源基礎(chǔ)”，但有三章為非可再生能源的內(nèi)容：化石燃料有一個(gè)章節(jié)，核能有兩個(gè)章節(jié)，核能的第一個(gè)章節(jié)關(guān)注科學(xué)，而第二個(gè)章節(jié)關(guān)注技術(shù)。這是對(duì)可再生能源的重要補(bǔ)充。因?yàn)橹挥信c現(xiàn)今其他主要能源方式相對(duì)比，才能更好地評(píng)價(jià)可再生能源的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，即便有一些國(guó)家，例如德國(guó)，已選擇逐步淘汰核能和燃煤發(fā)電廠，但這些類型的技術(shù)可能仍將保持一段時(shí)間。一些觀察人士認(rèn)為，就現(xiàn)實(shí)而言，到2030年才可能完全轉(zhuǎn)為可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物燃料、地?zé)岷退Πl(fā)電），而大多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為在時(shí)間點(diǎn)上可能還要進(jìn)一步往后延。本書還包含了4個(gè)不限定任何能源類型的重要主題，即能源保護(hù)、能源儲(chǔ)存、能源運(yùn)輸、能源政策。能源領(lǐng)域是一個(gè)不斷變化的領(lǐng)域，因而跟蹤最新的進(jìn)展非常重要。本書提供了最新的信息，盡管這些信息可能在幾年內(nèi)需要作一些修訂。希望讀者能喜歡本書。
羅伯特·歐利希，美國(guó)喬治梅森大學(xué)物理學(xué)教授。在布魯克林學(xué)院獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位、哥倫比亞大學(xué)獲得博士學(xué)位，是美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)員。之前就職于喬治梅森大學(xué)物理系和紐約州立大學(xué)，從事物理學(xué)教學(xué)近四十年。
第1章 緒論
1．1 寫作本書的目的
1．2 能源對(duì)社會(huì)為何如此重要？
1．3 什么是能量？
1．4 是否還有某些未知的新的能量形式？
1．5 能量的單位是什么？
1．6 熱力學(xué)定律
1．7 什么是能源？
1．8 世界能源問(wèn)題究竟是什么？
1．9 如何定義綠色或可再生能源？
1．10 為何可再生能源和資源的保護(hù)長(zhǎng)期以來(lái)被忽視？
1．11 能效真的重要嗎？
1．12 哪一種可再生能源最有前景？
1．13 誰(shuí)處于可再生能源的世界領(lǐng)先地位？
1．14 能源的未來(lái)可能是什么狀況？
1．15 為未來(lái)指明最佳方案的復(fù)雜性
1．16 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第2章 化石燃料
2．1 概述
2．2 煤炭
2．3 石油和天然氣
2．4 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第3章 核能基礎(chǔ)
3．1 早期概況
3．2 原子核的發(fā)現(xiàn)
3．3 盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)學(xué)運(yùn)算
3．4 原子及其核的組成和結(jié)構(gòu)
3．5 核半徑
3．6 核力
3．7 電離輻射和核轉(zhuǎn)變
3．8 核的質(zhì)量和能量
3．9 核結(jié)合能
3．10 核聚變的能量釋放
3．11 核裂變的機(jī)制
3．12 核聚變的機(jī)制
3．13 放射性衰變定律
3．14 保健物理學(xué)
3．15 輻射探測(cè)器
3．16 輻射源
3．17 輻射對(duì)人類的影響
3．18 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第4章 核能技術(shù)
4．1 概述
4．2 早期歷史
4．3 臨界質(zhì)量
4．4 核武器和核擴(kuò)散
4．5 世界首個(gè)核反應(yīng)堆
4．6 第1代和第Ⅱ代核反應(yīng)堆
4．7 已有反應(yīng)堆類型
4．8 反應(yīng)堆事故
4．9 燃料循環(huán)前端：獲得原礦石
4．10 燃料循環(huán)后端：核廢料處理
4．11 大規(guī)模核電力的經(jīng)濟(jì)效益
4．12 小型模塊化核反應(yīng)堆
4．13 核聚變反應(yīng)
4．14 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第5章 生物燃料
5．1 概述
5．2 光合作用
5．3 生物燃料分類
5．4 生物燃料其他用途及社會(huì)環(huán)境影響
5．5 人造光合作用
