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2015年能源界改变世界的八大突破

发布时间:2016-01-13
来源:新闻纵观
分类:IT
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导读:冰冻三尺非一日之寒,滴水石穿非一日之功,科学技术的进步也并非一蹴而就。2015年,各种洁净能源的概念和产品竞相涌现,或将深刻地改变我们的生活方式。能源界的八大突破来了,你准备好了吗?一辆自动驾驶的汽车,除了水什么都不排放。一只手表,能远程控制灯光的开和关。

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  冰冻三尺非一日之寒,滴水石穿非一日之功,科学技术的进步也并非一蹴而就。2015年,各种洁净能源的概念和产品竞相涌现,或将深刻地改变我们的生活方式。能源界的八大突破来了,你准备好了吗?

  一辆自动驾驶的汽车,除了水什么都不排放。一只手表,能远程控制灯光的开和关。一座房屋,能在停电的时候给邻居们供电。这些都不再是天方夜谭,而已经来到了我们的生活当中。在这个新科技时代,科学家和企业家们一刻不停地试验各种脑洞大开的想法,去节约能源或提供更洁净的生活方式。

  他们的努力有助于各国减少温室气体排放,达到联合国气候目标。然而,这些新奇特的产品还需要公众的接纳、立法者的批准和足够的资金,避免创新“胎死腹中”。

  麻省理工学院的能源计划负责人Robert Armstrong称:“我们都是解决问题的人,所以,什么都算不上大难题。”据他说,麻省理工学院已经将气候变化作为“优先解决的问题”,有数千名学生和三分之一的教职工参与其中,共开办了40个创业公司。

  其它大学和国家级实验室也在步步紧跟。微软公司的创始人比尔?盖茨创立的“突破能源联盟(Breakthrough Energy Coalition)”堪称新的亿万富翁俱乐部,该联盟将帮助这些大学和实验室,将他们的创新思路引入到市场当中。投资者将与美国和中国等20个国家合作,将洁净能源的研究和开发上的投入加倍。

  1、自动驾驶汽车

  全世界有好几家公司都投入巨资,研发能部分或完全自动驾驶的电动汽车。这是为何呢?支持者称,这些汽车能减少交通事故,并通过更高效的路径选择和拼车机制,来节约能源。

  截至目前,谷歌公司的母公司Alphabet公司赚足了公众的眼球。从2015年7月开始,他们研发的可爱的原型自动驾驶汽车就开始在加州山景城和德州奥斯丁的道路上行驶了。

  不甘人后的苹果公司据称也在研发自己的汽车;而拼车公司巨头Uber则与卡耐基梅隆大学合作,2015年5月,他们研制的原型车曾出现在匹茨堡的街道上。

  SpaceX公司老板Elon Musk(埃隆?马斯克)研发的特斯拉电动汽车则更进一步。今年10月,特斯拉公司发布了自动驾驶模式,能让Model S汽车自动调整速度,改变路线并自动泊车。不过,一个月之后,一名香港的立法者警告特斯拉公司,其部分功能是非法的。

  本月,加利福尼亚州公布了针对自动驾驶汽车的初步法规。法规要求消费者在经过汽车公司使用培训之后,还需要获得一份由该州颁发的特殊驾照。

  传统的汽车制造商也在参与竞争。据媒体报道,福特公司正在与谷歌公司签订协议,研制自动驾驶汽车。丰田公司与其它公司一起投入了1000万美元,在密歇根大学建成了名为Mcity的试验场地,并于2015年7月启用。丰田公司宣布在未来五年中将投入10亿美元,在斯坦福大学附近的硅谷建立一个机器人和人工智能研究中心,并在麻省理工学院附近建立附属设施。

  2、燃料电池汽车

  最畅销混合动力汽车普锐斯的生产者——丰田,还在大批量生产燃料电池汽车。丰田公司的新款车型Mirai是氢动力汽车,能将氢气转化成电能,除了水什么都不排放。该款新车刚刚在加州露面,不久之后将会登陆欧洲几个国家。

  Mirai是日文音译,意为“未来”。单罐氢气能续航500公里,这个里程比市场上任何一款电动汽车(包括特斯拉)以及当前的本田FCX Clarity、现代途胜燃料电池汽车的续航里程都要长。

  不过,这款车有点贵,补贴之前的价格至少都要57500美元。它还面临着另外一个严重的障碍:路上没有可以冲压缩氢气的气站。加利福尼亚州全州境内也才只有差不多12个气站,因此就产生了一个“鸡和蛋谁先谁后”的问题:没有气站,消费者不会买这种车;而没有这种汽车,气站也不会开。

