中国再创奇迹！在外太空建造“发电站”，14亿人不怕没电用了

笔者：扶苏

如今，我国的“祝融号”火星车已经在火星表面展开了初步 探索 ，给人们带来了很多关于火星的重要信息。

虽然人们的注意力被刚刚进行的神舟十二号载人航天任务吸引，但是从更加全面的角度去看，这都是我国航空航天事业的重要成就，它们都将在未来发挥巨大的作用。

“祝融号”火星车配备太阳能装置获得动力

俗话说：“人是铁，饭是钢”，火星车也不例外。如今人们给“祝融号”配备的是太阳能装置，两侧的光伏电池能够有效吸收太阳能量，为其提供源源不断的动力。

相对来说，太空环境比较特殊，火星表面没有厚厚的大气层，也不存在因为空气湿度大而出现阳光散射的现象。所以光伏电池能够吸收更多的太阳能量，足以支持火星车内部能源需求。

值得注意的是，并不是所有火星车都完全依靠光伏电池，美国的“好奇号”、“毅力号”火星车就配备了核电池。

科学家表示，由于核电池的能量密度较高，所以便于携带，未来很有可能在更多太空 探索 领域发挥作用。

火星车需要更多新能源尤其是可再生能源

当然，它们也有缺点，比如造价高昂，同时还会产生放射性物质，稍有不慎就会出现意外，还需要改进更多技术上的问题。

在此基础上，光伏电池依然是太空 探索 的主流支持，大多数航天器仍然会选择这一能量供应方式。

同时，考虑到火星表面存在黑夜期，火星车如果没有太阳能供应就被迫进入休眠期，所以人们也在考虑其他能源供应方式。

也就是说，仅仅依靠从地球运输能量是不够的，火星车需要更多新能源，尤其是可再生能源，于是人们想到了风能。

火星表面巨大的压力差能够助力风力发电

的确，火星表面常常出现大风，这其实是由热力差异引起的。虽然火星大气稀薄，但是特殊的地形地貌也给这里的风提供了机会，巨大的压力差让风力发电成为一种可能性。

科学家认为，大气稀薄也有可能是导致火星表面风力发电成效不佳的原因之一，因为这里的发电效率只有地球上的百分之一，所以他们并不认为这是一个好方法。

实际上，也曾经有科学家在上个世纪就模拟了火星表面的风力情况，并且试图通过小型风力发电机来为其提供源源不断的能量。

遗憾的是，在火星表面充分利用风能也是有条件的，这一点在地球上也不例外，并不是所有区域都能够使用风能。因此人们还有很多难题没有破解，只有突破更多限制，我们才有可能为“祝融号”和接下来的众多火星车提供有力的支持。

我们需要着眼于我们星球以外的新解决方案来解决气候危机问题。为了扭转全球变暖，首先需要解决的能源生产问题。

web3，太空技术和气候解决方案是未来将会有飞速发展的三个领域。我相信它们有共同点，而这些共同点尚未被 探索 ，且它们可以结合起来，形成互利和可持续的解决方案，以解决我们星球目前最大的问题—燃烧化石燃料生产能源。

当可以持续获得清洁、廉价、代币化和完全可追踪的能源时，为什么还会需要像化石燃料那样肮脏、具有挑战性和高成本的东西？

能源代币化

爱沙尼亚的WePower等国家区块链项目，以及Power Ledger和Energy Web等组织，一直在研究和开发能源代币化系统。他们的目标是将上个世纪建立的陈旧的能源系统带入一个新时代。我希望看到这样一个世界：我们购买的所有能源都可以完全追踪到它的来源，每一步生产和后续传输的温室气体排放数据都嵌入到链上，定价透明、公平、一致。

你对你目前能源供应的状况了解多少？在哪个场景使用更多？家里，工作中，还是在公共交通工具上？如果你在世界的某个地方，你是否可以注册一个清洁能源的关税账户来供应你的家庭？你是否能够获得这些能源由清洁能源生产的证明？还是你必须相信公司的说法？

想象一下，在未来，所有提供给你的能源都以代币的形式出售，而且因为操作流程是在区块链上，所以也不会产生信任问题。

如果与该能源相关的排放数据超过一定的阈值，智能合约将决定不与该能源供应商进行交易，而是从做得更好的供应商那里购买。自动收集这些数据并将其用于产业链将为有道德的供应商和消费者提供巨大的便利，将不会有可疑来源的能源出现。

可再生能源面临的挑战

我们今天的问题是，即使我们现在可以将我们所有的能源系统代币化，我们目前的可再生资源也不能随时和持续地提供能源。随着全球人口的不断增加，这个问题只会越来越严重。

基准负荷电力是指在能源消耗高峰期之外，维持所有事物持续运行所需的最低数量的电力。目前，我们的全球基础负荷电力是由不断燃烧的化石燃料产生的。目前的可再生能源技术受天气的影响，只有在条件合适时产生能量。即使扩大规模，如果没有大规模的存储条件，它们也不能取代我们的基础负荷电力需求，且目前的电池技术也不支持。我们需要一个新的解决方案，一个不需要重大科学突破就能实现的解决方案，它能大大增加效率，并能被快速广泛地接受。

