能源的未来

随着油价再创新高，继电脑、网络和生物技术后，风险资本又瞄准了能源领域。在充裕资本的推动下，下一次技术革新将诞生在绿色能源领域。那么风能、太阳能、地热能和生物燃料这些可再生能源到底发展到了什么样的水平，它们的前景如何？
人人都爱繁荣的市场，多数繁荣紧接着技术革新。继上世纪80年代的电脑繁荣、90年代的网络繁荣和21世纪初的生物纳米技术小繁荣之后，这个世界的风险资本家们又在寻找下一次繁荣。他们认为已经找到，它就是能源。历史上，许多次经济繁荣建立于能源之上：烧煤的蒸汽能；烧油的内燃机；电力的崛起；甚至包括喷气机时代的旅游风潮。但是，过去几十年，能源战线一直悄然无声。煤炭很廉价。天然气很廉价。除了上世纪70年代之外，石油一直也很廉价。而核能一直未被大众接受，革新的压力少之又少。
短短几年，一切都改变了。石油不再廉价，事实上，它从未如此昂贵过。此外，产油高峰即将到来的担忧与日俱增。种植能源取代从地下开采能源的点子不再显得疯狂；同样的，扔掉汽车油箱，改用充电电池的想法受到越来越多人的追捧。世界多数石油掌握在对富裕西方毫无同情的政府手中。当前美国中情局局长詹姆斯·伍尔西和曾经被视为颠覆分子的狂热环保主义者结成联盟，你知道，肯定有大事发生。而他这样做只是为了减少美国对进口石油的依赖。
天然气的价格也跟着石油水涨船高。相比之下，风能、太阳能等替代能源不再显得昂贵。煤炭仍然便宜，在急需能源的发展中国家仍然是最普遍的发电燃料。但是，发达国家的看法不同。理论上，在美国，有一长串煤电站等待建设。但事实上，过去15年里，建成的煤电站寥寥无几，许多筹建的计划被延后或取消。原因有两个，首先，美国人不再容忍污染严重的大型煤电站被建造在他们的后院。其次，美国的电力公司担心，不久的将来他们将不得不为一种污染物———二氧化碳———付出代价。其他发达国家已经在这样做。如此一来，花大钱投资的煤电站，却摊上一种越来越贵的燃料，他们不想再次犯错，这给风能、太阳能带来了机会。众所周知，这些能源的未来成本为零。
繁荣的原因错综复杂，人们对它们的看法也可能改变。气候变暖是一种长期现象，在经济萧条时期可能并非人们最关心的问题。随着新油田的开发，油价可能下跌。当敌对政府被友好政府取代，能源供给的安全可能得到改善。但是，发展替代能源的原因不可能全部消失，全球变暖肯定不会。如果石油意味着从地下廉价开采的传统石油，“石油峰值”可能即将到来。还有其他形式的石油（沥青砂、水煤等等），因此，相当长时间里，石油不会消失。但是，政治风险永远存在，尤其对石油而言。
能源市场庞大而饥渴。目前，全球人口消耗15太瓦电力（1太瓦等于1万亿瓦。10亿瓦相当于最大型煤电站的发电量。）换而言之，是年产值6万亿的产业，相当于世界经济产量的1/10.到2050年，电力消费可能增加到30太瓦。假如能源繁荣果真到来，它与之前的繁荣———尤其是信息技术繁荣———的重要差别在于规模。信息技术的市场只有几千亿美元。另一个差异是，新的信息技术是破坏性的，迫使取代现有设备。然而，修建风力发电站并不会迫使煤电站关门。
出于这两种原因，从化石燃料基础经济到替代能源基础经济的转型将是缓慢的，正如过去的类似转型一样。另一方面，庞大的市场规模使替代能源可以从边缘市场开始，逐步成为主流，正如现在的风电产业。部分能源技术确实有破坏力。比如，充电汽车，其充电成本可能降低到相当于每升25美分的汽油。这一革新可能同时震撼石油、汽车制造和电力工业。
过去几十年的革新麻痹为技术飞跃提供了机会。事实上，能源领域还可能为生物技术和纳米技术提供用武之地，使3种繁荣融合。
信息时代的先锋们再次看到了黄金时代的回归，纷纷出山。网络支付系统PayPal创始人埃罗·穆斯开发了一款电池驱动跑车。Google创始人拉里·佩奇和谢尔盖·布林创办Google.org，寻找让可再生能源变得像煤炭一样便宜的方法。太阳微系统创始人之一维诺德·科斯拉正把他的风险投资技能运用到可再生能源领域。此外，还有发明以太网系统（用于连接局域网电脑）的罗伯特·梅特卡夫。爱冒险的英国富翁理查德·布兰森也不甘示弱，创建了维珍绿色基金。
对能源的新兴趣帮助创造了众多新创意。其中有的精明，有的疯狂，有的古怪，让人联想到当年的网络繁荣。正如上次繁荣一样，多数点子最后会失败消失，但是，其中可能隐藏着下一个Google、PayPal.