  美国加州和欧洲境内的基础设施数量已经开始增加,值得一提的是丹麦、英国和德国。在德国境内拥有三个氢气站的壳牌公司在2015年10月宣布,到2023年,将在德国再建设400个氢气站。该公司称,前四个气站将建在现有的加油站内,而且几分钟之内就能充满一辆汽车的气罐。

  3、高级核反应堆

  尽管核能饱受环保主义者的非议,但是,在科技大牛们眼中,核能却拥有产生大量能量却排放极少温室气体的性质。

  有些人正在追寻这个“圣杯”:核聚变——科学家们奋力几十年想要在大型反应堆中将其利用的能量来源。洛克希德马丁、通用原子等公司都在资助小规模的项目,他们预计将会成本更低且更加简单。

  例如,亚马逊的老大Jeff Bezos(杰夫?贝索斯)就在资助加拿大温哥华的General Fusion(通用核聚变)公司,运用高科技的锤子来诱发核聚变。PayPal公司的联合创始人Peter Thiel投资了华盛顿州的Helium Energy(氦能量)公司,建造卡车大小的反应堆。微软公司的联合创始人Paul Allen则把宝押给了TriAlpha公司,这家资金充裕的公司在2015年达成了一项具有里程碑意义的成就:他们将一个超热气体球维持了5毫秒,比其他人的时间长了许多。

  2015年夏季,麻省理工学院的研究人员提出建设一个甜甜圈形状的小型模块化反应堆,使用新型商业化超导体制造出更强的磁场。麻省理工学院的Armstrong称,“他们认为他们可以制造一个能运行十年的小型反应堆”而无需运行数十年,“如果制造出来,它将成为真正的变革。”

  还有一些创业公司在研发更安全、更廉价、更高效的裂变反应堆,即现在的核电站中所使用的那种反应堆。有些反应堆已经成为便携式、可预制的了;还有些反应堆使用了新型燃料或者冷却剂。麻省理工学院的Leslie Dewan和Mark Massie已经制造出了“零废物熔盐反应堆(Waste-Annihilating Molten Salt Reactor)”,可以利用核废料运行。

  2015年9月,比尔?盖茨资助的美国TerraPower公司与中国签订协议,共同研发高级反应堆,他们使用贫化铀的“行进波”反应堆所产生的核废料非常少。中国计划大举发展核能,每年建设6到8座核反应堆,生产洁净的能源,避免城市陷入雾霾之中。

  “此举意义非凡。”TerraPower公司的首席技术官John Gilleland在一次访谈中如此说道。他称,自己的创业公司和比尔?盖茨与中国商讨了好几年才达成了协议。他预计在约10年之内,这些反应堆都将开始运行,而10年对于新型核反应堆而言,已经算得上速度很快了。

  4、波浪/潮汐能

  2015年,是世界上第一个多机械、联网运行的波浪能源计划实施的一年。该项目位于澳大利亚沿海,由Carnegie Wave Energy(卡内基波浪能)公司建造。该项技术历经十年研发,十分独特,因为设备位于水下,可以免受大风暴的破坏。海面的浮标系在海床的泵上,随着波浪运动,推动涡轮转动,足以产生够2000个家庭使用的电力。

  就在刚刚过去的12月份,澳大利亚沿海又竣工了一个波浪能项目。BioPower Systems公司耗资2100万美元建成的这个试点项目。项目拥有一个26米的震荡结构,能在海底来回摆动,将波浪能转化成电能,并通过水下电缆输入电网。

  美国能源部称,海洋和水电行业仍然处于发展初期,但产生的电能可以满足美国半数家庭的用电需求。2008年至2014年间,美国能源部耗资1.33亿美元,开发了97个项目。2015年8月,该部门遴选了20个团队,让他们角逐200万美元的波浪能大奖。能源部将对他们研发的设备进行测试,挑选出能满足能源部将捕获的能量加倍的设备。

  5、高效的太阳能

  据劳伦斯?伯克利国家实验室的报告称,从2009年至今,光伏发电板的价格已经降低了70%,因此,太阳能行业也正在腾飞。光伏发电的成本之所以降低,是因为科学家们找到了让光伏材料更小、透明并可以到处黏贴的新方法,更重要的是,还能让发电效率更高。

  日本松下和SolarCity公司是美国两家最大的家用太阳能供应商。2015年,他们发布了新型的屋顶太阳能板,宣称是全世界最高效的材料。

  不仅如此,太阳能发电板还将继续改进。2015年3月,麻省理工学院和斯坦福大学的研究人员称,他们研发出了一种新型的“串联”太阳能电池,能提高效率并降低成本。他们将两层光伏材料连接起来:一层是硅(当今大多数太阳能板的基础),另外一层是钙钛矿物质,能吸收高能的光粒子。

