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许剑 陈慕实 译

图书标签:

• 可再生能源
• 科学普及
• 青少年科普
• 能源
• 环保
• 物理
• 化学
• 生物
• 科技
• 教育

店铺： 金卫文化图书专营店

出版社： 龙门书局

ISBN：9787508822952

商品编码：29914318972

丛书名： 跟超级科学家一起认识可再生能源

开本：16开

出版时间：2010-02-01

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跟科学家一起认识可再生能源
	定价	11.80
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2010年05月
	开本	大32
	作者	凯瑟琳 克罗恩
	装帧	平装
	页数	64
	字数	5
	ISBN编码	9787508822952

目录
能源来自何处 能源怎样才能再生 大师的可再生能源 可再生能源新途径 关于细胞的更多知识和科学家麦克斯的更多内容 术语汇编 索引
内容介绍
一套集知识性、趣味性于一体的青少年动漫科普图书。跟随小读者们喜爱的超酷并具有超能力的科学家，在科学的殿堂遨游，使读者们感到惬意愉快，但又不失严谨。视角及其独特，创意新颖时尚、生动、鲜活、有趣。
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《能源新纪元：探索未来的动力源》 第一章：历史的回响与能源的演进 人类文明的发展史，在很大程度上就是一部能源利用的历史。从远古时代的薪柴，到蒸汽机的轰鸣，再到现代社会对化石燃料的依赖，能源的每一次飞跃都重塑了我们的生活方式和社会结构。然而，这种高速发展也带来了深刻的隐忧。 本章将带领读者回顾能源利用的漫长历程，深入剖析煤炭、石油和天然气等传统能源在工业革命中的关键作用，以及它们在推动全球经济繁荣的同时，对环境造成的不可逆转的影响。我们将考察能源转型早期的尝试，理解为什么寻找更清洁、更可持续的替代方案成为了二十世纪末至今的全球性议题。 1.1 从火堆到电网：能源的初始形态 早期人类对能量的初步认知与利用。 农业革命与生物质能的普及。 工业革命的驱动力：煤炭的崛起及其对社会结构的冲击。 1.2 石油时代的光辉与阴影 20世纪初，石油如何超越煤炭成为主要的交通和工业能源。 全球地缘政治与石油资源的紧密联系。 化石燃料的局限性：储量枯竭的必然性与环境成本的显现。 1.3 能源结构转型的呼唤 气候变化的科学共识与国际社会的应对。 对能源安全性的重新定义：不再仅仅是供应的稳定，更是来源的多样性与环境友好性。 预示未来能源格局的早期探索。 第二章：太阳的馈赠：光伏技术的深度解析 太阳，这颗距离地球最近的恒星，每天向地球倾泻着巨量的能量。光伏（Photovoltaic, PV）技术，正是直接捕捉并转化这种能量的尖端科技。本章将摒弃那些过于基础的原理介绍，聚焦于光伏产业的深度技术挑战、市场动态及未来潜力。 2.1 晶硅电池的极限与突破 晶体硅仍然是光伏市场的主流，但其效率的提升正面临物理和化学的瓶颈。本节将探讨： PERC、TOPCon与HJT技术路线的竞争：这些后PERC时代的先进结构如何通过优化钝化层和表面接触，将效率推向新的高度。我们将详细分析其结构差异、制造成本的权衡以及在不同气候条件下的表现。 N型硅片与P型硅片的迭代：从载流子寿命到温度系数的全面对比，理解为何行业正加速向N型技术迁移。 2.2 薄膜技术的复兴与差异化应用 虽然晶硅占据主导，但薄膜电池以其柔性、轻质和特定光谱吸收优势，在特定领域保持着不可替代的地位。 碲化镉（CdTe）的成本优势：探讨其供应链的独特之处以及对特定市场（如大型地面电站）的影响力。 铜铟镓硒（CIGS）的柔性潜力：分析其在建筑集成光伏（BIPV）和移动设备中的应用前景，及其面临的元素配比稳定性挑战。 2.3 叠层电池：迈向效率的天花板 为了超越单结电池的肖克利-奎伊瑟极限，叠层（Tandem）电池成为研究热点。 钙钛矿/晶硅叠层：这是当前最具潜力的组合，重点分析界面工程、稳定性问题（特别是对湿气和光照的敏感性）以及如何实现高效、稳定的电荷传输。 第三章：风能的智慧捕获：从叶片到电网的工程学 风力发电是实现大规模零碳电力的核心支柱之一。本章将深入探讨现代风力发电机的设计哲学、选址策略和电网集成方面的复杂工程挑战。 3.1 超大型风机的设计与制造前沿 现代海上风机尺寸已达惊人的水平，其工程难度呈指数级增长。 叶片设计：空气动力学与结构强度：解析超长叶片如何应对极端载荷（如台风），以及复合材料（碳纤维、玻璃纤维）在减轻重量和增强刚性方面的最新进展。 齿轮箱与直驱系统的权衡：对比传统多级齿轮箱的高维护需求与直驱系统在重量和体积上的妥协，以及永磁同步发电机（PMSG）技术的应用。 3.2 海上风电：浮动基础的革命 固定式基础在水深受限，而浮动式风电（Floating Offshore Wind, FOW）正开启广阔的深远海域资源。 