5．6 總結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第6章 地?zé)崮?br>6．1 概述
6．2 地球內(nèi)部的地球物理特征
6．3 地溫梯度
6．4 資源特征和相對(duì)富集程度
6．5 地?zé)岚l(fā)電廠
6．6 地?zé)崦裼煤蜕虡I(yè)用途
6．7 地?zé)峥沙掷m(xù)性
6．8 環(huán)境影響
6．9 地?zé)岚l(fā)電經(jīng)濟(jì)效益
6．10 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第7章 風(fēng)能
7．1 概述
7．2 風(fēng)能特征和資源
7．3 傳給渦輪機(jī)的能量
7．4 渦輪類型和相關(guān)術(shù)語(yǔ)
7．5 可控的和最優(yōu)的風(fēng)速渦輪機(jī)性能
7．6 供電及輸電網(wǎng)集成
7．7 微風(fēng)
7．8 近岸風(fēng)力
7．9 環(huán)境影響
7．10 不同尋常的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第8章 水動(dòng)力能
8．1 概述
8．2 波浪、潮汐和海洋熱能資源
8．3 潮汐能及成因
8．4 海洋熱能轉(zhuǎn)化
8．5 水力發(fā)電對(duì)社會(huì)和環(huán)境影響
8．6 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第9章 太陽(yáng)輻射與地球氣候
9．1 概述
9．2 電磁輻射
9．3 光譜類型
9．4 太陽(yáng)在天空中的視運(yùn)動(dòng)
9．5 太陽(yáng)輻射的利用
9．6 太陽(yáng)能集熱器的最優(yōu)方位及傾向
9．7 溫室效應(yīng)
9．8 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第10章 太陽(yáng)輻射熱能
10．1 概述
10．2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)
10．3 平板集熱器
10．4 真空管集熱器
10．5 集熱器和系統(tǒng)效率
10．6 管道熱損耗
10．7 水箱和熱容
10．8 被動(dòng)式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)
10．9 游泳池加熱
10．10 空間加熱和制冷
10．11 非常適合發(fā)展中國(guó)家的三個(gè)應(yīng)用
10．12 發(fā)電
10．13 小結(jié)
附錄四 種熱量傳遞機(jī)制
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第11章 太陽(yáng)能光伏
11．1 概述
11．2 導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體
11．3 半導(dǎo)體通過(guò)摻雜電導(dǎo)率增加
11．4 pn結(jié)
11．5 通用光伏電池
11．6 太陽(yáng)能的電學(xué)性能
11．7 太陽(yáng)能電池及太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率
11．8 太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率
11．9 電網(wǎng)連接和逆變器
11．10 其他類型的太陽(yáng)能電池
11．11 環(huán)境問(wèn)題
11．12 小結(jié)
附錄基本量子力學(xué)和能帶的形成
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第12章 節(jié)能和能源效率
12．1 概述
12．2 除了效率之外影響能源相關(guān)選擇的因素
12．3 最低的低掛果實(shí)
12．4 效率和節(jié)能的障礙
12．5 能源效率和節(jié)能最終會(huì)徒勞嗎？
12．6 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第13章 能源儲(chǔ)存與運(yùn)輸
13．1 能源儲(chǔ)存
13．2 能量傳輸
13．3 小結(jié)
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
第14章 氣候和能源：政策、政治和公眾輿論
14．1 國(guó)際條約的重要性
14．2 三大溫室氣體排放國(guó)在干什么？
14．3 世界擺脫化石燃料需要多長(zhǎng)時(shí)間？
14．4 公眾輿論如何發(fā)展
14．5 最好的出路
14．6 小結(jié)
14．7 一些結(jié)論性的思考
問(wèn)題
參考文獻(xiàn)
附錄 問(wèn)題答案
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