一个可能的竞争者

天基太阳能发电，或SBSP，指太空中的太阳能农场，它不受大气层或夜幕的阻碍，能够将清洁的能源持续传送到地球的任何地方，这听起来很疯狂。这项技术是利用我们最丰富的能源：太阳能。理论上，这将比我们今天拥有的任何地面可再生能源更有效地工作。

进入Web3：新视角

去中心化的自治组织是一个数字优先的社区，它以区块链为基础，组建一个社区，以完成一个使命。它为我们提供了在没有中心化机构的情况下进行组织的方法，通过在链上保持不可更改的操作记录，使竞争环境更加公平，以更有效地结合人才和资源，并限制腐败的机会。它为我们开辟了一条道路，为系统中的所有参与者提供层层激励，代币（包括NFT）为社区提供了运行其自身经济的基础模块。

区块链和空间技术的结合，能够激励人类从我们自己制造的危机中拯救自己。

鉴于人类行为往往具有自我毁灭和自我挫败的性质，鼓励人们努力拯救自己，使我们有更大的机会实现预期的结果。我们不能简单地呼吁个人的大局意识，这是一个很难想象的事情，甚至很难让人们达成共识。我们需要激励机制来超越我们自己和我们对世界的过往的直接经验，使我们对大局的贡献受益，这种思考方式对我们来说并不总是自然或容易的。气候危机是我们集体的问题，需要集体来解决。

由区块链促成的能源代币化，给我们提供了新的途径来 探索 激励人们为我们的物种和生态系统的长期生存的可能性。有了DAO，我们就有办法利用区块链的不可改变、去中心化和无信任的性质来筹集人力和财政资本，以建立和运营一个全球性的、去中心化的天基太阳能系统网络。成熟时，这些系统将能够向任何需要的地方随时提供清洁的、基础负荷的电力。作为DAO拥有和控制的系统，该系统可以发展到确保电力分散分布，自主平衡负载，付款、成本、收入和税收都是通过将这些功能写入智能合约决定的，对消费者完全透明。

我们需要达到这样一个成果：使用清洁能源不再是一个绿色和自觉的选择，而是一个不费力的，自然的选择。

我们有机会创造一个系统，使人们有动力采用新方式来利用我们最“古老”的能源，从而为解决全球变暖问题做出贡献。没有关于如何到达那里的参考答案，我们正处于 探索 前沿。可以告诉你的是，清洁的、全球性的、无主的、分散的、低成本的、基础负荷的电力是可能的，是我们可以做到的。

这一切都不容易，但我们已经不在拘泥于简单的，浅显的解决方案。如果昂贵的猿人图片和亿万富翁乘坐阳具火箭进入太空的感觉对你来说就像尼禄在罗马燃烧时拉小提琴，我理解这一点。人类的本性在各个时代并没有什么变化，但我们的工具却在变化。我们今天拥有的新工具使我们能够逐步将我们失衡的生物圈带回正确的方向，即在未来很长一段时间内促进和培育生命的方向。

我可能知道这个朋友的疑问。就是太阳会永远燃烧，给人类带来能量吗？一百年，一亿年，可以吗？可以是1亿年，可以是100亿年吗？当然不是。因为太阳的寿命是100亿年，已经过了50亿年。从现在开始只有50亿年。当然，不能让人类再生100亿年的能源。

但是这确实是一个钻牛角尖的问题。用现在流行的话就是“精峰”。

我们现在说的可再生能源只是指在可预测的时间不会枯竭。可再生能源是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热、海洋能等非化石能源，是取之不尽的能源，与取之不尽的可再生能源相比，对环境的危害或危害非常小，资源分布广泛，适合当地开发利用。所以太银行能属于可再生能源，

可再生能源包括太阳能、水力、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热等。

可以在自然中循环播放。是无穷无尽的能源，在没有人力参与的情况下可以自动再生，是相对于无穷无尽的非再生能源的能源。

这个世界只是相对的“永远”，没有什么是永恒的。

宇宙也有寿命。我们现在知道它的出生日期。大约百亿年前的某一天，关于它死亡的时间，也有人说空谈是有道理的，没有统一的看法。每天早上太阳从东方升起，每天晚上太阳从西方落下，这样不断产生已经过了数十亿年，孕育了生命和人类，现在没有不持续的迹象。太阳能是巨大的可再生能源。

