能源危機迫在眉睫，哪些技術最關鍵

●靖海

麻省理工學院能源計劃主任羅伯特·阿姆斯特朗

碳排放的增長速度遠快于我們的期望

隨著全球人口和經濟的增長，人類對能源的需求已達到了前所未有的水平。然而，為了應對日益迫在眉睫的全球氣候變暖，降低溫室氣體的排放也刻不容緩。2006年，麻省理工學院發起了一項能源倡議（MITEI），旨在開發突破性技術，通過創建低碳和無碳（比如太陽能、核能等）的解決方案來有效和可持續地滿足全球能源需求，減緩氣候變化。羅伯特·阿姆斯特朗博士作為該倡議的主任，推動了與多家能源巨頭的合作落地，截至目前，多家跨國公司都是該倡議的會員單位。在該倡議的框架下，到底什么技術能在未來重整全球的能源系統，塑造未來的世界呢？阿姆斯特朗在EmTech China 全球新興科技峰會上為我們描繪了未來能源的藍圖。

阿姆斯特朗認為，我們現在面臨著巨大的能源挑戰。一方面，隨著全球人口的增長，越來越多的人需要能源來享受高質量的生活及服務。而隨著人口的增長，全球GDP 也會同樣增長。我們需要用更低的價格，為更多的人口提供更多的能源。在另一方面，我們同時還需要不斷地減少溫室氣體的排放。這件事情已經迫在眉睫。2016 年，大氣中二氧化碳的濃度已經超過了400PPM。為了在本世紀末將全球溫升控制在2 攝氏度以內，我們需要把二氧化碳的濃度控制到450PPM 以下。然而，不幸的是，僅僅17 年后的2037 年，我們很有可能就將達到這個指標。因此，我們必須在很短的時間內，同時完成提供更多能源和降低碳排放兩個任務。

許多初創公司正致力于實現小型化的商用可控核聚變反應堆

那么，有什么技術可以幫助我們的世界做到這一點呢？羅伯特·阿姆斯特朗提到了四種技術。首先，是碳負排放技術，也就是所謂的碳捕集——將化石燃料燃燒產生的尾氣和大氣中的二氧化碳收集并儲存起來。如果碳捕集技術可以大規模應用，電力行業將會比建筑、交通、工業等領域更好地實現氣候目標。碳捕集技術應用的關鍵，是要有更加經濟的方法。現在主流的碳捕集技術，需要用胺溶液來實現二氧化碳的吸收和釋放。但想要讓二氧化碳從溶液中釋放出來，需要把胺溶液的溫度升高到100 攝氏度以上，這也會制造出更多的二氧化碳排放。羅伯特·阿姆斯特朗教授提到了一個全新的方法，可以利用類似電池的電化學原理去整合這個過程。由于不需要加熱，它可以使整個過程更加節能。

其次，電力的生產和消費是在整個經濟社會層面聯動的。除了在發電環節降低碳排放，我們還需要跨行業、跨領域的技術。例如，我們可以利用電動汽車或燃料電池等電氣化手段，來同時降低發電和交通層面的碳排放。為交通工具提供能量的，可以是柴油、汽油，也可以是電能、生物質能。在這些不同的路徑中，我們都可以進行碳封存和碳捕獲，讓整體的排放量更低。MIT 的科學家做了這樣一個研究，他們對比了內燃機車、混合動力、純電動、燃料電池等不同的車型在生命周期中的碳排放。他們發現，如果我們無法實現清潔的發電，那么哪怕是純電動的電動車，可能也會有間接的碳排放。而且，盡管電動汽車、燃料電池汽車整體的碳排放更低，但可能由于更加復雜的生產工藝，它們在生產環節中的碳排放其實是高于內燃機汽車的。因此，利用碳捕集等技術降低電力、氫能生產環節的碳排放，對于降低交通領域的碳排放來說非常關鍵。

第三，是儲能技術。我們面臨的一個挑戰，是如何讓能源系統消納更多的可再生能源。太陽能、風能都是波動非常明顯的發電方式，大量的強波動性可再生能源會給電網的穩定運行造成不小的困難。而讓更多的可再生能源上網的關鍵，是需要更多的儲能裝置，進行一整夜、甚至更長時間的能源存儲。

最后，是一種極具前景的可以實現低碳電力生產的技術——可控核聚變。目前全球范圍內有大約25 家可控核聚變技術的創業公司，希望可以在25 年內就讓可控核聚變為現實。很多的創業公司都專注于最基礎的研究工作，包括高溫超導材料、脈沖式反應堆等等。也許，可控核聚變的到來，會比之前預期的短得多。

羅伯特·阿姆斯特朗表示，所有的這些設想，都需要有突破性的技術進展，來真正支持這些科學技術的商業化轉型。我們還要有更多的創新，把能源部門的這些技術整合在一起，更好地實現低碳的未來。