可再生能源。它们是什么，全球潜力，最好的植物

在地球演化过程中形成的巨大天然燃料储备，沉积在地壳深处并保存了数百万年，我们将在一个世纪内将它们全部燃烧掉。如今，石油、煤炭和甲烷气体满足了世界能源需求的 80%；另外大约 6% 被裂变材料覆盖（基本上是

在地球演化过程中形成的巨大天然燃料储备，沉积在地壳深处并保存了数百万年， 我们将在一个世纪内将它们全部烧毁。

如今，石油、煤炭和甲烷气体满足了世界能源需求的 80%;另外大约 6% 是由核电厂中的裂变材料（主要是从天然铀中获得的铀 235）覆盖的。这意味着全球能源需求的十分之九仍然是由肮脏、陈旧、耗尽的能源满足的，只有剩余部分来自可再生能源（水力发电约占 6%，生物质能、地热能和风能合计约占 5%）。每年发布的世界主要能源统计数据 Iea – 国际能源协会 – 返回需要紧急考虑的问题的术语。这 化石来源 它们注定会耗尽。这将在历史规模上相对较短的时间内发生，为可再生能源腾出空间。

化石燃料还能使用多久才会被可再生能源取代

例如，按照目前的利率 煤炭 它可能会持续一个世纪。也许是 甲烷 两个人。目前预计高峰产量 石油 如果尚未被超越，它将在 5 年到 30 年的时间范围内到达，此后其价格将开始上涨，直到在经济上变得不可持续。用于较低质量的木炭和剩菜 沥青 供应时间约为一两个世纪，但能源性能和向大气中排放污染物的问题更大，这些问题在今天已经是令人震惊的问题。

在世界上， 能源需求不断增长 连续地。与此同时，人们越来越需要减少二氧化碳排放、对抗温室效应以及减少向大气中排放有害健康和环境以及改变气候的物质。两种需求似乎很难调和。

一个可能的解决方案是利用可再生能源发电。

化石能源 与 可再生能源

化石能源（石油、 煤、焦油、天然气）	能源 可再生
• 有限（世界上现有的资源 即将耗尽）	• 无限（阳光、水、风、 地热是可再生且无限的）
• 它们造成空气污染 二氧化碳和温室气体排放	• 它们不污染，不排放二氧化碳 碳/温室气体
• 仅位于少数几个国家/地区 （地缘政治紧张局势和冲突）	• 它们无处不在：阳光无处不在 世界
• 运输过程中的风险 （油轮、管道……）	• 无运输风险
• 我已成为过去	• 他们是未来

什么是可再生能源？它们为何如此重要？

“化石燃料的时代已经结束。华盛顿经济趋势基金会主席兼沃顿商学院教授杰里米·里夫金 (Jeremy Rifkin) 表示，一种能源体制正在诞生，能够引导文明走上一条全新的道路。

被称为 可再生能源 所有来源的电力 传统化石燃料的替代品 （石油、燃料油、煤炭）。

可再生资源的含义

这些资源之所以被称为可再生能源，是因为它们是可更新的，它们具有自我更新的固有特征，即不会因它们的消耗而耗尽。 我们将其转化为可用能源. 。经过仔细检查，“替代能源”一词是不公平的，因为纵观历史，推动船舶的风能、转动磨坊的水能、推动云、雨的太阳能风和地球种植植物和树木为我们提供营养，建造房屋和庇护所，为我们提供食物和柴火。

可再生能源是一种分布广泛、分散的能源，存在于河流和海洋的水、风和阳光中的元素强度中。地下热量、农作物、水下流和高空风以及海浪也是能源。它们是取之不尽、用之不竭的，并且要求发电过程对环境影响较小，并且产生很少或不产生二氧化碳排放。

这 利用可再生资源开发植物 它将能够减少对石油生产国的依赖，停止产生危险或难以处置的废物，并忘记石油事故、海上灾难、平台、管道和管道的破损。可再生能源的广泛存在使我们能够想到分布式发电网络，这反过来又使我们能够降低能源运输成本，保持当地生产的丰富性，并避免将资本输出到遥远的国家，例如中东或更糟糕的是，在国际恐怖主义活动的东道国。

据IEA预测，到2030年，可再生能源将供应全球一次能源的13.7%。如果政府实施各种形式的激励措施，这一比例将达到16%。

全球视野下的可再生能源

当我们探索各种可再生能源的潜力和创新时，着眼全局也至关重要。在全球范围内，我们正在见证可再生能源领域前所未有的扩张。一个显而易见的事实是这些电源产生的电量大幅增长。