太阳每秒向太空释放3.78x10 26J的能量，地球除以22亿分之一的这个勺子，得到1.72x10 17J，每平方米约1300瓦的光，总量达到480亿度，是1500万个三峡大坝发展总量，或每秒3000多个广岛原子弹爆炸的能量，这种能量每天每时每刻都发生，即使是阴天，这种能量也在云层上空辐射。如果太阳不打那个喷嚏就炸了地球，这种光就会持续下去。至少一亿年不会改变。

俄克拉荷马大学的研究人员与国家可再生能源实验室、北德克萨斯大学、美国宇航局格伦研究中心和太空电力界的几位合作者最近在焦耳杂志上发表了一篇论文，描述了测试的最佳条件用于太空的钙钛矿太阳能电池。

俄克拉荷马大学的物理学家、该论文的合著者伊恩·塞勒斯 (Ian Sellers) 表示，钙钛矿太阳能电池由于其迅速提高的性能和对辐射的高度耐受性，在光伏界引起了轰动，这表明它们可以用来提供为空间卫星和航天器供电。

“钙钛矿令光伏界的许多人兴奋不已，因为这种新的太阳能电池材料可以达到高效率，而且效率高且相对简单，”Sellers 说。 “但这些材料在稳定性和产量方面也存在重大问题，特别是在大气条件下 - 水分、氧气会使这种材料降解，因此有趣的是，有少数人认为尽管存在这些地面不稳定性问题，但该系统出现了辐射坚硬且适合太空。”

美国国家可再生能源实验室化学材料和纳米科学团队的高级科学家约瑟夫·路德说：“研究人员使用‘硬辐射’这个词来描述物体或设备在太空环境中发生的程度。” . “这很有趣，尤其是钙钛矿材料，因为众所周知半导体是柔软的，但辐射硬度只是意味着它们可以容忍辐射引起的缺陷而不会迅速降低性能。”

来自 OU、NREL 和北德克萨斯大学的团队着手解决的问题是太阳能电池的标准空间测试如何适用于钙钛矿。

“我们发现钙钛矿很难受到辐射，但并非出于许多人认为的原因，”塞勒斯说。 “我们发现整个社区都没有对它们进行适当的测试。钙钛矿是薄膜，而且非常柔软，所以如果你使用为传统太阳能电池开发的空间协议，高能粒子的相互作用可以忽略不计，这意味着钙钛矿看起来很难辐射，因为在我们看来，它们不是，正确测试。”

为了开发一种测试钙钛矿的新方法，Seller 实验室的前博士后研究员 Brandon Durant（现在在美国海军研究实验室工作）与位于德克萨斯州丹顿市的 UNT 物理系的 Bibhudutta Rout 合作测量太阳能细胞在不同条件或辐射暴露下的辐射硬度。

“我们开始进行这些非常有针对性的辐射依赖性测试，方法是在太阳能电池的不同部分可控地阻止这些粒子，”Sellers 说。 “因此，我们没有使用高能粒子，而是使用低能粒子，特别是质子，因为它们对钙钛矿更有害，并且在太空中非常普遍，以低能轰击太空中的太阳能电池和其他材料。当我们这样做时，我们证实钙钛矿确实具有很强的辐射性，因为它们很软而且密度不是很大，所以当它们受到损坏时，它们会很快愈合。”

卖家将这种效果比作一桶水。水一开始是静止的。你可以溅水制造混乱，但一旦溅水停止，它就会恢复平静。

“这些钙钛矿非常接近于液体，因此当它们受损时，它们会自我修复，”他说。 “钙钛矿就像一桶水，在太空中会发生紊乱和损坏，但也会很快沉淀或愈合并恢复正常。我们所做的是创建一个协议，一组钙钛矿电池在进入太空之前必须经过测试的条件，以便全球社区以同样的方式正确地测试这些材料。”

这项研究的应用开辟了一系列可能性。研究兴趣的一个领域包括研究钙钛矿在月球上的永久性装置中的用途，特别是轻质柔性钙钛矿是否可以折叠并成功部署到太空中，甚至可以在月球上制造。

同样，未来的研究可以 探索 钙钛矿太阳能电池在对具有强烈辐射环境的行星（如木星）的太空任务或在具有高辐射水平的极地轨道上的卫星任务中的效用。

“新材料的太空资格是由任务要求驱动的，”美国宇航局格伦研究工程师和合著者林赛麦克米伦布朗说。 “这项工作非常重要，因为我们正在 探索 钙钛矿对与 NASA 最感兴趣的应用最相关的辐射的反应。”

这听起来像科幻小说：漂浮在太空中的巨型太阳能发电站向地球发射大量的能量。在很长一段时间里，这个概念主要是对作家的启发。这个概念最初由俄罗斯科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）在20世纪20年代首次提出。

