实现净零碳排放的技术尚未成熟,但...

它已经在研究实验室中开发中

In an illustration, a circle is split into three sections showing trees, rocks and a pond; wind turbines; and solar panels.

美国气候特使约翰·克里最近表示,为了在2045年实现净零排放目标,我们将“需要我们尚未拥有的技术”。 嗯,他说对了一半。 确实,应对气候变化需要创新的、技术驱动的想法,这些想法可以以极快的速度进行测试、复制和扩展。 但发明全新的技术不一定是答案,认为我们可以完全依靠今天的技术来实现百分之百的清洁能源的想法也是不现实的。

这是因为变革性新技术的基石今天已经存在于研究实验室中。 然而,这项技术需要能够支持快速测试和扩展的设施。 它需要一种方法,允许研究和技术开发在没有失败恐惧的情况下共存;一个经过验证的流程,可以快速有效地将实验室创新推向市场。

例如,西雅图的 BlueDot Photonics 公司已经能够在(相对)短的时间内开发出技术并获得资金,用于生产下一代太阳能电池,这可以将电池效率提高多达 30%。 撇开技术不谈,BlueDot 的工作从华盛顿大学化学实验室的研究想法发展成为一家可行的初创公司,并在三年内进行了产品测试,这一事实正是我们需要关注的原因。


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 他们是怎么做到的? 他们将他们的想法带到了清洁能源测试平台。

一般来说,测试平台是用于测试、构建和演示新技术的设施。 可以将其视为科学家、研究人员和企业的试验场。 与测试平台合作意味着可以获得技术娴熟的科学家和更高水平的技术,以便在产品上市之前开发和测试新产品。

从历史上看,气候变化研究和技术进步一直因高昂的成本和时间延误而受阻。 技术部署者和研究人员之间也存在脱节,这意味着研究和测试及实施研究的工具都存在,但两者并不总能结合。 清洁能源测试平台已成为克服这些障碍的模型,它结合了顶级的执行者和绝妙的想法,以开发和部署及时、经济高效且可行的清洁能源技术。

为了充分利用这些设施并增加更多设施,需要强有力的联邦合作。 今年 3 月,拜登总统提出了一项 2 万亿美元的基础设施提案,其中包括 350 亿美元用于气候技术研究和开发。 通过这项法案意味着我们能够在需要清洁能源解决方案时将其推向市场,避免为时已晚。

在华盛顿州立法机构和私人慈善机构的支持下,华盛顿大学清洁能源研究所于 2017 年启动了华盛顿清洁能源测试平台,以加速太阳能收集、清洁能源研究所储能和系统集成等领域的新技术的开发、扩大规模和应用。

在 2019 年“突破能源”关于“能源创新前景”的报告中,清洁能源测试平台被确定为国家典范,它是一个开放访问的设施,其 основание 原则建立在用户保留所有知识产权的基础上。 它提供定制的培训和仪器使用,用于制造原型、测试设备和模块以及集成系统。 这种模式不仅为清洁能源研究人员、企业家和投资者节省了数百万美元的昂贵仪器和人员费用,还加快了产品上市进程。 这意味着地球将更快地变得更健康。

在传统模式下,将新想法从研究转化为商业产品通常需要十多年才能上市,即使如此,它可能只触及很小的市场细分,而且成本可能过高,无法合理地扩展到足以产生影响的规模。 测试平台为更多公司(从学生创业公司到大型企业)提供了实验、失败和成功的机会,而不会因过高的成本、缓慢的研究迭代和其他耗时的流程而受阻。

测试平台不仅仅是美国西北太平洋地区的想法。 印第安纳州是电池创新中心的所在地,这是一个测试平台式的实验室,专注于安全、可靠和轻型储能系统的快速开发、测试和商业化。 密歇根大学的电池实验室将材料科学家和工程师与供应商和制造商配对,以扩大下一代锂离子技术的规模,并测试实际应用。 加利福尼亚州的 CalTestBed 和南卡罗来纳州的 Dominion Energy 创新中心也存在类似的清洁能源测试平台设施。

新兴的清洁能源测试平台模式只有在联邦政府的合作(即:资金和基础设施)下才能取得成功(并产生指数级的影响)。 除了提高现有测试平台的产量外,联邦政府的支持还将为在全国范围内复制该模式提供手段,从而释放美国在扭转气候变化方面的全部潜力。

这是一篇观点和分析文章;作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。

Daniel T. Schwartz is the founding director of the University of Washington's Clean Energy Institute and Boeing-Sutter Professor of Chemical Engineering. His research explores electrochemical systems, including the performance of batteries and fuel cells. In 2018, he received the Presidential Award for Excellence in Science, Mathematics and Engineering Mentoring from the White House. He is a Fellow of the Electrochemical Society, member of Washington State Academies of Sciences, and board and executive committee member of the CleanTech Alliance.

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