浮体平台类型比较：半潜式（Semi-submersible）、张力腿式（Tension Leg Platform, TLP）和重力基础（Gravity-Based Structure）的优劣势分析，以及它们在不同海况下的动态响应模型。 动态电缆铺设与系泊系统：如何在波涛汹涌的海况下，保证电力传输的可靠性和系泊系统的长期耐久性。 3.3 风电并网的挑战与智能调度 风能的间歇性和随机性对电网的稳定性构成了严峻考验。 惯量和电压支撑：分析在缺乏传统同步发电机提供惯量时，风电场如何通过先进的电力电子技术（变流器）来模拟惯量响应。 预测模型与削峰填谷：如何利用高精度气象模型，结合机器学习算法，优化风电场的出力预测，减少不必要的弃风。 第四章：地热与水能的稳定基石 在追求间歇性可再生能源的同时，我们不能忽视那些提供稳定、基荷电力的“常青”能源：地热能和水力发电。本章着重于它们的现代化改造和潜力挖掘。 4.1 地热能：从传统到增强型系统（EGS） 地热能的优势在于其极高的容量系数，但其资源分布不均。 增强型地热系统（EGS）的原理与风险：探讨如何通过水力压裂技术在非渗透性岩体中创造人工储层，并严格评估其可能引发的微小地震风险及监测手段。 超临界流体地热的潜力：分析在更深层开采超临界二氧化碳或水，以获取远超传统系统的能量密度。 4.2 水电的优化与生态考量 传统水电站面临着气候变化（降雨模式改变）和生态保护的双重压力。 抽水蓄能（Pumped Hydro Storage）的二次开发：作为目前最成熟的大规模储能方式，分析其在未来能源系统中的关键作用。 小型水电的生态友好性设计：探讨如何设计最小化对河流生态系统影响的微小径流式水电站。 第五章：储能技术的百花齐放与集成战略 电能的储存是可再生能源大规模应用的关键瓶颈。本章将对电池技术之外的多种储能方案进行深入的技术对比和商业化前景评估。 5.1 电化学储能的下一波浪潮 锂离子电池仍然是主流，但其安全性和资源依赖性催生了替代方案的研发。 固态电池与钠离子电池：分析固态电解质在提升能量密度和本质安全性方面的进展，以及钠离子电池如何利用丰富的原材料优势，在固定式储能市场中占据一席之地。 液流电池的规模化潜力：探讨钒基和锌溴液流电池在大规模、长时储能应用中，如何通过独立的可扩展能量和功率组件来降低单位成本。 5.2 机械与热能的宏观存储 对于数小时乃至数天尺度的能量储存，机械和热力学方案展现出独特优势。 压缩空气储能（CAES）与液化空气储能（LAES）：分析先进CAES系统如何利用地下盐穴提高效率，以及LAES在城市环境中的适用性。 飞轮储能与重力储能：在需要极快速响应的电网应用中，飞轮系统的优势，以及重力储能（如使用起重机提升重块）在特定地形地质条件下的可行性。 第六章：氢能：穿越能源的“瑞士军刀” 氢气作为零碳燃料载体，其潜力在于其在交通、工业脱碳和季节性储能方面的多功能性。本章将聚焦于“绿氢”的制备、运输与应用的高级工程问题。 6.1 高效制氢的电解槽技术 “绿氢”的质量取决于电解水技术的效率和成本。 质子交换膜（PEM）与碱性电解槽的性能对比：分析它们在电流密度、动态响应和催化剂依赖性上的差异，以及未来向高温固体氧化物电解槽（SOEC）发展的趋势。 电解槽的集成与优化：如何将波动性强的风光电力与电解槽紧密耦合，实现最优的运行效率。 6.2 氢气的储存与基础设施建设 氢气的低体积密度是其商业化面临的最大障碍之一。 物理储存的挑战：高压气态储存（700 bar）的材料科学要求，以及液态储存（-253°C）所需的高昂冷却能耗。 化学载体与管道运输：探讨氨（NH3）和有机液态储氢（LOHCs）作为长距离运输介质的优劣，以及现有天然气管道掺氢的技术限制与安全标准。 6.3 氢能在工业和交通领域的脱碳路径 炼钢与化工脱碳：氢气如何替代焦炭作为还原剂，实现钢铁和化肥生产的零排放。 重型运输与航空燃料合成：分析“电力到液体燃料”（PtL）技术，利用捕获的二氧化碳和绿氢合成合成甲烷或甲醇，替代重卡和航运燃料。 第七章：电网的智能化重塑：迎接分布式能源的未来 当能源生产点从少数几个大型电站分散到千家万户的屋顶时，传统的单向电网架构必须彻底重构为灵活、双向互动的智能电网。 7.1 虚拟电厂（VPP）与需求侧响应（DSR） VPP是整合分布式发电、储能和可控负荷的软件平台。 聚合与优化：探讨VPP如何利用复杂的优化算法，将数万个小型资源（如家用电动汽车的电池、智能温控系统）作为一个整体参与电力市场竞价。 动态定价与消费者行为：分析实时电价信号如何引导消费者在非高峰时段使用电力，从而实现需求的平滑化。 7.2 分布式能源的并网与保护 随着大量逆变器接入配电网，传统保护机制面临失效风险。 故障穿越与孤岛检测：分析智能逆变器如何满足电网的“零电压穿越”要求，以及如何快速准确地隔离故障单元，防止大面积停电。 电能质量管理：探讨分布式发电带来的谐波和电压波动问题，以及无功功率补偿技术（SVC、STATCOM）在配电网中的应用。 结语：通往净零排放的系统集成 能源转型不是单一技术的胜利，而是无数技术和工程解决方案的协同作战。最终实现净零排放，要求我们在政策制定、技术创新和基础设施建设方面进行前所未有的系统性集成。本书的旅程揭示了每一项绿色技术背后的复杂性、挑战与巨大潜力。未来的能源图景，将是一个由高效、智能、相互连接的系统所构筑的全新纪元。

