本書特色
地球環境問題日益嚴重,21世紀儼然成為各先進國必須要針對新能源擬定具體對策、並積極實施的時代。太陽能一直是新能源的主要選項之一,如何應用太陽能是各國能源對策的重要課題。也是身為地球一份子的我們不能忽視的。本書將從太陽能應用的曆史到太陽能發電架構、應用技術的各種趨勢等,以圖解與許多實例,帶您清楚瞭解太陽能應用技術的整體形貌。
本書適閤閱讀對象為:對天然能源有興趣的讀者、大型建築與住宅設計者、太陽光電領域實務執行者、國傢能源單位與地方政府政策製定者,以及在學學生們。
章節概要
第一章:解說各種化石燃料、核能以及太陽能等人類所利用過的能源。說明國際間為瞭抑製地球暖化而共同製定的「京都協議書」概要,並談到針對新興能源能否對地球環境問題有所貢獻。
第二章:由於太陽能應用係統大多必須長時間曝露於屋外,因此氣象條件就會和係統性能、耐用年限、管理經費等有密切的關係。這個章節將概述與太陽能應用有密切關係的氣象條件以及氣象局所使用的各種觀測方法。
第三章:說明太陽光電特徵及核心的太陽電池原理、係統組成條件等,並介紹一些具體的係統範例。
第四章:解說使用各式太陽熱能應用係統的聚光、集熱類理論,以及機器、太陽熱能的發電架構、有效利用變動太陽熱能時所不可或缺的蓄熱技術等,亦會針對廣義的太陽熱能─冰雪冷熱能利用技術方麵做一介紹。
第五章:應用自然能源調整建築室內環境的一些基礎事宜,如,根據人類體溫熱感的舒適標準、建築物的冷暖氣負荷、空氣品質與換氣原理、光環境調整之原則與方法,並且簡要說明暖氣的使用方式及舒適性等。此外,還會提到一些具有代錶性的被動式太陽屋、以及主動式太陽能屋等。
第六章:說明關於生質能源的應用技術。生質燃料與其他可再生能源不同,是一種有機資源,除瞭可以作為電力、熱能的供應之外,也因為可以作為替代石油資源的燃料而備受矚目。
第七章:著眼於日常生活中較容易接觸到的光機能材料,即光觸媒材料與調光材料的現況與今後發展做一描述。再者,亦列舉齣用來驅使奈米科技等最新技術之光機能材料製作等範例,來介紹非矽晶型之下世代太陽電池開發。
第八章:雖然人類無法以太陽光或是太陽熱的型態直接利用太陽的能量,但是可以藉由風力或是其他型態做間接性的利用。說明地球上所存在的風力資源及其特性、從風力資源獲得能量的架構,以及風能利用等現況做一概要的說明
第九章:為瞭未來能夠更加擴大太陽能的利用技術,本章節中將介紹一些新係統開發案、研究範例、以及高度利用與復閤利用的範例。預計今後將會大量導入太陽光電方麵的技術,因此目前已經開始針對多個太陽光電係統集中導入地區之最適化,以及與電力係統間搭配的相關議題進行研究。
作者簡介
日本太陽能學會
設立於1975年5月20日。本學會本著振興與推廣太陽能應用相關基礎與應用的科學技術為目的而設立。另外,期望帶動學會會員間以及國外研究學者與研究團體的交流。
審定者簡介
羅丞曜
電機工程博士,畢業於日本東京大學,現任東京大學 生産技術研究所 特任研究員。近期研究興趣為半導體材料、光學微機電係統、印刷式生産技術及軟性電子元件。
於2001年至2005年任職於颱灣積體電路公司擔任十二吋晶圓90奈米及45奈米製程整閤專案資深研發工程師;於2006年至2009年間以訪問研究員(VTT Technical Research Centre of Finland)及特任研究員(日本東京大學生産技術研究所)的身分參予歐盟與日本之間的「開發印刷式生産技術並以其製作微機電係統控製的大麵積軟性顯示幕」國際研究計畫。截至目前為止個人著有十八篇科技論文並擁有六件半導體元件製程國際專利。自2000年起持續從事英文及日文科技圖書及論文的翻譯、校稿及潤稿工作。
譯者簡介
張萍
高雄科技大學應用日語係、雲林科技大學企研所畢業,日本特彆研究生一年。目前任職於財團法人,從事對日國際業務,兼職翻譯。譯有:《圖解半導體製造裝置》、《圖解不需算式的物理學》、《與食品添加物和平共處~這樣吃最安心》(以上世茂齣版)。
第1章 太陽能利用之曆史與地球環境問題
1.1 太陽能利用之曆史 2
1.2 世界的能源情事 5
世界的能源需求預測/日本能源之需求與供給現況/新興能源相關趨勢
1.3 京都協議書與太陽能利用之展望 8
地球的溫熱環境/地球暖化之氣候變化.氣候異常預測/京都協議書/新興能源之能源核算率與CO2減量效果
參考文獻 14
第2章 日照、氣象之基礎
2.1 氣象條件之概要 16
地麵氣象觀測網/日照量/日照時間/氣溫/溼度/風嚮.風速/降雨量/積雪/雲
2.2 日照
日照之定義/太陽地球間距離之年變化/太陽係數/太陽高度與日照強度/日照時間/日照收支/大氣之日照衰減
2.3 太陽能利用係統用之日照相關資料檔案 35
氣象局之觀測檔案/NEDO所公佈之日照相關資料/HASP標準氣象檔案/AMeDAS氣象檔案(EA氣象檔案)補充
參考文獻 39
第3章 太陽光發電之架構
3.1 太陽光電係統之特徵 42
3.2 太陽電池原理 44
發電原理/太陽電池種類/能源迴收年數/太陽電池之能源轉換效率
3.3 太陽光電係統分類 48
係統概要/獨立型係統/併聯型係統/混閤型係統
3.4 太陽光電係統之構成要件 53
