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面对能源危机 美科学家提出十大应对方案

时间: 2024-04-13 03:34:58 |   作者: 开云平台app下载最新版

  全世界每天消耗8400万桶石油,美国占其中的1/4。与此同时,大气中一直上升的二氧化碳含量导致永冻土融化,冰架坍塌。气候学家警告说,如果排放量保持目前水平,下一代人将面临史无前例的环境灾难。对这个问题,没有什么解决方案能够一招见效。在几十位科学家和能源专家的帮助下,美国科学家收集了一套新技术。利用这些技术,到2025年,美国可以把石油消耗量减少一半,同时大大降低对煤炭和天然气等矿物燃料的依赖。加上现有的核电和水力发电,可更新能源将使美国基本上无需产生温室气体的燃料就可满足家用和经济发展的需要。美国《大众科学》月刊最近刊登文章介绍了这套新技术,文章题为《十大方案解决美国对矿物燃料的依赖》,摘要如下:

  这个能源新时代的主要障碍不再是技术,而是政治和行政障碍。如果能够克服这些障碍,回报将非常可观:降低贸易赤字,加强国家安全,创造数百万不可出口的工作。我们还可以缓和一连串难以解决的环境问题,大大提高美国的竞争力和自给自足能力。下面就是我们的方案。

  几十年来,涡轮机桨叶越来越轻,越来越有力,这使风力装置越来越大,越来越有效。最大的叶片比自由女神像还高。最近,涡轮机的发展已经配合机器的设计,可以满足特定的风力条件。比如,为美国大平原设计的涡轮机就不同于容易刮飓风的墨西哥湾沿岸地区。

  这种技术的主要障碍在于:风是变化莫测的。但是,这样的一个问题在很大程度上已经通过更为准确的预测得以解决。过去,不少人怀疑工业规模的风能发展能否得到接受;现在,越来越多的地区都对此表示欢迎。在中西部地区,农场主抢着把地租给电力公司:后者为每台涡轮机支付2000至4000美元。

  毫无疑问,某些风能技术开发商开始向天空发展。天空风能公司就在研制一种飞行发电机。这种装置在1.5万英尺(约4600米)的空中自转,通过电缆与地面连接。这种设计还必须要克服固定和维护引发的难题。但是,没有人怀疑,高空中的风最强、最稳定、也最富含能量。

  现有的电网是从某个中心向所有用户单向输电。“分布式发电”更为可靠。按照这种办法,风能和太阳能一类的发电装置设在家庭或工作场所内部或附近,与复杂的数字分配系统和控制系统连通,按照高峰和非高峰期的需求输电,以实现最高能效。

  混合动力车集内燃机和电动机于一体:这种混合装置可以重新捕获刹车时的能量,把闲置能量储存起来,同时减少发动机自重以提高里程。但是,这一代混合动力车刚刚离开展厅,下一代混合动力车的舞台就已经搭好。新一代产品称作并联式混合动力车(PHEV),晚上在自家车库就可充电,大大减少了汽油用量。

  伯克利加利福尼亚大学可更新和适当能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果目前在美国的车辆都由PHEV代替,石油消耗量将减少70%到90%,这将使美国在未来的多年里自给自足,无需进口石油。”即使这些电动车的能量来自燃烧煤炭的火力发电站,二氧化碳排放量也可降低一半以上。如果这些能量来自于可更新能源,油箱里的燃料又是生物柴油或者乙醇,其效果还会大幅度的提升。

  伯克利的丹尼尔·卡门认为,以玉米为原料的乙醇是一种“过渡”燃料。他说:“要想让乙醇对减少汽油消耗和缓解全球变暖等问题发挥作用,我们应该在大范围内从玉米乙醇转向纤维素乙醇。”纤维素乙醇由柳枝稷、木屑和玉米穗子一类的农业废料制成。

  今天,用来制造这种燃料的酶价格昂贵。但是,“处理方法”却可能很小很小。能源部联合基因组研究所所长埃迪·鲁宾说:“白蚁尾肠中的微生物能把植物纤维素转化为碳水化合物。我们正在对这些微生物的DNA进行排序,以便最终考虑通过生物工程培育出新的有机体以分泌这些酶。”换句话,从本质上说,有朝一日,我们的汽车将由虫子的体液来提供动能。

  明年年初,洛杉矶东北部的沙漠将竖起几十个巨大的斯特林(公司名——本刊注)凹面镜。这些直径达37英尺(约11米)的镜面将把阳光反射到一个热量收集装置,阳光再把氢过渡加热到1300华氏度(约700℃),推动发电机。全世界最大的太阳能发电厂建成以后,莫哈韦沙漠将出现大约两万架太阳能集热器,为27.8万户居民供电。

  斯特林太阳能集热器可以把30%的太阳能化为电,是今天效率最高的太阳能发电技术。人们大多把太阳能等同于光电池。这些电池只能转化15%的太阳能,但好处是可以在用电的同时发电,减轻输电网络的压力,并能把任何一个晒到阳光的表面变成能源收集装置。在不太遥远的未来,我们也许能用身上的衬衫或外套给手机等装置充电。最终,我们的混合动力车或许将得以利用自身的表面收集太阳能,以提供动力。有朝一日,我们也许还能坐上太阳能飞机。这一切将主要是通过提高单位面积捕捉的太阳能以及降低关键材料的成本来实现。