未来能源革命:从现在开始

2013年06月06日 14:49  《能源》 

  宋铁军

  在人类所拥有的和所需求的能源之间获取真正的平衡,将是一件前无古人的重大改变。

  探索频道2011年制作的《未来能源》( Powering the Future 又译《驱动未来》),可能是继《难以忽视的真相》之后,关于能源与环境最重要的纪录片,而且它不像后者那样有争议。

  这部纪录片由美国自然保育协会首席科学家森查杨(M.Sanjayan)博士主持,壳牌公司赞助,共四集,时长超过160分钟。几乎涉及了关于新能源的所有焦点话题,可谓包罗万象,面面俱到。

  这部由科学家主持的纪录片,表达的是正统、主流、容易被绝大多数人接受的观点:人类不可能永远依赖化石能源;维持现有能源,人类当然不必回归刀耕火种,衣不蔽体的原始生活;人类应对能源危机的原则是,选择一种不必对我们的生活方式有太多改变的做法。所有这一切,都有赖于我们找到安全、洁净、永不枯竭的未来能源。

  所以,主持人的开场词是:“开发未来能源的竞赛,从现在开始。”

  奇思异想

  《未来能源》最精彩的部分,莫过于跟随主持人见识关于未来能源的种种奇思异想。能源领域的奇人奇事异彩纷呈,足以让我们暂时忘却污染、拥堵、油价飙升带来的烦恼。

  其实,人类从不缺乏开发新能源的奇思异想。几十年的努力,梦想变成现实,现实催生更多的梦想。

  日本科学家想把太阳能板安装在太空——能终日沐浴阳光的地方,太空中两平方英里的太阳能板传出的能量,就能为超过25万户家庭提供电力。澳大利亚科学家则向地心探索,期望地热带来源源不绝的能源。

  还有一种终极的、一劳永逸的梦想,比上天入地更疯狂的,就是核聚变实验。在加州中部的美国国家薪火实验中心,这一实验和设计已经持续了50年。据说,每年都有新的突破。

  这还只是梦想,可近年来未来能源和节能领域的许多尝试已有了实实在在的进展,尽管有些还是“概念型”的,有些只是小规模应用。

  看过这些精彩的故事,不禁会感慨:无法想象人类历史上的哪个阶段,会出现这么多拯救世界的科学家、工程师,以及各种达人。

  以下是森查杨博士为我们展现的令人兴奋的探索:

  ——成千上万块电池一并存进地下室,可以存储大量能源,而且价格非常便宜。

  ——一种新的涂层,涂在某种材料上,就成为了光伏电池。

  ——一种人造树叶,模仿植物树叶,通过光合作用获取能量,再将能量直接转化为清洁的化学燃料。

  ——一种可以耕种到回收实现全循环的植物——液体石油。今后的石油不用从地下开采,而是在地上种植。

  相比以上这些概念,未来能源的探索有了实质性的应用:

  ——全美勒芒绿色挑战赛上,混合动力的赛车夺得了亚军。

  ——新型汽车充电和输电系统已经投入运行。在晚上,电价最便宜的时候为汽车充电,如果主人出差一周,车内的电池还可以向电站输出电流,一辆车可为20户人家提供临时电力。

  ——太阳能板不再仅仅是一种概念,它改变我们迁移和居住的方式。可拆卸的PV板已经成为了建筑材料,带太阳能感应装置的材料可以植入窗帘甚至衣物上。

  私人尝试

  探索未来能源的力量,当然不限于国家级的科学团队,传统的巨无霸能源公司、小型的新能源公司、商人,甚至艺术家和最普通的居民,都在跃跃欲试。这些尝试,有的看似天方夜谭,有的只得到有限应用,但都有可能成为未来能源的突破口。

  帆板运动员出身的小伙子汤·蒙塔古,注定要以风为职业。2006年,他与伙伴们成立了一家新能源公司,他的创意令人瞠目结舌:在空中飞行的风机。玩帆板和风筝的经验告诉他,在200-500米左右的高空,“风”景独好,能够解决地面上风时有时无的难题。

  在一家废弃的空军基地,他和伙伴们实验利用风筝原理,获得稳定风能的技术。他们试飞了一个小型飞行器,希望它在空中稳定后,螺旋桨起到风机轮子的作用,产生的电流由一根线缆传输的地面。一个小飞机模型产生的电流,就能为6个家庭提供用电。