太陽電池組列/直流交流轉換器/蓄電池/係統併連裝置
3.5 太陽光電係統範例 57
光縴終端機用太陽光電源係統/航路標識用混閤發電係統
參考文獻 60
第4章 太陽熱能利用技術
4.1 集熱、聚光理論與機器 62
平闆式集熱器/真空管集熱器/聚光集熱器
4.2 太陽熱能發電架構 72
太陽熱能發電係統基本內容/各種太陽熱能發電係統/太陽熱能發電係統之特色/總結
4.3 蓄熱係統利用 78
蓄熱式太陽熱能係統/蓄熱理論/蓄熱材料/蓄熱裝置/可提高蓄熱效果之機器
4.4 冷熱利用技術 86
冰雪能源及其使用對象/使用冰雪之食物儲藏與運送/冰雪冷氣/冰雪發電/使用冰雪之經濟性
參考文獻 91
第5章 建築與居住環境
5.1 室內溫熱環境與冷暖氣負載 94
室內溫熱環境之舒適性與評估指標/使用冷暖氣時的溫熱設定條件與熱負載
5.2 室內空氣環境與換氣原理 99
換氣量基準/換氣方式/換氣理論/換氣、通風係統之範例
5.3 日照遮蔽、採光與照明 103
光環境調整之原則與基準/日照遮蔽/自然採光(白天光綫照明)/人工照明
5.4 暖氣技術 109
暖氣方式/暖氣機器之種類與特徵/使用暖氣時的舒適性/暖氣設計
5.5 被動式太陽能加熱係統 114
被動式設計/氣候條件與隔熱性能/被動式設計原則/被動式太陽能加熱係統之方法與範例
5.6 主動式太陽能加熱係統 122
主動式係統之分類/集熱器的種類/住宅用主動式係統與範例
一般建築用主動式係統與範例
參考文獻 131
第6章 生質能源
6.1 生質燃料的定義與賦存量 134
生質燃料的定義與其特徵/生質燃料的賦存量
6.2 太陽能的固定轉換 136
光閤成反應/生物的産生
6.3 生質燃料利用方法 138
生質燃料的能量轉換技術/日本的生質能源利用/生質能源的海外策略
參考文獻 144
第7章 光機能材料
7.1 光觸媒 146
光觸媒的種類/光觸媒機能/光觸媒材料現況與課題
7.2 調光材料 151
調光玻璃/電緻變色玻璃/感溫變色玻璃/熱緻變色玻璃/氣緻變色玻璃/調光鏡玻璃
7.3 次世代薄膜太陽電池 157
染料敏化太陽電池/聚閤物太陽電池
參考文獻 161
第8章 風能
8.1 風能資源 164
風的産生/各式各樣的風/風的性質/風能賦存量
8.2 風車的基礎理論 170
風車的種類與特徵/風車轉動原理
8.3 風能利用現況 174
大型風力發電/海上風場/小型、微型風力發電/混閤式發電係統
參考文獻 178
第9章 太陽能利用之未來展望
9.1 太陽光電係統的新方嚮 180
自主提升式陽光社區係統/併聯集中式太陽光電係統
9.2 太陽熱能之高度利用與太陽建築的未來 182
新型太陽熱能發電係統/太陽建築
9.3 小型水力利用 185
水力發電之意義/傢庭流水之小型水力市民發電廠
9.4 藉由復閤利用係統提高能源之利用 188
新興能源等地區的集中實證研究/新興能源復閤利用係統(岩手縣葛捲町)
參考文獻 192
索引 193
前言
地球環境問題日益浮現,21世紀初期儼然成為必須要擬定具體解決策略、並積極執行的時代。日本於1973年經曆過第一次的石油危機,而後又陸續經過幾次危機以及許多次技術革命,到今天日本已經被全世界認為是節能的先進國傢。然而是否能夠成為充分利用太陽、風力等天然能源的節能國傢還很難說。
為瞭在這樣的社會背景下進一步推行天然能源,日本太陽能學會(日本太陽□□□□□□□)遂於成立30週年,以及由國際太陽能學會於日本主辦之Renewable Energy 2006等一係列紀念活動中,企劃齣版本書。
本書根據過去已齣版刊物集大成之「太陽□□□□□利用□□□□□□(太陽能應用手冊)」(日本太陽能學會編著)為基礎,為使讀者充分瞭解太陽能利用技術之整體形貌,內容從太陽能利用之曆史到太陽能發電架構、利用技術之週邊趨勢等,除瞭未來展望等綜閤性知識外亦舉齣許多實例,希望能夠成為讓初次踏入此領域者清楚易懂的實用書。
本書內容架構共有1~9章,第1章是解說太陽能利用之曆史與地球環境問題、第2章是日照、氣象之基礎、第3章是太陽光發電之架構、第4章是太陽熱能利用技術、第5章是建築與居住環境、第6章是生質能源、第7章是光機能材料的應用、第8章是風能、第9章則是太陽能利用之未來展望。
期望本書能夠有幸成為一般對天然能源熱切關心者、大型建築與住宅設計、施工、管理、運用等年輕技術人員、太陽光電領域實務執行者、諸位地方政府政策製定者以及各位學生朋友有所助益之參考書籍。
最後,在此謹對諸位擔任本書之企劃、編輯以及執筆、審閱等作業者緻上最深的感謝。
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。 書中詳細介紹瞭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,都進行瞭詳盡的闡述。作者不僅僅是列齣這些技術的名稱,而是深入剖析瞭它們的原理、優缺點、成本效益,以及在太陽能發電係統中的具體應用。我特別感興趣的是,書中關於「電網級儲能」的介紹。它解釋瞭大型儲能係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,書中還探討瞭「傢用儲能」的發展趨勢。對於一般傢庭用戶來說,如何利用儲能係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。書中還提供瞭一些關於儲能係統選型和安裝的建議,這對於我這樣想要進一步瞭解的人來說,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」,它們的結閤,纔能真正實現穩定、可靠的綠色能源供應。
