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　　虽然煤ღ◈◈ღ、石油ღ◈◈ღ、天然气的替代者有很多种ღ◈◈ღ，如太阳能ღ◈◈ღ、生物燃料等ღ◈◈ღ，但如何提高这些替代能源的比例仍然是个挑战ღ◈◈ღ。

　　多年前ღ◈◈ღ，当英国石油公司宣布重新定义其简称BP为“超越石油”（Beyond Petroleum）时ღ◈◈ღ，它的竞争对手都很恼怒ღ◈◈ღ。因为这似乎暗示着BP正在引领着化石能源向可再生能源的转变光伏工程ღ◈◈ღ，ღ◈◈ღ。

　　如今ღ◈◈ღ，BP身陷墨西哥湾漏油事件ღ◈◈ღ。在《科学》杂志退休编辑Donald Kennedy看来ღ◈◈ღ，BP有些食言ღ◈◈ღ，但不论如何ღ◈◈ღ，“超越石油”确实是一句美国急需的口号来帮助其摆脱对石油的严重依赖ღ◈◈ღ。

　　8月13日ღ◈◈ღ，《科学》刊登替代性能源专题麻生早苗ღ◈◈ღ，指出ღ◈◈ღ，化石燃料时代的终结可能已近在眼前ღ◈◈ღ，但未来如何却仍然很难说ღ◈◈ღ。虽然煤ღ◈◈ღ、石油ღ◈◈ღ、天然气的替代者有很多种ღ◈◈ღ，如太阳能太阳城ღ◈◈ღ、生物燃料等ღ◈◈ღ，但如何提高这些替代能源的比例仍然是个挑战ღ◈◈ღ。

　　Kennedy在社论中评价道ღ◈◈ღ，政府需要进一步采取行政手段ღ◈◈ღ，如增加对可再生能源投资的补贴和研究经费等太阳城ღ◈◈ღ。

　　这期专题探究了科学家研究替代性能源的进展ღ◈◈ღ，以及提高这些能源的比例所伴随的技术ღ◈◈ღ、政治及经济方面的困难ღ◈◈ღ，内容涉及太阳能ღ◈◈ღ、风能ღ◈◈ღ、生物质能和核能ღ◈◈ღ。专题表明ღ◈◈ღ，尽管存在很多困难ღ◈◈ღ，美国扩大替代能源的呼声仍然很高ღ◈◈ღ，众多新能源还在继续发展ღ◈◈ღ。

　　2009年10月ღ◈◈ღ，德国12家主要的大企业宣布成立联合企业ღ◈◈ღ，投资4000亿欧元在北非撒哈拉沙漠打造一座人类有史以来最大的太阳能发电站ღ◈◈ღ。这就是雄心勃勃的Desertec计划 一个将北非和中东沙漠中的太阳能输送到欧洲的计划ღ◈◈ღ。

　　据报道ღ◈◈ღ，按计划ღ◈◈ღ，这项工程到2050年的时候ღ◈◈ღ，所产生的电能产量峰值将达到100GWღ◈◈ღ，相当于100座火力发电厂的发电量ღ◈◈ღ，将满足欧洲地区15%的用电需求申博太阳城ღ◈◈ღ！ღ◈◈ღ。

　　豪言一出ღ◈◈ღ，Desertec立刻吸引了很多支持者ღ◈◈ღ，其中不乏大企业和政界名人ღ◈◈ღ。有人甚至将其同阿波罗登月计划相媲美ღ◈◈ღ。

　　不过ღ◈◈ღ，《科学》杂志在采访了Desertec计划之父ღ◈◈ღ、Desertec基金会董事长Gerhard Knies博士之后认为ღ◈◈ღ，该计划将收获多赢的结果南地中海国家获得了自身使用的能源和相关技术ღ◈◈ღ，并能从中获利ღ◈◈ღ，而欧洲则获得了低碳ღ◈◈ღ、安全的能源ღ◈◈ღ。要知道ღ◈◈ღ，Knies最早产生这个想法就是在1986年乌克兰切尔诺贝利核电站事故之后ღ◈◈ღ。

