日趋引人关注的能源问题,需要超越政策制订者正在探索的范围,为此,纽约大学马蒂·霍弗特教授建言——
能源危机的警钟已一再敲响。问题是:出路何在?这里的三篇文章说明:科学家们已不再停留在呼吁呐喊,而在积极地未雨绸缪了。———编者
在为矿物燃料引起的气候变化、汽油价格飞涨而发愁之时,没有人会怀疑世界需要新的能源。在大气科学和替代能源领域从事近30年研究的纽约大学物理系荣誉退休教授马蒂·霍弗特(Marty Hoffert)最近在美国《技术评论》杂志提问时认为:为从根本上解决上述问题,只有进行一项彻底的类似“曼哈顿”计划或“阿波罗”计划式的举措才会起作用。
《技术评论》:是否可以通过市场来解决这些问题?
霍弗特：商业化的操作通常意味着我们实际上将排放更多的CO2,因为我们正在越来越多地依赖矿物燃料来为我们提供能源。当然,随着从煤到石油、再到天然气的逐渐减少,CO2排放的历史将会发生逆转(天然气和石油的产能已经达到了顶峰)。在中国和印度的能源结构中,煤的利用目前依然是主要的能源,而美国已经开始转向。目前很少有迹象表明,在烧煤的同时将排出的CO2回收。到2050年,我们目前的能源总用量中将需要有100%~300%来自完全不散发CO2的能源。须知,目前我们使用的85%的能源来自会排放CO2的矿物燃料。
《技术评论》:我们该如何看待这个问题呢?
霍弗特：我们需要一种可能会对现有产业造成很大冲击的全新的创新,力求到本世纪中叶摆脱对石油和天然气的依赖,并且实现CO2零排放。我们是能够做到的,因为已经有先例。从赖特兄弟的飞行器到尼尔·阿姆斯特朗(Neil Armstrong“)为人类迈出巨大的一步”(登月),相隔仅60多年;从史蒂夫·乔布(Steve Job)和史蒂夫·沃茨尼亚克(Steve Vozniak)的苹果Ⅱ型计算机到今天的快速便携式电脑、移动电话和互联网,花了只不过几十年时间。现代计算机之父约翰·冯·诺伊曼(Johnvon Neumann)在上世纪50年代曾认为,只有单一民族的独立国家才能用得起计算机。他会为我们今天的现实而感到吃惊。
《技术评论》:你认为,从根本上解决能源问题的办法是什么？霍弗特：从总体上讲,有3种替代能源的技术选择,有望能提供初级动力的需求。
首先是用于发电和生产氢的煤-气化动力工厂,但是必须将排出的CO2埋入地下隔离起来。
第二种是“大燃烧”,新一代核燃料铀U-238和钍(最终是核聚变)的防扩散反应堆。因为无CO2排放的动力需要量十分庞大,致使核反应堆早期面对的最大问题是,在对可能过早用完燃料的“一次通过”反应堆(once-through reactors)作出保证以前,需要有增殖反应堆。
第三种是可再生能源,主要是太阳能和风能。这些能源具有全球规模的新的传输和存储技术,包括以太空为基地的太阳能。
《技术评论》:风力(叶轮)发电机正在到处出现,情况是这样吗?
霍弗特：作为补充,我们必须大量地增加可再生能源的利用,这是应对用电高峰时的最好准备。目前我们还没有成熟的电力网格(grid)系统——一种贮存能量的系统——来接受风力发的电。这就需要调整我们的电力网格,建造新型的贮电设备。我们必须采用这样的设备以使可再生能源发挥它们的作用。但是,我们还没有这样的设备,或者说还没有社会机构允许这样做,因为电力公司已被撤销了管理权,无人对这些输配电网格负责。这种状况必须加以改变。
同时,虽然我们大力投入各种资源于热核聚变研究,但我们却没有可与此相比拟的太阳能卫星或大力扩展输配电网的计划,以用于分配太阳能。
《技术评论》：你提到增殖应反堆,认为它能更有效地利用铀的贮备。许多人认为它们具有爆炸级的当量,付出的代价太高难以承受。
霍弗特：我相信对增殖问题可以找到多种技术解决办法。一种办法是巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller)在上世纪70年代提出的全球电力网格计划。你可以在世界上安全的地方用增殖反应堆生产电能,把这种电卖给包括萨达姆·侯赛因在内的任何人而不违反防扩散条约。高温超导材料和碳纳米管有助于制造远程、低耗的输电线。
《技术评论》：矿物燃料的高成本能否在经济上促使这些事情自然发生?
霍弗特：一个问题是,从事减缓全球变暖研究工作的政策分析师主要是经济学家而不是工程师,他们中的大多数人完全不了解这些事情不仅是可能的,而且今天在实验室里已经做到了。我们听到过关于设置碳税(carbon taxes)和经济系统的自然作用会产生新技术这样的议论。事实却是,从历史上看事情完全不是这样。自第二次世界大战以来,任何事情的发展,包括从汽轮机到集成电路、再到互联网,都是由政府出资而研发成功的。现在我们应该把研发的目标对准制造可持续利用的能源系统。