到 2023 年底，每年新增可再生电力容量预计将超过 440 吉瓦 (GW)，使全球累计总量达到约 4,500 吉瓦。这一显着进展突显了全球对可再生能源的重要性及其在塑造可持续能源未来方面的关键作用的日益认识。

太阳：光伏、聚光太阳能、热太阳能

太阳是一颗 G2 恒星——比普通恒星稍大一些。在其核心，每秒有 7 亿吨氢气通过核聚变反应转化为氦气，释放出相当于 3860 亿兆瓦的能量。

到 2023 年，光伏发电将在可再生能源领域发挥更加核心的作用。今年可再生能源总体增长的三分之二归功于光伏发电。这一令人印象深刻的发展是多种因素综合作用的结果：光伏组件成本的降低使这项技术更容易获得，分布式系统的普及扩大了光伏发电在不同地理环境中的使用。这些发展得到了主要市场政策和激励措施的支持，增强了光伏作为关键能源解决方案的吸引力和可行性。根据国际能源署, ，这一趋势在全球光伏装机量的大幅增加中表现得很明显。

太阳能否充分满足人类的能源需求？“当然，”LifeGate Radio 德国能源政策设计师赫尔曼·谢尔 (Hermann Scheer) 回答道，太阳每天投射到地球上的能量是我们利用核能和其他不可再生能源产生的能量的 15,000 倍。

到达地球表面的能量为 170,000 TW（1 TeraWatt = 100 万瓦） 太阳能.

在这 170,000 TW 中：

– 50,000 TW 从大气上层反射；

– 30,000 TW被大气吸收；

– 90,000 TW 到达地球表面。在这 90,000 TW 中，大部分从表面反射或被吸收并重新发射。相反，一部分被转换：

– 400 TW 将海水提升至云层，

– 370 TW 带动风，

– 80 TW 通过植物光合作用转化。

简而言之，巨大的能量流包围着地球，改变和转变着地球。收集这种可再生能源是一项挑战，要学会拦截至少部分黄金级联。

从太阳辐射到电力

今天至少有四个系统可以做到这一点。

• 光伏, ，其中使用“硅太阳能电池”将太阳辐射直接转化为电能。
• 太阳能光热, ，直接加热液体（地中海国家广泛使用的水加热板）或使用热泵；
• 聚光太阳能, 热电动力学，带有镜子，将热量集中在锅炉上，使水蒸发，然后将其发送到涡轮发电机；
• 被动式太阳能, 在建筑中，通过合理化建筑物的形状、结构、材料和方向，以捕获和保留最大量的阳光和热量，或调节冷热。

新的聚光太阳能发电厂正在建设中，更高效、多功能和色彩丰富的光伏电池、透明光伏太阳能模块将被纳入建筑物的窗户和玻璃中。

 

光伏发电在全球能源生产中的潜力

据跨地中海可再生能源合作组织称，撒哈拉沙漠4%的表面覆盖光伏板即可满足全球能源消耗。

 

风：风能和海上风能

我们每个人的头顶和周围都有 520 亿吨的水。是空气。数量难以想象的空气不断移动、循环、加热和冷却，与海洋和陆地保持着永久的动态交换关系。

风就是这样。它是大气质量的运动，在从高压场到低压场的水平差（“梯度”）之间的行星水平上不断旋转。

将“风中的力量”转化为电能的工具（其因素有空气的密度、风截获的面积、风的瞬时速度） 风力涡轮机：风力涡轮机. 。有小型的，直径半米的（可以产生20W的功率，如Marlec 500），有大型的，有巨型的（释放1650千瓦功率的维斯塔斯型号，转子直径为120米，还有来自德国 Repower 的模型）。

 

这 风力涡轮机设计的进展 过去二十年来，它们甚至可以在较低的风速下运行，利用更多的能量并在更高的高度收集能量，增加可利用的风能数量并降低旋转速度、噪音和景观影响。除了海上发电厂的巨大潜力外，许多地区还可用于在人口稀少的地区、北美大平原、中国西北部、东西伯利亚和阿根廷巴塔哥尼亚地区等多风地区产生风能。世界领先的环境科学家之一莱斯特·布朗 (Lester Brown) 坚信，下一个能源未来属于他：“风资源丰富、廉价、取之不尽、用之不竭、分布广泛、不破坏气候、清洁”。

