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虽然能源对现代社会至关重要，但大多数初级能源都是不可持续的。目前的燃料结构与许多环境影响有关，包括全球气候变化、酸雨、淡水消耗、有害的空气污染和放射性废物。可再生能源有潜力以更小的环境足迹满足需求，并有助于缓解其他紧迫问题，如能源安全，通过促进分布式和多样化的能源基础设施。美国约79%的能源来自化石燃料，8.4%来自核能，12.5%来自可再生能源。2019年，可再生能源为美国提供的能源超过了煤炭，并在2021年延续了这一趋势。风能和太阳能是增长最快的可再生能源，但仅占美国总能源使用量的5%¹

美国可再生能源消费:历史和预测^1，2

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2021年美国可再生能源消费总量及来源¹

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主要可再生能源

风(见风能概况）

• 美国陆上风能资源的潜在容量接近11000吉瓦，目前的装机容量为132.7吉瓦。^3、4海上风电资源潜在容量为4200吉瓦，目前容量为42吉瓦，2019年的开发管道包含超过28吉瓦的项目。^{4、5、6所示}
• 2020年，美国风电装机容量超过16吉瓦，比2019年增长85%。^7、8
• 联邦生产税收抵免(PTC)对风能发展有重大影响，但颁布和到期的周期导致投资逐年变化。⁹2020年，PTC被扩大到允许在2020年或2021年开始建设的风力项目在10年的电力输出中获得1.5美分/千瓦时的PTC。¹⁰
• 根据美国电力燃料的平均组合，一台1.82兆瓦的风力涡轮机(2019年美国的平均水平)每年可以取代3679公吨的二氧化碳排放。¹¹到2050年，404吉瓦的风力发电能力将满足美国35%的电力需求，并减少123亿吨二氧化碳的排放₂与2013年相比，排放量减少了14%。¹²
• 风力涡轮机在发电时不产生排放物，也不用水，但人们担心蝙蝠和鸟类的死亡率、土地使用、噪音和美观。¹³

风电装机容量，前5大国家，2021年^3.

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太阳能(参见光伏能源概况）

• 假设效率中等，覆盖美国0.6%土地面积的太阳能光伏组件就能满足全国电力需求。¹⁵
• 光伏组件的价格已经下降到平均0.27美元/瓦。¹⁶2020年，美国生产了全球1%的光伏电池和3%的光伏组件。¹⁷
• 2021年，美国增加了超过23.6吉瓦的太阳能光伏发电容量，使总装机容量超过121吉瓦。¹⁴2021年，太阳能占新发电量的46%。¹⁴
• 美国能源部的“阳光倡议”(SunShot Initiative)旨在到2030年将太阳能的价格降低50%，预计到2050年，太阳能将满足美国33%的电力需求，并减少18%的电力行业温室气体排放。¹⁸
• 虽然太阳能光伏组件在运行过程中不会产生排放，但在某些技术中使用了有毒物质(例如镉和硒)。¹⁵

2011-2021年美国光伏安装¹⁴

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生物质(参见生物燃料简报）

• 木材——主要作为纸浆、纸张和纸板工业废料——占生物质能总消耗的43%。垃圾——城市固体废物、填埋气体、污泥、轮胎和农业副产品——占了另外9%。¹
• 生物量净CO低₂与化石燃料相比的排放量。燃烧时，它释放CO₂之前从大气层中移除。进一步的排放与生物质的加工和增长有关，这可能需要大面积的土地。柳树生物量每年需要121英亩土地才能产生1吉瓦时的电力，比其他可再生能源的土地更多。¹⁹
• 到2050年，美国乙醇产量预计将达到每天5400万加仑。²

美国生物质消费，1975-2021¹

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地热(见地热能概况）

• 热液资源，即蒸汽和热水，主要在美国西部、阿拉斯加和夏威夷可用，但地热热泵几乎可以在任何地方使用，从浅层地面提取热量，全年保持相对恒定的温度。²¹
• 每年，来自热液源的电力抵消了410万吨CO的排放₂8万吨氮氧化物，以及燃煤电厂排放的11万吨颗粒物。²²一些地热设施产生的固体废物，如盐和矿物质，必须在批准的地点处理，但一些副产品可以回收和循环利用。²¹
• 预计地热发电厂的发电量将从2021年的159亿千瓦时增加到2050年的474亿千瓦时。地热发电有超过500吉瓦的潜力，这是美国目前装机容量的一半。^2、23

地热装机容量，前5个国家，2021年^20.

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水力发电

• 在美国，传统水力发电的净发电量在1997年达到峰值356太瓦时/年。目前，美国每年从水力发电获得约260太瓦时的电力。¹
• 虽然水力发电几乎是零排放的，但大量的甲烷和CO₂可能通过水库内植被的分解而排放。²⁵其他环境问题包括鱼类伤害和死亡、栖息地退化和水质损害。“鱼类友好型”涡轮机和较小的水坝有助于缓解这些问题。²⁶

水电发电，2019²⁴

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推进可再生能源

鼓励支持性的公共政策

• 劳伦斯伯克利国家实验室估计，美国45%的可再生能源增长可归功于国家可再生能源组合标准(RPS)，该标准要求一定比例的电力来自可再生能源。²⁷清洁能源标准(CES)要求一定程度的无碳发电可以包括一些不可再生能源，如核燃料。²⁸截至2021年8月，33个州、哥伦比亚特区和三个美国领土已经制定了可再生能源组合标准或目标。²⁹到2030年，国家标准预计将支持额外的90吉瓦可再生电力项目。²⁷
• 可再生能源的增长也受到重要的联邦激励措施的推动，如投资税收抵免，它抵消了10-30%的前期成本，以及税收抵免、赠款和回扣等州激励措施。^30.
• 取消对化石能源和核能的补贴将鼓励可再生能源。国会在2020-2024财年为石油和天然气行业分配了超过57亿美元的税收减免。³¹研究估计，《普莱斯-安德森法案》(Price-Anderson Act)限制了美国核电站在发生事故时的责任，每年可获得3.66亿至35亿美元的补贴。³²
• 网络计量使客户能够将多余的电力出售给电网，消除了现场存储的需要，并为安装可再生能源设备提供了激励。39个州、哥伦比亚特区和4个美国领土都有某种形式的净计量计划。³³

与工业、住宅和商业部门合作

• 可再生能源证书(RECs)由可再生能源生产商在其生产的电力之外出售;每千瓦时只需几美分，客户就可以购买RECs来“抵消”他们的用电量，并帮助可再生能源变得更具成本竞争力。³⁴美国约有850家公用事业公司为消费者提供购买可再生能源或“绿色能源”的选择。³⁵
• 许多公司购买可再生能源作为他们环保计划的一部分。截至2022年4月，微软、谷歌、T-Mobile、英特尔和宝洁公司是可再生能源的前五大用户。³⁶

千瓦时=千瓦时。1千瓦时是点亮100瓦灯泡10小时所需的能量。 英热单位=英国热量单位。1btu是将一磅水的温度升高1华氏度所需要的能量。 四=千万亿15英热单位。一Quad相当于一千万美国家庭一年的能源消耗。