第二节 可替代能源技术瓶颈突破尚需时日
一、以电代油，车能走多远？
1881年，世界上第一辆电动车诞生，当时引起了广泛的关注，但在风靡一时之后，很快就又被汽车的声浪所淹没：无论就其性能还是方便的程度，电动车都注定将成为明日黄花。而在今下，能源危机、污染严重，种种生态问题日益严重，使得人们的目光再次转向电动车及其他非燃油车。
大气层中，每年有40万吨铅是由燃油汽车所散出，此外还有大量的氮氧化合物、硫化合物、一氧化碳、氮氢化合物等有害物质。在一些大城市，大气中的有害气体有60％以上来自汽车。
为了实现低排放，各大汽车公司使尽浑身解数：改进发动机的性能、改变车型、研制轻型材料等等。但只要是燃油车，就无法实现零排放，未来的汽车必须告别柴油和汽油，寻找新的能源。
已知的可替代物，包括天然气、甲烷、甲醇、乙醇和太阳能等。而在汽车的燃料替代物中，最为被看好的则是以电代油。蓄电池就是环保车的心脏，车能走多远，它起到了决定性的作用。蓄电池被称作环保车发展的“瓶颈”。新一代环保车使用的蓄电池有两种，一种是充电电池，一种是燃料电池。充电电池接通电源直接充电，国外最新的研究成果是锌空气电池，其单位重量储能是铅酸电池的5倍，一次充电可连续行驶300至400公里。燃料电池则等于在汽车内部建一个小型“发电厂”，它由具有单向渗透性的膜构成，在膜的一侧供给氢，另一侧供给氧，氢原子含有一个质子和一个电子，质子被氧“吸引”到膜的另一边形成水分子，电子则留在原地，这样就形成了电势差，可向外界提供电流。燃料电池在化学反应的过程中产生的是水，理论上是能够实现污染物零排放的。
电动车和燃料电池车能够实现零排放，但其代价是巨大的。
1.电动车。
目前最好的蓄电池充一次电只能行驶200公里左右，车速则很难超过每小时100公里，反复充电比加油要麻烦得多。充电效率是随着充电过程的进行不断变化的，在充电的初期，基本上是百分之百的利用率，但是随着充电的进行，极化的增大，活性物质接触面积的减少，导致利用率降低，在充电后期，利用率只有20％不到。
2.燃料电池车。
与戴姆勒—克莱斯勒、福特合作的勃拉得动力系统公司曾宣称，它的燃料电池最终将满足对公共汽车、卡车和轿车在性能和行程方面的需求，但唯独不敢在降低成本的问题上做出承诺。汽车公司展示出来的燃料电池车，看起来有些恼人，它比同样大小的普通汽车重500公斤，而且，仅燃料电池设备的成本即达30000美元左右，是汽油引擎成本的10倍；丰田公司则估计，一辆完全电动的汽车，其成本约为85000美元左右。
除去环保车缺失的车速、方便性和廉价性能，环保车还面临着新的难题——废旧电池的处理。现在一般常见的电动车所使用的都是铅酸电池，会造成铅污染。铅酸电池在现今社会已经被广泛地应用于通讯、能源、计算机、交通、军工等各行各业之中，而目前全世界正在行驶的电动汽车数量已经超过10000辆。电池的回收与处理又成为了一个新的亟待解决的课题。
二、以核代油，成本有多高？
核能发电是先进的能源技术，核电是现实可行的重要替代能源。据中国电力企业联合会统计：“截至2009年底，中国核电的装机容量为908万千瓦，共11台机组，仅占全国发电装机总量的1.04％；核电的发电量为700亿千瓦时，仅占全国发电总量的1.95％；2009年全年核电厂发电设备利用小时为7914小时，同比上升89小时。截至2009年底，全国核电建设施工规模已达20台、2180万千瓦。中国是世界上核电在建规模最大的国家。同时，核电投资比例有较大幅度增加，核电基本建设投资完成额同比增长74.91％。力争到2020年，中国核电占电力总装机容量的比例达到5％以上。”作为一种清洁能源，核电的成熟性、安全可靠性得到了实践验证，供应能力强，已成为国家能源电力战略中的重要组成部分。
核电站是利用原子能发电的设施，目前世界上很多国家都把原子能发电当做解决能源危机的重要措施。到1988年底，世界上已有26个国家和地区建立了核电站，414台核电机组并网发电，占世界总发电量的17％。核电站是把原子核裂变释放出来的能量转化为高温蒸汽的内能，然后推动蒸汽轮机发电。核电站与一般发电站相比，核电站具有无污染、成本低等许多优点。(www.xing528.com)
除核发电之外，核能的第二大用途是核供热。世界的核供热已有多年的历史，国外的供热反应堆已有50多座。核供热可以节省宝贵的石油，减少运输的压力，以核能产生的热能——热水、水蒸气代替烧油产生热能。这种热能用途是极广的，如化工厂的供汽、供热，居民冬季取暖，沿海地区的制盐与海水淡化等。
但是核能的运用，同时也存在着巨大的危险。1979年，美国三里岛核电站发生了核电事故，在全世界引起一场风波，几万人自动逃离家园，对人们心理上以及地区经济上产生了巨大的影响。1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生起火事件，火花点燃了碳，并产生出放射性烟尘，污染了欧洲大部分地区，造成迄今为止全世界最严重的核事故。这次历史上最严重的核事故使31人当场死亡，500万人遭受核辐射，从危险区撤出13.5万人。1992年乌克兰官方公布，已有7000多人死亡于本事故的核污染。2011年，日本因地震而引起的福岛核电站爆炸事件，在新闻发布会上菅直人称，福岛核电站周边的避难区域内今后20年将无法居住……日本核安全事故后，全球肯定会进一步加大核电站安全的投入。一定时期内，安全与成本肯定有矛盾，如何在取得可靠的安全性的同时，达到经济的成本将是核能发展的关键。