许多传统型企业也流露出兴趣。通用电气公司已经建立蓬勃的风力涡轮发电机事业，正努力开拓太阳能产业。通用公司纽约实验室的能源研究者们享有创新自由，并且报酬丰厚。与此同时，英国石油公司、壳牌石油公司都在资助新能源研究。涉足此领域的还有杜邦公司。但是，也有不赶潮流的。比如世界最大非国营石油公司埃克森美孚就独树一帜地回避绿色能源开发。但是，在许多公司董事会议上，可再生能源研究不再被看成敷衍环保分子的手段。
一些人抱怨，许多现存可再生能源的生存必须依靠政府补助或其他特殊待遇。表面上看，似乎确实如此。但是，如果仔细看，整个能源产业都得到各种形式的补助，有的是公然的，有的则是隐藏的。根据博伊登·加里（前白宫助理）等人提供的信息，伍尔西估计，美国石油公司每年从政府获得的优惠待遇价值超过2500亿美元。政府间气候变化委员会（IPCC）估计，根据环境污染程度，化石燃料应该为每制造1吨二氧化碳支付20至50美元的环境税。
因此，可再生能源获得政策优惠和补助是公平的。确实，部分补助相当于市场操纵：比如德国政府赋予其太阳能工业的补助；美国人给种植玉米（用于加工乙醇）农民的补助（巴西产的蔗糖提取乙醇成本明显低廉得多）。还有的政策（比如，规定一定百分比电力必须来自非化石燃料能源的政策）并不仅仅优惠技术优胜者，而是保护使用革新技术的市场。
如果这是个绝对理性的世界，所有这些措施都将消失，取而代之的是一种合理的碳税———欧洲已经在尝试这种方法。在这个新的理性世界，从经济效益上说，风能已经能和化石燃料竞争，其他可再生燃料也相距不远。在非理性的世界，给予可再生能源特殊待遇也并非最糟糕的做法。
虽然一些西方政客和商人竭力否认，事实上，贫穷的飞速发展中国家也越来越关注可再生能源。确实，中国在大力建设煤电站，但它同时也具备了相当规模的风力发电能力，今年，中国风力发电能力估计有望增加2/3.中国还是世界第二大太阳能电池板生产国。
巴西拥有世界第二大（仅次于美国），最具经济效益的生物燃料产业。其40%的汽车燃料已经来自生物，不久，其15%的电力也将来自生物能（通过燃烧甘蔗渣）。南非在开发安全简单的核反应堆方面领先世界（从最严格的角度讲，核能并非可再生能源，但是，它的二氧化碳排放量为零，所以也日益受到欢迎）。这些国家都试图拓宽能源的来源。
但是，获得竞争优势需要技术革新。而此类革新更可能源自发达国家实验室。最近在美国哥伦比亚大学举行的一场辩论会上，科斯拉先生支持的正方观点认为“美国将解决气候变化问题。”这位加利福尼亚风险资本家争辩说，如果出现可以取代化石燃料的便宜替代能源技术，简单的经济法则将使之推广到世界各地。他坚信，创造普及替代能源的技术革新几乎肯定将诞生自美国。并不意外的是，科斯拉先生输掉了辩论。但是，这并不意味着他错了。能源是一个庞大的市场，世界需要无限多的太瓦，其中有大把赚钱机会。如果在赚钱过程中顺便拯救我们的星球，那当然是最好的结果。
风能驾车去西班牙托莱多港的路上会看到一大片白色风车。即使从未去过西班牙的文学爱好者们也会认出它们就是堂·吉诃德攻击的凶猛巨人。和现代风力涡轮机一比，它们就像小矮人。这些风力涡轮机使西班牙成为欧洲利用风能程度最高的国家。毫无疑问，西班牙的风电产业离不开政府有形大手的扶持。但是，风能绝非文学幻影。世界风力发电能力正以每年30%的速度增加，今年将超过1000亿瓦。通用电气公司可再生能源部副总裁维克多·阿贝特估计，到2012年，美国一半的新发电站将采用风能。
目前，风电仅占美国总发电量的1%，但是，到2020年，这一数字可能增加到15%.美国唯一接近理性自由能源市场的地方———得克萨斯州———最热衷发展风力涡轮机。今年5月，得州石油大亨T·布尼·皮金斯和通用电气公司达成协议，投资20亿美元，建造世界最大风力发电场。曾经是富翁们标榜环保的玩具如今变成了真正生意（通用电气估计今年的风力涡轮发电机销售额将达到60亿美元），并且具有多种优势。比如，华盛顿智囊组织地球政策协会会长勒斯特·布朗指出，一位爱荷华州农民让出1/10公顷土地建设风力发电机每年可获得1万美元收入（相当于该涡轮机发电产值的3%），如果用同样面积的土地种植玉米，最多只能生产价值300美元的乙醇。
