能源與電力：生產、分配與社會

本課程是對社會背景下的能源與電力進行的介紹。

有用的先決條件

這些主題的一般知識基礎將有助於學習。

• 微積分
• 電磁學
• 物理學
• 統計學
• 熱力學

參考文獻

• 單位和轉換
• 流體性質表
• 常用方程速查表

主題

• 介紹：全球能源平衡

能源消耗：效用與不平等

1. 全球投資組合
   • 按使用者、來源和最終用途細分
   • 與 GDP 的關係
   • 趨勢、預測和場景
   • 國際努力
2. 美國能源政策
   • 能源投資組合
   • 能源部
   • 歷史、政策和行業

基本概念：練習與複習

1. 能量守恆
   • 專題：荒謬的說法和發現違反第一定律的情況
2. 熱力學分析中的功和熱
   • P-V 圖
   • T-S 圖
   • 溼度計
   • 化學能和燃燒
   • 溫度依賴的化學平衡
3. 電路：電阻、電容和電感
   • 直流電路
   • 交流電路
4. 變壓器、電機和渦輪機
5. 電力分配

能源來源：技術、成本和潛力

1. 專題：不可再生、可再生、可持續
2. 化石燃料
   • 煤炭
   • 天然氣
   • 石油
3. 核能
4. 太陽能
   • 光伏發電
   • 太陽能熱發電
5. 水能
   • 水力發電
   • 海浪能
   • 潮汐能
   • 洋流能
6. 生物質能
7. 風能
8. 地熱能

儲能和能量轉換

1. 氣化
2. 垃圾發電
3. 燃料電池
4. 氫能
5. 微型渦輪機
6. 飛輪
7. 電池
8. 電力
9. 分散式發電
10. 柴油發電機
11. 渦輪機

建築能源使用

1. 綠色建築設計
   • 資訊科技和建築能源管理
   • HVAC 系統
     • 溼度計、人體舒適度和能源
   • 照明
2. 時間依賴性需求
3. 商業和住宅

交通運輸

1. 火花點火、柴油和混合動力汽車
2. 貨運和航運
3. 航空旅行

新興技術的路徑

動力迴圈和汽車發動機設計

1. 奧托迴圈
2. 柴油迴圈

動力迴圈和發電廠設計

1. 朗肯迴圈
   • 再熱
2. 布雷頓迴圈
3. 效率和成本問題

燃燒與汙染

1. 燃燒和化學能
2. 動力學
3. 常見的汙染物和問題
4. 監管

經濟學與能源市場

1. 有限自然資源經濟學
   • 耶文斯悖論
   • 消費曲線
   • 儲量
2. 汙染限額和交易
3. 電力
   • 供求關係：峰值和谷值
   • 電網容量和基礎設施成本
   • 放松管制
   • 即時定價
4. 發展經濟學與能源
   • 傳統能源投資組合
   • 人類影響和相關性
   • 巨大的分化：北方與南方
5. 計量經濟學和能源預測

可持續性和能源

1. 全球變暖
   • 二氧化碳當量來源和匯的核算
   • 碳封存
   • 大氣建模
2. 能源來源和規模
3. 專題：消費、資本主義和不可持續增長

未來：災難與機遇的場景

1. 經濟與環境變化的力量
2. 工程師的作用：有潛力的想法

進一步閱讀

• 基本電力生產和分配
• 電力電子學