然而，一个世纪后，科学家们在将这一概念变为现实方面取得了巨大进展。欧洲航天局已经意识到这些努力的潜力，现在正寻求为这些项目提供资金，并预测我们将从太空获得的第一个工业资源是“束流能量”。

气候变化是我们这个时代最大的挑战，所以有很多风险。从全球气温上升到天气环境的变化，全球各地已经感受到气候变化的影响。要克服这一挑战，就需要彻底改变我们的能源生产和消费方式。

近年来，可再生能源技术发展迅速，效率提高，成本降低。但阻碍它们吸收的一个主要障碍是它们不能提供持续的能量供应。风能和太阳能发电厂只有在风吹或阳光明媚的时候才能产生能量，但我们每天都需要24小时不间断的供电。最终，我们需要一种大规模储存能源的方法，然后才能转向可再生能源。

空间的好处

一种可能的解决办法是在太空中产生太阳能。这有很多好处。一个太空太阳能发电站可以一天24小时地绕轨道直面太阳。地球大气层也会吸收和反射一些太阳光，因此大气层上方的太阳能电池将接收更多的阳光，产生更多的能量。

但要克服的关键挑战之一是如何组装、发射和部署这种大型结构物。一个太阳能发电站的面积可能要达到10平方公里，相当于1400个足球场。使用轻质材料也很关键，因为最大的开支将是用火箭将空间站发射到太空的费用。

一个被提议的解决方案是开发一个由数千颗小型卫星组成的集群，这些卫星将聚集在一起并配置成一个单一的大型太阳能发电机。2017年，加州理工学院（California Institute of Technology）的研究人员概述了一个模块化发电站的设计，该电站由数千块超轻型太阳能电池板组成。他们还展示了一块每平方米重量仅为280克的瓷砖原型，与卡片的重量相似。

这些方法将使科学家能够在太空建造发电站。有朝一日，从国际空间站或未来绕月轨道的月球门户站是可以建造这样的发电站的。这样的装置可以为月球上的装置提供电力。

这项技术的可能性还不止于此。虽然我们目前依赖于来自地球的材料来建造发电站，但科学家们也在考虑利用太空资源进行制造，比如在月球上发现的材料。

如何将太空发电站的电能传输到地球

另一个主要的挑战是如何将能量传输回地球。这项计划是将太阳能电池的电能转换成能量波，并利用电磁场将其传输到地球表面的天线上。然后天线将把电波转换回电能。由日本宇宙航空研究机构领导的研究人员已经开发出了设计方案，并演示了一个能够做到这一点的轨道飞行器系统。

在这一领域仍有许多工作要做，但目标是在未来几十年内，太空太阳能发电站将成为现实。中国的研究人员设计了一种叫做Omega的系统，他们的目标是在2050年前投入使用。这个系统应该能够以峰值性能向地球电网提供2GW的电力，这是一个巨大的数字。要想用地球上的太阳能电池板产生这么大的能量，你需要600多万块。

小型太阳能卫星，比如那些为月球车提供动力的卫星，可能会更快投入使用。

在全球范围内，科学界正致力于太空太阳能发电站的开发。希望有朝一日它们能成为我们应对气候变化的重要工具。

二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。

70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。

太阳内部进行着剧烈的由氢聚变成氦的热核反应，以E＝MC2 （M为物质的质量，C为光速）的关系进行质能转换（1克物质可转化为9´ 1013焦耳能量），并不断向宇宙空间辐射出巨大的能量。太阳每秒钟向太空发射的能量约3.8´ 1020 MW，其中有22亿分之一投射到地球上。投射到地球上的太阳辐射被大气层反射、吸收之后，还有约70％投射到地面。尽管如此，投射到地面上的太阳能一年中仍高达1.05´ 1018kWh，相当于1.3´ 106亿吨标煤，其中我国陆地面积每年接收的太阳辐射能相当于2.4´ 104亿吨标煤。按照目前太阳质量消耗速率计，太阳内部的热核反应足以维持6´ 1010年，相对于人类发展历史的有限年代而言，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。

地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。资源丰度一般以全年总辐射量（单位为千卡/厘米2·年或千瓦/厘米2·年）和全年日照总时数表示。就全球而言，美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。

三、地热能

一、地热资源概念

地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。

地热资源按其在地下的赋存状态，可以分为水热型、干热岩型和地压型地热资源；其中水热型地热资源又可进一步划分为蒸汽型和热水型地热资源。

各种类型地热资源，均要通过一定程序的地热地质勘查研究工作，才能查明地热资源数量、质量和开采技术条件以及开发后的地质环境变化情况。从技术经济角度，目前地热资源勘查的深度可达到地表以下5000m，其中2000m以浅为经济型地热资源，2000m至5000m为亚经济型地热资源。资源总量为；可供高温发电的约5800MW以上，可供中低温直接利用的约2000亿吨标煤当量以上。总量上我国是以中低温地热资源为主。

