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1基本概念1

1.1可再生能量1

1.2可再生能量的供应2

1.2.1热的能量价值2

1.3化石能量的耗尽与可再生能量的不竭3

1.3.1能量的三落和三起3

1.3.2能量供应3

1.4能量的概念和转换4

1.4.1能量的源泉4

1.4.2能量载体4

1.5能量的形式4

1.5.1原始能量4

1.5.2二次能量5

1.5.3终端能量5

1.5.4使用能量5

1.5.5能量收益系数5

1.5.6能量投资回收时间6

1.6德国可再生能源法6

1.6.1可再生能源发电输送至公共电网的补贴6

1.6.2《优先发展可再生能源法》规定补贴的可再生能源6

1.6.3能量单位换算7

1.7德国可再生能源资助方案7

1.7.1联邦市场促进资助7

1.7.1.1促进可再生能源资助7

1.7.1.2基础资助8

1.7.1.3创新资助8

1.7.2环境和节能资助计划8

1.8可再生能源经济效益关注8

1.8.1经济效益预估参数8

1.8.2经济效益预估的资本值比较9

1.8.3节省能量评估9

1.9世界可再生能源利用现状9

2太阳能利用11

2.1来自太阳的能量11

2.2太阳能量的利用11

2.3利用太阳能的分类12

3太阳能热水14

3.1水用太阳能加热14

3.2太阳能集热器14

3.2.1平板型太阳能集热器15

3.2.2真空管型太阳能集热器16

3.2.2.1真空管型太阳能集热器结构16

3.2.2.2真空管型太阳能集热器特性16

3.2.2.3热管式真空管型太阳能集热器16

3.2.3投配系统17

3.3太阳能热水系统18

3.3.1无源热虹吸太阳能热水系统18

3.3.2有源太阳能热水系统18

3.3.2.1直接循环系统19

3.3.2.2间接循环系统19

3.3.3闭环防冻热交换系统19

3.4应用太阳能热水系统的选择19

3.5世界太阳能热水系统的应用现状20

4太阳能热的存储21

4.1家用太阳能热水贮水箱21

4.1.1家用太阳能热水贮水箱21

4.1.2太阳能热水贮水箱结构22

4.1.3太阳能热水贮水箱温度分层和温度分布过渡过程23

4.1.3.1保持贮水箱水温度分层23

4.1.3.2贮水箱温度分布过渡过程23

4.1.4太阳能集热器和热水贮水箱的连接24

4.2有源区域太阳能热存储24

4.2.1区域太阳能供热24

4.2.2跨季节热存储25

4.2.3跨季节热存储器的设计27

4.2.3.1背景27

4.2.3.2系统能力预估27

4.2.3.3全生命周期的比较研究28

4.2.3.4热传输模拟28

4.2.3.5经济效益评估29

4.2.4区域太阳能热厂举例29

4.2.4.1德国慕尼黑（Munchen）区域太阳能热厂方案29

4.2.4.2德国Crailsheim区域太阳能热厂项目30

4.2.5跨季节热存储器水等效存储体积成本32

4.3建筑太阳能热存储32

4.3.1建筑物热质量太阳能热存储32

4.3.2用改进Trombe墙建筑物太阳能热存储33

4.4大型太阳热能存储34

4.4.1双罐间接热能存储系统35

4.4.1.1双罐间接热能存储系统工作原理35

4.4.1.2双罐间接热能存储系统应用举例36

4.4.2单罐温跃层热能存储系统36

4.4.2.1单罐温跃层热能存储系统结构36

4.4.2.2温跃层模型和温度梯度37

4.4.3热能存储介质38

4.4.3.1直接融盐传热工质38

4.4.3.2混凝土38

4.4.3.3相变物质39

5太阳热能空间供暖系统40

5.1有源太阳热能空间供暖系统40

5.2液体工质太阳热能空间供暖系统40

5.2.1集热器40

