本书特色
地球环境问题日益严重,21世纪俨然成为各先进国必须要针对新能源拟定具体对策、并积极实施的时代。太阳能一直是新能源的主要选项之一,如何应用太阳能是各国能源对策的重要课题。也是身为地球一份子的我们不能忽视的。本书将从太阳能应用的历史到太阳能发电架构、应用技术的各种趋势等,以图解与许多实例,带您清楚了解太阳能应用技术的整体形貌。
本书适合阅读对象为:对天然能源有兴趣的读者、大型建筑与住宅设计者、太阳光电领域实务执行者、国家能源单位与地方政府政策制定者,以及在学学生们。
章节概要
第一章:解说各种化石燃料、核能以及太阳能等人类所利用过的能源。说明国际间为了抑制地球暖化而共同制定的「京都协议书」概要,并谈到针对新兴能源能否对地球环境问题有所贡献。
第二章:由于太阳能应用系统大多必须长时间曝露于屋外,因此气象条件就会和系统性能、耐用年限、管理经费等有密切的关系。这个章节将概述与太阳能应用有密切关系的气象条件以及气象局所使用的各种观测方法。
第三章:说明太阳光电特征及核心的太阳电池原理、系统组成条件等,并介绍一些具体的系统范例。
第四章:解说使用各式太阳热能应用系统的聚光、集热类理论,以及机器、太阳热能的发电架构、有效利用变动太阳热能时所不可或缺的蓄热技术等,亦会针对广义的太阳热能─冰雪冷热能利用技术方面做一介绍。
第五章:应用自然能源调整建筑室内环境的一些基础事宜,如,根据人类体温热感的舒适标准、建筑物的冷暖气负荷、空气品质与换气原理、光环境调整之原则与方法,并且简要说明暖气的使用方式及舒适性等。此外,还会提到一些具有代表性的被动式太阳屋、以及主动式太阳能屋等。
第六章:说明关于生质能源的应用技术。生质燃料与其他可再生能源不同,是一种有机资源,除了可以作为电力、热能的供应之外,也因为可以作为替代石油资源的燃料而备受瞩目。
第七章:着眼于日常生活中较容易接触到的光机能材料,即光触媒材料与调光材料的现况与今后发展做一描述。再者,亦列举出用来驱使奈米科技等最新技术之光机能材料制作等范例,来介绍非硅晶型之下世代太阳电池开发。
第八章:虽然人类无法以太阳光或是太阳热的型态直接利用太阳的能量,但是可以借由风力或是其他型态做间接性的利用。说明地球上所存在的风力资源及其特性、从风力资源获得能量的架构,以及风能利用等现况做一概要的说明
第九章:为了未来能够更加扩大太阳能的利用技术,本章节中将介绍一些新系统开发案、研究范例、以及高度利用与复合利用的范例。预计今后将会大量导入太阳光电方面的技术,因此目前已经开始针对多个太阳光电系统集中导入地区之最适化,以及与电力系统间搭配的相关议题进行研究。
作者简介
日本太阳能学会
设立于1975年5月20日。本学会本着振兴与推广太阳能应用相关基础与应用的科学技术为目的而设立。另外,期望带动学会会员间以及国外研究学者与研究团体的交流。
审定者简介
罗丞曜
电机工程博士,毕业于日本东京大学,现任东京大学 生产技术研究所 特任研究员。近期研究兴趣为半导体材料、光学微机电系统、印刷式生产技术及软性电子元件。
于2001年至2005年任职于台湾积体电路公司担任十二吋晶圆90奈米及45奈米制程整合专案资深研发工程师;于2006年至2009年间以访问研究员(VTT Technical Research Centre of Finland)及特任研究员(日本东京大学生产技术研究所)的身分参予欧盟与日本之间的「开发印刷式生产技术并以其制作微机电系统控制的大面积软性显示幕」国际研究计画。截至目前为止个人着有十八篇科技论文并拥有六件半导体元件制程国际专利。自2000年起持续从事英文及日文科技图书及论文的翻译、校稿及润稿工作。
