2006年7月12日
由于人们担心,在未来几年里,随着化石燃料的减少,能源使用量将迅速增加,桑迪亚国家实验室正在寻找一种新的方式来应对日益增长的能源挑战——能源担保。
桑迪亚能源与基础设施期货集团(Sandia’s energy and Infrastructure Futures Group)高级经理拉什•罗比内特(Rush Robinett)表示:“我们已经把我们的担保技术应用到了能源领域。”“通过这样做,我们正在寻找什么样的能源实践可以最好地满足我们当前的需求,同时不会为子孙后代做出妥协。”
Robinett与能源、基础设施和知识系统中心主任Margie Tatro以及该中心的其他人员一起设计了新的模型,并在最近发布的SAND内部报告《迈向能源保障的未来》中详细介绍了它。
能源保障采取综合方法,实现国家民用和军用能源系统的安全性、可靠性、可恢复性和可持续性目标。该方法借鉴了Sandia在武器系统中应用保证原则的数十年经验,包括选择最佳的燃料组合,并在所有步骤中应用节约原则,从能源生产到最终使用,甚至使用通常被称为废热和质量的东西。
塔特罗指出,在开发能源保障方法时,“可持续性模型是最难创建的,因为在最初的武器系统保障方法中,可持续性不是一个系统要求。”
能源保障措施是Sandia支持能源部国家能源政策目标的努力的一部分,该目标包括使国家能源结构多样化,减少对外国石油的依赖;减少温室气体排放和其他环境影响;打造更灵活、更可靠、产能更高的美国能源基础设施;提高效率和生产力。
在过去的100年里,这个国家很大程度上依赖液态化石燃料,尤其是石油,用于运输、电力,甚至粮食生产。
Robinett说,如今,随着石油价格变得不可预测,全球能源消费增加,尤其是中国和印度,石油集中在动荡的国家,是时候更好地管理我们的燃料了。
“能源无处不在——看看飓风和海啸的力量就知道了,”Robinett补充道。“问题不在于缺乏能源,而在于缺乏管理和利用能源的知识。我们相信能源保障方法是最好的方法。如果我们不遵循这种模式,包括美国在内的整个世界可能会发现自己过着第三世界的生活方式。”
SAND报告概述了实现能源资源与能源需求更好匹配的三步战略。
第一步是从现有的供应中榨取每一单位可用的能源。这不仅仅是采用效率更高的耗电设备(照明、电器和电机)和车辆(柴油和混合动力),还包括废物转化能源的选项,如从垃圾填埋场提取甲烷和将生物质废物转化为液体燃料。塔特罗说,更好地利用有限的化石供应将使中国在迈向能源保障的道路上“争取时间”。
将世界人口控制在地球能够承受的水平,并在某种程度上限制能源需求,也是第一步的一部分。为了满足需求,消费者对能源的需求必须降低。SAND报告指出,传统观点认为,不断扩大的世界人口和经济必须趋于平稳,否则就可能激增到“资源枯竭、社会动荡、疾病流行,然后崩溃”的地步。最终的计划必须有一定的承诺来控制不断增长的人口。
第一步的最后一步是限制化石燃料资源的使用——尽管潜在可回收化石燃料的规模可能永远不为人所知。保全必须是保证计划的主要部分。
第二步是储存能量,以便在没有风、太阳被遮挡或能源供应中断时使用。目前,能源存储技术的使用方式有限,从电池供电单元到管理战略石油储备的短暂中断。可以提供更大能量存储的例子包括太阳能生产燃料电池的氢,太阳能将二氧化碳和水转化为液体燃料,以及太阳能热收集器的能量存储。
第三步是学习如何在地球上以一种安全、可靠、可持续的方式再现太阳聚变过程。“尽管我们不知道核聚变能否成功地成为一种实用的陆地能源,但我们相信,它的前景值得广泛投资,”SAND报告说。
Robinett说:“虽然在能源保障模式中可能不可能完全实现所有目标,但努力实现这些目标远比盲目地走向能源枯竭、环境枯竭和审美绝望,最终发现剩余的稀缺资源无法满足需求要好。”“现在最大的问题是如何在现实世界中实现这一点。司机很可能是人们的钱包,这是由高度不可预测的油价以及日益增长的恐怖主义威胁造成的。”
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