5.2.2备用加热系统41

5.2.3热存储系统41

5.2.4热空气分配系统42

5.2.5辅助加热器安置42

5.3带有散热器的加热循环系统42

5.4空气工质太阳热能空间供暖系统43

5.4.1用太阳和空气供暖43

5.4.1.1水还是空气43

5.4.1.2能量需求，结合部密封和通风44

5.4.1.3能量需求相关性44

5.4.1.4温度水平和能量效率44

5.4.1.5太阳能集热器的能量效率44

5.4.1.6太阳能空气供暖的发展45

5.4.2太阳能空气系统45

5.4.2.1系统的变种45

5.4.2.2可提供的元件49

5.4.2.3投入领域52

5.4.3太阳能空气系统的设计53

5.4.3.1建筑物和系统的集成54

5.4.3.2设计工具54

5.4.3.3设计步骤和提示55

5.4.4太阳能空气系统应用举例55

5.4.4.1 Lilly实验室（汉堡）55

5.4.4.2幼儿园（Trabitz）56

5.4.4.3金属建筑（Eisenach）56

5.4.4.4生物屋（Bozen）57

5.4.4.5社区中心（Waltenhofen）58

5.4.4.6城市洗衣店（莱比锡）58

5.4.5总结59

5.5太阳能多孔集热墙系统59

5.6其他与太阳热能空间供暖相关的系统61

5.6.1无源太阳墙61

5.6.2太阳能室外泳池系统62

5.6.3太阳能空间制冷62

5.6.3.1太阳能吸收制冷62

5.6.3.2太阳能吸附制冷62

5.6.4太阳能透明隔热墙体空间供暖63

6太阳热能发电64

6.1太阳热能发电64

6.1.1从太阳来的电64

6.1.2将太阳热转换成电65

6.2太阳热能发电技术66

6.2.1太阳热能发电技术综述66

6.2.2抛物面槽太阳能发电技术67

6.2.3太阳能发电塔发电技术68

6.2.4抛物面碟太阳热能发电技术68

6.2.5三种太阳热能发电技术比较69

6.3抛物面槽太阳热能发电69

6.3.1抛物面槽太阳热能发电技术的发展69

6.3.1.1抛物面槽太阳热能发电技术的应用69

6.3.1.2抛物面槽太阳热能发电技术性能70

6.3.2抛物面槽太阳热能发电技术改进70

6.3.3线性菲涅耳反射器阵列71

6.3.4抛物面槽太阳热能发电成本73

6.4太阳能发电塔发电73

6.4.1太阳能发电塔发电技术发展73

6.4.2太阳能发电塔的成本73

6.5抛物面碟太阳能发电74

6.5.1抛物面碟太阳能发电现状74

6.5.2抛物面碟太阳能发电的成本75

6.6上升空气流及下降空气流太阳能发电75

6.6.1上升空气流太阳能发电系统简介75

6.6.2上升空气流太阳能发电原理76

6.6.3纳米比亚上升空气流太阳能发电应用76

6.6.4下降空气流太阳能发电76

6.7太阳热能复式循环发电厂77

6.7.1太阳热能复式循环发电厂简介77

6.7.2太阳能在太阳热能复式循环发电厂的贡献和效率77

6.8世界太阳热能发电项目一览78

6.8.1已经运行项目78

6.8.2现正在建项目78

6.8.3已宣布拟建较大项目80

7太阳能光伏发电81

7.1太阳能光伏发电概述81

7.1.1从太阳光到电能的转换81

7.1.2光伏效应81

7.1.3太阳能光伏发电设施评估82

7.1.3.1太阳能光伏发电设施的功能评估82

7.1.3.2安装太阳能光伏发电设施的建筑美学考量82

7.1.4太阳能光伏电流导引83

7.1.5太阳能模板特性参数84

7.1.5.1效率84

7.1.5.2额定功率84

7.1.5.3绩效比（设施利用度）85

7.1.5.4能量回馈时间85

7.1.5.5收获系数86

7.1.6估算86

7.1.6.1收益估算86