  2015年,麻省理工学院的研究人员还开发了一套系统,帮助印度的村庄建立太阳能微电网。他们制造了一个比鞋盒还小的装置来控制太阳能发电板即时输出的电量,如用于手机充电或给电瓶充电。

  2015年,能抵御风暴的太阳能供电房屋出现在了太阳能十项全能大赛上。新泽西州斯蒂文斯理工学院的学生们心系2012年飓风桑迪造成的灾害,建造了一栋装有“孤岛化”太阳能阵列的房屋。该房屋不仅能在停电期间供电,还能为邻居们的手机充电。该作品因此获得了大赛第一名。

  6、高飞的风能

  风能,是成本日益下降的另一种可再生能源,由于技术进步也即将展翅高飞。

  2015年,Keystone Tower Systems公司利用快速全自动化焊接系统建造了第一座风力发电塔。该公司使用美国能源部的资金在风电场建设了其它风力发电塔,并将塔建到140米甚至更高,高到超出了目前的交通运输能力。

  2015年8月,Altaeros Energies公司宣称从日本三菱重工得到了资金支持,因此,高空风能发电技术得以快速发展。Altaeros公司研发了轻型空气涡轮机,看起来像是一个大气球,并运用氦气球将涡轮机吊装到距离地面610米的高空。

  为什么要这么高?因为高度越高,风力越大,风速越快,涡轮机发的电就会比现在最高的塔式发电机还多得多。事实上,2012年的一项研究估计,高空风力发电机发的电要多起码4倍,并能产生100倍于全世界当前电力需求的电能。

  Altaeros公司和另外五六家竞争者都在竞相将风力发电的潜能变现。谷歌收购了位于加州的Makani Power公司,并将其加入了Google X项目组中。除此之外,还有另外两家能将风力发电机放上天的公司,一家是KiteGen和NTS X-Wind建立的,另外一家则是Ampyx Power公司建立的PowerPlane。

  7、更棒的电池

  太阳能和风能看似潜力无限,但是,由于它们的能量来源都是间歇性的,因此需要储存起来。正因如此,追求更好电池的竞赛也如火如荼。索尼公司二十多年前在个人电子产品领域引入的锂离子电池价格昂贵,大规模运用时更是如此,而且十分易燃。因此,每隔几周,就有人宣布有了新创意。

  哈佛大学的研究人员发明了一种流体电池,采用的是廉价、无毒的高性能材料,他们声称不会起火。哈佛大学的工程学教授及这篇《科学》论文的合著者Michael Aziz称:“这是一个巨大的进步。任何人都可以用得上它。”2015年,麻省理工学院和美国能源部还宣布有望将电池造得更好、更便宜。

  电池研发早已走出了实验室。2015年5月份,特斯拉的老板马斯克宣布将在内华达州斥资50亿美元建设的超级工厂里大规模生产电池产品,其中包括可安装的Powerwall。马斯克旗下的另外一家公司SolarCity宣称将会把Powerwall推入家用市场。刚刚过去的这个12月份,佛蒙特州的Green Mountain Power公司开始向客户出售、出租Powerwall,开启了先河。

  马斯克虽然一马当先,但是其它公司也毫不示弱。卡耐基梅隆大学下属的Aquion Energy公司从2014年就开始销售盐水电池了。德国的Sonnen公司在2015年12月宣布将加大其在美国的锂电池产量,供应美国家庭使用。

  8、家庭智能化

  智能设备协同工作,为自动化家庭节省能源,已经成为新的趋势,而电池只是其中一个环节而已。2015年,苹果手表的问世更是扩展了这一趋势。这种可穿戴设备能够遥控LED灯、荧光灯以及苹果公司HomeKit中的温度调节器。这款手表甚至能让你告诉Siri“关掉灯”或者“打开厨房的窗帘”。

  2014年,谷歌公司斥资32亿美元收购了Nest,该公司不仅有学习型控温器,还有Nest Cam摄像头,能在你不在家的时候利用运动传感器和夜视功能随时监控。Keen Smart Vents智能通风管能利用wifi自动开关通风管,从而维持房间内理想的温度。亚马逊公司的Echo智能个人助手,也能控制与其相连的家用设备。

  然而,即便不使用这些智能设备,消费者也能节约能源。研究发现,日常行为模式的改变,也能将家庭能源消耗量降低20%,而这几乎不用花什么钱。

  卡内基梅隆大学最近的一份报告中称:“我们的家里都有一个廉价的设备,能立马减少能源消耗。那个东西就叫做电灯开关。然而,说服青少年在每次离开房间的时候记得关灯,却是一个社会学难题,而非技术性难题。”    

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