译者简介
张萍
高雄科技大学应用日语系、云林科技大学企研所毕业,日本特别研究生一年。目前任职于财团法人,从事对日国际业务,兼职翻译。译有:《图解半导体制造装置》、《图解不需算式的物理学》、《与食品添加物和平共处~这样吃最安心》(以上世茂出版)。
第1章 太阳能利用之历史与地球环境问题
1.1 太阳能利用之历史 2
1.2 世界的能源情事 5
世界的能源需求预测/日本能源之需求与供给现况/新兴能源相关趋势
1.3 京都协议书与太阳能利用之展望 8
地球的温热环境/地球暖化之气候变化.气候异常预测/京都协议书/新兴能源之能源核算率与CO2减量效果
参考文献 14
第2章 日照、气象之基础
2.1 气象条件之概要 16
地面气象观测网/日照量/日照时间/气温/溼度/风向.风速/降雨量/积雪/云
2.2 日照
日照之定义/太阳地球间距离之年变化/太阳系数/太阳高度与日照强度/日照时间/日照收支/大气之日照衰减
2.3 太阳能利用系统用之日照相关资料档案 35
气象局之观测档案/NEDO所公佈之日照相关资料/HASP标准气象档案/AMeDAS气象档案(EA气象档案)补充
参考文献 39
第3章 太阳光发电之架构
3.1 太阳光电系统之特征 42
3.2 太阳电池原理 44
发电原理/太阳电池种类/能源回收年数/太阳电池之能源转换效率
3.3 太阳光电系统分类 48
系统概要/独立型系统/併联型系统/混合型系统
3.4 太阳光电系统之构成要件 53
太阳电池组列/直流交流转换器/蓄电池/系统併连装置
3.5 太阳光电系统范例 57
光纤终端机用太阳光电源系统/航路标识用混合发电系统
参考文献 60
第4章 太阳热能利用技术
4.1 集热、聚光理论与机器 62
平板式集热器/真空管集热器/聚光集热器
4.2 太阳热能发电架构 72
太阳热能发电系统基本内容/各种太阳热能发电系统/太阳热能发电系统之特色/总结
4.3 蓄热系统利用 78
蓄热式太阳热能系统/蓄热理论/蓄热材料/蓄热装置/可提高蓄热效果之机器
4.4 冷热利用技术 86
冰雪能源及其使用对象/使用冰雪之食物储藏与运送/冰雪冷气/冰雪发电/使用冰雪之经济性
参考文献 91
第5章 建筑与居住环境
5.1 室内温热环境与冷暖气负载 94
室内温热环境之舒适性与评估指标/使用冷暖气时的温热设定条件与热负载
5.2 室内空气环境与换气原理 99
换气量基准/换气方式/换气理论/换气、通风系统之范例
5.3 日照遮蔽、採光与照明 103
光环境调整之原则与基准/日照遮蔽/自然採光(白天光线照明)/人工照明
5.4 暖气技术 109
暖气方式/暖气机器之种类与特征/使用暖气时的舒适性/暖气设计
5.5 被动式太阳能加热系统 114
被动式设计/气候条件与隔热性能/被动式设计原则/被动式太阳能加热系统之方法与范例
5.6 主动式太阳能加热系统 122
主动式系统之分类/集热器的种类/住宅用主动式系统与范例
一般建筑用主动式系统与范例
参考文献 131
第6章 生质能源
6.1 生质燃料的定义与赋存量 134
生质燃料的定义与其特征/生质燃料的赋存量
6.2 太阳能的固定转换 136
光合成反应/生物的产生
6.3 生质燃料利用方法 138
生质燃料的能量转换技术/日本的生质能源利用/生质能源的海外策略
参考文献 144