　　Desertec计划主要采用太阳能热发电（CSP）技术ღ◈◈ღ。由德国宇航中心（DLR）作为牵头单位ღ◈◈ღ，草拟了整个计划ღ◈◈ღ。

　　DLR是目前全球最为活跃的几个太阳能热发电（CSP）研究机构之一ღ◈◈ღ，从上世纪70年代开始ღ◈◈ღ，在各类太阳能热利用方面取得了巨大成就ღ◈◈ღ。

　　来自DLR的两位科学家在本期专题中著文介绍了CSP的技术优势太阳能ღ◈◈ღ，ღ◈◈ღ，他们指出ღ◈◈ღ，太阳能和风能等间歇性可再生能源都存在存储难题ღ◈◈ღ，而CSP的优点在于ღ◈◈ღ：它能够如同发电站般生产大量电能ღ◈◈ღ，产生规模效应ღ◈◈ღ，并且通过热或者化学燃料的形式在白天储存能量ღ◈◈ღ，在夜间也能发电ღ◈◈ღ。另外ღ◈◈ღ，CSP电站可以同化石燃料和生物质能联合运行ღ◈◈ღ，理论上能实现100%的能量生产ღ◈◈ღ。

　　仅仅几年以前ღ◈◈ღ，通过农林残余制造车用纤维素乙醇还是一桩稳赚不赔的买卖ღ◈◈ღ。一些研究人员预测技术很快就会完善ღ◈◈ღ。政府部门和私人投资家也往这个领域投入了大量资金ღ◈◈ღ。如美国能源部2007年宣布了一个3.85亿美元的计划支持6座商业规模的纤维素乙醇反应器ღ◈◈ღ，而当时国会也通过了相应的税收优惠政策ღ◈◈ღ。一时间ღ◈◈ღ，风险投资家投入了数百万美元成立纤维素乙醇公司ღ◈◈ღ。

　　如今ღ◈◈ღ，随着经济萧条ღ◈◈ღ，关于纤维素乙醇曾经的种种乐观估计都已退却ღ◈◈ღ。大批公司搁置了新建商业规模工厂的计划ღ◈◈ღ，还有些干脆放弃ღ◈◈ღ。即使是美国能源部许诺的百万美元补贴也没能唤回它们ღ◈◈ღ。结果是ღ◈◈ღ，美国政府计划通过扩大纤维素乙醇来降低国家对石油依赖的计划可能搁浅ღ◈◈ღ。

　　本期专题中ღ◈◈ღ，一篇《纤维素乙醇前景何在》的文章介绍了在美国曾经被寄予厚望的纤维素燃料乙醇如今却由于技术和经济因素而日益萎靡的现状ღ◈◈ღ。

　　不过ღ◈◈ღ，有分析人士仍然乐观地指出ღ◈◈ღ：美国国会ღ◈◈ღ、环境保护署（EPA）和其他部门仍然可以通过税收刺激等政策重新唤醒生物燃料产业ღ◈◈ღ。国会具体会采取何种措施还要等到今年晚些时候才能知晓ღ◈◈ღ。

　　观察者表示ღ◈◈ღ，国会和联邦政府今年的决策将会影响美国生物燃料产业未来的发展前景ღ◈◈ღ。如普渡大学农业经济学家Wally Tyner指出ღ◈◈ღ：“今年是生物燃料关键的一年ღ◈◈ღ。”

　　而EPA正在考虑将汽油中纤维素乙醇的混合比例提高到12%ღ◈◈ღ，甚至15%ღ◈◈ღ。这将大大提高生物质燃料的需求量ღ◈◈ღ。这种方案被专家认为比较“靠谱”ღ◈◈ღ。据悉EPA将在11月份作出最终决定ღ◈◈ღ。

　　不过ღ◈◈ღ，Tyner认为ღ◈◈ღ，这些方案并不一定能解决投资者积极性不足的问题ღ◈◈ღ。他认为ღ◈◈ღ，若要长久地扩大燃料乙醇的商业规模ღ◈◈ღ，还需要从实验室和政策两方面入手ღ◈◈ღ。

　　本期专题随后附3篇观察深入介绍了研究人员如何发展壮大生物燃料太阳城ღ◈◈ღ。ღ◈◈ღ。分别是加利福尼亚大学和伊利诺伊大学的科学家对有前景的能源作物的调查ღ◈◈ღ；荷兰Wageningen大学的研究人员讨论了微藻制生物燃料ღ◈◈ღ；宾夕法尼亚大学的科学家探讨了生物燃料扩大使用后的供应链问题太阳城ღ◈◈ღ。

　　出于对环境的影响ღ◈◈ღ、噪音问题和美观问题ღ◈◈ღ，虽然在可再生能源技术中相对成熟ღ◈◈ღ，但随着扩张ღ◈◈ღ，风能现在也正遭受到公众的反对ღ◈◈ღ。

　　本期《科学》杂志的一篇文章举例说ღ◈◈ღ，过去在美国ღ◈◈ღ，每当风电场的风力涡轮机竖起来时ღ◈◈ღ，附近居民总是很欢迎ღ◈◈ღ，因为他们能够享用到清洁的能源ღ◈◈ღ。但如今ღ◈◈ღ，居民们却普遍对风电场持不满的态度ღ◈◈ღ。

