美國專家提出對付能源危機(jī)九大措施

全世界每天消耗石油8 400多萬桶，其中美國占1/4。與此同時，大氣中不斷增加的二氧化碳正導(dǎo)致永久凍土層融化，冰架坍塌。氣候?qū)W家警告說，如果二氧化碳排放量繼續(xù)以目前速度增長，下一代人將遭受前所未有的環(huán)境災(zāi)難。最近，美國幾十位科學(xué)家和能源專家收集的一系列新技術(shù)表明，如采取以下措施，到2025年，美國可減少一半石油消耗，且能擺脫對煤炭和天然氣等化石燃料發(fā)電的依賴。主要措施如下：

1.利用風(fēng)力發(fā)電。過去幾十年，更強(qiáng)大、更輕的渦輪葉片發(fā)展使風(fēng)力發(fā)電裝置越來越強(qiáng)大、越來越有效，且風(fēng)的可變性風(fēng)力發(fā)電主要障礙也被更準(zhǔn)確的預(yù)測所克服。現(xiàn)在，美國越來越多的地區(qū)對風(fēng)力發(fā)電表示歡迎。在美國中西部地區(qū)，農(nóng)場主爭著把地租給電力公司，電力公司為每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)支付2 000～4 000美元。一些風(fēng)能技術(shù)開發(fā)商甚至向天空發(fā)展，如天空風(fēng)能公司正在研制一種飛行發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)能在15 000英尺空中自轉(zhuǎn)，通過電纜與地面連接。雖然此設(shè)計還須克服錨定和維護(hù)帶來的挑戰(zhàn)，但沒人懷疑，高空中的風(fēng)最強(qiáng)、最穩(wěn)定、能量也最高。

2.分布式發(fā)電。至今使用的電網(wǎng)是從某個中心向所有用戶單向供電，而“分布式發(fā)電”則是將風(fēng)能和太陽能一類的發(fā)電裝置設(shè)在家庭、工作場所或附近，發(fā)出的電輸送到復(fù)雜的數(shù)字分配系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，系統(tǒng)按高峰和非高峰期需求供電，從而實現(xiàn)最高能效利用。

3.加速混合動力車開發(fā)。美國專家正開發(fā)一種可節(jié)省燃料的新型混合動力車。這種混合動力車集成內(nèi)燃機(jī)與電動傳動系統(tǒng)以提高效率。這種組合可捕獲剎車能量、存儲未使用的怠速能量、減輕發(fā)動機(jī)重量以提高效率。新一代產(chǎn)品稱為插電式混合動力車（PHEVs），晚上在自家車庫即可充電，大大減少了汽油用量。加利福尼亞大學(xué)教授丹尼爾·卡門說：“如果美國車輛都由插電式混合動力車代替，石油消耗量將減少70%～90%，將使美國在未來許多年自給自足，不需進(jìn)口石油”。即使電動車能量來自火力發(fā)電，也可降低一半以上二氧化碳排放量。如果這些能量來自可再生能源，油箱里的燃料是生物柴油或乙醇，其效果還可更大提高。

4.利用乙醇作汽車燃料。美國汽車制造商今年將向市場投放100萬輛乙醇燃料汽車，提供乙醇的加油站也將增加1/3，達(dá)到1 000個左右。但目前美國的乙醇多數(shù)來自玉米，其生產(chǎn)過程也需消耗大量化石燃料。丹尼爾·卡門教授認(rèn)為，以玉米為原料的乙醇是一種“過渡”燃料。他提出：“要使乙醇對減少汽油消耗和緩解全球變暖等問題發(fā)揮作用，應(yīng)在大范圍內(nèi)從玉米乙醇轉(zhuǎn)向纖維素乙醇”。纖維素乙醇是由柳枝、木屑和玉米穗等一類的農(nóng)業(yè)廢料制成。