  蒙塔古说,在高空获得的稳定风能,就能解决全世界的用电。但现在,他们的飞行器还不能稳定在空中,经常“倒栽葱”扎下。

  弗兰克·舒伯特是一位音乐家,同时也是一位节能工程专家。他的成就是为美国最大的橄榄罐头厂解决了供电问题。他在厂里的垃圾中找到了宝贝,这就是橄榄核。橄榄核中存储着大量的太阳能,将其煮沸,产生的太阳能满足供工厂用电需求。

  他说:“从本质上讲,做音乐和搞设备组装是一回事儿,都需要灵感迸发。”

  未来能源“总动员”

  自洪荒至今,能源推动着世界的运转。在20世纪绝大部分时间里,人类实现了关于能源的梦想。这有赖于丰富、可靠而廉价的化石燃料:煤,石油,天然气等。但如今,世界能源发生着变化。

  人类面临的能源难题是:当供应短缺时,价格就会飙升;污染排放对环境和健康产生威胁;对他国能源的严重依赖导致的能源安全问题。

  许多专家认为我们已经燃耗了地球上一半的可开采石油。并且终究有一天,会耗尽煤和天然气。

  但人类必须考虑未来,必须有适当的、廉价的、充足的存储。未来能源的目标是,在不用化石燃料的条件下,满足所有能源需求。而现在替代技术普遍存在的问题是:只能满足小部分能源需求。

  到2050年,世界人口将超过90亿,需要比现在多50%的能源。因此,人类必须找到如何在大自然的限制中,在地球上生存下去的方法:也许是从风中捕获能量,也许是借鉴植物的生长过程,或是像神奇的炼金术师,将阳光变成昼夜可用的。

  研发未来能源迫在眉睫。

  科学家呼吁,需要一种“总动员”。当动员行之有效时,就能改变使用能源的方式。

  以美国为例,二战前,大规模生产汽车;战争中,大规模生产飞机、军舰、坦克;战后,大规模生产冰箱等生活消费品。动员式的生产改变了商业形态和生活方式。

  现在,每几分钟就生产出一辆汽车,每年用铝制造1100亿个饮料和啤酒易拉罐,有科学家断言,如果制造等量的太阳能镜片,十年内将产生超过总需求百分之十的能源。完全可以用生产汽车的方法,制造太阳能板和风力涡轮机。

  斯坦福大学人口研究教授保罗·埃里克说:“事实已经表明,人类能在五六年间,就改变整个经济面貌。”

  传统概念上的能源变革,就是利用风能、太阳能、核能和水利发电等,替代化石能源,而目前这种变革遇到的阻力和困难也显而易见。未来的能源革命,一是依赖技术突破,另外还要仰仗节能环保。

  美国式的高耗能生活方式,被越来越多的发展中国家效仿。人类正在过度使用能源,全世界每分钟至少需要1500亿瓦的能量,也就是每天用掉15万亿瓦的能量。人们都希望在不改变现有生活方式的前提下,找到合适的替代能源,然而,在期望中的革命性的未来能源没有诞生之前,节能,至少不过度使用能源,仍然是一种重要选择。

  居住在旧金山的科学家索尔·格里菲斯初为人父,他纪录了过去一年自己的所有能耗,精确到瓦。他说:“自从我们有了第一个孩子,我就有了紧迫感。下个世纪的能源挑战问题,对我的孩子来说并不遥远。能源紧缺会在他的生活中上演。”

  替代能源的先锋,是我们每个普通人。

  在美国中产阶级家庭的屋顶上,越来越多地出现了太阳能板,这不是公司安装的,而是他们自己放上的。在欢喜山社区,有一个太阳能合作社。核心创始人戈斯曼说,这个想法来自于她十几岁的儿子和他的伙伴。她的儿子看了《难以忽视的真相》后,认真地和妈妈谈论应该做些什么,结果他们选择了在屋顶安装太阳能。左邻右舍们合作起来,办许可证,和制造商砍价,几年后终于完成。如今欢喜山已成为样板社区,参观者络绎不绝。

  毫无疑问,能源的选择方式会从宏观和微观方面影响我们的未来。

  物理学家加来道雄评论道:“未来,当历史学家回顾21世纪时,会评价当时人类社会正濒临一场能源混乱。在人类所拥有的和所需求的能源之间获取真正的平衡,将是一件前无古人的重大改变。”

  未来的能源革命,包括存储现有能源,开发新型能源,并重塑对能源的认识。人类应当利用自身的知识和机遇,为子孙后代的能源问题作出抉择。

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