二、成生与分布

地热资源的成生与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系，特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看，大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘，如板块的碰撞带，板块开裂部位和现代裂谷带。小于150℃的中、低温地热资源则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。

地热资源赋存在一定的地质构造部位，有明显的矿产资源属性，因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。

通过地质调查，证明我国地热资源丰富，分布广泛，其中盆地型地热资源潜力在2000亿吨标准煤当量以上。全国已发现地热点3200多处，打成的地热井2000多眼，其中具有高温地热发电潜力有255处，预计可获发电装机5800MW，现已利用的只有近30MW。

目前全国29个省区市进行过区域性地热资源评价，为地热开发利用打下了良好基础。几十年来地矿部门列入国家计划，进行重点勘探，进行地热储量评价的大、中型地热田有50多处，主要分布在京津冀、环渤海地区、东南沿海和藏滇地区。全国已发现：

1）高温地热系统，可用于地热发电的有255处，总发电潜力为5800MW·30A，近期至2010年可以开发利用的10余处，发电潜力300MW。

2）中低温地热系统，可用于非电直接利用的2900多处，其中盆地型潜在地热资源埋藏量，相当于2000亿吨标准煤当量。主要分布在松辽盆地、华北盆地、江汉盆地、渭河盆地等以及众多山间盆地如太原盆地、临汾盆地、运城盆地等等，还有东南沿海福建、广东、赣南、湘南、海南岛等。目前开发利用量不到资源保有量的千分之一，总体资源保证程度相当好。

四、海洋能

海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。究其成因，潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化，其他均源于太阳辐射。海洋能源按储存形式又可分为机械能、热能和化学能。其中，潮汐能、海流能和波浪能为机械能，海水温差能为热能，海水盐差能为化学能。

近20多年来，受化石燃料能源危机和环境变化压力的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展，在相关高技术后援的支持下，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在下个世纪充分利用海洋能展示了美好的前景。

我国有大陆海岸线长达18000多公里，有大小岛屿6960多个，海岛总面积6700平方公里，有人居住的岛屿有430多个，总人口450多万人。沿海和海岛既是外向型经济的基地，又是海洋运输和开发海洋的前哨，并且在巩固国防，维护祖国权益上占有重要地位。改革开放以来，随着沿海经济的发展，海岛开发迫在眉睫，能源短缺严重地制约着经济的发展和人民生活水平的提高。外商和华侨因海岛能源缺乏，不愿投资；驻岛部队用电困难，不利于国防建设；特别是西沙、南沙等远离大陆的岛屿，依靠大陆供应能源，因供应线过长，诸多不便，非常艰苦。为了保证沿海与海岛经济持久快速地发展及人民生活水平的不断提高，寻求解决能源供应紧张的途径已刻不容缓。

我国海洋能开发已有近40年的历史，迄今建成的潮汐电站8座，80年代以来浙江、福建等地对若干个大中型潮汐电站，进行了考察、勘测和规化设计、可行性研究等大量的前期准备工作。总之，我国的海洋发电技术已有较好的基础和丰富的经验，小型潮汐发电技术基本成熟，已具备开发中型潮汐电站的技术条件。但是现有潮汐电站整体规模和单位容量还很小，单位千瓦造价高于常规水电站，水工建筑物的施工还比较落后，水轮发电机组尚未定型标准化。这些均是我国潮汐能开发现存的问题。其中关键问题是中型潮汐电站水轮发电机组技术问题没有完全解决，电站造价急待降低。

我国波力发电技术研究始于70年代，80年代以来获得较快发展，航标灯浮用微型潮汐发电装置已趋商品化，现已生产数百台，在沿海海域航标和大型灯船上推广应用。与日本合作研制的后弯管型浮标发电装置，已向国外出口，该技术属国际领先水平。在珠江口大万山岛上研建的岸边固定式波力电站，第一台装机容量3kW的装置，1990年已试发电成功。“八五”科技攻关项目总装机容量20kW的岸式波力试验电站和8kW摆式波力试验电站，均已试建成功。总之，我国波力发电虽起步较晚，但发展很快。微型波力发电技术已经成熟，小型岸式波力发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国，小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。

潮流发电研究国际上开始于70年代中期，主要有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究，至今尚未见有关发电实体装置的报导。我国潮流发电研究始于70年代末，首先在舟山海域进行了8kW潮流发电机组原理性试验。80年代一直进行立轴自调直叶水轮机潮流发电装置试验研究，目前正在采用此原理进行70kW潮流试验电站的研究工作。在舟山海域的站址已经选定。我国已经开始研建实体电站，在国际上居领先地位，但尚有一系列技术问题有待解决。

