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可再生能源如何運作及重塑全球電力網絡
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圖片: kallerna · CC BY-SA 4.0 · Wikimedia Commons重點
可再生能源利用渦輪機、光伏電池和發電機，將自然流——太陽光、風、水和熱——直接轉化為電力，無需燃燒燃料。根據國際能源署，2025年可再生能源供應全球34%的電力，相比十年前的23%有所增長，並有望超過煤炭成為全球最大的單一電力來源。
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可再生能源來自在人類時間尺度內自然補充的能源——太陽光、風、流動的水、地球內部的熱和有機物質。與煤炭、石油、天然氣或核燃料不同，這些能源不會被燃燒或消耗；發電廠反而捕捉環境中已經流動的能量並將其轉化為電力。
各項技術如何將自然轉化為電力
風力渦輪機使用形狀像飛機機翼的葉片。當風吹過它們時，兩側的氣壓差產生升力，使轉子旋轉。轉子驅動發電機——既可直接驅動，也可通過加速齒輪組驅動——這種機械旋轉產生電力，根據美國能源部的說法，電力通過變電站送入電網。
太陽能電池板的工作原理不同：它們沒有運動部件。矽太陽能電池被處理過，使得一層帶正電，另一層帶負電。當陽光照射到電池時，光子將電子擊離，這種電子流動——光伏效應——產生直流(DC)電力。由於家庭和大多數電網使用交流電(AC)，逆變器在使用前將電力轉換。
水電廠利用下落或流動的水的力量使連接到發電機的渦輪旋轉，原理與風力相同但使用水的重量和運動而不是空氣。地熱電廠利用地下儲存的熱來產生驅動渦輪的蒸汽，而生物能源電廠燃燒有機物質（如農業廢料或木材）來產生轉化為電力的熱。
可再生能源正在追上煤炭
根據國際能源署的全球能源評論，可再生能源在2025年供應了全球34%的電力，高於2024年的32%和十年前的23%。根據國際能源署的說法，加上核電，低排放能源在2025年達到了全球發電量的43%——這是五十年來的最高份額。
國際能源署報告稱，2025年單獨太陽能光伏發電增加了約600太瓦時，是有史以來最大的年度增幅。風能和太陽能共同達到了全球電力發電量的17%，高於十年前的約5%。國際能源署表示，2025年全球可再生能源發電量「幾乎與」燃煤發電量相當，而煤炭發電本身下降了約0.5%——這是自2015年以來首次在非危機時期下降。
為什麼變異性是中心工程挑戰
風能和太陽能輸出隨天氣和日光而上升和下降，因此電網運營商需要其他工具來使供應與需求在每一刻保持匹配。
電池已經成為用於平滑這些波動的主要工具之一。根據國際能源署的數據，2025年全球電池儲能容量增加達到108吉瓦，比2024年高約40%。中國增加了超過63吉瓦，美國增加了19吉瓦，同比增長60%。國際能源署表示，在加州，電池儲能從五年前供應不到1%的小時級電網平衡需求增加到2026年第一季度的超過60%。
接下來會發生什麼
國際能源署預計，2025年至2030年期間，全球將安裝4,600吉瓦的新可再生能源容量——大約是過去五年增加總量的兩倍——其中太陽能光伏占該增長的近80%。全球可再生電力發電量預計將增長60%，從2024年的9,900太瓦時增加到2030年的16,200太瓦時，將可再生能源在世界電力中的份額推至43%。
可再生能源發電在2025年幾乎與燃煤發電量相當。
— 國際能源署，全球能源評論2026常見問題
- 什麼被認為是可再生能源？
- 在用於發電時自然補充且不被消耗的能源，主要包括太陽光（太陽能）、風、流動的水（水力發電）、地下熱（地熱能）和有機物質（生物能源）。
- 今天可再生能源占世界電力的多少份額？
- 根據國際能源署的全球能源評論，可再生能源在2025年供應了全球34%的電力，高於2024年的32%和十年前的23%。
- 太陽能電池板實際上如何製造電力？
- 陽光照射被處理過的矽電池將電子擊離，產生直流電流的流動（光伏效應）；逆變器隨後將其轉換為家庭和電網使用的交流電。
- 為什麼電池儲能對可再生能源很重要？
- 因為風能和太陽能輸出隨天氣和日光而變化，電池儲存過量電力並根據需要釋放，幫助電網運營商平衡供應和需求；根據國際能源署的數據，全球電池增加在2025年增長了約40%。
- 可再生能源會超過煤炭成為世界頂級電力來源嗎？
- 國際能源署報告稱，2025年全球可再生能源發電量幾乎與燃煤發電量相當，並預計可再生能源到2030年將達到全球發電量的43%，遠高於煤炭的下降份額。
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