2010年美国新能源技术进展
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摘要: 截至2010年底,通用汽车和日产介绍了他们期待已久的电动汽车,插电式混合动力汽车雪佛兰伏特和全电动日产Leaf。如果这些是成功的,它们可以给汽车行业带来翻天覆地的变化,这个行业几乎完全依靠石油驱动汽车。但是,电动汽车能否流行,取决于改进的技术,特别是开发..

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  截至2010年底,通用汽车和日产介绍了他们期待已久的电动汽车,插电式混合动力汽车雪佛兰伏特和全电动日产Leaf。如果这些是成功的,它们可以给汽车行业带来翻天覆地的变化,这个行业几乎完全依靠石油驱动汽车。但是,电动汽车能否流行,取决于改进的技术,特别是开发更好的电池。

  更好的电池

  伏特和 Leaf 都使用先进的锂离子电池,这种电池根据汽车制造商将计算,使用寿命比你的笔记本电脑的电池长许多倍。但它们也更昂贵,而能驱动一辆汽车行驶的距离却是有限的。在近期内,几种更好电极可以储存更多的能量,而只使用较少的材料,这可能会有帮助,比如有几款硅电池松下就正在推出(《特斯拉公司使用的高能电池来自松下》)。而一项新的测试让研究人员可以很快筛选各种组合的电极和电解质,找到的一些组合将可持续使用一辆汽车的使用寿命(《更快地测试电动车电池》)。

  从长远来看,新的电池化学,比如锂硫电池,就可以提供潜在而言大得多的储能,而只需较低的成本,这是对比锂离子电池而言(《存储更多进入锂电池》)。而新的方法使用液体电极而非固体电极,这就有助于突破的能量存储极限,这一极限使电动汽车车难以竞争过燃气动力汽车(《新型电池用于廉价电动汽车》)。

  更便宜的太阳能发电

  在全国许多地方,电动汽车车实质上是煤炭驱动,行驶所依赖的电力来自化石燃料。电力是高效的,所以它们比传统汽车排放的二氧化碳更少。但是,如果电动汽车要实现它们的真正潜力,降低污染,那么它们就需要使用更多的可再生能源或低碳能源电力,比如核能(《地上的巨洞)。

  太阳能发电今年都看到了显着的进步,常规太阳能面板制造商降低了成本,提高了效率,而一些实验室也推出了先进的样机。中国占了很大篇幅的新闻报道,中国的制造商都优化了他们的设计(《太阳能的大跃进》)。

  在美国,政府的贷款担保有助于增加投资太阳能技术,包括薄膜太阳能制造商的投资,比如阿邦德太阳能公司(Abound Solar)的投资(《太阳能电池制造商获得4亿美元的支援》)。但是,目前尚不清楚,2009年刺激法案的钱用完的时候,联邦政府支持的产业会发生什么变化(《基础设施的现金》)。新的能源高级研究项目署(ARPA - E)提供的资金正被用来寻找更便宜的方法生产传统的硅太阳能电池板(《制造更多的硅太阳能电池》)。

  与此同时,一些实验室制成的样机是潜在的超高效新品种太阳能电池板。纳米结构有助于太阳能电池板吸收光线,提高它们的功率输出百分之三十以上(《TR10:光捕获太阳能光电版和太阳能电池采用纳米颗粒捕获更多阳光》)。研究人员正在寻找的一些方法都是周围着半导体固有的物理局限,他们展示的依靠太阳能电池原型有一种效果,使光子可以产生多个电子。这种方法可以增加太阳能功率输出百分之五十(《突破太阳能电池的效率极限》)。有一种新的方法采用太阳的热和光发电,有可能使太阳能电池板功率输出翻番(《新方法利用太阳能》)。

  这些原型需要多年才能商业化,但是,增加太阳能电池板的功率输出不需要大幅度增加制备成本,这样,这些样机不仅可以减少太阳能板每瓦特成本,而且可以减少太阳能电池板所需要的数量,因而也减少运输和安装成本,而这些将会是关键的,可以使太阳能匹敌传统电力。

  清洁燃料和高效发动机

  同时,更好的发动机将减少对石油的需求。大量的新发动机原型可以实现的燃油效率超过了混合动力汽车(《重塑汽油发动机,70mpg,无需混合动力》以及《两冲程发动机反思》)。

  即使先进生物燃料比如纤维素乙醇(cellulosic ethanol)正在慢慢进入市场(《是什么阻碍着生物燃料?》),一些公司还是在开发新一代生物燃料,这种燃料的化学性质像汽油或柴油,这类替代品可用于现有的汽车,输送也可使用现有的管道。研究人员培育出的基因使细菌可生产柴油燃料,正在对这些搞商业化的一家公司称为LS9公司(《基因制作碳氢燃料》)。另一家公司已经开始在巴西生产前体合成柴油(《寻求生物燃料最佳效果》)。研究人员设计的微生物,可以把阳光和水转换成柴油(《TR10:太阳能燃料》)。而美国政府资助1.22亿美元给予一个研究中心,目标是把阳光转换成燃料,不使用微生物(《来自太阳的燃料》)。

  可以肯定,还需要几年时间,许多这些进步才能有办法进入市场。美国缺乏一项全面的能源政策,而许多创新正在进行,这就不得力(《零碎的能源政策仍然会减少温室排放》)。国会未能通过今年财政预算可能扼杀研究和发展,例如能源高级研究项目署的资金就悬而未决(《能源研发前景暗淡》)。但如果愿意妥协,允许通过民主党和共和党在今年年底通过减税法案,这种情况继续保持的话,就有可能出现令人惊讶的进步。同时,中国将继续推进各项计划,带领世界电动汽车发展,提供政府激励资金开发这种汽车,并安装充电站。明年,这种雄心会显示在中国境外,中国汽车制造商比亚迪计划开始销售其第一款电动汽车,是在美国销售。


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