【能源1】地球的能源還剩多少？有甚麼新選擇？
我們日常用電、開冷氣、坐地鐵，似乎很少停下來想：這些能量從哪裡來？會不會有天用完？其實「能源」不只是政治或經濟問題，背後有一套可以用生活化方式理解的物理觀念。把能源的來源、可否再生、以及各種新能源的優缺點弄清楚，能幫我們更理性地面對未來的選擇。
先理解：能量是什麼？能量會消失嗎？
簡單說，能量是做事的能力。把它想像成銀行裡的錢：你可以把錢存起來、轉帳、花掉，但整體帳戶有多少錢、如何在不同帳戶之間轉移，都是要管理的。物理上的守恆定律告訴我們：能量不能憑空被創造或消滅，只會從一種形式轉成另一種形式──比如化學能變成熱和光、動能變成電能。
另一個常被混淆的概念是「能量總量」與「功率（速率）」。能量像油缸內的油總量；功率像油流出來的快慢。現代社會不只是需要很多能量，也常常需要在短時間內大量供應（高功率），例如工廠瞬間啟動、城市在夏日負荷高峰時的空調需求，這也是為何一些能源雖豐富，但不容易直接替代化石燃料。
能源從哪裡來？地球內藏的與外來的區別
把地球能量來源粗略分成兩大類：
- 地球內藏的能量：這些是被「儲存在地球裡」的，比如石油、煤和天然氣（統稱化石燃料），還有地熱和由核燃料（如鈾）釋放的能量。它們不是即時補充的，像是一次性從地層提款，所以常被稱為不可再生（或有限）資源。
- 外來與循環性能量：最重要的就是太陽。太陽光和熱驅動了氣候、水循環、植物生長（光合作用），進而支持太陽能、風能、水力和生物能源。還有潮汐能，它來自地球與月球、太陽之間的引力互動，屬於幾乎永久的循環型來源。
舉例：河水落從高山流向平地、推動渦輪發電，這個過程其實是太陽把水蒸發、形成雨、在高處累積勢能的延伸。潮汐則是月球跟地球玩的重力遊戲，讓海水規律起落，成為另一種能量。
什麼是可再生？常見分類要小心看
直覺上，可再生能源就是永遠用不完，但實際上要看「來源是否能持續補給」。太陽、風、潮汐通常被視為可再生；石油、煤、天然氣、以及目前商用的核裂變燃料，因為它們的補充速度遠遠小於人類消耗速度，所以屬於不可再生。
還有一些灰色地帶：地熱有時被當成可再生（地下熱量持續存在），但如果在一個狹小的場址過度抽取，局部會降溫、產能下降；核能（以裂變為主）依賴有限的鈾、鈽等，算是地球內藏的有限資源；核聚變若能實用化，理論上來自氫的聚變燃料豐富，但目前尚未商業化。
各種新能源：把優點與限制說清楚
下面用日常語彙把常見選項逐一拆解，保留你熟悉的例子。
化石燃料（煤、石油、天然氣）
來源：古代動植物經過長時間、高壓、高溫變化，變成我們今天挖出的煤、石油和天然氣——可以想像成地球久遠的「生物存款」。用途：方便、能量密度高（同體積/質量提供大量能量），適合運輸和交通。
限制：用完會用完，燃燒會排放大量二氧化碳和其他污染物。2013年的全球數據顯示，化石燃料仍佔當年能量消耗的約87%（煤30%、石油33%、天然氣24%）。這個比例至今雖有下降但仍高，說明替代難度之大。
水力與潮汐
水力：利用水的高度差把勢能轉為電能。想像山上的蓄水池像一個高位水庫，把水放下就像放錢包裡的錢變成流動，轉成電力。優點是穩定、效率高；限制是建大壩會影響生態、改變河流與魚類遷徙，合適的位置有限，幾乎用過的好位置都已開發。
