全世界每天消耗8400萬桶石油，美國占其中的1/4。與此同時，大氣中不斷上升的二氧化碳含量導致永凍土融化，冰架坍塌。氣候學家警告說，如果排放量保持目前水平，下一代人將面臨史無前例的環(huán)境災難。對于這個問題，沒有什么解決方案能夠一招見效。在幾十位科學家和能源專家的幫助下，美國科學家收集了一套新技術。利用這些技術，到2025年，美國可以把石油消耗量減少一半，同時大大降低對煤炭和天然氣等礦物燃料的依賴。加上現(xiàn)有的核電和水力發(fā)電，可更新能源將使美國基本上無需產生溫室氣體的燃料就可滿足家用和經(jīng)濟發(fā)展的需要。美國《大眾科學》月刊最近刊登文章介紹了這套新技術，文章題為《十大方案解決美國對礦物燃料的依賴》，摘要如下：
當然，這條道路不會一帆風順。20年后，你也許能從飛機上看到天空中的風力發(fā)電站——也可能看不到。但是，有一件事可以肯定，研究人員和公司都在競相尋找能利用可更新能源的最好技術。
這個能源新時代的主要障礙不再是技術，而是政治和行政障礙。如果能夠克服這些障礙，回報將非常可觀：降低貿易赤字，加強國家安全，創(chuàng)造數(shù)百萬不可出口的工作。我們還可以緩和一連串難以解決的環(huán)境問題，大大提高美國的競爭力和自給自足能力。下面就是我們的方案。
一、利用風能
幾十年來，渦輪機槳葉越來越輕，越來越有力，這使風力裝置越來越大，越來越有效。最大的葉片比自由女神像還高。最近，渦輪機的發(fā)展已經(jīng)配合機器的設計，可以滿足特定的風力條件。比如，為美國大平原設計的渦輪機就不同于容易刮颶風的墨西哥灣沿岸地區(qū)。
這種技術的主要障礙在于：風是變化莫測的。但是，這個問題在很大程度上已經(jīng)通過更為準確的預測得以解決。過去，不少人懷疑工業(yè)規(guī)模的風能發(fā)展能否得到接受；現(xiàn)在，越來越多的地區(qū)都對此表示歡迎。在中西部地區(qū)，農場主搶著把地租給電力公司：后者為每臺渦輪機支付2000至4000美元。
毫無疑問，某些風能技術開發(fā)商開始向天空發(fā)展。天空風能公司就在研制一種飛行發(fā)電機。這種裝置在1.5萬英尺(約4600米)的空中自轉，通過電纜與地面連接。這種設計還必須要克服固定和維護引發(fā)的難題。但是，沒有人懷疑，高空中的風最強、最穩(wěn)定、也最富含能量。
二、分布式發(fā)電
現(xiàn)有的電網(wǎng)是從某個中心向所有用戶單向輸電。“分布式發(fā)電”更為可靠。按照這種辦法，風能和太陽能一類的發(fā)電裝置設在家庭或工作場所內部或附近，與復雜的數(shù)字分配系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連通，按照高峰和非高峰期的需求輸電，以實現(xiàn)最高能效。
三、加速發(fā)展混合動力車
當美國陸軍最近宣布要開發(fā)一種新型混合動力“悍馬”以節(jié)省燃料，你可以肯定，混合動力技術的時代到來了。
混合動力車集內燃機和電動機于一體：這種混合裝置可以重新捕獲剎車時的能量，把閑置能量儲存起來，同時減少發(fā)動機自重以提高里程。但是，這一代混合動力車剛剛離開展廳，下一代混合動力車的舞臺就已經(jīng)搭好。新一代產品稱作并聯(lián)式混合動力車(PHEV)，晚上在自家車庫就可充電，大大減少了汽油用量。
