Energy and the New Reality 2

Energy and the New Reality 2 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Earthscan
作者:L. Danny Harvey
出品人:
页数:600
译者:
出版时间:Mar 19 2010
价格:CDN$ 189.17
装帧:Hardcover
isbn号码:9781844079131
丛书系列:
图书标签:
  • Renewable_energy
  • New_energy
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  • 能源
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  • 气候变化
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具体描述

Transforming our energy supplies to be more sustainable is seen by many to be the biggest challenge of our times. In this comprehensive textbook, L.D. Danny Harvey sets out in unprecedented detail the path we must take to minimize the effects that the way we harness energy will have on future climate change. The book opens by highlighting the importance of moving to low carbon technologies for generation, then moves on to explain the functioning, potential and social/environmental issues around: solar energy; wind energy; biomass energy; geothermal energy; hydroelectric power; ocean energy; and nuclear energy. It also covers the options for carbon capture and storage and the contexts in which low carbon energy can best be utilized (potential for community integrated systems, and the hydrogen economy). The book closes with scenarios that combine the findings from its companion volume (concerning the potential for limiting future energy demand) with the findings from this volume (concerning the cost and potential of C-free energy systems) to generate scenarios that succeed in limiting future atmospheric CO2 concentration to no more than 450 ppmv. Detailed yet accessible, meticulously researched and reviewed, this work constitutes an indispensible textbook and reference for students and practitioners in sustainable energy and engineering. Online material includes: Excel-based computational exercises, teaching slides for each chapter, and links to free software tools.