7.1.6.2太阳能电池模板倾角86

7.1.7太阳能光伏设施的调校86

7.1.8阴影遮挡的损失87

7.1.9太阳能光伏设施的电能所赢88

7.1.9.1太阳能光伏设施的产出系数e88

7.1.9.2太阳能光伏设施的电能所赢举例88

7.2太阳光伏设施系统88

7.2.1电网耦合系统（电网并行）88

7.2.2独立于电网的带有存储器的自给自足的独立光伏系统90

7.2.3太阳能光伏系统的应用举例91

7.2.3.1装置光伏设施的高速公路噪声阻挡墙91

7.2.3.2在工厂屋顶装置光伏设施91

7.2.3.3在梵蒂冈的光伏系统92

7.2.3.4柏林中央火车站的光伏系统92

7.3太阳能光伏设施元件92

7.3.1太阳能光伏电池概述92

7.3.2太阳能光伏电池技术93

7.3.2.1光伏电池的特征线94

7.3.2.2晶体硅光伏电池94

7.3.2.3薄膜光伏电池（双一堆栈或三一堆栈电池）94

7.3.3太阳能光伏模板技术95

7.3.3.1薄膜光伏模板95

7.3.3.2薄膜光伏模板造型——颜色95

7.3.4太阳能光伏模板连接95

7.3.4.1直流/交流逆变器及布线95

7.3.4.2薄膜光伏电池用直流/交流逆变器98

7.3.4.3直流/交流逆变器的短路保护、过载保护和接触保护98

7.3.5太阳能光伏设施的蓄电池和负荷调节器98

7.3.6断路和接通98

7.3.6.1直流/交流逆变器交流侧的切断保护99

7.3.6.2直流/交流逆变器直流侧的切断保护99

7.4太阳能光伏设施系统的接线设计和规格99

7.4.1太阳能光伏系统的接线设计99

7.4.2与电网耦合的太阳能光伏系统的接线规格99

7.5太阳能光伏设施安装实施规范100

7.5.1太阳能光伏模板的安装100

7.5.1.1太阳能光伏模板坡屋顶安装100

7.5.1.2太阳能光伏模板坡屋顶集成101

7.5.1.3太阳能光伏模板平屋顶安装101

7.5.1.4太阳能光伏玻璃前立面102

7.5.2建筑物太阳能光伏模板安装防雷保护102

7.5.2.1建筑物上太阳能光伏模板的过电压保护102

7.5.2.2建筑物上太阳光伏模板过电压保护方案103

7.5.3空旷地太阳能光伏模板的安装及防雷保护103

7.5.4太阳能光伏模板的跟踪系统105

7.6太阳能光伏模板的再循环105

7.7太阳能光伏电池新进展简介106

7.7.1染料感光太阳能电池106

7.7.2适合建筑物的最新太阳光伏电池107

7.8太阳能光伏技术和城市规划107

7.8.1城镇建筑物和太阳能光伏技术107

7.8.2城镇建筑物采用太阳能光伏技术的效率因素107

7.8.3城镇太阳能光伏技术应用举例108

7.8.3.1水城的太阳能光伏新貌108

7.8.3.2新城Nieuwland城市规划108

7.8.3.3新城Nieuwland建筑设计108

7.8.4应用太阳能光伏技术的城市规划考量109

7.8.4.1天空可视因子109

7.8.4.2表面积与体积的比（体形系数）109

7.8.4.3建筑物间距离及建筑物高宽比110

7.8.4.4建筑物类型及位置110

7.8.4.5建筑物安装光伏设施有效性小结110

8太阳能光伏发电还是太阳热能发电？112

8.1问题的提出112

8.2优点比较112

8.2.1太阳热能发电设施的优势112

8.2.2太阳能光伏发电设施的优势113

8.3应用领域比较113

8.3.1太阳热能发电设施和太阳能光伏发电设施的工作领域113

8.3.2太阳热能发电设施和太阳能光伏发电设施的地域分布114

8.4技术投资比较114

8.5太阳能发电可能引发的环境问题115

8.5.1太阳能光伏发电设施可能引发的环境问题115

8.5.1.1生产过程115