潮汐：雖不像太陽那麼直觀，但潮汐是一個可預測且長期存在的能量來源。限制是技術難度、位置和生態影響。
風能
來源：太陽加熱地面和海洋，引起氣壓差而形成風。風力發電是把空氣動能轉成電。優點是成本已大幅下降，建造速度快；限制是間歇性（有風才發電）、需要大片土地或海域、和視覺/噪音與生態顧慮。
太陽能
來源：太陽光直接轉為電（光伏）或熱（太陽熱能）。優點是資源取之不盡；限制是白天、天氣與位置影響收益，需要儲能配合才能穩定供電。
地熱
來源：地球內部的熱。某些地區地熱資源豐富，可以直接抽熱或產蒸汽發電。優點是穩定、低排放；限制是地點侷限，有時也會有採取過度造成的降溫或地層變形問題。
核能（裂變與未來的聚變）
核裂變：把重原子核（例如鈾）分裂，釋放大量能量。優點是單位質量產能極高、發電穩定且幾乎不排碳；限制是安全風險（福島311後大家對此極為敏感）、放射性廢料和核擴散問題。
核聚變：把輕原子核（例如氫的同位素）合併，釋放更多能量，理論上燃料更豐富且廢料問題較小。但這是高溫高壓下的挑戰，目前仍屬研發階段，離商用還有技術和工程問題要克服。
生物能源
把植物或動物的化學能轉成燃料（如生物燃油）或直接燃燒（例如過去有人燒牛糞）。優點是可利用廢棄物、循環利用碳；限制是大規模的生物能源可能與食物競用土地、或造成非永續的森林砍伐。
為何新能源仍未完全取代化石燃料？
幾個關鍵物理與工程上的原因：
- 能量密度與運輸：化石燃料與核燃料在單位體積或質量提供的能量很高，方便儲存與長距離運輸。要用風、太陽取代，需要非常大的面積與強大的儲能系統。
- 間歇性與匹配需求：太陽和風有時候不在你需要它的時候工作。這需要電網更靈活、以及大容量的儲能（電池、抽蓄水力、製氫等）來平衡短缺與過剩。
- 地點限制與生態成本：像大壩、水力、地熱、潮汐都有地理侷限，且有生態代價，不能無限制擴張。
- 安全與社會接受度：核能雖高效但事故成本高，社會信任與監管是重大挑戰。
我們能做什麼？物理帶來的實際啟示
物理告訴我們幾件實用的事：節約等於延長帳本壽命（用好每一單位能量的效率很重要）；多元化供應可以降低風險（不要把所有雞蛋放一籃子）；儲能和網絡調度技術是關鍵，因為它們把間歇性能源變成穩定供應。
舉個生活例子：想像一間家有太陽能板，但夏天中午太多電、晚上沒電。如果沒有電池或把電賣給鄰居（電網）去換取晚上的電，太陽能的價值會大打折扣。這就是為何技術、基礎建設與政策要一起推，單靠裝太陽能板或風機不足以完成轉型。
結語：面對能源未來，要有科學的耐心與現實的步驟
能源問題不是一個單一技術能解的難題，而是一個涉及物理限制、地理條件、社會接受度與經濟成本的綜合挑戰。理解不同能源的物理本質──來源、能量密度、可補給性與轉換特性──能幫我們更理性地評估每種選項的可行性。
短期內，化石燃料仍佔大宗是事實；長期要轉型，除了大力發展風、太陽等可再生能源外，還要投入儲能、提升能效、慎重評估核能的風險與收益，並確保生態不被無限制開發。像理財一樣，能源的未來需要多元配置、穩健管理與對自然法則的尊重。
最終，懂得能源如何來、如何變、以及它的限制，比單純追求「新潮」的名詞更重要。只有建立在物理與工程現實上的策略，才可能讓城市的燈繼續亮起、社會繼續運轉，同時把地球的帳本留給下一代。