第7章 光机能材料
7.1 光触媒 146
光触媒的种类/光触媒机能/光触媒材料现况与课题
7.2 调光材料 151
调光玻璃/电致变色玻璃/感温变色玻璃/热致变色玻璃/气致变色玻璃/调光镜玻璃
7.3 次世代薄膜太阳电池 157
染料敏化太阳电池/聚合物太阳电池
参考文献 161
第8章 风能
8.1 风能资源 164
风的产生/各式各样的风/风的性质/风能赋存量
8.2 风车的基础理论 170
风车的种类与特征/风车转动原理
8.3 风能利用现况 174
大型风力发电/海上风场/小型、微型风力发电/混合式发电系统
参考文献 178
第9章 太阳能利用之未来展望
9.1 太阳光电系统的新方向 180
自主提升式阳光社区系统/併联集中式太阳光电系统
9.2 太阳热能之高度利用与太阳建筑的未来 182
新型太阳热能发电系统/太阳建筑
9.3 小型水力利用 185
水力发电之意义/家庭流水之小型水力市民发电厂
9.4 借由复合利用系统提高能源之利用 188
新兴能源等地区的集中实证研究/新兴能源复合利用系统(岩手县葛卷町)
参考文献 192
索引 193
前言
地球环境问题日益浮现,21世纪初期俨然成为必须要拟定具体解决策略、并积极执行的时代。日本于1973年经历过第一次的石油危机,而后又陆续经过几次危机以及许多次技术革命,到今天日本已经被全世界认为是节能的先进国家。然而是否能够成为充分利用太阳、风力等天然能源的节能国家还很难说。
为了在这样的社会背景下进一步推行天然能源,日本太阳能学会(日本太阳□□□□□□□)遂于成立30週年,以及由国际太阳能学会于日本主办之Renewable Energy 2006等一系列纪念活动中,企划出版本书。
本书根据过去已出版刊物集大成之「太阳□□□□□利用□□□□□□(太阳能应用手册)」(日本太阳能学会编着)为基础,为使读者充分了解太阳能利用技术之整体形貌,内容从太阳能利用之历史到太阳能发电架构、利用技术之週边趋势等,除了未来展望等综合性知识外亦举出许多实例,希望能够成为让初次踏入此领域者清楚易懂的实用书。
本书内容架构共有1~9章,第1章是解说太阳能利用之历史与地球环境问题、第2章是日照、气象之基础、第3章是太阳光发电之架构、第4章是太阳热能利用技术、第5章是建筑与居住环境、第6章是生质能源、第7章是光机能材料的应用、第8章是风能、第9章则是太阳能利用之未来展望。
期望本书能够有幸成为一般对天然能源热切关心者、大型建筑与住宅设计、施工、管理、运用等年轻技术人员、太阳光电领域实务执行者、诸位地方政府政策制定者以及各位学生朋友有所助益之参考书籍。
最后,在此谨对诸位担任本书之企划、编辑以及执笔、审阅等作业者致上最深的感谢。
我一直對儲能技術在可再生能源中的作用感到好奇,因為我知道,太陽能發電的間歇性是其發展的一個重要挑戰。《圖解太陽能應用技術》對於儲能技術的介紹,真的是非常及時且重要。 書中詳細介紹了不同種類的儲能技術,從最常見的鋰離子電池,到其他新興的儲能方式,都進行了詳盡的闡述。作者不僅僅是列出這些技術的名稱,而是深入剖析了它們的原理、優缺點、成本效益,以及在太陽能發電系統中的具體應用。我特別感興趣的是,書中關於「電網級儲能」的介紹。它解釋了大型儲能系統如何平衡電網的供需,如何提高電網的穩定性和可靠性。 此外,書中還探討了「家用儲能」的發展趨勢。對於一般家庭用戶來說,如何利用儲能系統來提高能源自主性,如何降低電費開銷,這些內容都非常實用。書中還提供了一些關於儲能系統選型和安裝的建議,這對於我這樣想要進一步了解的人來說,是非常有價值的參考。總之,這本書讓我深刻地理解到,儲能技術是太陽能發電不可或缺的「好夥伴」,它們的結合,才能真正實現穩定、可靠的綠色能源供應。