此外，风电场可零零碎碎、一点点地建设，不同于多数传统电站。半途而废的煤电站或核电站等于一堆垃圾，但是，建设到一半的风力发电场仍然是一个可以正常工作的发电场，只是规模比计划小一半。
这个蓬勃壮大市场带来一种技术革新的良性循环，使风电日益接近Google提出的“比煤炭便宜”目标。最初的风力发电机用为轮船设计的涡轮机部件拼凑而成，现在，风力涡轮机的设计模仿飞机设计，采用复杂的合成材料和同样复杂的可变几何叶片，使其长度尽量延伸，更加“聪明”（当风力太强时，叶片可以弯曲，故意漏掉部分风能；避免被折断）。20世纪初，德国物理学家阿尔伯特·贝茨计算出风力涡轮发电机的理论最大效率为59.3%.现代涡轮机效率在50%左右，已经非常接近这个极限。它们比先辈更加可靠耐用。2002年，当通用电气公司进入风力涡轮机市场时，多数机器有15%的时间在维修。现在，它们停工的时间只有3%.因此，这些机器发电的成本已下降到每度8美分，还在继续下降。
这使得风电在成本上能与燃烧天然气生产的电竞争。煤电仍然比较便宜，成本约每度5美分。但根据麻省理工学院的一项研究，如果在不久的将来，煤电站产生二氧化碳必须被回收，埋葬到地下，或者必须支付每吨（二氧化碳）30美元的税金，那么煤电的成本也将上涨到每度8美分。
购买风力发电机的电力公司也日益精明。它们雇佣成群的气象学家，去世界各地寻找建设风电场的最佳地点。问题不仅在风向，更关键的是风速。每小时1000至2000米的风速之差对电力产量可造成极大差异。还有相当一部分气象学家坐镇控制中心，做起1-2天的气象预报，帮助公司管理电力负载。风力的一大难题在于，如果没有风，涡轮机就会停止工作。成本之外，不稳定的供应是普及风电的另一障碍。第三个障碍是，人口聚居的地方未必多风。事实上，多数人回避在那样的地方定居。这些问题无法由设计涡轮机的机械工程师解决，而是电气工程师的挑战。他们负责把电力输送到最需要的地方。这意味着，电网必须变得更大更聪明。
更大意味着跨越大洲。至少在维诺德·科斯拉的设想中是如此。他把老电网比作二战后建设的美国州际公路系统。新电网将采用直流而非交流电。1个世纪前，交流电成为传输标准，当时的电力工业和今天完全不同。但是，直流电更适合远距离传输，损耗较少。直流电线还可以铺设到海底（相反，在水下，交流电将很快损耗殆尽。）海底电线好处众多，首先不必为获得穿越私人领地的许可权而伤脑筋。事实上，已经有人计划用水下电缆将缅因的风电输送到波士顿。
在欧洲，直流电网雏形已经诞生。它连接斯堪地纳维亚、德国北部和荷兰，有消息说它将穿越北海，扩展到英伦诸岛———欧洲另一个多风地带。通过连接遥远的地方，这个电网不但承担输送电力的责任，还能解决局部供电不稳定的问题。这个地方今天不刮风不要紧，因为其他地方有风。这个电网还利用剩余电能将挪威水电站的水抽进高地蓄水池，预备用电高峰时使用。聪明的电网将避免这样的高峰。适应风能这样的间歇性能源只是升级电网的原因之一，但是很重要的一个原因。聪明的电网能够随时监视它的负荷，给特定消费者断电———双方事前达成协议，以换取低电价。因此，这里所说的“消费者”未必等于“顾客”。电网的软件能够识别特殊电路，甚至家庭和工厂使用的某种电器。电器主人将决定，在什么样情况下，关闭电器。电网软件将代为开关这些电器。热水器和空调将事先存储电能，以备停电使用。