《巨变时代:能源转型与文明重塑》 引言:新时代的黎明与未竟的变革 我们正身处一个前所未有的时代。历史的车轮以惊人的速度滚滚向前,每一次的飞跃都伴随着深刻的社会、经济和文化变革。而在这场波澜壮阔的变革浪潮中,能源无疑扮演着最为核心的驱动角色。从蒸汽机的轰鸣到内燃机的咆哮,再到如今以电力和数字技术为代表的新能源革命,人类文明的发展史,在很大程度上就是一部能源利用史。然而,我们正站在一个关键的十字路口。传统能源的局限性日益凸显,气候变化的严峻挑战迫在眉睫,这迫使我们不得不重新审视与能源的关系,并以前所未有的紧迫感和创造力,去探索和构建一个全新的能源现实。 《巨变时代:能源转型与文明重塑》并非简单地罗列能源技术的发展脉络,也不是对某个特定能源领域的浅尝辄止。它是一次深入的、全景式的探索,旨在揭示当前能源领域正在发生的深刻变革,并勾勒出这场变革对人类社会文明可能带来的深远影响。本书将带领读者穿越时空,从历史的纵深处洞察能源演变的规律,审视当下全球能源格局的复杂性,并大胆设想未来的可能性。我们相信,理解这场能源巨变,就是理解我们所处的时代,就是洞悉人类文明未来的走向。 第一章:文明基石的演进——从原始动力到工业动脉 人类文明的每一次飞跃,都离不开能量的突破。本书的第一章,将带您回溯能源利用的历史长河,探寻其如何从简单的物理力量,逐步演变为支撑整个文明体系的工业动脉。 黎明前的曙光:生物质与人类早期文明 在火的发现与利用之前,人类的生存主要依赖于最原始的能量形式——生物质。木材、干草,这些简单的可燃物,不仅提供了温暖和光明,更是烹饪食物、驱赶野兽的关键。本章将详细探讨生物质在早期人类社会中的作用,例如农业的兴起如何与对生物质需求的增加相伴而生,以及对动力的初步利用,如简单的水力或风力装置,如何催生了早期文明的萌芽。我们将看到,即使是最基础的能量形式,也蕴含着塑造社会结构、发展技术和人类迁徙的巨大潜力。 蒸汽的革命:第一次工业革命与煤炭的崛起 人类历史上一个里程碑式的转折点,便是蒸汽机的发明。煤炭,作为一种能量密度更高的燃料,迅速取代了生物质,成为第一次工业革命的核心驱动力。本章将深入分析蒸汽机如何解放了生产力,催生了工厂制度,驱动了城市化进程。我们将审视煤炭的开采、运输和利用对当时的社会、经济和环境带来的全面影响,包括新的阶级结构的形成、全球贸易的扩张,以及早期工业污染问题的出现。蒸汽的轰鸣,不仅是机器运转的声音,更是人类社会形态重塑的序曲。 电力的黎明:第二次工业革命与能源网络的构建 当电力的概念从实验室走向现实,人类社会迎来了又一次翻天覆地的变革。电的出现,不仅仅是能源形式的改变,更是对能量传输和应用方式的颠覆。本章将详细阐述电力的发现、发电机和电动机的发明,以及电力输送网络的逐步建立。我们将分析电力如何彻底改变了工业生产模式,从集中的工厂到更灵活的分散式生产,如何照亮了城市,改变了人们的生活方式,甚至催生了新的通信技术,如电报和电话。电力的时代,标志着人类进入了一个更加高效、互联的社会。 石油的黄金时代:内燃机与全球化浪潮 20世纪,石油的发现和大规模开采,将人类带入了“石油的黄金时代”。内燃机的广泛应用,尤其是汽车和飞机的出现,彻底改变了交通运输,极大地促进了全球化进程。本章将探讨石油如何成为现代经济的血液,如何支撑起庞大的交通运输体系,如何驱动了庞大的工业复合体。我们将审视石油资源的争夺如何成为地缘政治的重要因素,以及石油经济对全球经济格局的塑造作用。同时,本章也会提及石油的过度依赖所带来的脆弱性,为后续章节埋下伏笔。 第二章:时代转折点——能源挑战与文明的焦虑 在经历了几个世纪的能源驱动式发展后,人类社会开始感受到传统能源模式带来的严峻挑战。气候变化、资源枯竭、环境污染,这些问题如同阴影般笼罩着我们,迫使我们正视并寻找出路。 地球的警示:气候变化与环境承载力的极限 气候变化,已不再是遥远的威胁,而是摆在我们面前的严峻现实。本章将深入剖析温室气体排放与全球气温上升之间的科学联系,并详细阐述气候变化对自然环境、生态系统以及人类社会带来的多方面冲击,例如极端天气事件的频发、海平面上升、生物多样性丧失等。我们将探讨这些环境变化如何威胁到粮食安全、水资源供应,以及沿海城市的生存。理解气候变化的紧迫性,是推动能源转型的根本动力。 有限的馈赠:传统能源的资源枯竭与地缘政治博弈 构成现代工业基石的化石燃料,其储量并非无限。本章将分析当前全球主要传统能源(石油、天然气、煤炭)的储量现状、开采难度以及未来趋势。我们将探讨资源分布的不均如何加剧地缘政治的紧张局势,以及国家之间围绕能源资源的争夺如何影响国际关系。同时,我们将审视过度依赖特定能源供应国的风险,以及资源枯竭对经济发展和社会稳定的潜在威胁。 代价的阴影:传统能源开发与利用的环境污染 虽然传统能源为人类文明带来了巨大的进步,但其开发和利用过程也付出了沉重的环境代价。本章将详细列举和分析传统能源活动造成的各类环境污染,包括空气污染(如PM2.5、SO2、NOx)、水污染、土壤污染以及废弃物处理问题。