评分☆☆☆☆☆

我之所以选择这本书，是因为我对可持续发展和环境保护有着强烈的关注。可再生能源无疑是实现可持续发展目标的关键。因此，我非常希望这本书能够深入探讨可再生能源在应对气候变化、减少碳排放方面所起到的作用。书中是否会提供一些具体的案例，展示可再生能源如何帮助一些国家或地区实现能源转型，并带来经济效益和社会效益？我对能源政策和市场趋势也颇感兴趣，希望这本书能够适当地介绍一些关于可再生能源的政策支持和市场激励措施，以及它们对行业发展的影响。作为一名读者，我渴望了解更宏观的视角，理解可再生能源在全球能源结构中的地位，以及它如何塑造我们未来的生活方式。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，我首先被它清晰的章节结构所吸引。每一章似乎都围绕着一个特定的可再生能源主题展开，这种条理分明的编排方式让我感觉很有安全感，知道自己不会迷失在信息的海洋里。我非常期待书中能够详细阐述各种可再生能源的优缺点，以及它们在不同地区和环境下的适用性。比如，为什么有些地方适合发展风能，而有些地方则更适合太阳能？这背后涉及到哪些地理、气候和技术因素？我还想知道，在实现大规模可再生能源应用的过程中，我们还面临着哪些技术瓶颈和挑战？书中是否会提及储能技术的重要性，以及目前有哪些突破性的进展？作为一名普通的读者，我对科学的理解可能有限，因此我期望书中能够使用生动形象的比喻和图解，来解释复杂的科学概念，让我能够轻松理解，并且能够举一反三。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先就被其精美的排版和丰富的插图所吸引。我希望书中能够用大量高质量的图片、图表和示意图，来直观地展示各种可再生能源的工作原理和应用场景。例如，复杂的风力涡轮机结构、太阳能电池板的内部构造、水力发电站的工作流程等等。清晰的视觉呈现能够极大地帮助我理解抽象的科学概念。我期待书中能够不仅仅停留在理论层面，而是能够穿插一些生动有趣的实例，比如某个国家如何成功推广太阳能屋顶，某个城市如何利用潮汐能发电，或者某个偏远地区如何通过小型风力发电机解决用电难题。这些故事性的内容能够让我更容易产生共鸣，也更能体会到可再生能源的实际价值和意义。我希望通过这本书，我能够对可再生能源有一个全面、深入的认识，并且能够对它的未来发展充满信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，色彩鲜艳，充满了科技感，一下子就能抓住我的眼球。我平时对能源领域并不是特别了解，但最近几年，可再生能源这个词出现的频率越来越高，各种新闻、讲座都围绕着它展开，让我感到非常好奇。我一直想找一本能够系统地、深入浅出地介绍可再生能源的书，来满足我的求知欲。我希望这本书能够不仅仅是简单地列举几种能源类型，而是能够讲述它们背后的科学原理，比如太阳能是如何转化为电能的，风力发电的叶片设计有什么巧妙之处，地热能又是如何被利用的。同时，我也很关心这些可再生能源的实际应用，它们在我们的生活中扮演着怎样的角色，以及未来的发展前景如何。我尤其希望作者能够像一位经验丰富的科学家一样，用严谨但不失趣味的方式，带领我探索这个充满潜力的领域，解答我心中关于能源的种种疑问，让我能够真正理解并欣赏这些“绿色”能源的魅力。

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，对我来说更像是一次与科学家的对话。我希望作者能够用一种亲切、引人入胜的语调，分享他对可再生能源的深刻见解。我想了解，在科学家眼中，可再生能源的未来发展方向是什么？是否存在一些目前尚未被大众熟知，但潜力巨大的新型可再生能源？书中是否会提及一些在可再生能源领域做出杰出贡献的科学家及其故事？这些故事往往能够激发我的阅读兴趣，让我感受到科学研究的艰辛与伟大。我尤其希望能够了解到，科学家们在推动可再生能源发展过程中，是如何克服技术难题，以及如何在理论与实践之间找到平衡点的。通过这样的分享，我希望能够获得一种启发，不仅仅是知识上的，更是关于科学精神和探索未知的勇气。