减少用电高峰将减少对“peaker”的需求。所谓peaker是指为对付类似高峰设立的小型电站和存储系统。美国目前的电网愚蠢且支离破碎，尤其害怕负荷差异，由于这个原因，电网公司认为间歇性风电比例不能超过2%.现在，用电高峰是无法完全避免的。然而，阿贝特先生相信，聪明的电网辅助以燃烧汽油的peaker将有助大幅提高风电占总电力供应的比例。为证明这一点，通用电气公司正和夏威夷政府合作建立智能电网。夏威夷的电网小而分散，非常脆弱。通用电气的工程师估计，如果管理完善，智能电网建成后，该州风电比例可高达30%，且不会担心停电。
太阳能风能切实可行，在未来更有前景。但是，风能只是通向一个不再依赖化石燃料世界的中转站。最终目标是直接拦截收获太阳能，而不必等待阳光加热空气，造成气流。幸运的是，发明家们喜欢解决这类问题。他们已经发明了众多利用太阳能的方法，简单的直接用阳光为建筑供暖；复杂的涉及最尖端时髦的纳米技术，确保把每个光子都转化成电能。光电池是目前增长最迅速的替代能源产业，每年增长50%.光电池发电的成本也在不断下降。剑桥能源研究协会公布的数据显示，1995年，光电池生产1度电的成本为50美分，2005年已经下降到20美分，还在不断下降。
光电池（太阳能电池）把阳光直接转化成电能，但这并非用太阳发电的唯一途径。此外，还可以聚集阳光，用于加热水，产生蒸汽，推动涡轮机。这是两种截然不同的方式，昭示了关于未来能源的一大争论：能源是该集中采集，然后长途运输到消费地（正如近几十年的做法）；还是该像1个世纪前一样就地采集就地使用？
太阳能电池为就地使用设计。每块电池安装后可以立刻使用，这方面说，它们类似风力涡轮发电机。如果你居住在日照还算充足的地方，在房顶上放几块电池板，立刻就能帮你减少电费。事实上，你可能反过来把电卖给你的电力供应商。唯一的问题是，首先你得购买昂贵的太阳能电池板。相当长时间内别指望收回成本。
许多工程师在努力改变这一现状，其中一位是麻省理工学院的艾曼纽尔·萨克斯。有的工程师试图发现彻底改变光电池工作原理的革新技术，但萨克斯博士更喜欢循序渐进。在他看来，这种进步类似摩尔定律（微处理器的性能每隔18个月提高一倍，而价格下降一倍。）这一对比非常恰当，传统太阳能电池材料和电脑芯片一样是硅，它们同样依靠硅的半导体属性。萨克斯对光电池技术的第一个贡献是发明一种叫stringribbon的技术，使制造光电池的硅材料减少一半。
最近，萨克斯创办“1366技术”公司，意图通过3种新技术的结合让光电池的效率提高27%.他和同事们用纳米技术重新设计的硅晶体的表面，使阳光在电池内不断反射，直至完全吸收。他们还对采集电流的银线做了同样的改造。萨克斯说这些革新可让太阳能电池的发电成本减低到每瓦2美元之下，接近煤电站成本：一座十亿瓦的煤电站建设成本约10亿美元。当然，价格又是另一个问题，价格是由市场条件决定。近年来，这些条件———尤其是部分欧洲国家赋予太阳能的优厚的补助———使太阳能的价格远远高于其成本。无论如何，太阳能电池的价格已经大幅降低。
还有研究者支持一种更新的薄膜光电技术。薄膜太阳电池同样可以用硅做原料，但最大的突破在于用金属混合物代替硅做半导体。这种混合金属的效率不如传统的硅电池（意思是，每平方米电池转化的电能较少），但是，它们使用原材料少得多，因此便宜很多，而且，可以被铺在柔软表面———比如厚度相当于人的头发的钢薄膜———运用范围更广。现在，该领域领袖是First太阳能公司，它使用碲化镉为薄膜材料。不久，它将被加州公司Miasolé超越。Miasolé发明了铜、铟、镓、硒混合材料CIGS，比碲化镉更高效，且不含镉这种剧毒物质。
目前，薄膜太阳能电池完全按标准电池板一样包装销售，但不久，一切可能改变。First太阳能公司将薄膜贴到玻璃上。Miasole的老板约瑟夫·莱阿指出，他的公司的电池板柔软轻便本身就可作为建筑材料。
