我们的能源将来自哪里 - 彭博社

我们生产和消费能源的方式在几十年里没有太大变化。当然，你可能会看到偶尔出现的混合动力汽油电动车或高科技风车。但这个领域的研究并没有那么活跃。这并不奇怪：除了在70年代的危机期间，化石燃料通常是便宜且丰富的。接下来的几十年承诺将大相径庭。由于价格上涨、地缘政治不稳定、全球变暖和污染，全球各国政府和公司正在加紧寻找为经济提供动力的新方法。雄心勃勃的目标是：丰富、清洁和安全的能源形式，以及更少浪费的使用方式。

这项努力涵盖了从氢动力汽车到更安全的核反应堆，再到太阳能、高效照明和来自海底的甲烷。当然，一些努力可能永远不会有回报。例如，美国能源部在核聚变研究上花费的近100亿美元几乎没有成果。而且，如果价格再次下跌，私营公司可能会停止他们的能源研究。尽管如此，突破的压力比以往任何时候都要强烈。“我们必须找到替代方案，”斯坦福大学的地球物理学教授阿莫斯·M·努尔说，他计算出世界石油产量接近峰值。“如果我们不这样做，我们很快就会陷入大麻烦。”

以下是一些在未来几十年可能产生影响的技术：

氢气复兴

早在18世纪末，欧洲的城市街道、公共建筑和家庭就使用一种从煤中提取的富氢气体进行照明。这种气体通常被称为城镇煤气，直到20世纪初仍在世界许多地方广泛使用，当时市场转向了天然气或电力。现在，许多工业化国家的政府正在努力将氢气带回——这一次作为21世纪的动力燃料。

向氢气的转变已经开始——虽然进展缓慢。主要汽车制造商已经开发出可以使用这种比空气轻的元素而不是汽油的发动机。他们还知道如何制造燃料电池，将氢气和氧气结合以产生电力，其能量效率是内燃机的两倍。冰岛拥有丰富的地热能用于分离氢气，已经有氢气驱动的公交车和加氢站。那里的政府承诺在50年内将整个经济转向氢气。

然而，即使是氢气的倡导者也承认，仍然存在巨大的障碍。仍然缺乏的——而且是必不可少的——是便宜且无污染的方式来产生提取纯氢所需的能量，而纯氢来自水或甲烷等碳氢燃料。此外，从马力的角度来看，燃料电池的制造成本是内燃机的五倍。而今天原型车中的燃料箱占据了整个后备厢。

在美国，能源部正在五年内花费17亿美元来逐步解决这些问题。自1990年以来，研究人员已经将燃料电池的制造成本降低了95%。如果他们能够进一步降低这些成本，回报可能会很大。如果美国每100辆汽车和轻型卡车中就有一辆使用氢气作为燃料，那么每天将节省400万加仑的汽油。

和平核能

一场新的核竞赛正在进行中，而这场竞赛是和平的。早在明年，中国和南非的竞争性准政府团队计划开始建造商业规模的原子反应堆，这些反应堆将与当前设计大相径庭。美国的类似工厂可能紧随其后：推出PBMR，即卵石床模块化反应堆。

如今的核能反应堆是庞然大物，使用铀棒进行裂变以产生超热蒸汽，进而驱动涡轮发电。PBMR则是紧凑型单元，由成千上万的陶瓷包裹的铀球供能，每个球的大小约为台球，能够加热氦气室以旋转发电机。通过使用氦气而不是蒸汽，这些工厂的效率应该至少提高35%。试点项目已显示该设计本质上更安全：陶瓷外壳锁住放射性副产品，且随着气室气体温度升高，核反应减缓，这是一种防止熔毁的安全措施。

卵石床模块化反应堆并不完美。它们仍然会产生核废料，这些废料在很长时间内仍然具有危险的放射性。但随着其他燃料的受欢迎程度下降，行业和政府开始重新考虑核能。没有新技术，煤炭因其污染和排放温室气体而逐渐被淘汰，而清洁燃烧的天然气价格也变得昂贵。铀则便宜且不会污染空气。

中国和南非的当局预计将在2011年左右上线示范工厂。事实上，中国正在谈论在未来20年内建造30个这样的反应堆，以满足对电力激增的需求。在美国，能源部计划在爱达荷州赞助一个PBMR，目标是在2012年启动。

甲烷母矿

尽管需求激增，美国的天然气产量与30年前大致相同。改进的技术无法克服油田的枯竭。因此，自1999年以来，美国的天然气价格已翻了一番以上。解决方案可能来自一个意想不到的地方：海底。

在大陆坡以及北极永久冻土的海底下埋藏着大量的结晶天然气，这种天然气悬浮在冰中，称为甲烷水合物。美国地质调查局估计，全球甲烷水合物的储量所含的能量是世界已探明的石油、天然气和煤炭储量总和的两倍。

但尚无人能找到经济开采这种能源的方法。甲烷水合物在沉积物中分布过于分散，无法像天然气或石油那样抽取到地表。疏浚也效果不佳，因为这意味着要挖掘大量的污泥并将其提升到海面进行分离。

与能源部合作，雪佛龙-德克萨斯公司（CVX）正在领导一个国际财团，该财团已在墨西哥湾识别出似乎包含甲烷水合物储藏的地点。这家石油巨头计划在明年春天钻探井口，以提取岩心样本并更好地了解如何回收天然气。能源短缺的日本和印度也在挖掘甲烷水合物。研究人员希望到2025年能找到可行的开采方法。

临时供应延伸器

其他领域的渐进式创新可能会在这些长期解决方案实现之前帮助世界渡过难关。

天然气进口可能在几年内缓解供应紧张。效仿日本、韩国和西欧的例子，美国能源公司已提交了约40个船舶终端的计划，这将允许在专门制造的船只上大幅增加超冷液化天然气的进口。Sempra Energy（SRE）进展最为顺利。这家位于圣地亚哥的公司计划在路易斯安那州和下加利福尼亚州开始建设一个LNG接收终端。该公司表示，到2007年，至少会完成三个终端。

其他公司正在研究延长电力供应的照明技术。许多市政当局正在安装由发光二极管组成的标志，而不是使用白炽灯。它们的电力消耗仅为白炽灯的十分之一，使用寿命可长达100倍。通用电气（GE）、皇家飞利浦电子（PHG）和其他公司正在竞相开发适合普通房间环境的经济型二极管。

太阳能也在进步。光伏面板——将太阳光子转化为电力的薄半导体片——在日本和德国变得越来越普遍，政府正在资助研究，而在缺乏电网的农村印度和尼日利亚等发展地区也在使用。随着成本下降和效率提高，太阳能可能是“一个巨大的机会，”道康宁公司首席执行官斯蒂芬妮·A·伯恩斯说，该公司是太阳能面板硅的主要生产商。“我们正处于工程项目和真正产品之间的边缘，”洛威尔（马萨诸塞州）公司Konarka Technologies Inc.的执行副总裁丹尼尔·P·麦克甘补充道，该公司正在尝试将太阳能能力融入各种产品中。“我们想要切断最后一根电线。”

几十年后，世界的通勤者可能仍在驾驶汽油动力汽车。经过改造以进一步减少排放的发电厂可能仍在燃烧煤炭。但谁知道呢？考虑到正在进行的能源项目的潜力，它们可能像今天的混合动力汽车和风车一样稀少。

作者：迈克尔·阿恩特