8.5.1.2废弃物处理115

8.5.1.3应用光伏模板可能引发的其他环境问题115

8.5.2太阳热能发电设施可能引发的环境问题115

8.5.2.1系统运行115

8.5.2.2生物多样性116

8.5.2.3涉及人类116

8.6太阳能发电的新领域——光伏/热混合系统116

8.6.1光伏/热混合系统简介116

8.6.2光伏/热混合系统应用116

8.6.3国际能源局项目117

8.6.3.1北京奥运村项目117

8.6.3.2 Concordia大学John Molson商学院项目117

8.6.4光伏/热混合系统的功效118

8.6.5汇聚光伏/热混合系统119

9地热120

9.1地热资源120

9.2地热资源的利用121

9.2.1利用地热的历史121

9.2.2地热资源的利用方式121

9.2.2.1直接利用地热资源121

9.2.2.2地热发电122

9.2.3地热发电的优点123

9.3地源热泵124

9.3.1地源热泵原理124

9.3.2热泵变种125

9.3.3地源热泵优势126

9.3.4地源热泵的制冷模式和加热模式126

9.3.4.1地源热泵的制冷模式126

9.3.4.2地源热泵的加热模式126

9.4增强型地热系统126

9.4.1增强型地热系统简介126

9.4.2增强型地热系统地质前提条件和资源127

9.4.3增强型地热系统的开发和运行机制127

9.4.4增强型地热系统开发尚存障碍128

9.4.5增强型地热系统开发的环境收益128

9.4.6增强型地热系统的成本花费129

9.5地热利用现状130

9.5.1直接利用地热资源130

9.5.1.1直接利用地热资源分类——林岛图130

9.5.1.2直接利用地热资源的主要手段131

9.5.1.3全球直接利用地热资源现状132

9.5.1.4 建筑直接利用地热资源举例132

9.5.2间接利用地热资源的现状与发展139

9.5.2.1世界地热发电现状与发展139

9.5.2.2世界范围内地热发电举例141

9.6地热利用的前景和风险141

9.6.1被低估的能源141

9.6.2恰当处置风险可控142

10潮汐发电144

10.1潮汐能与潮汐发电144

10.1.1潮汐能144

10.1.2潮汐发电145

10.2潮汐发电的类型146

10.3拦海大坝潮汐发电146

10.3.1地理和物理条件146

10.3.2拦海大坝146

10.3.3拦海大坝潮汐发电用涡轮机147

10.3.4拦海大坝潮汐发电的泵抽出148

10.3.5拦海大坝潮汐发电的功率产出148

10.3.6拦海大坝潮汐发电的不同设计149

10.3.7拦海大坝潮汐发电的优点和缺点149

10.3.7.1拦海大坝潮汐发电的优点149

10.3.7.2拦海大坝潮汐发电的缺点150

10.3.8拦海大坝潮汐发电举例——朗斯大坝潮汐发电站150

10.4潮汐流发电150

10.4.1潮汐流发电概述150

10.4.2潮汐流发电技术设施151

10.4.2.1轴流式涡轮机151

10.4.2.2文丘里效应152

10.4.2.3立轴水平轴双击式涡轮机153

10.4.2.4振荡型设施154

10.4.3潮汐流发电功率输出155

10.4.4潮汐流发电举例155

10.5潮汐发电技术新设计156

10.5.1动态潮汐发电156

10.5.1.1动态潮汐发电概述156

10.5.1.2动态潮汐发电的优势157

10.5.1.3动态潮汐发电的技术开发157

10.5.1.4动态潮汐发电的挑战157

10.5.1.5动态潮汐发电概念的发明者157

10.5.2潮汐潟水湖158

10.6潮汐发电小结160

11有关太阳辐射、地热和潮汐能的书籍161