太阳能热发电站的支持者不在乎太阳能电池。碲化镉和CIGS或许比硅便宜，但是太阳能热发电站的原材料———玻璃和钢铁———更加便宜。这一技术的支持者梦想远大：覆盖上千平方米。他们想用钢铁和玻璃镜子覆盖整片沙漠，用发射的阳光加热水，产生蒸汽推动涡轮机发电，然后用为风能建设的远距离直流电网输送到大城市。一个正严肃考虑这一计划的国家是阿尔及利亚。眼看北方地中海对岸能源饥渴的欧洲国家，与此同时，在南方的撒哈拉沙漠，许多阳光白白浪费，阿尔及利亚政府决定把两者联系起来。一座太阳能热发电站正在首都阿尔及尔以南400公里的地方兴建，如果一切顺利，可能于明年开始运行。今年4月，摩洛哥开始了另一个类似项目。
针对沙漠太阳能热电站有4种竞争设计：槽式聚光器、碟式聚光器、能量塔（用镜子组把阳光聚集到高平台上）、菲涅尔系统（用便宜的平面镜模仿槽式聚光器）。它们或者加热水制造蒸汽推动发电机，或让一种低熔点盐（比如硝酸盐）受热液化产生蒸汽。
这4种设计都已在美国西南部沙漠得到应用或正在最后试验阶段。虽然目前太阳能热电站的发电量只有400兆瓦，如果一切按计划进行，4年内，太阳能热电站的产量可能增加10倍。此外，那些加热盐产生蒸汽的电站可以将采集的部分热能存储起来晚上发电，从而克服了太阳能的一大缺陷———晚上能源消失。
这些技术最终能否不负众望？两年前，美国西部诸州政府组成的一个特别小组找到了200个建立兆瓦级太阳能热电站的地点（这些地方有足够日照，并且靠近电网，不存在环境或政治障碍），相当于今天美国用电量的20%.Ausra（澳大利亚美国合资公司）的老板罗伯特·费希曼估计，他的公司的菲涅尔镜子组加上独有的热储备系统可以把成本降低到每度8美分，可以和通用电气的风力发电机媲美。批量生产还可进一步降低成本。然而，最令人感兴趣的技术属于洛杉矶的SUNRGI公司。它也用镜子聚集阳光，但将阳光反射到电池板上，而不是热水器上。这套系统据说能将37%的阳光转化成电力。今年4月，SUNRGI宣布，可将发电成本降低到每度5美分。这一声明还有待证实。但显然预示这太阳能发电正朝大好方向前进。太阳能目前的处境似乎相当于10年前的风能。现在，太阳能发电量相当于全球发电总量的0.01%，但是凭借每年50%的增长，10年后将跃升至1%，相当于今天的风电。如果SUNRGI的宣传可信，那么“比煤炭便宜”的目标指日可待。1%的目标可能更早实现，之后，太阳能的前途更是无可限量。
地热能菲律宾通常不会让人联想到技术革命前沿。然而，在一个方面，这个岛国领先时代：该国四分之一的电力来自地下。这种能源是免费的，取之不竭的，日夜不断的。同一种能量使这个国家局部地区经常被火山爆发侵袭。推动发电机的间歇泉仅仅是这个火山系统的最温柔运动。让麻省理工学院科学家杰弗逊·特斯特困扰的问题是，能否只取其中好的一面。地球内部是一个滚烫的世界，因此，如果没有自然火山构造把地热带到表面，能否人工创造受控制的火山作用（又称人工地热系统EGS）。
理论上说这并不难。往地下钻两个平行的洞，相聚几百米，一直往下挖掘，直到岩石变得足够滚烫（比如温度达到200℃）。然后，从一个洞往下灌冷水，等待变热的水从另一个洞升起。热水变成蒸汽，推动发动机。根据特斯特的观点，这种能源之所以长期受到忽视主要原因是它是不可见的。每个人都可以感受到风和阳光，但只有矿工们注意到地球内部比较热，因此没有人想到钻探采集地热。特斯特博士估计，未来15年，投资10亿美元实验EGS将改变现状。试验结果将提供足够信息，使美国在2050年前，建成100兆瓦级的EGS电站。
事实上，前景可能更为乐观。根据特斯特和同事们两年前发表的一份报告，美国地下蕴藏的可开采热能，按照目前美国的能源消耗量可以使用2000年。欧洲的一份类似地热资源报告估计，欧洲地热能发电潜力相当于欧洲大陆上全部核电站总和。
然而，开采地热能并不像听上去那么容易。EGS一词发明之前，该领域又叫做“高温干岩地热能”。这个名字精确地概括了问题所在。石油公司花一个世纪搜集的数据显示，花岗岩之类不渗透岩石是最有效的储热层，它们的干燥性增加了热容量。但是，要开采热能，首先得使它们具有渗透性，所以才有新名字中的“人工”一词。特斯特博士的10亿美元预算中，相当一部分将用于研究如何用最低成本，有效地穿透这些岩石———石油公司一直避免碰这些坚硬石头，因为非渗透性岩石中不含石油。还有一部分钱将用于研究如何开通花岗岩中的缝隙，让灌水洞中的水进入出水洞。