评分這本書的編排和結構,真的是非常用心。我最怕那種內容零散、邏輯不清的書。《圖解太陽能應用技術》在這一點上,真的是做得太好了。它以一個非常清晰、循序漸進的方式,引導讀者進入太陽能的世界。 從最基礎的太陽能原理介紹開始,到不同類型太陽能電池的特點,再到太陽能系統的組成與設計,最後到實際應用案例的分析,每一個章節之間都有著緊密的邏輯聯繫。作者並沒有將所有的資訊一股腦地丟給讀者,而是將其巧妙地分門別類,並且在每一個階段都提供了足夠的解釋和圖解。我特別喜歡書中關於「從模組到系統」的過渡處理。它首先詳細介紹了太陽能模組的構成與原理,然後再逐步擴展到整個發電系統的設計,例如逆變器的選擇、線路規劃、保護裝置等等。 這種結構設計,讓讀者能夠逐步建立起對太陽能系統的整體認知,而不會感到 overwhelmed。而且,每個章節的結尾,通常都會有一些「重點回顧」或是「延伸閱讀」的建議,這對於我這種喜歡深入鑽研的讀者來說,真的是一大福音。它讓我能夠快速地掌握關鍵資訊,同時也鼓勵我去探索更進一步的內容。總之,這本書的編排,就像是一張導航地圖,清晰地指引著我,如何在這個複雜的技術領域中,一步一步地前進。
评分這本書的實用性,真的是讓我驚豔到了!我一直覺得,光有理論知識是不夠的,實際應用才是關鍵。而《圖解太陽能應用技術》恰恰就在這一點上做得非常出色。書中花了很多篇幅介紹了太陽能系統的實際應用場景,從大規模的太陽能電站,到我們生活中常見的太陽能熱水器、太陽能路燈,甚至是一些比較小眾的應用,像是太陽能行動充電器、太陽能農產品乾燥機等等,都做了詳細的說明。 讓我特別感興趣的是,書中還提到了台灣在地的一些太陽能應用案例。雖然書中沒有直接點出具體的企業或地點,但透過對這些案例的分析,我能感受到台灣在推動太陽能發展上的努力和成果。例如,對於屋頂型太陽能的設計考量,如何克服建築結構、日照角度等問題,以及在偏遠地區如何利用太陽能解決供電問題,這些內容都讓我非常有共鳴。書中對於系統設計、安裝考量、以及維護保養的建議,更是非常接地氣,彷彿是請到了一位經驗豐富的老師傅在旁邊指導。我個人一直對自家屋頂的太陽能潛力感到好奇,這本書中的相關資訊,讓我對未來的可能性有了更清晰的想像,也讓我明白在考慮安裝前,需要注意哪些重要的技術細節。
评分我本身是一名電子工程系的學生,平時接觸的都是比較理論的知識,但對太陽能應用一直充滿好奇。這本《圖解太陽能應用技術》真的是為我打開了另一扇窗。《圖解太陽能應用技術》的內容,對於我這樣一個在學術領域深耕的學生來說,猶如一股清流。它將我平日所學的基礎科學知識,巧妙地與實際的太陽能應用技術結合起來,形成了一種全新的學習體驗。 書中對於太陽能電池的物理原理、材料科學、以及電子電路設計的介紹,都非常精準且深入。例如,在解釋半導體PN結的特性時,作者不僅引用了教科書級別的物理模型,更透過生動的插圖,輔以實際的工程考量,讓我對其在太陽能發電中的作用有了更直觀的理解。書中關於最大功率點追蹤(MPPT)技術的詳細講解,更是讓我受益匪淺。它不僅解釋了MPPT的原理,還詳細介紹了幾種常見的MPPT算法,並提供了實際的電路設計圖和模擬數據。這對於我撰寫相關的學術論文或是進行實際的專題研究,都提供了極為寶貴的參考。 此外,書中對於太陽能系統的整合與控制,也給予了我很大的啟發。從直流電的匯流,到交流電的轉換,再到與電網的併聯,每一個環節的技術細節都處理得相當到位。它讓我在理論學習的基礎上,看到了這些複雜技術如何在真實世界中實現。這本書,不僅鞏固了我已有的知識,更拓展了我對太陽能技術在工程實踐中的應用範圍的認知,為我未來的學術研究和職業發展,奠定了堅實的基礎。
