地球新能源時代(上) 

可再生能源（Renewable Energy）為來自大自然的能源，例如太陽能、風力、潮汐能、地熱能等，是取之不盡，用之不竭的能源，會自動再生，是相對於會窮盡的不可再生能源的一種能源。

現今人類實際使用可再生能源遠遠低於其上述可被開發的潛力：2008年全球有19%的能源需求來自可再生能源，其中13%為傳統的生物能，多半用於熱能（例如燒柴），3.2%是來自水力，來自新的可再生能源者（小於20MW的水力，現代的生物質能，風能，太陽能，地熱能等）則只有2.7%。在再生能源發電方面，全球來自水力的占15%，來自新的再生能源者占3%。

另一方面，近年來世界上有些國家也意識到可再生能源的重要性，而大力鼓吹，特別是在發電方面，所以風電從1990年來即每年有30%的成長速度，至2010年底全球裝機容量已達175 GW(全台灣2009年所有發電總裝機容量為48 GW)。

另外就個別國家而言：例如德國：再生能源發電從1990年占全部發電量約3.1%，發展至2010年底的17%，其中36.5%為風電；33.5%是生物質能發電，19.7 %是水力，太陽光電有12%，有37萬的就業人口。

近幾年來，由於氣候變遷對人類帶來的警訊，讓各國政府紛紛思考如何減碳節能。為減少對化石能源的依賴性，有些國家便轉而求救於核能發電，以達減碳又同時成本低廉的效果，惟自2011年3月11日發生的日本福島核災以後，許多國家原本雄心勃勃的擴核計劃，都大大地受到質疑，極有可能會「棄核轉再」，讓可再生能源的發展有更大的空間。

根據國際能源署可再生能源工作小組，可再生能源是指「從持續不斷地補充的自然過程中得到的能量來源」。可再生能源泛指多種取之不竭的能源，嚴謹來說，是人類有生之年都不會耗盡的能源。可再生能源不包含現時有限的能源，如化石燃料和核能。

大部分的可再生能源其實都是太陽能的儲存。可再生的意思並非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。

隨著能源危機和高油價的出現，對氣候變化憂慮，還有不斷增加的政府支持，都在推動增加可再生能源的立法，激勵和商業化。新的政府支出，法規和政策，協助業界在抵禦全球金融危機中的表現中優於其他許多行業。過去的研究認為，到2050年，可再生能源可以滿足全世界能源需求的40%。

如果可再生能源技術所得到的政府關注和財政支持能夠達到核能在1970年代和1980年代曾經得到的支持，那麼風能和太陽能的成本將分別在2020—2025年和2030年與傳統發電技術的成本持平。但到了2014年，此項研究已經過時，因為太陽能及風能的降價速度超乎預期，在許多市場都已經不需要補貼。

人類自遠古起，就知道利用水力，以及風力，所以有人稱為「舊的再生能源方式」，惟自1970年代起，基於石油危機後，新能源的使用（核能、風能、太陽能以及生物質能）和發展，進入了新的里程碑。

隨著1759年瓦特發明了蒸汽機，人們進入了蒸汽時代；而使用煤炭帶動機器，這劃時代的能源使用方式將人類文明帶進了工業時代，大量生產帶來了財富以及舒適的生活，惟同時也帶來了人類萬復不劫的命運：因使用化石能源帶來的各種污染以及氣候暖化等問題。 而且化石能源是有限的，許多礦區早已枯竭，或指日可待，而再生能源卻是源源不絕的。

雖然使用鈾礦來發電的核能並不屬於石化能源, 但是由於鈾礦儲藏量也是有限的, 所以現行核分裂式的核能不算是可再生能源。將來如果核融合式的核能技術能有所突破, 核能作為可再生能源的可能性和重要性才會增加。

以下是為人類使用再生能源的原因:

科技的進步讓此類能源更加「好用」。

化石能源是有限的，所以其價格會日漸增漲。

某些再生能源（如風能,水力,太陽能）不會排放溫室氣體，如二氧化碳，因此不會增加溫室效應的風險。

為了增進能源供應安全，減少對進口化石能源的依賴，並追求可持續性能源的需求。

甚至，更進一步地，有些國家開始在思考「百分百的可再生能源政策」，因為可再生能源長久之來被認為，充其量僅能作為化石或核電等能源之補充。然而，德國很多市、縣及鄉鎮正在證明，傳統工業國之能源政策可以被徹底改變，亦即可以百分百地依靠可再生能源，並且充足供應工業及現代生活所需的能源。目前在德國約有300個地區（小的只是鄉下小鎮，大的有如慕尼黑之百萬都市）於2010年3月間已宣布：最晚2030年要達到百分百可再生能源的目標。