我们将探讨这些污染对人类健康、生态系统造成的长期损害,以及治理和修复这些污染所需的巨大成本。只有正视这些代价,我们才能更坚定地迈向清洁能源。 技术困境与政策的博弈:应对能源挑战的阻力 面对日益严峻的能源挑战,技术创新和政策调整是必不可少的。本章将探讨在传统能源领域,技术进步在提高效率、降低排放方面所做的努力,但同时也会分析其固有的局限性。此外,我们将深入分析能源政策制定过程中所面临的复杂博弈,包括经济利益、政治考量、社会接受度等多重因素的交织。理解这些阻力,有助于我们更好地把握能源转型的复杂性。 第三章:黎明的曙光——新能源的涌现与颠覆 在传统能源模式的困境与挑战面前,人类的智慧和创造力正在以前所未有的速度迸发。新能源技术的不断突破,正为我们打开通往一个可持续、清洁能源未来的大门。 太阳的力量:光伏与太阳能热发电的无限可能 太阳,作为最慷慨的能量之源,其潜力正被日益挖掘。本章将深入探讨太阳能光伏发电技术的原理、发展历程和成本下降趋势,分析其在分布式发电、智能电网中的应用前景。同时,也将介绍太阳能热发电技术,以及其在集中式发电和工业供热方面的潜力。我们将看到,太阳能正从一种补充能源,逐步成长为大规模能源供应的主力军。 风的翅膀:风力发电的技术革新与规模化应用 风,这种古老而强大的自然力量,如今正被转化为清洁的电力。本章将详细介绍风力发电技术的发展,包括陆上风电和海上风电的特点、优势以及面临的技术挑战。我们将分析风力发电在能源结构中的重要性,以及其如何与其他能源形式协同工作。风力发电的快速发展,正为我们提供了一种经济高效的低碳电力解决方案。 水的脉搏:水电、潮汐能与海洋能的潜力 水,作为地球上重要的资源,其蕴含的能量不容忽视。本章将回顾水电在能源供应中的重要地位,并探讨其面临的环境和社会挑战。同时,我们将重点关注潮汐能和海洋能等新兴的水能利用技术,分析其技术可行性、经济效益以及未来发展前景。这些技术为我们提供了稳定且可预测的能源来源。 地下的热流:地热能的稳定输出与地域优势 地球内部蕴藏着巨大的热能,地热能作为一种稳定、清洁的基荷能源,正受到越来越多的关注。本章将介绍地热能的发电原理、不同类型(干蒸汽、闪蒸、双循环)以及其在全球的分布情况。我们将探讨地热能作为一种可靠的能源补充,在减少对化石燃料依赖方面的作用,以及其在区域性能源供应中的独特价值。 核能的争议与未来:安全、效率与可持续性的新考量 核能,作为一种高能量密度、低排放的能源,一直伴随着争议。本章将客观审视核能的发展历程,分析其在能源供应中的作用,以及当前面临的安全问题、核废料处理挑战。同时,也将探讨第四代核反应堆、小型模块化反应堆(SMRs)等前沿技术,以及它们可能为核能带来的新机遇和解决方案。我们将审视核能在全球能源转型中的复杂地位。 生物质的绿色循环:可持续的生物能源利用 生物质,作为一种可再生能源,在循环经济和碳中和目标中扮演着重要角色。本章将探讨不同类型的生物质能源,如生物燃料、生物质发电和生物沼气,分析其生产过程的绿色化和可持续性。我们将审视生物质能源在交通运输、工业生产等领域的应用潜力,以及如何避免其与粮食生产的冲突。 第四章:智慧的互联——能源互联网与数字化革命 新能源的广泛应用,离不开与之相匹配的智慧能源系统。能源互联网和数字化技术的融合,正在重塑能源的生产、传输、消费方式,为构建一个更加高效、可靠、灵活的能源体系奠定基础。 智能电网的崛起:优化配置与高效传输 传统的电网正向智能电网转型。本章将详细阐述智能电网的核心技术,如传感器网络、数据分析、通信系统、自动化控制等。我们将分析智能电网如何实现电力资源的优化配置,如何提高输电效率,如何更好地整合分布式新能源,以及如何应对电力供需的波动。智能电网是实现新能源大规模接入的关键。 大数据与人工智能:预测、决策与优化 大数据和人工智能正在为能源领域带来革命性的变化。本章将探讨如何利用大数据分析技术,对能源的生产、消费进行精准预测,从而优化能源调度和管理。我们将审视人工智能在能源设备故障诊断、电网故障预测、能源交易策略制定等方面的应用,以及它们如何提升能源系统的智能化水平。 分布式能源与微电网:能源独立与社区韧性 分布式能源系统,如屋顶光伏、小型风力发电机,以及微电网的兴起,正在改变传统的集中式能源供应模式。本章将分析分布式能源的优势,如提高能源效率、降低输电损耗、增强能源供应的可靠性。我们将探讨微电网在应对自然灾害、保障关键设施供电方面的作用,以及它们如何赋能社区实现能源的自给自足。 能源储存技术的突破:平抑波动与保障供应 新能源的间歇性是其大规模应用的主要挑战之一。本章将深入探讨各种能源储存技术,包括电池储能(锂离子电池、液流电池等)、抽水蓄能、压缩空气储能、氢能储存等。我们将分析这些技术的原理、性能、成本以及在平抑新能源波动、提供备用电源方面的关键作用。能源储存是实现新能源可靠供应的“定海神针”。 区块链与能源交易:去中心化与透明化 区块链技术,以其去中心化、不可篡改的特性,正在为能源交易带来新的可能。