可再生能源 Renewable Energy
可再生能源是指來自太陽、地球物理或生物來源的任何形式的能源,它在循環不息的自然過程中產生,而且可以不斷補充,故取之不盡、用之不竭。可再生能源普遍包括太陽能、風能、水能、地熱能、海洋能和生物質能等。
2018至2019年,可再生能源消耗量佔全球總能源消耗量11%。當中以電力生產應用最為廣泛,佔全球總發電量的27.3%。以產能計算,可再生能源應用首五位國家,依次為中國、美國、巴西、印度及德國。
以下簡述各種可再生能源的特點和原理:
種類 | 特點和原理 |
太陽能 | 太陽能分為「光熱轉換」和「光電轉換」兩種產能方式。「光熱轉換」是將太陽輻射轉換化為熱能,例如太陽能熱水系統,透過太陽熱能將水加熱;「光電轉換」是透過裝置(例如光伏板)將太陽輻射轉換為電能,可透過電池儲存能源或接駁電網。 |
風能 | 風能是以在地球表面流動的空氣產生能源,通過設在陸地、沿岸或離岸的大型風力發電機,將風的動能轉變為機械能。發電機的尺寸越大和風速越高,發電量越大。 |
水能 | 水能是利用水從高處向低處流動時的能量,它以流水推動機械渦輪旋轉,轉化動能成機械能,帶動水壩內的發電機,將水力轉化為電力。 |
地熱能 | 地熱能利用地球內部熔岩所產生的熱能以獲取蒸汽或者熱水,可供直接應用如供應熱水或取暖等;又或利用熱蒸汽的能量,驅動發電機產生電力。 |
生物質能 | 生物質能是指利用植物或動物的有機成分,作為生物燃料。生物燃料的類別廣泛,包括農作物(如玉米、大豆)、動物糞便或都市固體有機廢物等。目前主要的產能方式是直接燃燒有機物以提供熱能,或轉化為氣體和液體燃料供汽車使用。 |
海洋能 | 海洋能源自海洋水體的潛在能量,包括潮汐漲退和海浪所產生的能量,推動發電機發電,轉換成電力。 |
種類 |
特點和原理 |
太陽能 |
太陽能分為「光熱轉換」和「光電轉換」兩種產能方式。「光熱轉換」是將太陽輻射轉換化為熱能,例如太陽能熱水系統,透過太陽熱能將水加熱;「光電轉換」是透過裝置(例如光伏板)將太陽輻射轉換為電能,可透過電池儲存能源或接駁電網。 |
風能 |
風能是以在地球表面流動的空氣產生能源,通過設在陸地、沿岸或離岸的大型風力發電機,將風的動能轉變為機械能。發電機的尺寸越大和風速越高,發電量越大。 |
水能 |
水能是利用水從高處向低處流動時的能量,它以流水推動機械渦輪旋轉,轉化動能成機械能,帶動水壩內的發電機,將水力轉化為電力。 |
地熱能 |
地熱能利用地球內部熔岩所產生的熱能以獲取蒸汽或者熱水,可供直接應用如供應熱水或取暖等;又或利用熱蒸汽的能量,驅動發電機產生電力。 |
生物質能 |
生物質能是指利用植物或動物的有機成分,作為生物燃料。生物燃料的類別廣泛,包括農作物(如玉米、大豆)、動物糞便或都市固體有機廢物等。目前主要的產能方式是直接燃燒有機物以提供熱能,或轉化為氣體和液體燃料供汽車使用。 |
海洋能 |
海洋能源自海洋水體的潛在能量,包括潮汐漲退和海浪所產生的能量,推動發電機發電,轉換成電力。 |
使用可再生能源的好處
降低溫室氣體排放 緩減空氣污染
為實踐《巴黎協定》溫室氣體減排承諾,世界各國近年積極發展可再生能源,提升使用再生能源的比率,藉以減少使用化石燃料所產生的碳排放。超過七成簽署《巴黎協定》的國家(134個國家),已設定可量化的再生能源目標。以歐盟為例,其推出《2030氣候與能源框架》,目標為2030年前將可再生能源的比率提升到至少佔32%。根據2017年數據顯示,能源的生產和消耗佔全球溫室氣體排放量的71.5%,相當於360億噸碳排放。可再生能源使用過程中的碳排放普遍遠低於化石燃料(如煤、石油等),具有降低溫室氣體排放的潛力,故此廣泛被各國選定採用可再生能源為減排政策方向。
除此之外,可再生能源在發電的過程中,普遍不會產生空氣污染物;相反,燃燒化石燃料會產生環境及室內空氣污染(包括氮氧化物、懸浮粒子等),對人類健康造成嚴重影響。世界衛生組織報告指出,每年有380萬人死於燃料(例如燒煤煮食)所造成的室內空氣污染,佔全球死亡人口的7.7%。以潔淨的可再生能源取代,將有助改善空氣污染及降低相關的健康影響。
具安全性及可持續性