在19世紀中葉煤炭發展之前，所有使用的能源都是可再生能源，其主要來源是人力和畜力的形式利用牛，騾，馬，水磨和風磨糧食，和柴火。在右邊的美國能源使用的兩幅曲線圖中，直到1900年的石油和天然氣的重要性，和風能和太陽能在2010年發揮一樣的重要性。

除了核能、潮汐能、地熱能之外，人類活動的基本能源主要來自太陽光。像生物能和煤炭石油天然氣，主要透過植物的光合作用吸收太陽能儲存起來。其它像風力，水力，海洋潮流等等，也都是由於太陽光加熱地球上的空氣和水的結果。

木材-柴是最早使用的典型的生物質能源，燒柴在煮食和提供熱力很重要，它可讓人們在寒冷的環境下仍可生存。

役用動物傳統的農家動物如牛、馬和騾除了會運輸貨物之外，亦可以拉磨、推動一些機械以產生能源。

水能-磨坊就是採用水能的好例子。而水力發電更是現代的重要能源，尤其是中國、加拿大等滿是河流的國家。

風能-人類已經使用了風力幾百年了。如風車，帆船等。

太陽能-自古人類懂得以陽光曬乾物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。

地熱能-人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。

海洋能-海洋能即是利用海洋運動過程來生產的能源，海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能和海水鹽差能等，一些沿海國家的海岸線，就很適合用來作潮汐發電。

生物能-生物質能是指能夠當做燃料或者工業原料，活著或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料，或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動物或植物。許多的植物都被用來生產生物質能，包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、楊屬、柳樹、甘蔗和沼氣（甲烷）牛糞等。

風能

空氣中隨著溫度高低，氣流會移動，即為「風」， 風力發電機利用風能可以轉變成機械能，再將機械能轉成電能，現代的風力發電機一開始係由丹麥研究進入商業運行，起始於1970年代後期的石油危機，丹麥意識到自己國家缺乏自產能源，高度仰仗進口能源將危害國家中長期發展，所以在此危機意識下，大力推動風力發電。

現代的風機在1980年後至今有突飛猛進的進步，不論在技術的進步以及成本的下降，都足以和傳統電能分庭抗禮。現代風機的單機容量在1.5-3MW之間。由於風的能量與其速度為2的立方比（8倍），所以風速增加一些些，其能產生的能量就大得許多。一般而言，風機的發電量每年在1500-3000滿發小時之間。

風力發電從2000年至2015年成長24倍，至2015年的全球裝機容量為432 GW。最近數年來，中國風力發電是異軍突起的黑馬，中國風機安裝數量激增，從過去十年來（2005-2015年）的風機裝置容量由1.2GW 成長為145.3GW增加超過百倍 ，不論是去年單年安裝容量或截至去年的累積容量，中國都榮登世界冠座，也讓中國的風機廠商市占率大為提升。

在此情況下，中國的風機廠商於2015年全球風機市佔前十名廠商中就佔了其中5位:

金風科技股份有限公司(Goldwind)－12.5%

維斯塔斯(Vestas)－11.8%

通用電氣風電公司－9.5%

Siemens Wind Power－8.0%

Gamesa－5.4%

Enercon－5.0%

聯合動力(United power)－4.9%

明陽風電(Mingyang)－4.1%

遠景能源(Envision)－4.0%

中船重工海裝風電(CSIC Haizhuang)－3.4%

其它廠商－31.4%

在風能的發展值得一提的是位於海上的離岸風電場，由於海上的風更強以及更加持續穩定，而且海上面積大，所以離岸風電場的規模接近傳統電廠，惟技術上及經濟上都有一些尚待克服的障礙。不過，離岸風電場想必是未來再生能源發展不可或缺的一環。

水力

在水中的能量亦為人類所驅，因為水比空氣的密度高800倍，即使是慢慢流的水都可以產生很大的能量。

基本上有下列數種水力使用方式：

堤壩式水電廠

引水式水電廠

混合式水電廠

潮汐水電廠

海流水電廠

抽水蓄能電廠

雖然水力發電，在種種再生能源中歷史最為悠久，但相關技術仍然有不少更新的潛力。德國南部的水力發電廠，因技術更新而明顯提高效率；義大利及英國經由海流而產電的計畫也都已步入能大規模產電的階段。

太陽能

太陽能一般是指太陽光的輻射能量，在現代一般用作發電。

自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發展。

太陽能的利用方式有兩種，為光熱轉換（被動式利用）和光電轉換兩種方式。主動式太陽能技術，包括利用太陽能光伏板和太陽能集熱器儲存能量。被動式太陽能技術，包括導向建築物在陽光下，選擇材料具有良好的熱質量或光分散性能和設計自然空氣流通的空間。太陽能發電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能，化石燃料可以稱為遠古的太陽能。

