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第二十六章：可再生能源與能源轉型
引言
在全球氣候變化和環境問題日益嚴重的背景下，推動能源轉型、發展可再生能源已成為各國實現可持續發展的重要戰略。可再生能源不僅可以減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，還能促進經濟增長和創造就業機會。本章將探討可再生能源的種類與特點、技術進展、在全球能源結構中的地位、政策與市場機制、面臨的挑戰與機遇，以及未來展望。
1 可再生能源的種類與特點
可再生能源是指來自自然界的、可以在短時間內再生的能源，主要包括以下幾種型別：
11 太陽能
太陽能是最豐富的可再生能源，利用太陽輻射進行發電和供熱。
- 光伏發電：透過光伏電池將太陽光直接轉化為電能，適用於家庭、商業和工業應用。
- 太陽能熱利用：利用太陽能加熱水或空氣，廣泛應用於熱水器和集中太陽能發電系統。
12 風能
風能是利用風的動能轉化為電能的過程，主要透過風力渦輪機實現。
- 陸上風能：在陸地上安裝風力發電機，具有較低的建設和維護成本。
- 海上風能：在海洋中安裝風力發電機，風速較大，發電效率高，但建設成本較高。
13 水能
水能是利用水流的動能或水位差轉化為電能的過程，主要包括：
- 水電：透過水壩和水輪機將河流的動能轉化為電能，是最成熟的可再生能源形式。
- 潮汐能與波浪能：利用海洋潮汐和波浪的能量發電，尚處於研發階段。
14 生物能
生物能是利用有機物（如植物、動物廢棄物等）轉化為能源的過程。
- 生物質發電：透過燃燒或發酵等方式將生物質轉化為電能或熱能。
- 生物燃料：將植物油、糖類等轉化為液體燃料，替代化石燃料。
15 地熱能
地熱能是利用地球內部的熱能進行發電和供熱。
- 地熱發電：透過抽取地下熱水或蒸汽驅動渦輪發電。
- 地熱供暖：利用地熱能加熱建築物或溫室。
2 可再生能源的技術進展
隨著科技的不斷進步，可再生能源的開發與利用技術也在不斷發展，主要體現在以下幾個方面：
21 光伏技術的進步
- 高效光伏電池：新型材料（如鈣鈦礦、薄膜材料）提高了光伏電池的轉換效率，降低了成本。
- 光伏系統整合：光伏發電與建築（bipv）或其他能源系統的整合，提高了能源利用效率。
22 風能技術的創新
- 大型風力發電機：提高了發電效率和經濟性，適應不同風速和環境條件。
- 智慧風電系統：透過大資料和人工智慧最佳化風電場的執行與維護。
23 水能技術的發展
- 小型水電技術：適用於偏遠地區，提供清潔能源。
- 潮汐能與波浪能的研究：新型裝置和技術不斷湧現，提升了能量轉化效率。
24 生物能技術的最佳化
- 第二代生物燃料：利用非糧食作物（如木材、農業廢棄物）生產生物燃料，減少對糧食的競爭。
- 生物質氣化技術：將生物質轉化為合成氣，進一步用於發電或制氫。
25 地熱能技術的提升
- 增強型地熱系統（egs）：透過人工方法提高地熱資源的利用效率，擴大地熱能的應用範圍。
3 可再生能源在全球能源結構中的地位
可再生能源在全球能源結構中的地位日益提升，主要體現在以下幾個方面：
31 全球可再生能源的發展現狀
根據國際可再生能源署（irena）的資料，全球可再生能源的裝機容量持續增長，尤其是光伏和風能的快速發展。
- 太陽能：2019年全球光伏裝機容量超過580 gw，預計在未來幾年將繼續增長。
- 風能：全球風能裝機容量也在不斷增加，陸上和海上風電的發展潛力巨大。
32 各國可再生能源政策
各國政府紛紛制定可再生能源政策，推動能源轉型，主要包括：
- 補貼政策
