世界不斷增長的能源需求

我們在生活中都使用能量，而不僅僅是為了維持我們的人類生理功能，比如醒來、行走和思考。查看該網站需要電能。制造你正在閱讀的設備的能量必須來自某個地方。如果您擁有一輛車，您可能需要給它充電或加滿汽油才能出行。

能源有很多種，人類已經非常擅長從許多不同來源獲取和轉換能源。隨著時間的推移，我們也開始更多地使用它。

一次能源

大家最熟悉的能源類型之一，電能（或電力），實際上是一種二次能源。原因是我們必須通過其他方式來生產它，其中一些方式（主要能源）如上面的餅圖所示。

例如，我們可以用流水轉動渦輪機，旋轉的渦輪機就可以發電。這被稱為水力發電。

核能 利用了愛因斯坦著名的方程E=mc 2，其中質量 (m) 在原子分裂（核裂變）過程中轉換為能量 (E)。這會釋放大量的熱量，可用于將水沸騰成蒸汽，然后轉動渦輪機發電。

一種更清潔的核能形式是將原子聚集在一起（核聚變）。聚變是為太陽提供能量的反應，需要極高的熱量和壓力才能發生，因此它仍在開發中。然而，近年來它取得了巨大進步。

煤炭、石油和天然氣被稱為化石燃料，因為 它們是由經過數億年腐爛的植物和動物產生的。從上面的餅圖可以看出，我們的能源很大一部分來自燃燒化石燃料。燃燒化石燃料釋放出的能量可以產生蒸汽、轉動渦輪機并再次為我們提供電力。它也可以只產生運動，就像內燃機一樣。

風能利用地球的微風來旋轉渦輪機——你猜對了——發電。

太陽能以拉丁詞solaris 命名，意思是“太陽的”。使用太陽能的方法有很多，包括直接為家庭和工業流程供暖，或者加熱熔鹽和水來發電。還有一些方法可以將太陽能直接轉化為電能。

太陽能光伏發電 利用光電效應，由于 陽光照射在特定種類的材料上而產生電流。

認為照片=光 ，伏特=電。如果您見過太陽能電池板，那就是太陽能光伏能源的一個例子，我們將看到它在滿足世界預期的能源需求方面發揮著重要作用。

還有許多其他方式來產生能量；這只是我們為世界各地所做的所有事情獲取能量的主要方式的一個例子。

未來的能源需求

人類對能源的需求不會消失。事實上，我們的能源使用量一直在增長。據國際能源署統計，2018年全球能源消耗增長速度幾乎是2010年以來的兩倍，需要額外發電1000太瓦時（一萬億千瓦時，或者說大約地球上每個人需要多少能源）連續使用吹風機四天）。

《2018年世界能源展望》 報告稱，到2040年，全球能源需求預計將增長25%以上。

這些預測是保守的，因為它們假設人類不會大幅增加能源使用量，特別是在第三世界和發展中國家。然而，我們可以而且應該做得更好，因為我們需要努力改善地球上每個人的生活條件。對數據的調查顯示，GDP、預期壽命和嬰兒死亡率統計數據都隨著人均能源使用量的增加而改善。底線：只要精力充沛，一切都會變得更好。

“第一世界的生活方式每人大約需要 10 千瓦。對于 100 億人來說，人類需要發電 100 太瓦。實現這一點是道義上的當務之急；可持續地實現這一目標需要文明規模的太陽能生產基礎設施的部署。”

那么，為了真正改善地球上每個人的生活條件，我們需要到 2100 年將能源產量增加約五倍。

這需要付出巨大的努力，相當于 每天都有一座新的 1 吉瓦發電廠啟動并維持運行。 這種能量必須來自上述不同的來源。其中一些是不可再生的，這意味著它們的再生速度不會比我們使用它們的速度快。下圖顯示了 2018 年我們使用的電力產生方式的變化。

該圖顯示了 2017-2018 年不同能源產生的額外能源。數據來源：全球能源狀況報告

需要采取多管齊下的方法來嘗試滿足未來的能源需求。當我們開始耗盡化石燃料儲備時，我們可以看到我們將需要更多來自水力、風能和太陽能光伏等可再生 能源的能源。

不過，我們想要擺脫對化石燃料的依賴還有另一個重要原因。

最大限度地減少氣候變化的替代能源

我們星球的平均溫度正在上升，這種現象被稱為全球變暖。

地球的氣候一直在經歷循環，但我們所看到的比歷史上的潮起潮落要大得多。科學家估計，19世紀末以來工業化帶來的人類活動已導致全球氣溫變化約1℃。

造成這種變化的原因是什么？我們的星球具有天然的溫室效應。太陽加熱陸地、海洋和大氣。其中一些能量逃回太空，但部分能量也被不同的分子捕獲，使所有這些熱能在大氣中循環。這些分子被稱為溫室氣體，包括二氧化碳 (CO ₂ )、水蒸氣 (H ₂ O)、甲烷 (CH ₄ )、氯氟烴 (CFC) 等。

二氧化碳是最普遍的氣體之一，人類通過燃燒化石燃料產生了大量二氧化碳。下圖顯示了我們對大氣中二氧化碳含量的改變程度。2018 年，與能源相關的二氧化碳排放量升至 33.1 Gt（十億噸）的歷史新高。

“……自工業革命以來，大氣中的 CO _{2有所增加” 圖片來源：} NASA

全球變暖和氣候變化的影響 是廣泛的。較高的二氧化碳導致海洋酸化，從而破壞水生生物。氣溫升高導致極地冰蓋融化，海平面上升，并導致全球天氣模式發生巨大變化。我們已經在沒有能力應對的地區看到了干旱或強降水加劇等影響。極端氣溫會導致物種喪失和滅絕，更不用說對健康、生計、糧食安全、供水和經濟增長造成的風險。

IPCC 2018 年報告第 13 頁，顯示了全球變暖對不同系統的影響和風險。

許多國家已經認識到需要采取行動防止氣候變化。2016年簽署《巴黎協定》， 目標是確保全球氣溫上升控制在2℃以內，增強應對氣候變化的能力。從那時起，很明顯需要付出更多努力。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2018年的一份 報告得出的結論是，如果我們真的想避免氣候變化的最嚴重影響，我們需要將全球氣溫上升控制在1.5℃以內。

應對氣候變化并非易事。根據《世界能源展望》，實現可持續發展目標的道路將需要 “更便宜的可再生能源技術、數字應用和電力日益重要的作用的融合”。

太陽能是可持續未來戰略的核心部分。

太陽能預計將發揮至關重要的作用，不僅在滿足世界能源需求方面，而且在最大限度地減少氣候變化方面。

突破性進展使太陽能光伏發電變得越來越高效。它們是增長最快的 發電資源（2014 年全球光伏發電量是 2006 年的 40 倍）。它們還顯示出所有可再生能源選項中最高的功率密度。除此之外，光伏發電在運行過程中不會產生任何污染，維護成本低，該恒星將在未來數十億年中發光，光伏發電已成為我們能源的重要組成部分未來。