南澳大利亚的库伯盆地拥有世界上已知最滚烫的非火山岩。因此，澳大利亚在开发地热能方面位于世界前列，有多家公司在这一地区钻探。最近，一家叫地球动力学的公司成功挖出一口工业规模地热深井。在法国Soultz，一个实验性地热项目的涡轮发电机也即将开始运行。
如果这一切证实可行，地热将在新能源市场中占据一席之地。没有丑陋的地面发电机，无需在几千平方米的地面铺设镜子，白天黑夜不间断供应。可是，谁有10亿美元的空闲资本？
种植能源几周前，加州一家叫阿米瑞斯的小公司发表了一则不起眼的声明。它可能预示了生物技术的明天。在热带病药物研究领域，阿米瑞斯公司因培育出了一株酵母菌而声名鹊起，该酵母菌可大规模生产抗疟药物青蒿素的前体物质。在此之前，青蒿素的生产依赖于供应紧缺的亚洲植物青蒿。但是，这份声明却与此无关。声明称阿米瑞斯将和巴西最大的乙醇生产商Crystalsev合作，用蔗糖制造汽车燃料。这种燃料并非乙醇（虽然巴西已经拥有庞大的乙醇车市场）而是一种具备柴油特性的碳氢化合物。严格说，它并非普通柴油，从化学成分看也绝非柴油，但是，司机们绝对无法区分二者。
生物技术或许先涉足制药领域，但真正有钱途的却是大宗化学品领域。没有什么化学品比燃料有更广阔市场。阿米瑞斯只是潮流中的一员，一些拥有有趣新技术的小生物技术公司纷纷开始研究生物燃料，也有的和大能源公司合作，正如研究出新药的小生物公司被大制药公司收购一样。能源巨头们本身也在从事新能源研究，或通过公司实验室，或资助大学实验室。生物燃料一度被看成“绿色营销策略”和曲线补助农业的杂交产物，现在似乎有希望成为真正的大产业。
要创造一个完善的生物燃料工业并不容易。首先必须培育专门生产燃料（而非食品）的作物；其次，必须将这些作物转化为工厂原料；最后，这种原料必须转化成人们愿意购买，能够负担的产品。这个链条上的每个环节都在紧张研发中。一些生物燃料的价格已经能与石油竞争（即使按2006年油价）。随着研究进展，原油价格持续上涨，更多新生物燃料将加入这个行列。
就燃料作物而言，目前有3大竞争对手在起跑线上：草、树和海藻。草和树生长在陆地上，但需要复杂的处理程序。目前用陆地作物生产的燃料主要是乙醇，又叫“纤维素乙醇”。海藻生长在水里，培育起来比较复杂，但可生产高品质油，可被轻易转化成生物柴油。
以草为原料生产生物燃料的领军者是加州的Ceres公司。它选择了4种草———柳枝稷、芒草、甘蔗和苏丹草。它们又叫做C4草，光合作用效率高，生长迅速，因此备受生物燃料工业青睐。Ceres结合基因改造和“智能”育种技术，使它们的生长速度更快。这几种草生长于不同气候条件。柳枝稷和芒草生长于温带气候，甘蔗和苏丹草为热带植物。Ceres计划创造能够在炎热、酷寒、干旱气候下甚至盐碱地生长的品种，使它们能在无法生长粮食的土地上种植。这将降低种植成本，减少食物和燃料之间的冲突。
研究树的先锋是南卡罗来纳一家叫ArborGen的公司。ArborGen也在研究4个种类：桉树、白杨、火炬松和放射松。它采用和Ceres类似的方法加快树木生长，增加它们对寒冷的承受力。虽然为生物燃料创造原材料并不是这家公司唯一的目的（也为了获得木材和纸浆），但它显然看准了此类燃料的庞大市场。
海藻同样需要改造。难题之一是收获海藻蕴含的油，必须把它们从池塘里捞起来、晒干、破坏它们的细胞。这个过程费时费力，有公司正考虑直接把海藻送去电站干燥，燃烧。也有公司迎难而上，比如克雷格·文特尔（私人基因组计划领导人）的合成生物公司。文特尔希望通过生物工程克服海藻油采集问题。合成生物的海藻被安插了特殊基因，在它们的外隔膜创造新分泌通道，这使得油脂刚刚分泌就被海藻细胞排挤出来，漂浮到池塘表面。经过基因改造后，这些海藻比它们的野生同类分泌更多油脂。
