为什么美国在可再生革命中如此落后？

美洲在可再生能源能力方面的实力毋庸置疑。根据可再生能源政策网络，到2015年底，可再生能源（不包括水力发电）容量最大的七个国家是中国（199GW），美国（122GW）和德国（92GW），其次是日本（图1（印度）（43GW），印度（36GW），意大利（33GW）和西班牙（32W），图1。

图1

（点击放大）

同一份报告指出：“考虑到相对于年度GDP的新型可再生能源和燃料投资，排名靠前的国家包括毛里塔尼亚，洪都拉斯，乌拉圭，摩洛哥和牙买加。人均投资的主要国家是冰岛，英国，乌拉圭，日本和爱尔兰。”

从资源和消耗的角度来看，美洲的能源流动是可视化美国能源结构及其相互关系的宝贵工具。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的能量流程图（图2和图3）是一个单页参考，它通过区分资源，转换和需求部门的方式说明了能源和物质的流动，从而详细说明了能源生产的来源，如何它们被使用以及存在多少浪费。该图分别模拟了2010年和2015年美国的能源流量。

每个盒子的大小和每条线的粗细是能量传递，接收或损失的量的相对度量。它显示了最左侧的一次能源（化石，核能，水力和可再生能源）与最终用途部门（右侧的居民，商业，工业和交通运输）之间的联系。能量以四边形表示，四边形等于10E15 BTU或1.055 10E18×焦耳（1.055焦耳或EJ），以SI单位表示。发电（EG）列在主要能源和最终需求中心之间的中间位置。原因是EGs作为次要能源。将主要能源（左侧列出的资源）转换为最终用途部门消耗的电力和热能损失（右侧的大灰线）。最右边的灰色框量化了“拒绝的能源”和“能源服务”。 拒绝的能量是指损失且未使用的能量，例如从锅炉，汽车发动机和动力涡轮中以废热形式释放的能量。能源服务是指用于执行工作的能源。

讨论将集中在图表的左侧–能源。可再生能源包括太阳能，风能，地热能和生物质能。水电（水力发电，水力发电）被排除为可再生能源。

并非所有人都同意水电是否应被归类为可再生能源。思想流派很多，资格因州而异。“反对资格的一种说法是，大多数水力发电设施是在采用可再生能源投资组合标准之前建造的（在本讨论的后面进行解释）；一项授权以增加可再生资源的能源生产，例如风能，太阳能，生物质能，地热能和新的水力发电技术。另一个论点指出，传统的水力发电厂会中断河流的流动，并可能损害当地的生态系统，而建造大型水坝和水库会导致人类和野生动植物的迁移。但是，使用电流，波浪和潮汐能发电的非常规水力发电的破坏性较小，可以称为可再生能源。

相反，生物质被认为是可再生的能源。“生物质”是一种能源，不仅来自农作物废料和木材，还来源于社会不断产生的垃圾，肥料，污水污泥和其他有机废物。因此，生物质被认为是天然和可再生资源。图2

（点击放大）

图3

（点击放大）

从美洲到2015年至2010年的能源结构来看，可再生能源的利用增长了约1.8倍。 [风（+0.9平方），生物质（+0.43平方），太阳能（+0.42平方）和地热（+0.1平方）]。同时，化石燃料的利用率下降了约四分之二； [煤炭（-5.12 Quads），石油（-0.57 Quads）和天然气（+3.65 Quads）]，在同一时期内。

天然气（最清洁的燃烧化石燃料）的增加，发电中煤炭的消耗而被利用归因于EPA严格的空气质量标准以及诸如此类技术提供的大量来自页岩气富矿的家用和相对便宜的天然气供应作为烃类页岩地层的水力压裂。

关于可再生能源和化石的争论，它需要注意的是，美国能源部化石能源办公室在2014年的一份新闻稿中指出：。… DOE，EPA和DOI（美国内政部）签署了一份相关的协议备忘录，启动非常规油气研究（包括页岩地层的水力压裂）的多机构合作。总统2014财年预算要求拨款4470万美元以资助这项工作。重点是能源部对提高化石燃料利用的持续兴趣。

能量流程图还表明：

• 在2010年和2015年，可再生资源和化石燃料约占美国能源结构的90％。其余的10％由水力发电和核能组成。

• 从2010年（5.65％）到2015年（7.49％），可再生能源在美国能源结构中的份额增加了1.8％，

• 从2010年（83.2％）到2015年（81.5％），化石燃料在美国能源结构中的份额下降了1.7％，

• 石油是最主要的能源，在2010年和2015年均占所有能源的36％以上。

• 从2010年到2015年，天然气在所有能源中的使用量增长最为显着，增长了15％（+ 3.65倍），

• 从2010年到2015年，另一种化石燃料和最脏的一种煤炭-煤炭在所有能源中的降幅最大，下降了25％（-5.12平方），

• 从2010年到2015年，水电和核能在美国能源结构中的份额保持相对稳定，

• 风能在可再生能源发电领域表现出最大的增长，从2010年到2015年增长了约0.9倍，

• 同期，生物质能和太阳能均增长了约0.42倍，

• 地热在同一五年期间的增长可忽略不计。

该图表的显着特征与2010年至2015年间的总体能源消耗量略有变化有关。美国人口从2010年的30874万和2015年的3.201亿增长了1135万。根据图5和图6,2010年和2015年美国能源总产量分别为97.92和97.43 quad。因此，随着人口的增加，社会对能源的需求减少了0.5个四分之一。这是一个远景，但是从更大的人口基础上减少能源消耗在某种程度上可以等同于美国能源部能源效率计划的有效性。