评分哇,這本《圖解太陽能應用技術》真的是太驚喜了!我一直對綠能議題很感興趣,尤其是在台灣這個經常面臨能源挑戰的環境下,太陽能的發展更是大家關注的焦點。收到這本書的時候,我真的迫不及待地想翻開來看看。一開始,我還擔心它會不會太過學術、充滿艱澀的公式和圖表,讓人望而卻步。但事實證明,我的擔憂是多餘的!作者用非常生動、圖像化的方式,將原本可能枯燥的太陽能原理、技術細節,一一呈現在讀者眼前。 其中,關於太陽能電池的種類和原理介紹,我印象特別深刻。書中不只是單純列出各種電池的名稱,而是透過精緻的插圖,鉅細靡遺地解釋了光能如何轉化為電能的過程。從矽晶片的結構,到光子的激發,再到電子的流動,每一個環節都搭配著清晰的示意圖,讓我這個非專業背景的讀者也能輕鬆理解。而且,書中還提到了不同類型太陽能電池的優缺點,例如單晶矽、多晶矽,甚至更先進的薄膜電池,這些在市場上都很常見,但很少有書能像這樣把它們的製造過程、效率、成本,以及適用情境都講得這麼清楚。我覺得這對於想要了解太陽能發展脈絡,或是對居家安裝太陽能板有初步概念的讀者來說,絕對是一本入門的絕佳選擇。它不只是單純的知識傳輸,更是一種啟發,讓我對這個行業有了更立體、更全面的認識。
评分我個人是做建築設計的,對於建築與能源的結合一直很感興趣,而太陽能建築更是我關注的重點。《圖解太陽能應用技術》中關於太陽能建築整合的內容,真的是讓我眼前一亮。 書中不僅僅是介紹了傳統的太陽能板安裝方式,而是深入探討了如何將太陽能技術巧妙地融入建築設計之中。例如,關於建築一體化太陽能技術(BIPV),書中就提供了非常多精彩的案例和技術介紹。從太陽能屋頂瓦片、太陽能立面幕牆,到太陽能採光罩,這些創新的設計,不僅能發電,更能提升建築的美感和功能性。 作者還詳細介紹了在建築設計中,需要考量到的結構力學、防水、隔熱、以及美學等因素。書中附帶的許多建築實例圖,讓我對這些技術的實際應用有了非常直觀的感受。我特別欣賞書中對於不同氣候條件下,太陽能建築設計的考量。例如,在炎熱的夏季,如何透過太陽能發電系統來提供冷氣,又如何在寒冷的冬季,利用太陽能來輔助供暖。這些細節的考量,都展現了作者對建築與能源整合的深刻理解。這本書,為我提供了許多寶貴的設計靈感,也讓我對未來綠色建築的發展方向,有了更清晰的藍圖。
评分坦白說,我一直對能源轉型的議題感到憂心,尤其是當我們看到全球暖化、氣候變遷的影響越來越明顯的時候。而這本《圖解太陽能應用技術》,就像是一盞明燈,為我指引了方向。《圖解太陽能應用技術》的價值,遠不止於技術層面,它更深刻地觸及到了永續發展和綠色能源的宏大議題。書中對於太陽能技術的介紹,並非僅僅停留在單純的科學原理,而是將其置於全球能源轉型的宏觀背景之下進行探討。 作者巧妙地運用了大量的圖表和數據,來說明太陽能相較於傳統化石燃料的優勢,例如在減碳效益、資源永續性、以及長期成本效益等方面的比較。我特別欣賞書中關於太陽能發電的生命週期評估,它不僅計算了發電過程中的碳排放,更包含了生產、運輸、安裝、維護,乃至最終的回收處理,都進行了詳盡的分析。這讓我對太陽能的「綠色」有了更為全面和深入的理解,不再是停留在表面的概念。書中也探討了太陽能發電在不同國家和地區的推廣策略和面臨的挑戰,這讓我對全球能源政策的制定有了更廣闊的視角。它提醒了我,太陽能的發展不僅僅是技術問題,更是經濟、政治、社會層面的綜合考量。這本書,讓我對綠色能源的未來充滿了希望,也更加堅定了支持和推動可再生能源發展的信念。
