可再生能源解釋：太陽能、風能、水力、地熱和生物質能如何工作

五種主要可再生能源

美國能源信息署（EIA）確定了五種主要用於發電和供熱的可再生能源來源：生物質能、地熱能、水力發電、太陽能和風能。每種都將不同的自然資源——陽光、移動的空氣、流動的水、地下熱或有機物質——轉化為可用能源。

太陽能

EIA描述了三種太陽能技術：光伏（PV）電池將陽光直接轉化為電，太陽能熱系統為建築物加熱水或空氣，以及濃縮太陽能集熱器加熱用於發電的流體。

風能

風力渦輪機將移動的空氣轉化為電，通常分組為風力發電場。根據EIA，美國大多數風力發電場目前在該國的中部地區運營，計劃擴展海上風能。

水力發電

水力發電從流動的水中發電。EIA區分傳統水力發電（使用大壩或河流流量旋轉渦輪機）和抽蓄水力發電（在不同高度的兩個水庫之間移動水以儲存和釋放能量）。

地熱能

地熱能是來自地球內部的熱。EIA的地熱解釋器列出了三種用途：在溫泉中沐浴、加熱建築物和發電。

生物質能

生物質能來自非化石化的植物物質。EIA將其分為三類：用於運輸的生物燃料（如乙醇和生物柴油）、燃燒的城市固體廢物和生物氣以產生電力，以及木材——來自林業的殘渣和用於加熱和烹飪的木顆粒。EIA指出，木材是美國第二大可再生能源。

全球容量與美國電力組合

以下兩個指標不能直接比較：全球數字衡量安裝容量（技術可以產生的最大輸出），而美國數字衡量2023年實際發電份額。2024年底的全球容量數據來自國際可再生能源機構（IRENA），由Balkan Green Energy News報導；美國發電份額來自EIA。

全球可再生能源容量到2024年底達到4.49太瓦，比2023年增長585吉瓦（+15.1%）——根據Balkan Green Energy News引用的IRENA數據，這是有史以來最大的年度增長。太陽能和風能共占該增長的絕大多數，而水力發電、生物能源和地熱能擴展較慢。在美國，根據EIA，可再生能源在2023年總體上供應了公用事業級電力生成的21.4%，落後於化石燃料（60.0%）但領先於核能（18.6%）；風能是單一最大的可再生能源貢獻者。

同樣的報導指出，中國在2024年占全球新增可再生能源容量的63.8%，包括新風能的70.5%和新太陽能光伏容量的61.5%，該國現在擁有超過全球太陽能容量的一半，為888吉瓦。

如何檢查哪種可再生能源適合某個位置

根據EIA對每種技術如何工作的說明，這些是用於判斷可再生能源是否適合給定場所的基本檢查：

1. 檢查陽光照射：太陽能光伏和太陽能熱系統依賴於將陽光直接轉化為電或熱，因此持續的陽光照射是關鍵要求。
2. 評估當地風型：風力渦輪機需要足夠、一致的風；在美國，大多數現有風力發電場集中在中部地區，海上場地正在單獨開發。
3. 尋找流動的水：傳統水力發電需要足夠強的大壩或河流流量以旋轉渦輪機，而抽蓄水力發電需要兩個不同高度的水庫。
4. 識別地熱：EIA將溫泉、建築物加熱和發電列為地熱能的主要用途，因此當地溫泉或地下熱資源表明這些用途的潛力。
5. 確保生物質原料：木材殘渣、城市固體廢物、生物氣來源或生物燃料作物的可用性決定了生物質能生產是否可行，因為每種都需要穩定供應有機物質。

為什麼混合物很重要

沒有單一的可再生能源來源同時主導兩個指標。太陽能在全球安裝容量中領先，水力發電是太陽能之後按容量計算的最大可再生能源來源，風能供應美國實際可再生電力生成的最大份額。這些差異反映了容量（工廠理論上可以產生的）與發電量（實際產生的）的不同。