此外，发展核能的投资成本巨大。新的核能发电厂极其昂贵的造价使人们望而生畏。一直以来，最有效的发电成本是每度电1至3美分，然而新核电的成本是每度电15至20美分。而且，没有哪座核电厂是在预算内完成建设。“新的核能发电厂被证明不只是极其昂贵，而且贵得吓人。佛罗里达电力电灯公司为一座大型发电厂所做的第一份详细成本估算高达120亿至180亿美元，令人震惊。进步能源公司宣布了一项170亿美元的计划，用于在佛罗里达建造一座类似的发电厂——一年之内成本估算就抬高了2倍。佛罗里达州公共事务顾问办公室的纳税人代表查利贝克说：“完全难以想象。”核管理委员会主席戴尔克莱因说：“这把我们惊醒了。”核能研究所负责政策研究的副所长理查德迈尔斯说：“我得承认成本很吓人。”
三、新能源替代石油，会让我们等多久？
中国替代能源的发展思路是以优势能源替代稀缺能源，以可再生能源替代化石能源，以新能源替代传统能源，大力开发利用风能、水能、生物质能以及太阳能等可再生能源能源，逐步提高替代能源所占比重。现在看来，生物柴油，燃料乙醇，风电，核电和光伏发电等可在今后中国的主要能源。
可再生能源是指可以再生的能源总称，包括太阳能、光能、生物质能源、沼气等人类历史时期内都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施，可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大，2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦。
2007年，全世界有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策，欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20％的目标，而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15％的目标。2007年，全球并网风能发电能力增加了28％，太阳能发电能力更是增加了52％。全球大约有250万个家庭使用太阳能照明，2500万个家庭利用沼气做饭和照明，更有超过5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水。
可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起的信息，2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。
2002年7月，来华访问的美国著名石油专家迈克尔·J·埃克诺米迪斯博士预测，主宰未来世界的主要能源将是氢气。在他新著的畅销书《石油的色彩》中，埃克诺米迪斯预见，在未来两个世纪里，氢将作为从碳氢化合物中衍生出来的烯料进入世界经济领域中来，而它最终将从碳氢化合物中产生出来，并且主要来源于水。但是，石油和天然气的主要能源地位还将维持很长的时间。据他计算，石油在未来三个世纪不会枯竭，而天然气将成为21世纪的主导能源。他在书中提到，到2020年，石油和煤炭在全球能源消费中的比例将分别降到18％和23％，而天然气的比重将增加到48％。
科学家伯尼·陶（Bernie Tao）预言，几十年以后，“黑金”将被“绿金”代替，即玉米、大豆等植物中的植物油将代替石油成为人们生活中不可或缺的一部分。届时农民将成为富有的油类大亨，虽然他们现在还没意识到这一点。
如今人们使用的一次性资源存在一个很大的问题——这些资源终有一天会被耗尽。为了变不可再生资源为可更生资源，人们开始研究如何借助生物经济，生产新的原料。
与目前生物燃料的研究焦点乙醇相比，植物油显然是汽油的一种较好的替代品，因为它和汽油的化学组成结构一样，分子都是由烃链构成。汽油一般由7至10个烃链组成，植物油分子则一般由14至18个烃链组成。烃链的长短与爆炸性的强弱和所能提供的能量成反比，烃链太长是植物油取代汽油唯一的不足之处，但通过一定方式缩短植物油的烃链的可能性是存在的。由于柴油分子是由15个烃链组成，与植物油分子相似，植物油的应用可先从生物柴油入手。
从新技术革命的观点看来，今后世界能源的发展总趋势将是使用非化石燃料代替化石燃料，使用可再生能源代替不可再生能源，但要摆脱化石燃料将是一个十分漫长的过程。1981年5月，国际应用系统分析研究所发表了一个由20个国家的140位科学家花了7年时间研究得出的报告——《有限世界的能源》，这个报告认为，“从全球观点来说，一项能源技术代替另一项能源技术，需要很长时间；期望世界能源系统的转变在不到50年之内出现，是不可想象的。”该报告的分析结果是：世界一次能源的替换时间需要100年。
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