 

风，从可再生能源到电力

不同类型的风电场符合适应地区的需要：

• 陆上风电场，陆地上有一排涡轮机，山脊稍高
• 人们的注意力已经转移到海上风电场，因为海上的风比陆地上的风更强烈且湍流更小，这对产生的能量（这是最重要的方面）和涡轮机的寿命都有有利的影响。 .. 未来的前景预测，未来几年，海底设施将达到几百米深（今天已达到几十米），随后，风电场将安装在锚定在海底的平台上
• 微型涡轮机，在建筑上融入建筑物或港口结构（从迪拜到伦敦，从菲利普·斯塔克到伦佐·皮亚诺的伟大建筑师都曾参与其中）。

 

风电在全球能源生产中的潜力

世界观察研究所的专家表示，仅系统性和战略性地开发陆上风就能提供相当于全球能源需求四倍的能源。

也就是说，仅靠风就可以为世界提供我们今天消耗的所有能源，而且剩余的能源量将是原来的三倍。更不用说海上风了，它更加强劲、更加稳定、更有前景。

在一项名为“Wind Force 12”的量化全球风能资源的研究中，欧洲风能协会得出的结论是，全球风能发电潜力将​​是 2020 年全球电力需求预测的两倍。

 

 

水：水力发电和小型水力发电

水覆盖了地球表面的71%，其体积之大令人难以想象。十五亿立方公里。

地球上的所有水域、海洋、河流、底土和大气都是相互连接的。到处都有水循环并随着时间的推移而更新。这个流程的平均时间确实不同。单个水分子在地下最深处的含水层中平均保留数千年；在海洋中它可以持续数百年；在大气中不超过4天。

连接地球上所有 14,000 亿立方公里水的复杂动力学称为 水文地质循环.

它被称为 水文循环 仅大气中循环的水的动态 - 大约 577,000 平方公里，不超过总水圈的 0.000041%，但足以覆盖整个地球，以确定地球上的气象条件、气候和生命。

大气层每年更新40次。

从宏观角度来看，正是这种由太阳辐射引发的包围、不安、强大的推动力，防止水保持停滞状态，并被引导到河流、溪流、雨水、蒸发中，必须加以利用，将其转化为能源。变化是水的永恒运动。

从地表水地图，即由于年降水而循环和运动的水量，可以概括地表明其在世界上的潜力。

- 北美：18,300 平方公里

– 南美洲：28,400 平方公里

- 欧洲：8,290 平方公里

– 非洲：22,300 平方公里

- 亚洲：32,200 平方公里

- 澳大利亚：7,080 平方公里

每个大陆都有数千立方公里的流动水，仅以降雨的形式存在。其中，径流（即残留的水，不会通过蒸发返回循环）从北美和亚洲的 45% 到非洲（蒸发率最高）的 20% 不等。

 

水，从可再生资源到水力发电

水力发电厂是指由水利工程、机械和设备组成的综合体，将水的势能转化为电能的工程建设系统。

水力发电厂可分为两种类型：流动的水，当他们直接利用水道的水流时；当他们利用发电厂上游的集水池来引导所需的水流时，或积累。

从意大利环境研究所提供的一份档案来看，世界上有50,000座大型水坝（高度超过15米），其中67%集中在中国、土耳其、伊朗和日本。由于这些水坝，40 至 8000 万人被迫流亡，仅在印度就有超过 3500 万人。实际上，一个比意大利还大的国家被疏散并被摧毁；确实，被淹没了。获得水力发电的解决方案不是建造大型水坝，而是建造“迷你水电”，即放置在保持自由流动的河流边缘的小型涡轮机。

 

水在全球能源生产中的潜力

如今，从社会和环境的角度来看，水坝和河流改道是非常有问题的，有时甚至是不可接受的。但水也可以指来自波浪、潮汐、水下水流的能量。人们正在研究各种系统——悬挂在岸边的摇摆桥梁、像巨大的气压计一样插入海中的金属柱、泵、浮标、水池、增强水射流的抛物线滑梯——以利用持续不断的波浪运动。运动，据信会产生可用的能量。然后有大量的水在海底以恒定的速度移动：墨西拿海峡、博尼法西奥海峡、直布罗陀海峡……挪威人和英国人进行了一些实验，简单地将经过改造以抵抗腐蚀的风力涡轮机沉入水中，但航空衍生的叶片肯定不适合目的：海军螺旋桨与航空螺旋桨有很大不同。在这里，我们正在处理低速流动的巨大水流；与风能完全相反，其中流体（空气）具有低密度和高速度。为了解决潮汐问题，在法国北部布列塔尼圣马洛附近的兰斯河河口，建造了一座大型潮汐发电厂，于 1966 年启用。世界第一。在这个位置，潮汐达到的高差很大，使得大量的水落下几米，从而使潮汐的动能转化为电能。