伯克利加利福尼亞大學可更新和適當能源實驗室主任丹尼爾·卡門說：“如果目前在美國的車輛都由PHEV代替，石油消耗量將減少70%到90%，這將使美國在未來的多年里自給自足，無需進口石油。”即使這些電動車的能量來自燃燒煤炭的火力發(fā)電站，二氧化碳排放量也可降低一半以上。如果這些能量來自于可更新能源，油箱里的燃料又是生物柴油或者乙醇，其效果還會大大提高。
顯然，這種情況不可能在一夜之間發(fā)生。目前，只有戴姆勒—克萊斯勒公司制造出并聯(lián)式電動車的樣機，其他汽車制造商在發(fā)展這個市場方面動作緩慢。
無論用傳統(tǒng)發(fā)動機還是混合發(fā)動機，減輕車輛自重在節(jié)省燃料方面的潛力經(jīng)常遭到忽視。專家說，用高強度的輕型復合材料代替鋼材，可以把混合動力車的燃效提高一倍左右。這大概是最有效、最可行的辦法。
此外，最近的一項研究顯示，如果美國路面上的每輛轎車和卡車都裝上通風座椅，空調消耗的燃料可以減少7.5%，讓美國人每年少用5.22億加侖(約合20億升)石油。
四、“釀造”更好的乙醇
把錢投給中東酋長還不如投給美國農場主，這只是乙醇重新得到青睞的一個原因。今年，美國汽車制造商將向市場投放100萬輛可變燃料車，提供乙醇的加油站也將增多1/3，達到1000個左右。
麻煩在于，目前美國生產的乙醇多數(shù)來自玉米，其生產過程需要消耗大量礦物燃料。
伯克利的丹尼爾·卡門認為，以玉米為原料的乙醇是一種“過渡”燃料。他說：“要想讓乙醇對減少汽油消耗和緩解全球變暖等問題發(fā)揮作用，我們需要在大范圍內從玉米乙醇轉向纖維素乙醇。”纖維素乙醇由柳枝稷、木屑和玉米穗子一類的農業(yè)廢料制成。
今天，用于制造這種燃料的酶價格昂貴。但是，“解決辦法”卻可能很小很小。能源部聯(lián)合基因組研究所所長埃迪·魯賓說：“白蟻尾腸中的微生物能把植物纖維素轉化為碳水化合物。我們正在對這些微生物的DNA進行排序，以便最終考慮通過生物工程培育出新的有機體以分泌這些酶。”換句話，從本質上說，有朝一日，我們的汽車將由蟲子的體液來提供動能。
五、打開太陽燈
明年年初，洛杉磯東北部的沙漠將豎起幾十個巨大的斯特林(公司名——本刊注)凹面鏡。這些直徑達37英尺(約11米)的鏡面將把陽光反射到一個熱量收集裝置，陽光再把氫過渡加熱到1300華氏度(約700℃)，推動發(fā)電機。全世界最大的太陽能發(fā)電廠建成以后，莫哈韋沙漠將出現(xiàn)大約兩萬架太陽能集熱器，為27.8萬戶居民供電。
斯特林太陽能集熱器可以把30%的太陽能化為電，是今天效率最高的太陽能發(fā)電技術。人們大多把太陽能等同于光電池。這些電池只能轉化15%的太陽能，但好處是可以在用電的同時發(fā)電，減輕輸電網(wǎng)絡的壓力，并且可以把任何一個曬到陽光的表面變成能源收集裝置。在不太遙遠的未來，我們也許能用身上的襯衫或外套給手機等裝置充電。最終，我們的混合動力車或許將得以利用自身的表面收集太陽能，以提供動力。有朝一日，我們也許還能坐上太陽能飛機。這一切將主要通過提高單位面積捕捉的太陽能以及降低關鍵材料的成本來實現(xiàn)。
六、轉向氫燃料
得到大肆宣傳的氫經(jīng)濟潛力巨大，但實施起來卻絕非易事。大自然沒有直接提供純氫燃料，目前最便宜的辦法是從石油或天然氣中提取，這絲毫無助于減少二氧化碳的排放。
但是，氫動力燃料電池的效率已經(jīng)比內燃發(fā)動機高一倍以上。在冰島，可更新能源使氫經(jīng)濟變得可行。在美國，有朝一日，額外的風能或許將制造出氫。研究人員甚至還可能對有機體進行基因改性，直接把太陽光轉化為氫。這或許將帶給我們一個光明的“氫未來”。
