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中国人即将实现能源自由,抛弃石油、煤电吧

作者:大国科技学苑

本文从哲学思考,对宏大的历史进程中,人类能源掌控能力的巨大跃迁式变更做出一个纲领性的论述,并给出9个重大议题中,探讨发展能源技术的路径。

有点烧脑,知识储备不足者慎入。

中国人即将实现能源自由,抛弃石油、煤电吧

在人类历史的长河中,能源革命与我们每个人的生活息息相关,其深远影响将远超前三次工业革命所带来的影响。在这场如火如荼的能源革命中,人类对于能源的控制和利用能力得到了极大的提升。

回顾历史,在人类进化的漫长过程中,我们所能掌控的能量仅仅限于活体生物质能量以及少量的水力风力等原始能源。然而,随着第一次工业革命的到来,以蒸汽机为主的机械发明让人类掌握了煤炭等化石能源,这一技术进步极大地提高了人类的主观能动性和实现愿望的能力。

随后的第二次工业革命以电磁感应等电学为基础,推动了电气化的变革发展,极大地拓展了人们的生存活动空间,提高了生活的便利性和能量转化变换的效率。

而第三次工业革命则是以信息技术、生物科技为主导,以纳米、分子、量子技术为基础,进一步提高了人类对能量控制的精细程度。

当我们从历史的角度审视这一场能源革命,就如同我们今天回顾前三次工业革命一样,一百年后的人们将会如何描述这场能源革命呢?可能会是这样描述:自二十一世纪以来,由于人类对于能源供需和分配的矛盾,核能和太阳能利用技术得到了快速发展,使得人类在二十一世纪末所掌握的能源总量比二十一世纪初增长了数十倍,并形成了太阳能利用的终极解决方案。此外,人工智能也是这场能源革命的重要组成部分,人工智能使得人类可以脱离人体去控制能量,使得能量和人工智能的结合成为不依赖于人体的生产力,从而彻底解放人类本身。

因此,这场能源革命是以太阳能等清洁能源的利用、人工智能的发展为基础的一场人类解放自我的技术变革。与前三次工业革命相比,这场技术变革在能量总量增量方面表现更为显著,人类的主观能动性将不再局限于人体,而是得到了极大的延伸。在能源革命的第一阶段完成后,人类的生存空间将拓展到月球、火星以及更远的星际外层空间。能源革命的第二阶段预计将在二十二世纪开始,以核能的更大规模应用为主线,受益于核聚变、月球氦3应用等技术的成熟,人类将有可能摆脱对太阳的依赖,掌握更巨大的能量。在能源革命的第二阶段,生命技术革命也将同步发生,生命技术的进步将有可能扩展人类生命的长度,使得人类的寿命得以大幅增加。生命的演化和表达也将有可能受到人类的意志控制。

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当能源革命的两个阶段全部完成后,能源革命将成为人类文明发展史上最为辉煌的篇章。

如何将上述论述应用到具体的技术变革中呢?

我们有9个议题,在这里只讨论第一和第二个议题。

1:新能源汽车的发展

光伏、风电的度电成本已经降到了很低的水平。在阳光照射时间长、风力较强的地区,风光电度电成本甚至已经低于煤电和天然气,仅是石油等移动能源的十分之一。在某些条件最好的水电地区,风光电的度电成本也能与之相当。

目前的挑战在于储能,目前的储能方式大多是考虑如何优化单个能源利用环节。例如,电化学储能主要追求高密度和低成本,但物理规律限制了其短期内的发展。电化学储能的储能容量无法超过化学反应的内能,如氢氧反应是所有储能方式中最能量密度最高的。但并不是最优的。

因为在目前的技术界,没有人考虑过将储能在太阳能利用系统中作为一个瓶颈环节来优化。如果以系统来考虑是在车上按照一个发电电动机+可再生液体燃料为最优储能方式。

中国人即将实现能源自由,抛弃石油、煤电吧

#热点引擎计划#具体来说,光伏发电效率可以达到25%,电动车车载电池充放电效率可以达到95%,电动机效率可以达到92%。从太阳能转化为车辆驱动力的效率可以达到21%以上。通过车载发电电动机和可再生燃料,我们可以实现储能的低成本。使用车用燃料的购买成本可以节省超过一万亿,而中国2021年车用燃料(如汽油、柴油等成品油)约为2.33亿吨。车用燃料度电成本大约为2元。而分布式光伏发电上网电价已经低于0.65元到0.35元每度。如果我们能实现光伏直充替代车用燃料,那么相当于每年为社会节省1.5万亿加油费。十年能节省15万亿,中国人均可分得一万元。

2:能源控制总量的提升

当前人类能源掌控总量是180万亿度电能每年,而发电量是约28万亿度。如何极大提升人类自主意愿的能源使用?

如果将能源应用于大气内水循环,人类掌控能源可以提升数十上百倍,而这些能源使用可以让人类大规模开发干旱地区,或更多土地。

此外,外太空的开发也需要巨大能源,如果外太空旅行规模达到当前航空规模的十分之几,那么我们需要的能源约为数百万亿度。

3:电力和电网技术的发展方向

4:核能、化石能源和地热等辅助能源在未来能源中的地位和作用

5:如何实现地球、月球和火星相互往返的能源技术突破

6:100年后地球上的能源应用会是什么样子

7:月球火星上如何最优利用太阳能,直接关系到能把月球火星开发到什么程度

8:如何通过调水发电改造地球,改造后的地球会是什么样子

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