 

土地：地热

如果我们能够在地心深处钻一口 6,400 公里深的井，我们会发现一个温度约为 6,000°C 的铁镍核心。这就是温泉和间歇泉的热量。地热一词源自希腊语“gê”和“thermòs”：因此，字面意思是地球的热量。地热能是指以“热”的形式存在于地球内部的能源。

这种热量的起源与我们星球的亲密和隐藏性质以及那里发生的物理过程有关。存在着巨大、无法计算、取之不尽用之不竭的热量。

内部热量有规律地向地球表面传播，地球表面向太空散发热量，这些热量可以用每平方米 0.065 瓦的平均热流来量化。热梯度，即渐进温度标量，每 100 m 深度平均为 3°C，即每公里 30°C。如果你钻一公里，那里的温度会升高 30°C。

热量从最深层缓慢、持续地上升到表面。其肥沃的表层为农作物提供养分，而农作物的能源用途如今已成为一项挑战，有时甚至是有问题的。

地球被森林覆盖，它孕育出植物，为我们提供食物并为我们提供建造材料。它给我们温暖。这是一个重要的环境，数百万年来一直在生产和繁殖植物、树木和生命。但只有更加谨慎、理性、明智、“提炼”地使用这些资源才能确保可持续的未来。

地热发电厂以各种方式将热量转化为电能，这可以概括为推动蒸汽产生涡轮机的过程。

 

地球的热量：从可再生能源到家庭供暖

如今，全球 22 个国家拥有许多规模宏大的地热发电厂，总功率接近 10,000 MW，发电量超过 50 TWh。处于领先地位的是美国、新西兰、意大利、冰岛、墨西哥、菲律宾、印度尼西亚和日本。

如果用于发电，其潜力估计比目前高出 10 倍。

然而，地热能带来了对工程复杂和高影响系统的需求。在这里，解决方案似乎也在于“迷你”一词。热泵和区域供暖技术可以为世界许多国家的家庭带来热水和家庭温暖，从而无需锅炉、供暖和空调系统。热水用于热能的能源潜力非常大，并且广泛分布在欧洲、亚洲、中美洲和南美洲。也就是说，除了发电之外，根据地热流体的温度，还可以有多种用途，农业温室（38 – 80 °C）、区域供暖（80 – 100 °C）、工业用途（至少150°C），热。

只有间歇泉或硼砂田喷出的地方才有地热能吗？不。无论位置如何，地球温度都会随着深度而增加。这是关于拥有一个将这些热量带到表面的系统。地下积累的热量可以通过热泵“带入”房屋内，作为供暖。

多个住宅单元可以连接到热泵。连接到同一系统的建筑物越多，泵的成本分摊就越多（必须根据使用人数选择泵的大小），并且在“土地-水”方面节省的费用就越多案例中，关于将探头发送到地下 30/50 米（温度恒定）的钻探成本。

展望未来：欧洲和意大利的可再生能源

在欧洲，我们看到对可再生能源的依赖显着增加。欧洲通过诸如 REPowerEU计划, 正在采取果断措施减少对天然气和其他化石燃料的依赖。REPowerEU 计划是该战略的一个关键要素，旨在用可再生能源取代每年天然气消耗的很大一部分。这种范式转变不仅凸显了欧洲对可持续发展的承诺，也凸显了可再生能源在欧洲大陆能源安全中的重要作用。

在意大利，政府正在积极鼓励这种能源转型。已经出台了各种法令和激励措施来促进可再生能源的使用，包括结束受保护的市场和对可再生能源自产的激励措施。一项特别重要的举措是开发浮动风电场，其中 确定海洋国有区域的政府 适用于海上风电基础设施。然而，尽管做出了这些努力，意大利仍然需要赶上其他欧洲国家，特别是在允许可再生能源项目方面。

欧洲和意大利的这些发展代表着迈向更加可持续的未来的重要一步。当我们面临气候变化和能源安全的挑战时，可再生能源成为一个关键的解决方案，为通往更绿色、更有弹性的未来提供了一条道路。