　　作者认为ღ◈◈ღ，居民的抱怨和不满已经成为美国风电扩张道路中的一大问题ღ◈◈ღ。也很可能会威胁到美国定下的风电完成总发电量20%的目标ღ◈◈ღ。

　　据介绍ღ◈◈ღ，为了实现这个目标ღ◈◈ღ，美国风能产量需要从现在的35GW增加到300GW以上ღ◈◈ღ。这就需要新增10万台风机ღ◈◈ღ。

　　虽然支持者声称风电同火电相比在发电环节可以减少99%的二氧化碳排放ღ◈◈ღ。但这样的好处并没有让争议平息ღ◈◈ღ。国家可再生能源实验室（NREL）的Robert Thresher预言ღ◈◈ღ：“风电场选址问题只会越来越糟ღ◈◈ღ。”

　　此外ღ◈◈ღ，作者还指出ღ◈◈ღ，其他可再生能源也有类似问题ღ◈◈ღ。如地热能可能引发地震ღ◈◈ღ，安装太阳能板会影响一些历史性建筑外观ღ◈◈ღ，太阳能装置威胁野生生物ღ◈◈ღ，通过CCS技术将二氧化碳埋存在地下会污染蓄水土层ღ◈◈ღ，等等ღ◈◈ღ。

　　分析人士指出ღ◈◈ღ，哪怕这些新能源技术克服了技术和经济障碍ღ◈◈ღ，真正走向商业推广麻生早苗ღ◈◈ღ，为人们提供清洁能源ღ◈◈ღ，它们仍有可能面临着公众反对ღ◈◈ღ。

　　英国伦敦帝国理工学院教授Robin W. Grimes和剑桥大学教授William J. Nuttall在一篇联名文章中ღ◈◈ღ，勾画了到2030年的全球核能20年复兴计划ღ◈◈ღ。

　　两位教授提出了两阶段计划ღ◈◈ღ，首先是拥有核能设施的国家替换或延长现有核电站的寿命ღ◈◈ღ，第二阶段是到2030年全球核能工业的扩张ღ◈◈ღ。

　　现在大部分国家所用的轻水反应堆对核燃料的利用率很低ღ◈◈ღ，作者建议尽快开发快中子核反应堆ღ◈◈ღ，确保铀资源高效利用和能源安全ღ◈◈ღ。他们推测ღ◈◈ღ，基于技术的发展ღ◈◈ღ，快堆到2030年能投入运营ღ◈◈ღ。作者还建议开发具有可替换部件的反应堆ღ◈◈ღ，使其寿命可超过70年ღ◈◈ღ，而目前运营的反应堆寿命只有40~50年麻生早苗ღ◈◈ღ。

　　文章中列举了核能可持续发展的6条可能的ღ◈◈ღ、互为补充的路线ღ◈◈ღ，包括ღ◈◈ღ：利用非常规铀资源ღ◈◈ღ、乏燃料再处理加工成铀钚混合氧化物（MOX）燃料循环ღ◈◈ღ、开发快中子反应堆ღ◈◈ღ、利用钍燃料循环ღ◈◈ღ、研发加速器驱动的次临界反应堆（ADSRs）以及实现核聚变能利用ღ◈◈ღ。

　　作者还提醒ღ◈◈ღ，各国政府需要投资培训下一代核能工程师ღ◈◈ღ。否则ღ◈◈ღ，核工业将没有足够合格的人力资源来实现复兴ღ◈◈ღ。

　　此外ღ◈◈ღ，来自美国各地的16名学者也在本期《科学》上联名发表文章ღ◈◈ღ，呼吁奥巴马政府重视核废料处理问题ღ◈◈ღ。

　　为大力发展核能ღ◈◈ღ，奥巴马上任伊始便公布了新的核能发展贷款担保ღ◈◈ღ，贷款总额为86亿美元太阳城ღ◈◈ღ。此外ღ◈◈ღ，美国还计划在2011年的财政预算中拨出100多亿美元用于发展核能ღ◈◈ღ。

　　根据文章提供的数据ღ◈◈ღ，美国正在建造50多个核反应堆ღ◈◈ღ，并计划在未来10年内再建100多个ღ◈◈ღ。但在大力发展核能的同时ღ◈◈ღ，美国却堆积着约6万吨尚未处理的高浓度核废料ღ◈◈ღ。