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,為我指引瞭方嚮。《圖解太陽能應用技術》的價值,遠不止於技術層麵,它更深刻地觸及到瞭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。 作者巧妙地運用瞭大量的圖錶和數據,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麵的比較。我特別欣賞書中關於太陽能發電的生命週期評估,它不僅計算瞭發電過程中的碳排放,更包含瞭生產、運輸、安裝、維護,乃至最終的迴收處理,都進行瞭詳盡的分析。這讓我對太陽能的「綠色」有瞭更為全麵和深入的理解,不再是停留在錶麵的概念。書中也探討瞭太陽能發電在不同國傢和地區的推廣策略和麵臨的挑戰,這讓我對全球能源政策的製定有瞭更廣闊的視角。它提醒瞭我,太陽能的發展不僅僅是技術問題,更是經濟、政治、社會層麵的綜閤考量。這本書,讓我對綠色能源的未來充滿瞭希望,也更加堅定瞭支持和推動可再生能源發展的信念。
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錶,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。它們不僅僅是為瞭美觀,更是為瞭輔助理解。例如,在講解太陽能闆的串並聯時,作者用瞭一個非常清晰的電路圖,並且搭配文字說明,讓讀者能夠一目瞭然地理解,為什麼不同的連接方式會影響係統的輸齣功率。甚至連一些比較抽象的概念,例如「陰影效應」對太陽能闆效率的影響,作者也用瞭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。
评分我個人是做建築設計的,對於建築與能源的結閤一直很感興趣,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閤的內容,真的是讓我眼前一亮。 書中不僅僅是介紹瞭傳統的太陽能闆安裝方式,而是深入探討瞭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),書中就提供瞭非常多精彩的案例和技術介紹。從太陽能屋頂瓦片、太陽能立麵幕牆,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。 作者還詳細介紹瞭在建築設計中,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瞭非常直觀的感受。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係統來提供冷氣,又如何在寒冷的鼕季,利用太陽能來輔助供暖。這些細節的考量,都展現瞭作者對建築與能源整閤的深刻理解。這本書,為我提供瞭許多寶貴的設計靈感,也讓我對未來綠色建築的發展方嚮,有瞭更清晰的藍圖。
评分這本書的實用性,真的是讓我驚豔到瞭!我一直覺得,光有理論知識是不夠的,實際應用纔是關鍵。而《圖解太陽能應用技術》恰恰就在這一點上做得非常齣色。書中花瞭很多篇幅介紹瞭太陽能係統的實際應用場景,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,都做瞭詳細的說明。 讓我特別感興趣的是,書中還提到瞭颱灣在地的一些太陽能應用案例。雖然書中沒有直接點齣具體的企業或地點,但透過對這些案例的分析,我能感受到颱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,如何剋服建築結構、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。書中對於係統設計、安裝考量、以及維護保養的建議,更是非常接地氣,彷彿是請到瞭一位經驗豐富的老師傅在旁邊指導。我個人一直對自傢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瞭更清晰的想像,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,真的是做得太好瞭。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,再到太陽能係統的組成與設計,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瞭足夠的解釋和圖解。我特別喜歡書中關於「從模組到係統」的過渡處理。它首先詳細介紹瞭太陽能模組的構成與原理,然後再逐步擴展到整個發電係統的設計,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係統的整體認知,而不會感到 overwhelmed。而且,每個章節的結尾,通常都會有一些「重點迴顧」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。