其他太陽能應用的部份列表包括通過太陽能建築、採光、太陽能熱水、太陽能烹調、高溫工藝散熱和用於工業用途的空間加熱和冷卻。

海洋能

海洋能源（有時也簡稱為海洋能）是指由海浪、潮汐、海水鹽度的和海洋溫度的差異產生能量。海洋能是一種新興技術，地球上的海洋運動提供龐大的動能力量或運動中的能量。可以利用這種能量發電，以供家庭、運輸和工業用電。

生物質能

生物質能是指能夠當做燃料或者工業原料，活著或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料，或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物（Biodegradable waste）製造的燃料。但那些已經變質成為煤炭或石油等的有機物質除外。

地熱能

地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度，而在80至100公哩的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公哩的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。

高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

世界各國在認識到再生能源的好處後，也想方設法地去推廣其使用，惟基於各國不同的背景及考量，也有採取極不相同的政策以及方式，並達成不同的效果，大體區分有三種政策工具：

固定電價

固定電價（英語：Feed-in tariff，上網電價補貼政策（FIT））最著名的例子為丹麥對風電的鼓勵方式，丹麥可算是現代風電的始祖國，她採取的方式是給予一個固定電價，其後1991年德國也採用同樣方式（提供最終用戶電價的90%給再生能源電廠），從此德國風電風起雲湧，開了成功的先河。在2004年丹麥突然放棄固定電價方式而走向「碳憑證」方式進行交易，從此在丹麥本土不再有風機安裝，丹麥風機製造商也紛紛出走，尋求別的生路。

鑒於德國風電的所向披靡（在2007年前，德國風電在全球執牛耳，其後被中國風電取代，如前述2.1「風能」），全球許多國家都紛紛向德國取經，採用此種固定電價收購再生能源發電的方式，著例有西班牙，法國，奧地利，中國，加拿大的安大略省等國和地區。

甚至連英國，作為自由市場的捍衛者，本來十分堅持「固定電價與資本主義精神相悖背」的原則，也因國內的再生能源發展老是一蹶不振，最終也只好於2010年亦採取固定電價制度。另外在風電異軍突起的中國，也是因為過去使用招標制度，而讓風電的發展極為緩慢，最後也在2008年改採固定電價制度，整個風電的裝置容量才有大幅的進展。

招標

作為資本主義的始祖國，英國對上述「固定電價」制度有難以接受的心理障礙，所以從1980年來苦心積慮地設計了風電場的招標，總有人來投標，也常有人得標，可是得標的容量與實際興建的容量差別很大，更不必說和歐陸各國的一比高下了。如上述，後來（2010年）英國終於在2010年放下成見，也對再生能源發電的收購採取「固定電價」制度。

稅收抵免

以「稅收抵免」（英語：Tax credit）為手段：代表國家是美國，美國也算是比較典型的資本主義國家，也不太能接受這些「破壞市場機制的手段」，例如固定電價制度。他們想到的工具是「稅收抵免」（tax credit），企業如電力公司，可以將公司盈餘拿來蓋再生能源電廠藉以抵稅，此制度也造就了美國風電一時的風光，惟此制度（相對於德國或其他國家的」固定電價立法制」）並不穩定，完全仰仗政府的」施捨」，隨著總統命令延長個幾年或終止，這種三天打漁兩天曬網的情況，導致美國的風電發展從1980年以降，一直是跳躍式的成長，有時有，而有時沒有成長。

在此制度下，由於欠缺一個長期安定的投資環境，無法進行長期的規劃，也幾乎不可能造就任何產業；而且無法做成「全民運動」（在丹麥以及德國，風場常是當地居民組成」合作社」的共同投資；太陽能光伏板更是各家各戶自行在屋頂上安裝的DIY休閑活動）。但是在美國制度下，可再生能源的投資，或是只有很賺錢的大企業才玩得起；或是成為投資銀行精心包裝讓投資客節稅的金融衍生性商品。

小結

「固定電價」制度經過事實驗證，是目前全球各國在嘗試各種方式中最有效的政策工具。而且甚至是最節省的，如上述，招標最後還弄得價格比「固定電價」高，主要原因是在招標制度下，乍看很迷人，可以讓最有競爭力的投標人被風場用最便宜的價格興建起來，但是也正由於競標的結果，造成絕大多數的競標案都是低價搶標，最後得標的廠商也因為幾乎無利可圖，造成放棄原有標案，或者演變再次重新招標的情況（延長廠商規劃時間，造成投資成本增加）。招標因為沒有長期的投資保障，所以最後真正興建的再生能源發電廠，常常反而會變得更貴。(續)