　　文章认为ღ◈◈ღ，在如何处理核废料问题上ღ◈◈ღ，近几届美国联邦政府一直没能制定一项行之有效的政策ღ◈◈ღ，这是美国核能政策失去很多民众信任和进展缓慢的原因之一ღ◈◈ღ。

　　对于可再生能源何时能够完全替代化石能源ღ◈◈ღ，建立新的能源系统的问题ღ◈◈ღ，《科学》杂志也进行了讨论ღ◈◈ღ。

　　其中一篇文章指出ღ◈◈ღ，化石燃料大量使用部分因为它们具有一些其他能源不具备的独特优势ღ◈◈ღ。如太阳城ღ◈◈ღ，石油的能量密度很高ღ◈◈ღ，容易运输和储存麻生早苗ღ◈◈ღ，并且使用方便ღ◈◈ღ、效率高ღ◈◈ღ。

　　而可再生能源则完全不是这么回事儿ღ◈◈ღ，它们的能量密度远远低于石油ღ◈◈ღ、煤炭ღ◈◈ღ、天然气这样的化石能源ღ◈◈ღ，而种植能源作物或者建造太阳能ღ◈◈ღ、风能电场都需要大量用地ღ◈◈ღ，并且提供的能量是间歇性的ღ◈◈ღ，不容易控制ღ◈◈ღ，难以储存ღ◈◈ღ。而目前大容量储能技术还未成熟ღ◈◈ღ。

　　另一篇文章还指出ღ◈◈ღ，能源问题同时也是水的问题ღ◈◈ღ。例如ღ◈◈ღ，太阳能热发电技术比燃煤发电的用水量多了68%ღ◈◈ღ。而生物质能源也需要大量水栽种作物ღ◈◈ღ。

　　因此ღ◈◈ღ，人类首次面临着从现有的方便的化石能源向很多方面都不如它的清洁能源转变ღ◈◈ღ。基于这种原因ღ◈◈ღ，作者认为ღ◈◈ღ，建立以化石燃料为主的能源系统用了半个世纪的时间ღ◈◈ღ，而建立清洁能源为主的能源系统可能更困难ღ◈◈ღ、需要更长时间ღ◈◈ღ。

　　但是ღ◈◈ღ，不得不承认ღ◈◈ღ，可再生能源中蕴含着取之不尽用之不竭的能量ღ◈◈ღ，能够完全满足人类所需ღ◈◈ღ。并且其降低温室气体排放的特性是化石能源无可比拟的ღ◈◈ღ，这使得美国人不得不选择可再生能源ღ◈◈ღ。

　　不过文章同时指出ღ◈◈ღ，作为全球最大的温室气体排放国ღ◈◈ღ，美国公众对可再生能源的支持颇为冷淡ღ◈◈ღ。即使在遭遇了有史以来最严重的一次石油污染事件之后麻生早苗ღ◈◈ღ。6月20日ღ◈◈ღ，一项由《纽约时报》和哥伦比亚广播公司联合进行的民意调查结果显示ღ◈◈ღ，尽管90%的受访者认为美国的能源政策需要根本性转变或者完全重建ღ◈◈ღ，但仅有49%的人支持新的对汽油加收税收以资助可再生能源的政策ღ◈◈ღ。

　　基于这种情况ღ◈◈ღ，作者引用波士顿大学经济学家Robert Kaufmann的话得出结论ღ◈◈ღ：“最佳方案是减少能源消耗ღ◈◈ღ。”作者指出ღ◈◈ღ：节能将为美国可再生能源取代化石能源赢得时间太阳城ღ◈◈ღ。

　　当然ღ◈◈ღ，节能并不容易麻生早苗ღ◈◈ღ，在《狡猾的能源交易》一文中太阳城ღ◈◈ღ，作者指出ღ◈◈ღ，大部分专家都认为取代化石燃料需要依靠多种能源资源和技术的配合ღ◈◈ღ，并认为提高现有技术的效率大有潜力ღ◈◈ღ。但事实是ღ◈◈ღ，减少能源需求总量并不容易ღ◈◈ღ。2007年ღ◈◈ღ，San Jose城启动了一个节能项目ღ◈◈ღ，希望能在15年内将人均电力和天然气消耗量降低50%ღ◈◈ღ。但事实上ღ◈◈ღ，两年以后ღ◈◈ღ，他们发现仅仅降低了0.5%ღ◈◈ღ。