评分哇,這本《圖解太陽能應用技術》真的是太驚喜瞭!我一直對綠能議題很感興趣,尤其是在颱灣這個經常麵臨能源挑戰的環境下,太陽能的發展更是大傢關注的焦點。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錶,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。書中不隻是單純列齣各種電池的名稱,而是透過精緻的插圖,钜細靡遺地解釋瞭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,書中還提到瞭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。我覺得這對於想要瞭解太陽能發展脈絡,或是對居傢安裝太陽能闆有初步概念的讀者來說,絕對是一本入門的絕佳選擇。它不隻是單純的知識傳輸,更是一種啟發,讓我對這個行業有瞭更立體、更全麵的認識。
评分我一直很關注環保和綠色能源的議題,看到颱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麵影響,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」,而是透過數據和圖錶,具體地展示瞭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,有瞭更客觀的依據。 而且,書中還討論瞭太陽能發電的能源迴收和再利用問題。雖然目前這方麵還有待進一步發展,但作者並沒有迴避這個問題,而是誠實地呈現瞭現狀和未來的挑戰。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,有瞭更深入、更科學的理解,也讓我對太陽能的未來發展,充滿瞭信心和期待。它提醒瞭我,每一個小小的綠色能源選擇,都是對地球未來的巨大貢獻。
评分我本身是一名電子工程係的學生,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》真的是為我打開瞭另一扇窗。《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閤起來,形成瞭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,作者不僅引用瞭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瞭更直觀的理解。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。它不僅解釋瞭MPPT的原理,還詳細介紹瞭幾種常見的MPPT算法,並提供瞭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,都提供瞭極為寶貴的參考。 此外,書中對於太陽能係統的整閤與控製,也給予瞭我很大的啟發。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,看到瞭這些複雜技術如何在真實世界中實現。這本書,不僅鞏固瞭我已有的知識,更拓展瞭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,奠定瞭堅實的基礎。
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,真的是下足瞭功夫!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」發揮到瞭極緻。每一頁幾乎都有精心繪製的插圖、流程圖、錶格,甚至是精美的照片。這些視覺元素,不隻是為瞭裝飾,更是為瞭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係統的組成時,就用瞭一個非常大的、多層次的示意圖,清楚地展示瞭太陽能闆、逆變器、儲能係統、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齣來。甚至連太陽能闆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,很多都隻是文字敘述,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。
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