太阳能与风能的终极对决历史表明，可再生能源的进步往往伴随着危机：在 20 世纪 70 年代，石油禁运导致石油成本翻了两番，促使人们努力减少对化石燃料的依赖，并寻找替代能源，包括或风能。2008-09 年全球金融危机导致多个政府将部分经济刺激措施与清洁能源投资挂钩。COVID-19 大流行导致了前所未有的能源冲击，随后在 2021 年，对可再生能源的投资达到了大衰退以来的最高水平。

　　欧洲危机之后，西方经济体再次被提醒能源独立的重要性，对可再生能源的需求已经达到顶峰。目前，美国最受欢迎的两种可再生能源是太阳能和风能。是否会在 2023 年担任领导者？

　　由于太阳能成本的下降，这项技术对房主来说从未像现在这样值得。它易于住宅使用，使客户能够减少碳足迹和能源支出。但人类使用风已有数千年的历史，远早于现代风力涡轮机问世。事实上，去年风力发电所占的能源发电量比太阳能多 5%。

　　那么，当我们进入可再生能源时代时，哪一种能源会脱颖而出？如果您正在考虑改用可再生能源，哪种更能满足您的需求？让我们探索一下。

　　我们将从一些颜色背景开始。最早记录的使用风能的证据可以追溯到公元前 6000 到 5000 年左右，当时发明了帆来捕捉风力和推动船只。多年来，风能的发展使人类能够研磨谷物、抽水博鱼体育平台，并最终在 1800 年代后期左右利用动能发电。

　　有人可能会争辩说，太阳能从公元前 700 年就开始使用了，当时人们使用镜子来集中太阳能来生火。但直到 1839 年，在法国工作的年轻物理学家爱德蒙·贝克勒尔 (Edmond Becquerel) 首次观察并注意到光伏效应，太阳能电池才开始用于发电。自贝克勒尔发现之后，用了一个多世纪的时间才生产出实用的太阳能电池板。几十年来，太阳能一直处于研发阶段。

　　快进到 1973 年——石油冲击导致汽油和石油价格飙升，引发了对美国能源未来的担忧。美国对可以减少对外国石油依赖的替代国内能源越来越好奇。

　　加上来自环保主义者的压力越来越大，70 年代看到了联邦政府对可再生能源的切实支持。为鼓励其发展，国会通过了 1978 年能源税法，为拥有太阳能电池板的家庭提供税收抵免，并资助大型风力涡轮机的开发。太阳能的成本效益还不足以起飞，但风力涡轮机在进步的州取得了一些适度的收益。

　　在接下来的几十年里，美国风力发电的份额从 1990 年的不到 1% 增长到 2020 年的约 8.4%。太阳能在美国公用事业规模发电总量中的份额从 1990 年的 0.1% 增长到约 2.5%在 2020年。

　　到 2022 年，现代太阳能电池板要么安装在屋顶上，要么安装在地面上，将阳光转化为能量。太阳能电池板由使用半导体材料硅产生电流的光伏电池（或太阳能电池）组成。面板产生的电是直流电 (DC)，通过逆变器将其转换为交流电，我们用它来为家庭供电。

　　目前最好的太阳能电池板的平均功率容量在 250 到 400 瓦之间，而最高效的太阳能电池板的效率水平约为 20%，这意味着撞击面板的能量中有 20% 会转化为电能。一个典型的太阳能电池阵列的范围从 10 到 30 个太阳能电池板（或更多）不等，平均约为 20 个，可为一个美国家庭供电。

　　太阳能安装的平均成本在 20,000 美元到 40,000 美元之间，因安装的复杂性、位置以及家庭的大小和能源需求而异。这是一个陡峭的进入壁垒，它仍然是太阳能增长的最大挑战之一。然而，对于那些能够负担得起前期成本或获得太阳能融资的人来说，太阳能可以节省数十年的能源，并且在正确的位置甚至可以在一生中节省 50,000 美元。

　　大多数带太阳能的家庭将保持并网状态，这意味着您不会失去与当地公用事业公司的联系。然而，离网太阳能可用于小规模应用。

　　住宅太阳能不仅可以帮助房主抵消他们的用电量，而且安装可以帮助房主降低对化石燃料和公用事业的依赖，从而产生许多个人和社区利益。

　　风力涡轮机也可用于发电。风力涡轮机的叶片旋转以转动内部转子，而不是利用光伏效应。转子将动能发送到发电机，发电机将其转换为交流电，类似于太阳能电池阵列中的逆变器。与太阳能一样，风能也可以并网，或者产生的能量可以储存在电池中。

　　根据能源效率和可再生能源办公室的数据，自 1998 年以来，公用事业规模的陆基风力涡轮机的轮毂高度增加了 59%，到 2020 年约为 295 英尺（与自由女神像的高度大致相同）。美国海上涡轮机的轮毂高度预计会更高。由于涡轮机非常大，当地的分区条例通常对住宅风力装置提出挑战。

　　这种对规模的依赖对风能与太阳能的区别贡献最大。风力发电占用的空间要大得多才能最有效，因此，大多数风力涡轮机用于商业或工业规模，而不是住宅。然而，与住宅太阳能电池板 20% 的效率相比，风力涡轮机利用了大约 50% 的能量。与太阳能电池板不同，风力涡轮机可以在一天中的任何时间产生能量，如果实施得当，它们将非常有效。

　　最后，位置是风能作为能源的关键。风力涡轮机在没有树木、建筑物或其他障碍物的土地上工作得最好。得克萨斯州、俄克拉荷马州、爱荷华州、堪萨斯州和伊利诺伊州等州在风能方面处于全国领先地位，而弗吉尼亚州、马萨诸塞州和新泽西州等沿海州则大力投资海上风电，这是一条充满希望的增长途径。

　　尽管这条道路因供应链紧缩和通货膨胀而崎岖不平，但可再生能源技术的成本接近历史最低水平，超过了煤炭和天然气等传统能源。太阳能和风能装置继续呈指数级增长，技术进步和低成本使住宅清洁能源极为抢手。

　　然而，一般来说，风能装置几乎在所有情况下都用于商业或工业规模，而太阳能已证明其在住宅市场的价值。让我们回顾一下每种方法的最大优点和缺点。

　　然而，真正归结为位置。在能源领域，没有万能的解决方案。智力是一个物种在其环境中和谐生活的能力，使用该地区最合乎逻辑的能源。我们永远不会期望太阳能在太平洋西北地区等地区超过水电等能源。就像我们不希望风力发电在纽约市这样的密集城市地区起飞一样。

　　能源的未来是分散的——能源在当地产生和消费。对于希望在生活中做出切实改变以朝着更可持续的未来努力的房主来说，太阳能提供了一个改变现状的绝好机会。风力发电可能不会为家庭提供同样的机会，但它肯定会成为可再生能源协作的重要组成部分，以实现净零碳未来。

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