从维管束植物（树木和草的统称）采集有用燃料比较麻烦。这些植物主要包含3类大分子，除了纤维素，还有半纤维素和木质素。每种都由更小的分子串构成，常常结合在一起，形成木质纤维素。把这些长链分子变成燃料有许多种方法，但是加工起来都比海藻复杂。
把阳光变成生物燃料包括3个步骤（把作物变成生物质；把生物质变成单分子糖；把糖变成燃料），对不同作物有些步骤可以省略。海藻可以直接从开始跳到最后，而维管束植物不能。处理维管束植物的一种方法是将它们干燥、加热（高温分解），获得一氧化碳和氢混合物“合成气”。加入适当催化剂，可将合成气变成燃料。通过一种梭孢杆菌，合成气还能变成乙醇。伊利诺伊州的Coskata公司就在这样做。不久前，该公司股份被通用汽车公司收购。
除了合成气外，另一种方法是将纤维素和半纤维素分解变成“单分子”细胞，听上去比实际做起来容易。在有木质素的情况下，就更困难。木质素抗拒这种转化，这个世界丰富的煤炭资源就是这种顽抗的最好证据。煤炭主要是未完全分解的木质素的化石，然而，许多公司开发出各种生物酶，专门分解维管束植物。加拿大渥太华的Iogen公司就是一例。它的生物酶能够把纤维素和半纤维素分解成单分子糖。木质素被燃烧，产生加工过程所需的热量。
获得糖后可使其发酵。现在，发酵未必等于使用酵母生产乙醇。有多种细菌（有天然的也有人工合成的）可以用于生产各种成品。阿米瑞斯的微生物汤（混合了细菌和酵母）可将糖变成类异戊二烯，生产成本能和石油提炼的柴油竞争。旧金山的LS9公司采用类似方法，但获得的成品却是链烷和脂肪酸。合成生物公司也在做类似的事情，但不愿透露具体生产的燃料名称。这些产品的共同之处在于，它们都是某种高纯度的化学品，而不是通过炼油厂炼出来的混合物。因此，这些公司可以争辩说，它们的产品比石油提炼的燃料更好。
上述众多方法究竟哪一种更有优势，现在还无法判断。但是这样百家争鸣的现象本身就证明，可再生能源研究中最前卫大胆的想法无疑诞生于生物燃料领域。英国石油公司的首席科学家史蒂文·库尼恩说，在这个领域最可能出现意想不到的技术突破。英国石油公司投资5亿美元资助能源生物科学研究所（EBI）的生物燃料研究。EBI是加州大学伯克莱分校、劳伦斯伯克利国家实验室和伊力诺伊大学合作的研究机构。EBI主要研究者包括劳伦斯·伯克利实验室负责人曾获诺贝尔奖的华裔科学家朱棣文。朱棣文有一个远大的构想：让“葡萄糖经济”取代现有的石油经济。葡萄糖（最普通的单分子糖）将被转化成燃料，甚至石化产品的生物替代品，然后运往世界各地。这无疑有利促进热带国家（光合作用最强的地区）经济。非热带国家也不必担心，可以利用的生物质非常多。美国能源和农业部最近的研究发现，对现有农业稍做改造，在不影响食物生产的情况下，仅美国土地上就可以收获13亿吨生产生物燃料的植物。如果采用今天最先进的技术，把它们全部转化成乙醇，相当于增加3500亿升汽油，即全美汽油消耗量的65%.这还没有包括专门种植的能源作物，没有考虑新技术突破。只要美国愿意，完全可以通过生物燃料实现能源自给自足。
未来汽车
没有什么比“未来”衰老得更快。几年前，专家们预言，如果有什么会取代内燃机，那东西一定是燃料电池。燃料电池将氢和氧的化学能通过电极反应转换成电能，被认为是“氢经济”的先驱。且不论如何存储运输一种容易泄漏的气体，首先要从哪里获得氢气？它必须来自某种东西，这东西可能是燃料与水的混合。燃料能与水蒸气反应，生成氢气和二氧化碳，但是，又得去掉讨厌的二氧化碳。或者用电解法从水中获取氢。但是，何必多此一举？为什么不把中间环节去掉，直接把汽车插进电网。这正是目前的发展潮流。今天，你再也听不到“氢经济”或燃料电池。今天的流行词是“充电混合燃料车”（plug-inhybrid）。