本章将探讨区块链在点对点能源交易、碳排放交易、能源溯源等方面的应用。我们将分析区块链如何提高能源交易的透明度和效率,如何赋能小型能源生产者参与市场,以及如何构建一个更加公平的能源交易体系。 第五章:文明重塑——能源转型与社会未来的图景 能源转型并非仅仅是技术层面的革新,它更是一场深刻的社会变革,将重塑我们的生活方式、经济模式、城市形态乃至全球治理。 绿色经济的勃兴:新能源产业的机遇与挑战 能源转型催生了一个全新的绿色经济。本章将分析新能源产业的巨大发展潜力,包括就业机会的创造、新兴产业的涌现(如储能设备制造、智能电网服务、电动汽车产业链等)。同时,也将探讨转型过程中可能遇到的挑战,如传统能源行业的转型阵痛、技术成熟度、市场准入等。 城市的新生:智慧、低碳与宜居的未来城市 城市作为能源消耗和排放的主要场所,将成为能源转型的关键战场。本章将描绘未来智慧、低碳、宜居的城市图景,包括智能交通系统、绿色建筑、能源高效利用、可持续的水资源管理等。我们将探讨城市如何通过能源转型,提升居民的生活品质,并成为应对气候变化的坚固防线。 出行方式的革命:电动化、智能化与共享化 交通运输是能源消耗的大户,其电气化、智能化和共享化是能源转型的重要组成部分。本章将分析电动汽车的普及趋势、充电基础设施的建设、自动驾驶技术的进步以及共享出行模式的兴起。我们将探讨这些变革如何减少交通领域的碳排放,提升出行效率,并重塑城市交通格局。 生活方式的变革:从能源消费者到能源生产者 能源转型将逐步模糊消费者和生产者的界限。本章将探讨“产消者”模式的兴起,即个人或家庭通过安装分布式能源系统,不仅可以消耗能源,还能生产和出售多余能源。我们将分析这种转变如何赋予个体更大的能源自主权,如何影响家庭的能源消费习惯,以及如何促进更加精细化的能源管理。 全球治理的新篇章:合作、竞争与可持续发展 能源转型是一项全球性的事业,需要国际间的广泛合作。本章将探讨能源转型如何影响全球地缘政治格局,新的能源技术和资源分布可能引发的合作与竞争。我们将审视国际组织、国家政府、企业和公民社会在推动全球能源可持续发展方面的作用,以及建立公平、开放、包容的全球能源治理体系的重要性。 未竟的旅程:技术、政策与伦理的持续探索 能源转型并非一蹴而就,它是一个持续演进的过程。本章将展望未来,强调技术创新、政策支持、市场机制和社会参与的协同作用。我们将探讨在能源转型过程中可能出现的新的伦理困境和价值取向,以及如何确保转型过程的公平性和包容性,让所有人都能共享能源进步的成果。 结语:拥抱巨变,塑造未来 《巨变时代:能源转型与文明重塑》旨在提供一个宏观的视角,引导读者深入思考能源在人类文明进程中的核心地位,以及当前能源领域正在发生的深刻变革。我们正处于一个充满挑战但也孕育着无限机遇的时代。理解这场能源巨变,并非易事,它需要我们跨越学科界限,融合历史、科学、经济、社会和政治等多重维度。 本书希望成为一扇窗,让您能更清晰地看到驱动我们世界运行的能量脉络,感知能源转型带来的阵痛与希望,并最终激发您对塑造一个更加可持续、繁荣和公正的未来社会的思考与行动。能源的未来,就是人类文明的未来,而这个未来,正在我们每个人的手中。

作者简介

Danny Harvey is a Professor in the Department of Geography at the University of Toronto. He began his career over 25 years ago in the area of computer climate simulation and analysis, but has gradually shifted to the analysis of energy systems and prospects for stabilizing atmospheric greenhouse gas concentrations at relatively non-threatening levels. He is author of the Handbook on Low-Energy Buildings and Community-Integrated Energy Systems, which provides a comprehensive guide on how to design buildings to use one-quarter of the energy compared to current conventional practice.

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Vol.1 focuses on reduction, Vol 2. focuses on exploration.

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