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美国《大众科学》月刊最近刊登《十大方案解决美国对矿物燃料的依赖》文章,介绍了一套新技术,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。下面就是科学家们提出的方案。
利用风能
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,这个问题在很大程度上已经通过更为准确的预测得以解决。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美元至4000美元。
毫无疑问,某些风能技术开发商开始向天空发展。高空中的风最强、最稳定也最富含能量。
分布式发电
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。
加速发展混合动力车
当美国陆军最近宣布要开发一种新型混合动力“悍马”以节省燃料,你可以肯定,混合动力技术的时代到来了。
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。”
专家说,用高强度的轻型复合材料代替钢材,可以把混合动力车的燃效提高一倍左右。这大概是最有效、最可行的办法。
此外,最近的一项研究显示,如果美国路面上的每辆轿车和卡车都装上通风座椅,空调消耗的燃料可以减少7.5%,让美国人每年少用5.22亿加仑(约合20亿升)汽油。
“酿造”更好的乙醇
把钱投给中东酋长还不如投给美国农场主,这只是乙醇重新得到青睐的一个原因。今年,美国汽车制造商将向市场投放100万辆可变燃料车,提供乙醇的加油站也将增加1/3,达到1000个左右。
麻烦在于,目前美国生产的乙醇多数来自玉米,其生产过程需要消耗大量矿物燃料。
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,我们需要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。
打开太阳灯
明年年初,洛杉矶东北部的沙漠将立起几十个巨大的斯特林(公司名)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摄氏度),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,并且可以把任何一个晒到阳光的表面变成能源收集装置。最终,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。
转向氢燃料
得到大肆宣传的氢经济潜力巨大,但实施起来却绝非易事。大自然没有直接提供纯氢燃料,目前最便宜的办法是从石油或天然气中提取,这丝毫无助于减少二氧化碳的排放。
但是,氢动力燃料电池的效率已经比内燃发动机高一倍以上。在冰岛,可更新能源使氢经济变得可行。在美国,有朝一日,额外的风能或许将制造出氢。研究人员甚至还可能对有机体进行基因改性,直接把太阳光转化为氢。这或许将带给我们一个光明的“氢未来”。
潮汐发电
最近的一项研究表明,美国近岸海域蕴藏着丰富的电力,其中约有1/8可以在几乎不影响环境的条件下开发,相当于现有全部水电站的产量。
今年夏天,葡萄牙开始安装一个近岸潮汐能转换器。这种蛇形的钢管链将在半潜状态下向外延伸3英里(约5公里)。到2008年,这套装置将为大约1.5万户家庭供电。
潮汐蕴藏的能量强度是风的10倍至40倍。今年夏天,纽约东河约2.4米深处的6台涡轮机将开始发电。将在第一年发电52.5万千瓦时。如果18个月的试用效果令人满意,涡轮机的数量还将增加,发电量将达到2600万千瓦时,为8000户居民供电。专家说,令人激动的不是项目的规模,而是技术的发展。这将是世界上第一个潮汐发电厂,一个可能带来稳定、无污染能源的原型。
向深处挖
夏威夷、阿拉斯加和西部各州一直都是公认地热资源丰富的地区。但是,新型发电厂将得以利用温度低至160华氏度(约71摄氏度)的地热水库发电。
地热的运用大概还不局限于此。科学家正在设法利用“干热岩石”采热技术建起人造地热水库,把水压入过热水晶岩。水在流入热岩开口时加热,然后经由生产井送回地表,其热量作为能源得以开采,然后再把这些水压回去,如此循环往复。
利用垃圾制造煤气
能源部全国生物能源中心的理查德·贝恩说,在新一代技术中,“气化”大概最有潜力。气化装置利用高热在低氧环境下把农业废料转为氢和一氧化碳的混合物,可以在锅炉中燃烧,或者在涡轮机中代替天然气。这种转换可以把能源效率提高10%,释放出的气体可用来推动蒸汽轮机,进行第二轮发电。整个过程中浪费的热量则可用来给建筑物或整个城市供暖。
利用“负瓦特”
上世纪70年代,节能意味着关灯。今天,《家庭节能方案》一书的作者保罗·舍克尔说:“现在到了利用技术把同样一件事做得更好的时候了。”美国现在每创造1美元经济产出消耗的能源比30年前减少了47%,这在很大程度上要归功于技术进步。令人遗憾的是,由于供应方缺乏效率,生产出来的大量能源都在传输途中白白浪费,消费者对此无能为力,但在家里节约能源却非常简单——电费下降就是报偿。 落基山研究所的艾默里·洛文斯说:“我称之为‘负瓦特’。最便宜、最清洁的能源莫过于没有制造出来的能源。”(王文)
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