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18.1: 可再生能源的历史和消费

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    可再生能源可以在人类生命周期内得到补充。 尽管可再生能源通常被归类为风能、太阳能、地热、水力发电（水力发电/水力发电）和生物燃料（生物质能），但所有形式的可再生能源仅来自三个来源：太阳（风能、太阳能、水力发电和生物燃料）、地壳的热量（地热）以及月球和太阳的引力（潮汐能；图\(\PageIndex{a}\)）。 迄今为止，阳光对可再生能源的贡献最大。 太阳提供驱动天气的热量，包括在大气中形成产生风的高压和低压区域。 太阳还产生蒸发海水所需的热量，这些海水最终落在陆地上，形成驱动水力发电的河流，而太阳是光合作用的能源，光合作用产生生物质。 太阳也是化石燃料的能量来源，化石燃料是由植物和海洋生物的有机残留物在地壳中没有氧气的情况下压缩和加热数千万至数亿年而产生的。 但是，化石燃料再生的时间表太长了，不能从人类的角度将其视为可再生。

    两名身穿救生衣的男子站在一台巨型涡轮机前。 背后可以看到大海。
    图\(\PageIndex{a}\)：加拿大不列颠哥伦比亚省Race Rocks的潮汐能发电机。 图片由加里·弗莱彻拍摄（CC-BY-SA）。

    大多数可再生能源的碳足迹相对较小，这意味着它们对气候变化的贡献不大。 但是，为水力发电（水力发电）修建大坝确实会释放甲烷，这是一种强效的温室气体。 可再生能源无污染（生物燃料除外），对环境的影响通常最小（水坝造成的栖息地损失除外）。 但是，到目前为止，没有任何单一的可再生能源是足够的。 它们通常与其他能量配对。

    20世纪70年代石油输出国组织（欧佩克）为追求地缘政治目标实施石油禁运并提高价格，对现代可再生能源产生了浓厚的兴趣。 石油短缺，尤其是运输用汽油的短缺，以及1973年至1981年石油价格最终上涨约10倍，扰乱了许多发达国家的社会和经济运作，突显了它们对外国能源供应的不稳定依赖。 美国的反应是从石油和天然气转向充足的国内煤炭来发电，并对车辆实行燃油经济性标准以减少运输用油的消耗。 其他没有大量化石储量的发达国家，例如法国和日本，选择强调核能（法国为80％，日本为30％）或开发国内可再生资源，例如水电和风能（斯堪的纳维亚）、地热（冰岛）、太阳能、生物质以及电力和供热。 随着20世纪80年代后期油价暴跌，许多国家对面临重大技术和成本障碍的风能和太阳能等可再生能源的兴趣下降了。 其他可再生能源，如水电和生物质能，继续增长。 随着气候变化的恶化，近年来，太阳能和风能在全球范围内扩张。

    2019年，可再生能源占全球总能耗的11.4％，占全球发电量的26.3％（图\(\PageIndex{b}\)）。 在美国，可再生能源也占总能耗的11％左右，但仅占发电量的17.6％。 在美国，将近一半（43％）的可再生能源使用量来自生物燃料。 在美国，风能是最大的发电来源（7.1％），其次是水力发电（7.0％）、太阳能（1.7％）、生物质（1.4％）和地热（0.4％）。

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    图\(\PageIndex{b}\)：2019 年全球电力故障。 可再生能源占全球发电量的26.3％，其中水力发电占15.8％，其次是风能（5.3％），太阳能（2.7％）和其他可再生能源（2.5％；地热、生物质、波浪和潮汐能）。 化石燃料占全球发电量的63.3％，包括石油（3.1％）、煤炭（36.7％）和天然气（23.5％）。 相比之下，化石燃料在2000年占全球发电量的64.8％。 核能占全球发电量的10.4％。 核能和可再生能源加起来被认为是低碳电源，共占发电量的36.7％。 相比之下，低碳能源占2000年发电量的35.2％。 图片修改自 Hannah Ritchie/《我们的数据世界》（CC-BY）。

    归因

    由 Matthew R. Fisher 的《可再生能源和环境生物学中能源使用的挑战与影响》中的 Melissa Ha 修改（获得 CC-BY 许可）