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应对美国能源挑战需要多种雄心

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由于石油价格逼近每桶100美元,大气温室气体浓度稳步上升,美国必须认真致力于一项长期计划,以提高国家的能源安全并应对气候变化威胁。迄今为止,国家领导人在这些目标的重要性上花费了大量口舌,但相对于美国作为能源消费国和二氧化碳生产国的规模而言,他们为实现这些目标采取的实际步骤却寥寥无几。美国需要走出观望,真正投入其中。

照常营业的做法行不通。随着时间的推移,经济和政策可能会自发地转向更高效、更环保的能源技术,但这些反应几乎肯定太慢,无法避免大规模的气候破坏,而气候破坏要求在50年内控制温室气体排放。本杂志长期以来一直认为,最佳策略可能需要调用所有可用的选项:不仅包括太阳能、风能、核能和其他能源,还包括更清洁的煤炭和更广泛的节能。尽管如此,即使只是为了展示可能实现的目标,有时也值得思考一下,一组相关的技术能发挥多大的作用。

在第64页开始的“太阳能宏伟计划”中,肯·茨威贝尔、詹姆斯·梅森和瓦西里斯·弗瑟纳基斯概述了美国如何构建太阳能基础设施,该基础设施到2050年可能提供美国三分之二的电力和三分之一的总能源——足以使美国摆脱对海外石油的依赖,并将二氧化碳排放量降至目前的三分之一多一点。作者没有援引太阳能技术的假设性突破;他们依赖现有技术及其渐进式改进。据他们估计,该计划需要在40年内补贴4200亿美元。但就能源和环境安全而言,这笔款项可能是一笔划算的交易——正如他们所指出的,这与其他主要支出(如农业补贴(我们可能指出,还有伊拉克战争的资金))相当。他们的分析是否正确,以及这样的太阳能计划是否真的是最佳选择,这些都有待商榷,但这正是重点:我们所有人都应该大胆思考应该做什么,而不是被问题的大规模性吓倒。


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钟林王在第82页开始的“自供电纳米技术”中描述了一种非常不同的获取和节约能源的方法。他和他的同事们正在开发的微型压电元件系统可能是为微型设备供电的理想选择。它们可以利用周围环境中的环境能量——例如,未来的医疗设备可能会从血液流过血管的冲力中获取能量。预计这种自供电系统将在未来的技术中发挥普遍作用。王的文章与茨威贝尔、梅森和弗瑟纳基斯的文章形成了很好的对比:为了应对我们的能源和环境挑战,我们不能害怕思考大问题,但我们也不应忽视小问题。

约翰·雷尼 总编辑

大众科学 Magazine Vol 298 Issue 1本文最初以“大小解决方案”为标题发表于大众科学 Magazine 第298卷第1期(
doi:10.1038/scientificamerican012008-4i3Tjt0NCiUevHaZXm3bjc
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