确定能源部在美国向低碳能源未来过渡中的有效性的另一项有意义的措施是可再生能源（水，风，地热和太阳能）在总发电量中的份额（百分比）。

这种度量方法与容量统计数据完全不同。图4显示了2015年各国可再生能源（包括水电）的份额； Enerdata编译的数据。红色条显示美洲在可再生能源中所占的比例为13.8％（不使用水力时约为7.5％，见图3）。在研究中，美国在44个国家中排名第28位，即27个国家在经济中使用可再生能源的比例高于美国。

图4

（点击放大）

资源：能源数据

挪威拥有98％的可再生能源份额，是100％可再生能源的世界领先者和基准。其他可再生能源利用的前十个国家包括巴西（73.5％），委内瑞拉（68.9％），哥伦比亚（67.9％），瑞典（64.3％），加拿大（62.7％），葡萄牙（49.3％），罗马尼亚（42.6％） ），智利（41.6％），意大利（38.4％）和西班牙（35.5％）。

大多数发达国家的能源结构中可再生能源的比例高于美国。尽管未在图4中显示，但美国的可再生能源份额也低于世界平均水平（23.4％），经合组织（23.6％），七国集团（21.4） ，金砖四国（24.7％），欧洲（34.2％）和北美（20.15）。

作者去年进行的类似分析显示，2014年美国可再生能源在电力生产（包括水电）中的份额为13.7％。尽管数据表明美国在2015年将可再生能源的份额略微提高了0.1％，但美国在2014年排名第27位，比2015年高出一位。总体而言，在此期间，美国在世界范围内的可再生能源使用量保持相对稳定，几乎没有或根本没有增长。

一种旨在刺激发电中可再生能源需求的工具是可再生能源投资组合标准（RPS）。RPS“从1990年代中期开始作为加利福尼亚州的一项政策概念，已经在州一级出现，成为美国增加可再生能源产能的主要推动力。” RPS规则“已在华盛顿特区和三个地区的29个州中采用，而八个州和一个地区已设定了可再生能源目标。”2009年，美国国会考虑了联邦一级的RPS要求。但是，拟议的《支持可再生能源法》在第111届国会中死亡。

RPS的主要目标是抵消发电中的温室气体排放。创建RPS的推动力是1970年的《清洁空气法》（CAA）。民航局指示环境保护局（EPA）制定和执行指定污染物的主要和次要国家环境空气质量标准。

作为确保在整个经济中采用最少数量的可再生能源的“市场友好”方式，RPS是一项广泛使用的授权（相对于其他可再生能源政策机制），因为它通常不需要政府资金。RPS规定电力零售商（发电机）有义务从可再生资源（如风能，太阳能，生物质能）以及化石和核能发电的其他替代品中提供最小百分比或数量的电力供应。其他符合条件的技术包括“某些水力发电设施*”；海浪，热能和潮汐能；使用可再生燃料的燃料电池；垃圾填埋气;和城市固体废物转化，而不是城市固体废物的直接燃烧。

RPS市场驱动机制的工作原理是：“获得认证的可再生能源发电商，他们生产的每单位电能均获得可再生能源证书（REC），并将REC及其电力出售给供电公司。然后，供应公司将证书传递给监管机构，以验证其是否遵守可再生能源义务。”

风能和太阳能利用的增加也归因于技术进步和竞争性能源成本。风能和太阳能项目不仅提供清洁的电力来源，而且还有助于保持较低的电费率，并抵制化石燃料价格的波动。在过去的几年中，风能和太阳能成本已经下降，因为风力涡轮机技术已经成熟，包括更高的塔架，更高的涡轮机效率以及廉价的硅面板泛滥使太阳能受益。

如今，风能已成为最具成本效益的新型发电资源之一，在风资源丰富的地区与其他能源的新装机竞争。根据Yale Environment 360的说法，“过去十年来太阳能的发展令人震惊，因为价格下跌和需求上升使光伏成本在某些地方达到或低于煤炭，甚至天然气等能源水平。”

从DOE，RSP排除任何可能的可再生能源技术发展之外，增加美洲能源格局中可再生能源安装基础的最有效工具是其EPA中的DNA，而不是DOE。回顾Solyndra崩溃（能源部拖欠制造太阳能电池组件的5.35亿美元贷款担保）是浪费投资和外国竞争特别是在太阳能电池组件方面的激烈竞争的一个例子，这有争议的是能源部在提供新的和改进的可再生能源平台方面所做的努力是否产生了重大影响改善美国在其能源结构中对可再生资源的采用。