适用于公司或购物中心的太阳能车棚停车场 – 图片：Xpert.Digital / PATSUDA PARAMEE|Shutterstock.com
太阳能先锋——引领太阳能新世界
对许多人来说，这没什么特别的，也十分常见，许多人从小就对它记忆犹新：那些迷人的天体“卫星”及其延伸至远方的太阳能电池天线。在一项在线调查中，许多人将光伏发电与屋顶太阳能电池板、 太阳能发电站或地面光伏系统，但没有人提到太空太阳能。1958年，第一颗人造卫星“先锋一号”发射升空，其搭载的太阳能电池用于发电。这是光伏系统的首次专业应用，同时也开启了令人瞩目的技术发展。当时，石油、煤炭和核能是主要的能源来源。
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当时，谁也无法想象这项太阳能电池技术有朝一日会彻底改变能源供应。但如今，它确实做到了。随着 太阳能车棚 和太阳能幕墙的出现，这项技术及其应用得到了进一步发展。
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除了强制性太阳能装置和欧盟指令外，许多人正在努力加速从化石燃料能源生产向太阳能发电的转型。目前，电动汽车是重点关注领域，因为交通出行是二氧化碳排放的主要驱动因素之一，为了环境、人类和地球的福祉，必须减少二氧化碳排放，并在未来20-30年内（至少在欧洲）将其降至最低。二氧化碳对气候有害。作为一种温室气体，它会阻止热量从地球散失到太空，导致地球温度不断升高。.
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光伏发电也使实现分散式、自主供电成为可能。每个人都有机会以相对较低的价格生产自己的电力，而无需依赖第三方。这在燃煤电厂和核能时代是无法实现的。.
它还涉及未来环境保护法规带来的更高成本、电力需求高峰（基础设施和电网稳定性）以及二氧化碳平衡。.
二氧化碳平衡（也称为温室气体平衡或二氧化碳足迹）未来将获得更决定性的影响，如果将其纳入商品和服务的二氧化碳标签中，并征收与成本相关的附加费的话。.
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这意味着，任何不参与自主供电体系建设、继续依赖外部化石燃料和核能技术的企业，未来都必须支付二氧化碳附加费（二氧化碳排放额），这将使其在竞争中处于显著劣势。价格高于竞争对手的产品，从长远来看是不可行的。因此，像亚马逊这样的公司很早就开始扩展其自主供电体系，这绝非偶然。.
Vanguard I——光伏技术的首次专业应用
1958年3月17日，美国第二颗人造卫星“先锋一号”发射升空。该卫星由化学电池和光伏电池供电，用于驱动发射机。美国军方最初对此犹豫不决，但汉斯·齐格勒（1911-1999）最终采纳了他的方案，认为太阳能供电比电池供电更能延长发射机的运行时间。出乎军方意料的是，该发射机一直持续发射到1964年5月才停止。.
这颗小型卫星的成功以及参与其中的科学家们为太阳能电池的首次实际应用奠定了基础。此前，太阳能电池几乎不为人知，而且价格极其昂贵。此后多年，太阳能电池主要针对航天应用进行了进一步开发，因为它被证明是卫星和探测器（甚至远至火星）的理想电源。与电池供电相比，太阳能电池为航天器带来的超长运行时间，远远弥补了其每千瓦时仍然较高的价格。此外，太阳能电池比放射性同位素热电发电机更便宜、风险更低，而且也能实现类似的超长运行时间。因此，大多数航天器过去和现在都配备了太阳能电池作为电源。.
2008年，高效太阳能电池为通信卫星提供了数千瓦的电力，这些卫星拥有超过30个转发器，每个转发器的发射功率约为150瓦，甚至还为太空探测器的离子推进器提供了推进能量。2011年8月发射的朱诺号探测器是首个在绕木星运行期间，利用高效且抗辐射的太阳能电池获取能量的航天器。目前全球约1000颗在轨运行的卫星几乎全部由光伏电池供电。在太空中，光伏电池的功率输出可达每平方米220瓦。.
德国光伏发电装机容量
光伏发电——德国装机容量——图片来源：Xpert.Digital
2020年，德国所有并网光伏系统的累计发电量峰值约为54吉瓦。巴伐利亚州是装机容量最大的联邦州，其次是巴登-符腾堡州和北莱茵-威斯特法伦州。不来梅、汉堡和柏林这三个城市州的光伏系统标称发电量最低。.