5.利用太陽能。明年初，洛杉磯東北部沙漠將豎起幾十塊巨大的斯特林凹面鏡。這些凹面鏡直徑達(dá)37英尺，能自動跟蹤太陽光并將陽光反射到熱量收集裝置，聚焦的陽光再把氫加熱到1 300℉后通過斯特林發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)。一旦這座世界最大的太陽能發(fā)電廠建成，4 500英畝的莫哈韋沙漠將出現(xiàn)約兩萬架太陽能集熱器，能為27.8萬戶居民供電。斯特林太陽能集熱器可將30%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，是目前效率最高的太陽能發(fā)電裝置。而目前太陽能的光電池，其轉(zhuǎn)化率只有15%，但其優(yōu)點是可在用戶點安裝、發(fā)電，緩解電網(wǎng)過度壓力，并可將陽光照射到的任何表面變成能量收集裝置。在不久的將來，混合動力車可利用自身表面收集太陽能以提供動力，人們能坐上太陽能飛機(jī)，這一切將主要通過提高每平方英寸獲取更多能量和降低基本材料成本來實現(xiàn)。

6.利用氫燃料。利用氫作燃料潛力巨大，但實施起來卻并非易事。大自然無法直接提供純氫燃料，目前最廉價的方法是從石油或天然氣中提取，但這不能減少二氧化碳的排放。經(jīng)努力，目前氫動力燃料電池效率已比內(nèi)燃機(jī)高一倍以上。不久，風(fēng)能有剩余，可使用額外的風(fēng)能制造氫，或?qū)τ袡C(jī)體進(jìn)行基因改造，直接把太陽光轉(zhuǎn)為氫。

7.潮汐發(fā)電。研究表明，美國擁有約2 100太瓦時潮汐能，其中約1/8可在對環(huán)境影響最小的情況下開發(fā)，相當(dāng)于美國現(xiàn)有全部水電站的發(fā)電量。潮汐能強(qiáng)度是風(fēng)能的10～40倍。就技術(shù)而言，水動力系統(tǒng)發(fā)展速度更快。潮汐渦輪機(jī)技術(shù)從本質(zhì)上說就是在密度更大的介質(zhì)中運轉(zhuǎn)風(fēng)車。目前，安裝在紐約東河8英尺深的6臺渦輪機(jī)已開始發(fā)電，預(yù)計第一年發(fā)電為52.5萬kWh。如經(jīng)18個月的試用效果令人滿意，渦輪機(jī)數(shù)量還將增加，發(fā)電量將達(dá)2 600萬kWh，為8 000戶居民供電。

8.利用地?zé)帷５厍騼?nèi)部熱量可用來發(fā)電或給建筑供暖。夏威夷、阿拉斯加和西部各州都是地?zé)豳Y源豐富地區(qū)，而為地?zé)嵩O(shè)計的新等級的發(fā)電廠可利用溫度為160℉的地?zé)崴l(fā)電。科學(xué)家正設(shè)法利用“熱干巖石”采熱技術(shù)建立人造地?zé)崴畮欤河帽脤⑺畨喝脒^熱的結(jié)晶巖，創(chuàng)造人工地?zé)醿印Ｋ诹魅霟釒r口時被加熱，然后通過生產(chǎn)井送回地表，其熱量作為能源得以利用，然后再把水壓回去，如此循環(huán)往復(fù)。

9.利用農(nóng)業(yè)廢棄物制造燃料。現(xiàn)在，多數(shù)“生物燃料”仍取自木材，但我們正逐漸使用和完善農(nóng)業(yè)廢棄物或垃圾發(fā)電技術(shù)。像礦物燃料一樣，這些物料燃燒時也釋放二氧化碳，但排放出來的二氧化碳被植物生長吸收的二氧化碳抵消了。

美能源專家理查德·貝恩指出，在新一代技術(shù)中，“氣化”可能最有潛力。氣化系統(tǒng)在低氧環(huán)境下利用高熱把農(nóng)業(yè)廢料轉(zhuǎn)為氫和一氧化碳混合物，該混合物可在鍋爐中燃燒，或在渦輪機(jī)中代替天然氣。該轉(zhuǎn)換技術(shù)可將能源效率提高10%，且釋放出的氣體可推動蒸汽輪機(jī)，進(jìn)行第二輪發(fā)電，整個過程中的余熱則可給建筑物或整個城市供暖。

李有觀編譯自《大眾科學(xué)》