可再生能源

可再生能源 (RE) 或可再生能源是在可持續能源供應的人類時間范圍內實際上取之不盡或更新相對較快的能源。 這將它們與化石能源區分開來，后者是有限的或只能在數百萬年的時間內再生。

除了有效利用能源外，可再生能源被認為是可持續能源政策和能源轉型的最重要支柱。 它們包括生物能源（生物質潛力）、地熱能、水能、海洋能、太陽能和風能。 它們的能量來自太陽的核聚變，這是迄今為止最重要的能源，來自地球自轉和行星運動的動能，以及地球內部的熱量。

“可再生能源”和“能源”等名稱不能從物理學的意義上來理解，因為根據能量守恒定律，能量既不能被破壞也不能被創造，只能轉化為不同的形式。 從可再生能源中獲得的二次能源（電、熱、燃料）通常被不準確地稱為可再生能源。 術語可再生熱也用于描述從地熱、太陽熱能或生物能源中獲得的熱能，以及通過太陽能建筑間接使用太陽能。 來自可再生能源的電力也被稱為綠色電力和綠色電力。

從這個意義上說，談論由持久過程提供的可再生初級能源是正確的。 可再生能源的基礎是太陽核聚變、地球內部深層地熱能中的放射性衰變以及潮汐能中天體在引力場中運動的三種能量轉換。 迄今為止，xxx生產力的形式是太陽能，其在地球上的年能源供應量為 3,900,000 EJ（艾焦耳）。 地熱提供 996 EJ，而重力提供 94 EJ。

太陽能輻射到地球上的能量相當于目前人類能量需求的一萬多倍。 與人類需求相比，地熱能和潮汐能的貢獻要低得多，但貢獻度很高。 從純粹的物理角度來看，在可預見的未來，即使這里提到的理論潛力發生變化，例如，在可預見的未來，仍可以獲得所需的多倍能量。 由于技術和生態問題而減少。 實現可持續能源供應的必要技術和概念也被認為是可用的。

太陽發出大量能量，以太陽輻射（電磁波）的形式到達地球。 從太陽輻射到地球的功率約為 174 PW（拍瓦）。 大約 30% 的輻射被反射，因此大約 122 PW 到達地球（地球的外殼和表面）。 這相當于每年約 1,070 EWh（艾瓦時），目前約為全球年能源需求的 7,500 倍。

太陽能可以直接或間接地以多種方式使用。 直接使用光伏系統和太陽能。 此外，大氣層和地球表面吸收的太陽能還“提供”了機械能、動能和勢能。 勢能產生通過大氣過程將水輸送到更高的高度。 太陽能還通過氣象過程在大氣中產生風。 這些風（=移動的氣團）包含動能（風能）； 它們在海洋上產生波浪（波浪能）。 植物在光合作用過程中吸收輻射并將其固定在可用于能量轉換的生物質中。 通過帶有靠近地表的地熱集熱器的熱泵或空對空熱泵來利用環境熱量也是太陽能的一部分。

原則上，太陽能不僅可以直接利用，還可以以生物能、風能和水能的形式間接利用。

一方面，地球內部儲存的熱量來自地球形成時的余熱。 另一方面，原初放射性核素的核衰變過程和潮汐力引起的固態地殼與液態地核之間的摩擦不斷產生熱量。 它可用于加熱目的（尤其是近地表地熱能）或發電（通常是深層地熱能）。

太陽和月球（以及其他天體）的引力在旋轉的地球內部和上面引起潮汐，地球的自轉速度通過這種能量轉換逐漸減慢。 以這種方式感應的電流可以用作潮汐發電廠和海流發電廠的機械能。

這些引力還導致地球體變形，從而導致固態地球和液態地核之間的摩擦，從而進一步向地球內部提供熱量。 摩擦功率約為 2.5 TW（太瓦），經濟上可用的潛力估計約為該功率的 9%。 然而，在這種情況下，機械能也是通過與天氣的相互作用產生的，其能量被水力發電廠和風力發電廠間接使用。

在電網中，發電始終與消耗相對應，因為電網不存儲電能。 局部不平衡最初會導致與標稱電壓的小偏差，這不僅會導致子電網之間的功率流平衡，還會導致電網頻率下降，旋轉電機提供或消耗的電流比驅動器或負載對應的電流多或消耗的電流少扭矩。 由于有源電網控制網絡和控制電源的提供，子電網保持同相并且頻率在狹窄范圍內保持恒定。