光伏发电
利用太阳能电池将光能转化为电能的过程称为光伏发电。在德国，光伏系统的装机容量正在稳步增长。这一趋势在全球范围内也十分明显：全球约四分之一的光伏装机容量位于中国。美国、日本和德国紧随其后，但其装机容量与中国相比则明显较低。.
可再生能源
除了光伏系统，水力发电也是可再生能源的一个例子。与化石燃料不同，它是可再生资源。在德国，风能尤为重要。与其他欧洲国家相比，德国的风力发电量最高。英国和西班牙紧随其后，但差距相当大。.
2000年至2020年德国光伏系统累计装机容量
- 2000年：114兆瓦
- 2001年：176兆瓦
- 2002年：296兆瓦
- 2003年：435兆瓦
- 2004年：1105兆瓦
- 2005年：2056兆瓦
- 2006年：2899兆瓦
- 2007年：4170兆瓦
- 2008年：6120兆瓦
- 2009年：10,566兆瓦
- 2010年：18006兆瓦
- 2011年：25,916兆瓦
- 2012年：34,077兆瓦
- 2013年：36,710兆瓦
- 2014年：37900兆瓦
- 2015年：39,224兆瓦
- 2016年：40,679兆瓦
- 2017年：42293兆瓦
- 2018年：45158兆瓦
- 2019年：49,047兆瓦
- 2020年：53,848兆瓦
光伏发电——德国发电量占比
光伏发电——德国发电量占比——图片来源：Xpert.Digital
2020年，光伏发电占总发电量的9%。近年来，光伏系统的应用日益重要。自2003年以来，太阳能作为可再生能源的份额稳步增长。.
阳光作为一种能源
太阳作为一种能源的优势在于其免费、无限制且取之不尽用之不竭。人类也充分利用了这一点，利用太阳能电池将光能转化为电能。光伏发电在总发电量中所占份额的不断增长，可归因于光伏系统成本的下降以及人们对可再生能源利用意识的日益增强。.
可再生能源
在德国，核能和硬煤发电的份额正在下降，而所有可再生能源的份额则同时上升。除了光伏发电系统外，德国还利用水力发电、风力发电、生物质能和地热能等可再生能源发电。陆上风力涡轮机是德国可再生能源发电的主要来源。.
2002年至2020年德国光伏发电占总发电量的份额
- 2002年：0%
- 2003年：0.1%
- 2004年：0.1%
- 2005年：0.2%
- 2006年：0.3%
- 2007年：0.5%
- 2008年：0.7%
- 2009年：1.1%
- 2010年：1.8%
- 2011年：3.2%
- 2012年：4.2%
- 2013年：4.9%
- 2014年：5.7%
- 2015年：6%
- 2016年：5.9%
- 2017年：6%
- 2018年：6.9%
- 2019年：7.5%
- 2020年：8.9%
可再生能源——按能源类型分配电力
可再生能源——按能源类型分配电力——图片来源：Xpert.Digital
2020年，德国陆上风电占可再生能源发电总量的42%。若将包括传统能源在内的所有能源都考虑在内，陆上风电在2020年约占德国可再生能源发电总量的19%。.
利用可再生能源发电
与煤炭和核能等化石燃料不同，可再生能源是可再生资源。目前，德国近一半的电力都来自可再生能源。过去30年来，可再生能源发电量稳步增长。在德国各州中，梅克伦堡-前波美拉尼亚州、石勒苏益格-荷尔斯泰因州和图林根州是可再生能源发电量占比最高的几个州。.
德国的风能
2019年，德国与中国和美国并列为全球风力发电装机容量领先的国家之一。近年来，陆上和海上风力发电量均显著增长。与此同时，陆上和海上风力发电机的数量也明显增加。.
2020年德国可再生能源发电量按能源类型划分的分布情况
- 陆上风电：42%
- 光伏发电：占比 20%
- 生物质：18%
- 海上风电：11%
- 水力发电*：占比 7%
- 家庭垃圾**：2%
* 包括径流式和蓄水式电厂的发电量，以及抽水蓄能电厂利用自然入流发电的发电量。
** 仅包括城市固体废物中生物质部分的发电量（约占50%）。为了更好地理解统计数据，所有数值均已转换为百分比并进行了四舍五入，与原始数据相比有所差异。
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