奥巴马总统呼吁采取“全部包括”的能源战略,范围从为电动汽车提供纳税人资金到增加石油和天然气的开采。目标是从太阳能和风能等国内可再生能源获得更大贡献,同时保持传统化石燃料的廉价国内能源。
奥巴马3月7日在北卡罗来纳州对人群说:“我们不能仅仅通过钻探来解决高油价问题。如果我们想要掌控我们的能源未来,那么我们就必须采取全部包括的战略。我们必须开发所有美国能源——不仅仅是石油和天然气,还有风力发电、太阳能发电、核能发电、生物燃料。”
在过去三年多里,负责实施“全部包括”战略的人是能源部长朱棣文。 《大众科学》 3月7日在德克萨斯州奥斯汀通过电话采访了朱棣文,同一天,奥巴马政府启动了一项新举措,旨在使 电动汽车“在未来10年内比今天的汽油动力汽车更经济实惠,更方便拥有和驾驶”。
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[以下是采访的编辑稿。]
国内能源独立是一个有用的目标吗?
努力实现能源独立当然是一个有用的目标。这类似于努力实现零能耗建筑 [产生与其消耗的能源一样多的能源]。好消息是,三年半前,我们进口了大约60%的石油;现在约为45%,而且我们看到这一趋势将继续下降。不同的人有不同的估计。我们在发电方面已经基本实现能源独立,尽管部分电力来自加拿大。
我主要考虑的是运输燃料。这是一个很大的成本驱动因素,特别是如果您进口了45%的燃料,每年在石油上花费3000亿至4000亿美元。我们已经增加了(美国)的石油和天然气产量;我们认为产量已经增加了每天50万桶。我们认为,由于新技术,每天可能还会增加100万桶的产量。
随着我们转向更高效的汽车,我们也看到了运输燃料的使用量放缓、趋于平稳,甚至可能减少。我们看到运输能源更加多样化。液化天然气用于长途卡车已被证明是合理的。如果您每年行驶10万英里,(天然气技术的额外成本)的投资回收期仅为四年。私营公司正在投资数亿美元建设天然气基础设施。如果您在高速公路上每200英里建造一次,您可以获得可观的市场份额,甚至可能是市场的一半。
这是否意味着我们已经放弃应对气候变化?
不,绝对不是。这与气候变化完全一致。天然气作为一种过渡燃料非常棒。它的[二氧化碳排放量]是一半。我们仍然需要弄清楚如何捕获其碳,无论主要来源是什么(无论是煤炭、石油还是天然气),我们都需要在本世纪中叶实现这一目标。
可再生能源正变得越来越便宜。也许在本十年内,风能和太阳能将与任何新的能源形式一样便宜。根据彭博新能源财经的数据,目前风能的平均成本为每千瓦时7.2到7.5美分。[平均能源成本是衡量给定能源的所有成本,从建设到燃料成本。]天然气的价格约为6美分。一个新的燃煤电厂实际上更贵。平均风能比煤炭便宜。
太阳能更贵;它贵两倍。我们相信在未来十年内它会下降两倍。在过去的四年里,它已经下降了三倍。我们看到电力结构中碳排放量越来越少。
在运输方面,将混合使用电气化和下一代生物燃料和效率。如果我们取得突破,它可能会改变游戏规则。
您认为这些突破可能来自哪里?
物理方面的突破将体现在材料方面。电池制造商Envia(美国能源部(DoE)能源效率和可再生能源办公室及其高级研究项目局–能源都对其提供了支持)刚刚宣布了一种每公斤400千瓦时的电池。这至少是之前最好水平的两倍。它仍然需要经过更多的防弹和测试阶段。这将至少使电池成本降低两倍,而且该公司对此更为乐观——他们认为可以降低四倍。
我们正在投资其他电池公司,这些公司的技术将比这再提高两倍。如果我们看到这些类型的电池,一旦在十年内将每公斤电池的价格降至150到200美元左右(这是能源部的目标),那么您将拥有20000到25000美元的汽车,续航里程为150英里,并且可以在五年内通过较低的燃料成本收回成本。相比之下,一辆普通的五座汽车的价格为18000美元。它不是50000美元到100000美元的汽车;它是所有美国人都能负担得起的。如果我们达到这些价格,这种情况就会发生——尽管我不知道我们何时才能实现这一目标。永远开车经过加油站的感觉是无价的。
生物燃料的出现时间稍晚,仅仅是因为您的竞争对手是石油。我们希望在没有任何补贴的情况下,并且在其他碳投入非常低的情况下发展一个产业,这样您就可以将二氧化碳排放量减少五分之一。能源部资助的早期研究表明,有微生物可以通过简单的糖来喂养,并产生柴油燃料。它已经在巴西进行了试点,因为那里的糖很便宜,但他们正在寻找美国的工厂来使用玉米淀粉。最终,他们的目标是用纤维素和半纤维素等复杂糖来喂养,并产生柴油、汽油或航空燃料。
另一家公司正在使用光合作用细菌,并交换整个基因组和代谢途径。它产生长烷烃链,这是柴油燃料的直接前体。它的能量效率为5%到10%,而普通植物的效率只有1%。这种可怜的蓝细菌的80%的代谢必须用于产生燃料。它已经成功了。现在我们必须进一步提高代谢率,许多合成生物学家认为他们可以做到。他们知道如何降低诸如繁殖之类的代谢能量。他们只想保持那些能够自我修复和制造燃料的系统。这是一种有点奇怪的细菌或酵母。在过去15年左右的时间里,我开始对这样的生物学感兴趣。我非常关注这一点。这真的几乎就像科幻小说。
现在,使用生物燃料,您确实需要建立基础设施,而使用电气化,我们已经有了插座。
在奥巴马政府期间,在政府应该如何资助这些新兴能源公司或任何类型的公司方面,吸取了哪些教训?
能源部的优势领域在于早期阶段,即研发。然后,当您开始帮助部署以及如何为部署融资时,政府发挥着重要作用。至少其他国家认为,通过资助首批此类工厂来帮助部署是非常重要的。您可以通过任何方式帮助资助部署:融资、上网电价、清洁能源标准或可再生能源配额标准。这是一系列使市场需求形成组合的东西。
市场需求可以帮助您逐步学习。您生产得越多,您就越擅长。除了研究之外,您还需要市场需求。如果您没有市场需求,而且人们不认为会有市场,这将是一个先有鸡还是先有蛋的问题。这是研究和行业说“是的,我可以以此为生”的结合。
在技术快速发展的领域,在协助部署时必须格外小心。有些事情发生得如此之快,以至于没有人预料到。例如,光伏发电的价格一年下降了80%,另一年下降了40%。这些价格现在已经稳定下来。
美国必须继续成为这项技术(光伏)的参与者,这一点非常重要。我们发明了很多东西,从硅到碲化镉[太阳能电池],应有尽有。我们仍然有能力胜过竞争对手。其他国家可能会提供更多援助,看看德国及其高科技汽车产业。但是我们的汽车制造业正在强劲复苏。他们现在正在制造高质量的汽车,他们相信可以在全球范围内销售,但却在美国制造。
事情会发生。我并没有在这里真正学到这一点,我清楚地知道,意想不到的事情可能会发生。[技术]领先地位可能会丧失。这是一个竞争非常激烈的世界。例如,我们发明了飞机,失去了领先地位,然后又回来了。
我们在包括大多数新能源在内的所有高科技制造领域仍然具有很强的竞争力。我们需要选择我们的战场,但我们可以在很多战场上——而且应该——获胜。