不要把充电车和今天的混合燃料车（比如丰田普锐斯）混淆。普锐斯包括一台内燃机和两个电马达，它们都能驱动车轮。即使使用电马达时，电池提供的电能，最初也来自燃烧石油。而在充电车中，电能通过普通的电源插座来自电网。一些过渡设计保留了汽油引擎，但最终目标是完全用电马达驱动汽车。当电池中电能过低时，汽油引擎将接替工作。现在的电池造价昂贵，充电车的行驶距离受限，但多数车大多数时候用于短途旅行。麻省理工学院研究电池的科学家格布兰·赛德估计，如果普通汽车每天行驶的前50公里使用电池而非汽油，那么年汽油消耗量将减少一半。考虑到相当于1升汽油的电力成本仅25美分，这一转变不乏诱惑力。
取决于电网中电力的来源（水电、核电、风电、火电等）充电车的普及还可能帮助降低二氧化碳排放。即使电力来自煤电站，也比汽车内燃机释放的二氧化碳少。如果最初能源是风能或核能，污染就更少。
此外，充电车的普及必然造成用电量激增，从而迫使电力工业的改革。假如所有汽车都一起充电，电网可能不堪重负。预见到这种情况，弗吉尼亚的Gridpoint公司开发了智能电网必须的“负荷管理技术”。Gridpoint的彼得·科赛尔认为，充电车普及的时代必然会到来，那时，当人们下班回到家，几乎同时插上汽车充电插头，电网将无法应付。但是，假如人们选择在凌晨3点用电低峰时期充电，对供电商和消费者都有利。前者可以卖掉原本可能浪费的电，后者可以获得低廉的价格。因此，充电车还能充当微型peaker.科赛尔认为，管理汽车充电时间将是智能电网的重要功能之一。
在阳光充裕的地方，充电车还能充分利用太阳能。Google已经在尝试光电停车场。这种停车场的屋顶覆盖太阳能电池，为员工汽车遮风挡雨的同时还能给它们充电。这个美妙的点子很有推广价值。比如，超市可能发现，安装有汽车充电插座的停车场能帮助吸引更多顾客。随着充电的网点增多，将有更多人选择充电车。
充电车正迅速从概念转变成现实。3月，埃罗·穆斯克的电动跑车Tesla将开始批量生产。Tesla是彻头彻尾的电动车，全部动力来自锂离子电池（笔记本电脑采用同一类电池），一次充电后可行驶350公里。每台售价10.9万美元，其中相当一部分花在了电池上。
批量生产充电车的日子也不遥远。随着汽油持续涨价，电动车显得一天比一天可爱。通用汽车公司计划2010年推出充电混合燃料车Volt.丰田公司也计划推出充电版的普锐斯。其他大汽车公司也在摩拳擦掌。但是，普及充电车的关键在于电池技术突破。目前，电池中的新宠是锂离子电池。这种电池的负极材料通常采用石墨。正极的材料则有多种选择，氧化钴是最传统的材料，但价格昂贵。氧化锰正日益受宠。真正有前途的可能是磷酸铁锂，它不容易过热。过热问题曾导致厂家被迫召回产品。通用汽车公司正和一家新公司A123Systems合作研究Volt充电车电池。A123由麻省理工学院的蒋业明教授创办，专门开发磷酸铁锂正极电池。A123的厉害之处是有办法将锂离子电池的磷酸锂铁正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，因颗粒和总表面面积剧增而大幅提高电池的高放电功率，而且，整体稳定度和循环寿命皆未受影响。英国闪电公司也采用了纳米技术。它的电池由内华达Altairnano公司开发，用钛酸锂纳米颗粒代替石墨。公司声称，它们的电池不仅更安全（石墨易燃；钛酸锂则不会），而且充电速度更快。使用480伏插座，10分钟就能完成充电。
目前，寻找更理想电极材料全靠偶然，但这可以改变。过去几个世纪，化学家爱发现了约3万种无机化合物，几乎每一种都可能是潜在电极材料。在实验室中一一检查它们的相关特性是不可能的。但麻省理工学院的赛德博士认为他找到了一种捷径，他称之为材料基因组计划，即把无机物的已知特性转化成复杂电脑模式。这些模式似乎能够准确计算出它们所模拟的化合物的量子力学特性。对真材料的实验表明，电脑模式的计算结果相当准确。现在，赛德博士的电脑正在逐个处理已知化合物，寻找最理想的电池材料。编译：宇