五项将改变世界的技术

 五项将改变世界的技术    这是一个离谱的要求：在今后几十年里，世界需要逐步摆脱对化石燃料的依赖，显著减少温室气体。目前的技术只能让我们走到这一步了，我们需要拥有重大的技术突破。

这些突破可能是些什么？本文列出了五项技术，如果成功，它们将会大大改变世界的能源格局。

Getty Images, Vattenfall这些技术能带来巨大的机遇。例如，从太空获取能量的技术可能迅速催生全新的产业。从火电厂捕获和储存二氧化碳的技术可能会令较为老旧的电厂重获新生。

当然，这些技术并不一定能取得成功，它们目前都面临着不少难题，一些技术需要在实验室创造的材料和或转基因植物方面实现一些重大突破。而且，创新的成本不能让能源变得太贵。如果能做到这一切，其中任何一项技术都可以改变游戏规则。


太空利用太阳能


30多年来，梦想家就一直设想在太阳永远能照耀到的地方──太空中──利用太阳能。如果我们能在环绕地球的轨道上安置巨大的太阳能电池板，将其中哪怕是一小部分的可用能源传回地球，它们可以向地球上的任何地方提供不间断的电力。

这项技术听起来可能像是科幻小说，但其实很简单：在22,000英里之外的太阳能电池板将能源以微波的形式传回地球，然后转化为电力并进入到电网中。（低能量的光束被认为是安全的。）直径1英里的地面接收站可以提供约1,000兆瓦电力，足以供应平均约100万户美国家庭的使用。

将太阳能收集器送至太空的成本是最大的障碍，因此有必要设计重量足够轻，可以减少发射次数的系统。已经有些国家和公司希望最早在未来10年内提供这种太空电力。


高级汽车电池


电动汽车可以降低石油消耗量，有助于空气清洁（如果电力来自于风能和原子能等低碳燃料的话）。但它需要使用更好的电池。

笔记本电脑中常用的锂离子电池是下一代充电式混合动力车和电动车的理想之选。它们比其它汽车电池的电力更充足，但也更贵，不过充电后的行驶距离仍不够远；将于明年上市雪佛兰(Chevy) Volt混合动力车凭电池可行驶约40英里。理想情况下，电动车充电一次最好能行驶近400英里。尽管仍有改进的空间，但锂离子电池的潜力有限。

作为一种替代产品，锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍，可以提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电，因此这种电池可以更小、更轻。不少实验室都在研究这种技术，但科学家认为，如果没有重大突破，要想实现商用可能还需要10年。


电力储存技术


所有人都在支持风能和太阳能技术，你怎能置身事外？但风能和太阳能是那种要么利用要么流失的资源。要改变现状，它们需要更好的储存技术。

科学家正在从诸多角度应对这个问题，但各个方面都面临难题。举例来说，一项技术是通过风能将地下洞穴内的空气压缩产生电能；将空气输送至燃气涡轮机以提高燃烧功效。这其中面临的一个障碍是：要寻找到大空间以及可用的地下洞穴。

类似的，还有能够吸收风能待日后使用的巨型电池，但当前的一些技术成本昂贵，其他技术则不是很有效率。尽管研究人员正在寻找新材料以提高性能，但要出现显著技术飞跃的可能性不大。

锂离子技术可能是电网存储前景最好的技术，在这个领域内该技术不会面临像在汽车业中那样多的限制。随着性能提高和价格降低，公共事业机构可能会向电网边缘，较为靠近用户的地方输送小体积大容量的锂离子电池。

这样，这些锂离子电池可以从可再生能源中存储多余的能源，有助于平抑电能供应的小波动，提高电网的效率，降低对备用火电厂的需求。公用事业机构可以利用汽车电池的研究成果。


碳捕捉和储存技术


继续将煤炭作为一种主要的能源意味着需要努力去降低碳燃烧生成的二氧化碳。这可能意味着要建设更高效的新发电厂。但从当前的电厂捕捉二氧化碳（每年大约为20亿吨）可能是一个真正能够改变游戏规则的技术。

目前已经出现了小规模的二氧化碳捕捉技术，但如果将这些技术用于大型发电厂会导致发电量减少三分之一，并导致发电成本增长一倍。因此，科学家正在寻找既能够将碳排放量降低90%，又能限制成本增长的试验性技术。

几乎所有技术目前都处于初步阶段，目前断言哪种方法能够最终胜出还为时过早。一个前景看好的技术是以金属氧化物的形式燃烧煤炭和纯净氧，而不是在空气中燃烧；这种方法会产生较容易捕捉的二氧化碳集中气流，几乎不会影响电厂的效率。这种技术已经在小规模试点项目中进行了展示，明年将用于一个装机容量为一百万瓦的试验电厂。但2020年之前，这种技术可能还难以投入商用。


下一代生物燃料


一个令我们逐步摆脱对石油依赖的途径就是研制出可再生的运输燃料。这意味着从非食品作物中研制出新一代的生物燃料。

研究人员正在想办法将木材、作物废料、垃圾以及柳枝稷等不可食用植物转化为具有价格优势的燃料。但前景最为看好的新一代生物燃料来自于藻类。

藻类生长迅速，会消耗二氧化碳，一英亩藻类每年可以生成超过5,000加仑的生物燃料，而一英亩玉米每年只能生产350加仑的乙醇。

藻类燃料可以直接添加进当前的提炼和分销系统。理论上来说，美国可以生产大量的藻类燃料，足以满足美国所有的交通运输需求。

但现在还为时过早。数十家公司已经开始了试点项目和小规模生产。但量产藻类燃料意味着要寻找到可靠的、价格低廉的养分和水资源，控制可能导致减产的病原体，研发和培育产量最高的藻株。