海洋被认为是地球上最后的资源宝库，也被称作为能量之海。21世纪海洋将在为人类提供生存空间、食品、矿物、能源及水资源等方面发挥重要作用，而海洋能源也将扮演重要角色。从技术及经济上的可行性，可持续发展的能源资源以及地球环境的生态平衡等方面分析，海洋能中的潮汐能作为成熟的技术将得到更大规模的利用；波浪能将逐步发展成为行业。近期主要是固定式，但大规模利用要发展漂浮式；可作为战略能源的海洋温差能将得到更进一步的发展，并将与海洋开发综合实施，建立海上独立生存空间和工业基地；潮流能也将在局部地区得到规模化应用。

潮汐能的大规模利用涉及大型的基础建设工程，在融资和环境评估方面都需要相当长的时间。大型潮汐电站的研建往往需要几代人的努力。因此，应重视对可行性分析的研究。目前，还应重视对机组技术的研究。在投资政策方面，可以考虑中央、地方及企业联合投资，也可参照风力发电的经验，在引进技术的同时，由国外贷款。

波浪能在经历了十多年的示范应用过程后，正稳步向商业化应用发展，且在降低成本和提高利用效率方面仍有很大技术潜力。依靠波浪技术、海工技术以及透平机组技术的发展，波浪能利用的成本可望在5—10年左右的时间内，在目前的基础上下降2—4倍，达到成本低于每千瓦装机容量1万元人民币的水平。

中国在波能技术方面与国外先进水平差距不大。考虑到世界上波能丰富地区的资源是中国的5-10倍，以及中国在制造成本上的优势，因此发展外向型的波能利用行业大有可为，并且已在小型航标灯用波浪发电装置方面有良好的开端。因此，当前应加强百千瓦级机组的商业化工作，经小批量推广后，再根据欧洲的波能资源，设计制造出口型的装置。由于资源上的差别，中国的百千瓦级装置，经过改造，在欧洲则可达到兆瓦级的水平，单位千瓦的造价可望下降2—3倍。

从21世纪的观点和需求看，温差能利用应放到相当重要的位置，与能源利用、海洋高技术和国防科技综合考虑。海洋温差能的利用可以提供可持续发展的能源、淡水、生存空间并可以和海洋采矿与海洋养殖业共同发展，解决人类生存和发展的资源问题。需要安排开展的研究课题为：基础方面，重点研究低温差热力循环过程，解决高效强化传热及低压热力机组以及相应的热动力循环和海洋环境中的载荷问题。建立千瓦级的实验室模拟循环装置并开展相应的数值分析研究，提供设计技术；在技术项目方面，应尽早安排百千瓦级以上的综合利用实验装置，并可以考虑与南海的海洋开发和国土防卫工程相结合，作为海上独立环境的能源、淡水以人工环境（空调）和海上养殖场的综合设备。

中国是世界上海流能量资源密度最高的国家之一，发展海流能有良好的资源优势。海流能也应先建设百千瓦级的示范装置，解决机组的水下安装、维护和海洋环境中的生存问题。海流能和风能一样，可以发展“机群”，以一定的单机容量发展标准化设备，从而达到工业化生产以降低成本的目的。

五、生物质能

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14％，在不发达地区占60％以上。全世界约25亿人的生活能源的90％以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10％一30％。目前世界各国正逐步采用如下方法利用生物质能：

1．热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品，该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；

2．生物化学转换法，主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；

3．利用油料植物所产生的生物油；

4．把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料)，以便集中利用和提高热效率。

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到下世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40％以上。

目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。目前，国外的生物质能技术和装置多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营，以美国、瑞典和奥地利三国为例，生物质转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4％、16％和 l0％。在美国，生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦，单机容量达10—25兆瓦；美国纽约的斯塔藤垃圾处理站投资2 OOO万美元，采用湿法处理垃圾，回收沼气，用于发电，同时生产肥料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，目前乙醇燃料已占该国汽车燃料消费量的50％以上。美国开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，建立了 l兆瓦的稻壳发电示范工程，年产酒精2500吨。

我国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。

开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。

1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。

3月30日，国家能源局局长章建华介绍中国可再生能源发展情况，开发利用规模稳居世界第一、低风速风电技术位居世界前列、光伏产业为全球市场供应了超70%的组件……近年来，中国可再生能源实现了跨越式发展。

中国一直以来是亚洲最大的石油进口国，石油作为不可再生能源，能够提炼出汽油、柴油等燃料，这也是目前主流汽车燃料。石油燃烧后会产生大量的二氧化碳，二氧化碳逸散到空气中，会让地球产生温室效应。温室效应就是这些二氧化碳仿佛一个温室的玻璃一样，将地球包裹起来，在接收来自太阳光的温度之后，本来应该散发到太空的温度，却被二氧化碳这层“墙壁”挡住了，导致生存环境逐渐变热。温室效应从提出以来，很难得到民众的认可，但是随着近年来全球变暖成为现实，很多国家已经在逐步降低不可再生能源的使用。

