中国要实现能源自由,抛弃石油、煤电吧

科技良言 2024-10-30 17:53:15
中国要实现能源自由,抛弃石油、煤电吧

宏大的历史进程中,人类能源掌控能力巨大跃迁正在发生。

在人类历史的长河中,能源革命无疑与我们每个人的生活紧密相连,其深远影响将远超以往任何一次工业革命所带来的变革。

在这场波澜壮阔的能源革命中,人类对能源的控制和利用能力得到了前所未有的提升。

追溯过往,在人类进化的四百万年漫长历程中,我们所能掌控的能量仅限于活体生物质能量以及少量的水力、风力等自然能源。

然而,随着第一次工业革命的浪潮席卷全球,蒸汽机等机械发明的问世,使人类得以掌握煤炭等化石能源,这一技术飞跃极大地增强了人类的主观能动性,提升了我们实现愿望的能力。

紧接着,第二次工业革命以电磁感应等电学原理为基础,推动了电气化的蓬勃发展,极大地拓展了人类的生存活动空间,提高了生活的便捷性和能量转换的效率。

而第三次工业革命则是以信息技术、生物科技为主导,以纳米、分子、量子技术为支撑,进一步提高了人类对能量控制的精细度和智能化水平。

当我们站在历史的高度审视这场能源革命时,不禁思考:一百年后的人们将会如何回望这段历史?

他们或许会如此描述:自二十一世纪以来,面对能源供需和分配的严峻挑战,核能和太阳能利用技术取得了突飞猛进的发展,使得人类在二十一世纪末所掌握的能源总量相较于二十一世纪初增长了数十倍之多,并成功构建了太阳能利用的终极解决方案。

此外,人工智能在这场能源革命中扮演了举足轻重的角色,它使人类能够超越肉体的限制去控制能量,实现了能量与人工智能的深度融合,成为不依赖于人体的强大生产力,从而极大地解放了人类本身。

因此,这场能源革命是以太阳能等清洁能源的广泛利用和人工智能的快速发展为基础的一场深刻的技术变革,它标志着人类正逐步走向自我解放的道路。与前三次工业革命相比,这场技术变革在能量总量的增长方面更为显著,人类的主观能动性不再局限于肉体,而是得到了极大的拓展和延伸。

在能源革命的第一阶段圆满落幕之后,人类的生存空间将不再局限于地球,而是拓展到了月球、火星以及更遥远的星际外层空间。

而能源革命的第二阶段预计将在二十二世纪拉开序幕,以核能的更大规模应用为主线,得益于核聚变、月球氦3应用等技术的不断成熟,人类有望摆脱对太阳的依赖,掌握更为巨大的能量源泉。在这一阶段,生命技术革命也将同步推进,生命科学的进步将有可能延长人类的生命长度,使人类的寿命得到大幅提升。同时,生命的演化和表达也将有可能受到人类的意志调控。

当能源革命的两个阶段全部完成之时,它将成为人类文明发展史上最为辉煌的篇章,永远镌刻在人类历史的丰碑之上。

如何将上述论述应用到具体的技术变革中呢?

有9个议题,展开讨论讨论第一和第二个议题。

1:新能源汽车的发展

光伏、风电的度电成本已经降到了很低的水平。在阳光照射时间长、风力较强的地区,风光电度电成本甚至已经低于煤电和天然气,仅是石油等移动能源的十分之一。在某些条件最好的水电地区,风光电的度电成本也能与之相当。

目前的挑战在于储能,目前的储能方式大多是考虑如何优化单个能源利用环节。例如,电化学储能主要追求高密度和低成本,但物理规律限制了其短期内的发展。电化学储能的储能容量无法超过化学反应的内能,如氢氧反应是所有储能方式中最能量密度最高的。但并不是最优的。

因为在目前的技术界,没有人考虑过将储能在太阳能利用系统中作为一个瓶颈环节来优化。如果以系统来考虑是在车上按照一个发电电动机+可再生液体燃料为最优储能方式。

具体来说,光伏发电效率可以达到25%,电动车车载电池充放电效率可以达到95%,电动机效率可以达到92%。从太阳能转化为车辆驱动力的效率可以达到21%以上。通过车载发电电动机和可再生燃料,我们可以实现储能的低成本。使用车用燃料的购买成本可以节省超过一万亿,而中国2021年车用燃料(如汽油、柴油等成品油)约为2.33亿吨。车用燃料度电成本大约为2元。而分布式光伏发电上网电价已经低于0.65元到0.35元每度。如果我们能实现光伏直充替代车用燃料,那么相当于每年为社会节省1.5万亿加油费。十年能节省15万亿,中国人均可分得一万元。

2:能源控制总量的提升

当前人类能源掌控总量是180万亿度电能每年,而发电量是约28万亿度。如何极大提升人类自主意愿的能源使用?

如果将能源应用于大气内水循环,人类掌控能源可以提升数十上百倍,而这些能源使用可以让人类大规模开发干旱地区,或更多土地。

此外,外太空的开发也需要巨大能源,如果外太空旅行规模达到当前航空规模的十分之几,那么我们需要的能源约为数百万亿度。

3:电力和电网技术的发展方向

4:核能、化石能源和地热等辅助能源在未来能源中的地位和作用

5:如何实现地球、月球和火星相互往返的能源技术突破

6:100年后地球上的能源应用会是什么样子

7:月球火星上如何最优利用太阳能,直接关系到能把月球火星开发到什么程度

8:如何通过调水发电改造地球,改造后的地球会是什么样子

9:当人类极大程度地掌控了太阳能,比如完全开发了地球、月球和火星,下一个能源利用发展的台阶如何跳跃。

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