利用可再生能源可替代日益匮乏的化石燃料供應。根據2012年研究估算,如果按現在的速度使用煤作為能源,已知的煤蘊藏量將於約100年後耗盡。發展可再生能源是確保我們未來能源的可持續性,經濟發展具備充足、可持續的能源支持。與此同時,發展可再生能源可以降低對入口能源或燃料的依賴,分散產能方式,增加地區能源安全,避免外來供應因不同因素而出現改變或暫停的危機。
提供就業機會
可再生能源行業持續增長,創造新的就業機會。根據2019年數據,可再生能源業直接或間接顧用了1,150萬人,主要從事太陽能光伏*、生物能源、水電和風電及其衍生工作。根據預測,不可再生能源行業的職位將逐年下降,但可再生能源業將創造更多就業職業,為能源行業的整體就業機會帶來正增長。
*太陽能光伏發電是利用半導體介面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。
普及能源服務
發展可再生能源有助於加快普及能源服務。截至2018年,全球仍有10%的人口仍未能獲取電力供應,主要包括無電網連接的農村和較偏遠區域。部份可再生能源不需要連結中央電網,可透過分散式電網(透過該地區的太陽能、風能、水電設備)提供電力服務;亦可以透過非電力可再生能源提供各種現代化服務(例如利用太陽能提供熱水等),讓原本未能獲取電力供應的人群減低生活負擔及改善生活。
應用可再生能源的困難
選址及自然環境的限制
雖然可再生能源有助於降低溫室氣體排放及其他空氣污染物,但並非完全沒有對環境的負面影響。發展可再生能源的規劃和選址過程會造成土地用途衝突,或會對當地居民或環境構成影響。
以水能發電的項目為例,涉及影響河流的生態系統,亦可能淹沒流域的城鎮,需要遷移人口,影響當地居民生活;有研究指出風能發電廠有機會擊中鳥類及蝙蝠,影響其棲息地和生態系統。故此,規劃和選址時需衡量當地的環境,才能妥善使用可再生能源,實現其社會及環境上的優勢。
另外,地理環境與位置亦會限制是否能夠採用可再生能源,例如海洋能只有沿海地方能夠採用、太陽能的使用效率須考慮地理位置的日照的時間。可再生能源容易受自然因素影響,需要配合儲能系統確保其使用的穩定。至今,能源儲備技術無論從成本還是規模的層面仍有待發展,才能配合再生能源發展。
整體經濟及基建的配合
至今,可再生能源佔總能源消耗量(包括發電、工業、交通等用途)只有11%,仍未能廣泛應用。其中電力生產中應用最為廣泛,佔全球總發電量的27.3%。但是交通方面(例如汽車及飛機交通),可再生能源的應用比率只有3.3%,遠遠滯後,絕大部份仍採用不可再生能源。在供暖和製冷方面,也只有10.1%採用可再生能源。普及可再生能源要,需要多方位的經濟發展(例如電動車的發展)及基礎建設配合。
能源轉型是長遠發展
隨著可再生能源的技術發展、產業逐漸具備規模,成本每年下降,多種再生能源成本過去十年下降82%至29%不等,甚至開始比使用化石燃料發電廉宜。不過,煤電廠、石油發電及天然氣發電廠仍屬全球主流,即使新建發電廠以可再生能源為主,如果沒有政府政策或投資,不可再生能源的既有基礎建設仍需等待數以十年才會被淘汰。預計此段能源轉型期間,溫室氣體排放等使用不可再生能源的問題將會持續,難以發揮可再生能源的潛力。
資料來源︰PIE Strategy Ltd
上載日期:2021年4月1日
不可再生能源 non-renewable energy
指該能源耗用的速度遠超補充速度,故此供應有限,不能持續地使用。例如經過百萬年才能形成的化石燃料,普遍包括煤、石油、天然氣和核能。
能源安全 energy security
指國家或整個國際社會,如何维持充足的能源供应,讓社會以可負擔的價格獲取能源。具體可以透過能源生產、存儲和輸送的基礎建設、技術開發、確保能源貿易合同等,實現能源安全。
- 聯合國氣候變化專門委員會《可再生能源與減緩氣候變化特別報告》
https://archive.ipcc.ch/pdf/special-reports/srren/srren_report_zh.pdf
- 21世紀再生能源政策網絡研究機構《可再生能源2020:全球現況報告》
https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2020_full_report_en.pdf
- 國際可再生能源機構《可再生能源與氣候宣言》
https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2020/Dec/IRENA_NDC_update_2020.pdf