评分我一直很關注環保和綠色能源的議題,看到台灣社會對於發展太陽能的熱情,也讓我感到很振奮。《圖解太陽能應用技術》這本書,恰好能提供一個非常紮實的知識基礎,來理解和支持這樣的發展。 書中對於太陽能發電對環境的正面影響,有非常詳盡的闡述。它不僅僅是簡單地說「太陽能是乾淨能源」,而是透過數據和圖表,具體地展示了太陽能發電如何減少溫室氣體排放,如何降低對水資源的依賴,以及如何減緩對生態環境的衝擊。我特別欣賞書中對於不同發電技術的環境影響比較,這讓我在比較太陽能與其他能源形式時,有了更客觀的依據。 而且,書中還討論了太陽能發電的能源回收和再利用問題。雖然目前這方面還有待進一步發展,但作者並沒有迴避這個問題,而是誠實地呈現了現狀和未來的挑戰。這讓我感受到作者的專業和負責。這本書,讓我在關注環保議題時,有了更深入、更科學的理解,也讓我對太陽能的未來發展,充滿了信心和期待。它提醒了我,每一個小小的綠色能源選擇,都是對地球未來的巨大貢獻。
评分我必須說,這本《圖解太陽能應用技術》在「圖解」這兩個字上,真的是下足了功夫!我一直覺得,學習任何新知識,如果能有好的視覺輔助,都會事半功倍。而這本書,根本就是把「圖解」發揮到了極致。每一頁幾乎都有精心繪製的插圖、流程圖、表格,甚至是精美的照片。這些視覺元素,不只是為了裝飾,更是為了讓複雜的概念變得簡單易懂。 舉例來說,書中在講解太陽能發電系統的組成時,就用了一個非常大的、多層次的示意圖,清楚地展示了太陽能板、逆變器、儲能系統、電網之間的連接關係。每一個組件的功能、作用,都用簡潔的文字和精準的圖示標示出來。甚至連太陽能板在不同角度下的受光情況,書中都用圖來呈現,這對於理解日照影響效率的原理非常有幫助。我之前看過一些關於太陽能的介紹,很多都只是文字敘述,看得我頭昏腦漲。但這本書,透過這些豐富的圖解,就像是在看一部生動的動畫片,讓原本抽象的原理變得具體可感。它讓我不再害怕那些專業術語,而是能透過圖像,建立起清晰的知識連結。
评分這本書最讓我欣賞的一點,就是它能夠將複雜的技術,轉化為易於理解的語言和圖像。很多關於太陽能的書,動輒就是一堆公式和圖表,讓人望而生畏。但《圖解太陽能應用技術》完全沒有這種問題。 作者在講解每一個技術概念時,都會先從最基本、最直觀的原理開始。例如,在介紹太陽能電池的發電原理時,作者並沒有直接進入複雜的半導體物理,而是先從「光」的特性講起,然後再逐步引導到光能如何被材料吸收,最終轉化為電能。這種由淺入深的方式,讓讀者能夠循序漸進地理解。 而且,書中的插圖,真的是功不可沒。它們不僅僅是為了美觀,更是為了輔助理解。例如,在講解太陽能板的串並聯時,作者用了一個非常清晰的電路圖,並且搭配文字說明,讓讀者能夠一目了然地理解,為什麼不同的連接方式會影響系統的輸出功率。甚至連一些比較抽象的概念,例如「陰影效應」對太陽能板效率的影響,作者也用了一個非常形象的圖解來展示,讓人能夠立刻明白問題的所在。這種將複雜知識「圖像化」的能力,真的是這本書最為寶貴的特色。
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