中国可再生能源实现跨越式发展，是因为在过去的二十年里，火力发电逐渐降低，取而代之的是核电、风电、水电、太阳能等可再生能源比例的增加。虽然从目前的使用情况来看，中国的煤电每年的使用量与往年相仿，但是比例确实在逐年降低。其中发展最快的就是核电，中国核电从无到有，现在已经有18座核电站投入使用，每年产生了1.2亿千瓦时电量。

相比于不可再生能源开采完就没有的储量，可再生能源可谓是取之不尽用之不竭。可再生能源的投入使用，能够降低温室气体的产生，改善我们的居住环境，实现可持续发展。可再生能源的使用也将促进更多新生代科技的产生，让我们的生活更加干净与健康。

如果这些亿万富翁都如愿以偿，那未来将会有更多这样的太空飞行。维珍银河表示，他们已经收到了8000万美元的预付金，而且销售所得都将用于未来的飞行。贝索斯、布兰森和马斯克，这三位亿万富翁正在努力让“太空 旅游 ”成为现实，但另一方面，这也让地球上的其他人承担了巨大的代价。

对于这些超级富豪，当他们花几分钟体验失重并俯瞰地球曲面的同时，人类所承担的碳污染账单也变得越来越大。这也反映了日益不可持续的不平等和权力集中，再加上气候危机的影响，最终将导致数十亿人遭受痛苦。因此，这没有什么值得庆祝的。

关于太空飞行对环境的影响，贝索斯和布兰森似乎都没有特别在意。但这正是问题所在。单次太空 旅游 飞行对气候的初始影响可能相对较小，但这些影响会逐渐累积起来。每一次飞行都预示着更糟糕的事情即将到来。

事实上，这些飞行的影响可能很大，部分原因是太空飞机会直接向平流层排放污染物。研究表明，这些污染物会消耗保护我们免受有害紫外线伤害的臭氧层。过去几十年来，全世界一直在努力恢复臭氧层（蓝色起源公司宣称，他们的飞船对臭氧层的影响微乎其微）。

此外，我们还需要担心温室气体排放的问题。布兰森乘坐的“VSS Unity”太空飞机使用的燃料是一氧化二氮和端羟基聚丁二烯（HTPB）的混合物。HTPB是用丁二烯制备的，而丁二烯是用蒸汽将石油或天然气裂解转化为乙烯时的副产物。生产丁二烯是一个污染严重的过程，会释放出有毒气体和温室气体。

贝索斯的新谢泼德火箭（New Shepard）由他的蓝色起源公司制造，以液氧和液氢的组合为燃料。尽管二者在燃烧时都不会排放碳，但通常情况下，生产液氢的过程还是会排放碳。氧气的压缩和液化也是一个能源密集型的过程，如果不使用可再生能源的话，也会导致碳污染。

提炼和燃烧这些燃料不只是简单地等同于 汽车 燃烧汽油，甚至不一定等同于使用飞机燃油进行跨洋飞行。

“维珍银河的太空飞机搭载了6名乘客，达到的高度为53英里（85.3公里），而且从维珍银河提供的信息中，我们可以估计旅客每英里碳排放约为商务舱飞行的60倍，”美国国家航空航天局喷气推进实验室的气候学家彼得·卡尔穆斯说，“我们需要更多的研究来了解这些飞行对气候的全面影响。”

这些太空飞行无疑将增加贝索斯和布兰森等人的碳足迹。当然，鉴于他们一直以来的行为习惯，如定期乘坐私人飞机等，他们的碳足迹已经相当惊人（一次私人飞机旅行所排放的碳几乎是美国人平均一年排放量的两倍）。不过，尽管很多人对此不满，但目前升空的太空飞机并不多，因此他们总体上对环境的影响并没有那么大。

在日本东京大学从事可持续性发展研究的博士生尼古劳斯·李尔普罗斯在谈到太空旅行对环境的影响时说：“当代推动亚轨道和轨道太空 旅游 的尝试（如维珍银河和蓝色起源的尝试）仍处于发展的早期阶段。因此，到目前为止，使用运载工具往返于轨道的太空 旅游 对 社会 和环境的影响较为有限。”

然而，布兰森、贝索斯和马斯克等人都希望在不久的将来改变这种情况。布兰森的维珍大西洋航空公司希望“向所有人开放太空”。贝索斯的蓝色起源则想要“增加进入太空的机会”。马斯克的SpaceX公司更进一步，宣称要“让人类成为跨行星物种”。

乍听之下，这些公司似乎都是为大众服务的，但它们给出的价格标签却表明并非如此。例如，一位不愿透露姓名的人士于近日支付了2800万美元，成为贝索斯太空之旅的一名乘客（后来由于日程安排发生了冲突，一位投资公司首席执行官18岁的儿子将接替这一位置）。另据介绍，维珍银河未来的飞行价格将在20万美元到25万美元之间。