七、潮汐發(fā)電
最近的一項研究表明，美國近岸海域蘊藏著豐富的電力，其中約有1/8可以在幾乎不影響環(huán)境的條件下開發(fā)，相當于我們現(xiàn)有全部水電站的產量。
像在其他大多數(shù)可更新能源領域一樣，歐洲人走在了前面。今年夏天，葡萄牙開始安裝一個近岸潮汐能轉換器。這種蛇形的鋼管鏈將在半潛狀態(tài)下向外延伸3英里(約5公里)。到2008年，這套裝置將為大約1.5萬戶家庭供電。
潮汐蘊藏的能量強度是風的10至40倍。就技術而言，水動力系統(tǒng)的成熟速度也更快。潮汐渦輪機技術從本質上說就是在密度更大的介質中運轉的風車。這種技術的發(fā)展速度尤其迅猛。今年夏天，紐約東河8英尺(約2.4米)深處的6臺渦輪機將開始發(fā)電。這些緩慢轉動的螺旋槳將在第一年發(fā)電52.5萬千瓦時。如果18個月的試用效果令人滿意，渦輪機的數(shù)量還將增加，發(fā)電量將達到2600萬千瓦時，為8000戶居民供電。這對戈瑟姆地區(qū)的能源消耗量幾乎沒有什么影響。但是，專家說，令人激動的不是項目的規(guī)模，而是技術的發(fā)展。這將是世界上第一個潮汐發(fā)電廠，一個可能帶來穩(wěn)定、無污染能源的原型。
八、向深處挖
地熱能源協(xié)會的執(zhí)行理事卡爾·加韋爾說：“西得克薩斯州廢棄油井產生的熱水當中儲藏著5000兆瓦地熱能。但是，這些能源都白白浪費了。我們利用地熱的能力遠遠超過我們對這項技術的實際使用。”
地熱技術利用地球內部的熱量發(fā)電或給建筑供暖。夏威夷、阿拉斯加和西部各州一直都是公認地熱資源豐富的地區(qū)。但是，新型發(fā)電廠將得以利用溫度低至160華氏度(約71℃)的地熱水庫發(fā)電。
地熱的運用大概還不局限于此。科學家正在設法利用“干熱巖石”采熱技術建起人造地熱水庫，把水壓入過熱水晶巖。水在流入熱巖開口時加熱，然后經(jīng)由生產井送回地表，其熱量作為能源得以開采，然后再把這些水壓回去，如此循環(huán)往復。
九、利用垃圾制造煤氣
我們自舊石器時代以來就在燃燒“生物燃料”。那時候，我們燃燒木材在洞穴中取暖，烤象腿。今天，多數(shù)“生物燃料”仍然取自木材。但是，我們正在逐漸完善利用農業(yè)廢棄物甚至垃圾發(fā)電的技術。像礦物燃料一樣，這些材料燃燒時也釋放出二氧化碳。但是，排放出來的二氧化碳卻被植物生長時吸收的二氧化碳抵消了。
能源部全國生物能源中心的理查德·貝恩說，在新一代技術中，“氣化”大概最有潛力。氣化裝置利用高熱在低氧環(huán)境下把農業(yè)廢料轉為氫和一氧化碳的混合物，可以在鍋爐中燃燒，或者在渦輪機中代替天然氣。這種轉換可以把能源效率提高10%，釋放出的氣體可用來推動蒸汽輪機，進行第二輪發(fā)電。整個過程中浪費的熱量則可用來給建筑物或整個城市供暖。
十、利用“負瓦特”
上世紀70年代，節(jié)能意味著關燈。今天，《家庭節(jié)能方案》一書的作者保羅·舍克爾說：“現(xiàn)在到了利用技術把同樣一件事做得更好的時候了。”美國現(xiàn)在每創(chuàng)造1美元經(jīng)濟產出消耗的能源比30年前減少了47%，這在很大程度上要歸功于技術進步。令人遺憾的是，由于供應方缺乏效率，生產出來的大量能源都在傳輸途中白白浪費。消費者對此無能為力，但在家里節(jié)約能源卻非常簡單——電費下降就是報償。落基山研究所的艾默里·洛文斯說：“我稱之為‘負瓦特’。最便宜、最清潔的能源莫過于沒有制造出來的能源。”