事实上，富人本来就已经对不成比例的碳排放负有不可推卸的责任。全球1%的人口对全球一半的商业航班排放负有责任，这甚至还没有算上极少数能乘坐私人飞机的精英。

非营利组织“生物多样性中心”（Center for Biological Diversity）的高级法务主任克莱尔·莱克伍德表示：“对于航空业，从乘客人数来看，私人飞机要比经济舱满载的普通飞机糟糕得多，因为私人飞机上的乘客更少。如果是只搭载一两个人的火箭，就会导致在数量级上更糟糕的事情发生，从而让那些已经拥有最大碳足迹的人的碳足迹变得更大。”

在全球范围内，最富有的1%的人群中，平均每个人所造成的温室气体污染已经是最贫穷的10%的普通人的175倍。如果太空 旅游 发展起来的话，这些差距可能会变得更严重。

当然，发展太空旅行也可以有很好的理由。如果没有太空 探索 事业的发展，就不会有卫星来帮助我们追踪恶劣的天气和气候变化。了解其他行星也很重要，不仅是为了了解行星本身，还因为它们有助于我们了解自己所处的地球家园。例如，观测金星和火星有助于科学家更好地了解地球上的气候危机。如果不向太阳系发射探测器，也就无法寻找地球以外的生命。太空 探索 甚至可以帮助我们了解宇宙的起源，让我们更好地了解自己在宇宙中的位置。

然而，太空 探索 不同于太空 旅游 。前者的目的是了解地球大气层以外的东西，这个目标是有价值的，而后者只服务于那些想要刺激的超级富豪，并为提供这些服务的公司创造利益。这是不平等加剧最明显的例证之一。更重要的是，太空 旅游 可能会加剧气候危机。当富人在太空自拍时，不同阶层之间的差距进一步拉大，地球的气候也会受到影响，进而伤害那些最易受气候灾害影响的人。

即使我们有一天能创造出真正清洁的燃料，并用其来进行太空 旅游 ，这仍然是不可持续的。经营这些业务的亿万富翁会变得更加富有，使财富和权力更加集中，这对地球并不是一件好事。

那么，太空 旅游 是否能成为太空殖民的开端？如果气候危机使地球不适合人类居住的话，太空 旅游 的发展能否帮助我们寻找到一个理想的新家园？那些亿万富翁确实希望我们这么想。SpaceX公司想要殖民火星，将其作为地球生态系统崩溃后的太空前哨站。贝索斯想在地球轨道上建立殖民地，能支持数十亿人口的生存。但简单来说，这些提议都相当不切实际。他们很可能不会有任何成果，当然也无法创造一个可持续的、能够替代地球的生命家园。我们本来就拥有一个能够支持所有生命系统的星球，只要亿万富翁们停止浪费的行为，情况或许就会有很大的改观。

“我们短期内还无法在火星上建立可持续的大规模人类文明，当然，在任何与阻止气候崩溃有关的时间尺度上都无法做到，”卡尔穆斯说，“在地球上阻止气候崩溃要比在火星上建立大规模文明容易得多，因为火星上甚至没有可以呼吸的空气。”

我们可以对比一下国际空间站。过去几十年来，在任何给定的时间，近地轨道的国际空间站上都有人类驻守。与火星不同的是，国际空间站是一个相对受保护的空间部分，牢牢地位于地球磁场内，这使其相对安全，不受伽马射线和宇宙射线产生的辐射以及破坏性太阳风的影响。但为了维持这少数人的生命，仍然需要成千上万的工作人员在地球上工作，并定期发射飞船，为国际空间站补充物资。

“我们甚至不能认为国际空间站是一个独立的系统。它受到地球磁场的保护，人员也可以很容易地往返于地球，但在那里生活仍然很困难。我们不能切断与国际空间站的联系，让宇航员在没有持续补给的情况下在那里生活，”加拿大地球物理学家米卡·麦金农说，“我们可以殖民其他星球的想法简直就是扯淡。地球本身就是简单模式，而我们甚至不能在这里维持适宜居住的条件。”

一些气候科学家已经明确表示，如果人类想要尝试修复地球不断恶化的环境，就必须重塑 社会 的结构。正如美国凯斯西储大学的生物学助理教授萨拉·戴蒙德所说，这需要“个人和共同的自然价值观发生深刻的集体转变”。这意味着，我们不能把地球资源浪费在只为富人服务的毫无意义的事情上，也意味着不能让整个 社会 以这样一种方式组织起来：使少数人能够积累巨额财富，其他人却在遭受经济和生态差异的痛苦。人类应该将所有的努力集中在确保这个星球上有一个宜居的未来上，而不是庆祝亿万富翁们在太空边缘的浮华放纵。（任天）