奧巴馬總統呼籲採取“全部包括”的能源戰略,範圍從為電動汽車提供納稅人資金到增加石油和天然氣的開採。目標是從太陽能和風能等國內可再生能源獲得更大貢獻,同時保持傳統化石燃料的廉價國內能源。
奧巴馬3月7日在北卡羅來納州對人群說:“我們不能僅僅透過鑽探來解決高油價問題。如果我們想要掌控我們的能源未來,那麼我們就必須採取全部包括的戰略。我們必須開發所有美國能源——不僅僅是石油和天然氣,還有風力發電、太陽能發電、核能發電、生物燃料。”
在過去三年多里,負責實施“全部包括”戰略的人是能源部長朱棣文。 《大眾科學》 3月7日在德克薩斯州奧斯汀透過電話採訪了朱棣文,同一天,奧巴馬政府啟動了一項新舉措,旨在使 電動汽車“在未來10年內比今天的汽油動力汽車更經濟實惠,更方便擁有和駕駛”。
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[以下是採訪的編輯稿。]
國內能源獨立是一個有用的目標嗎?
努力實現能源獨立當然是一個有用的目標。這類似於努力實現零能耗建築 [產生與其消耗的能源一樣多的能源]。好訊息是,三年半前,我們進口了大約60%的石油;現在約為45%,而且我們看到這一趨勢將繼續下降。不同的人有不同的估計。我們在發電方面已經基本實現能源獨立,儘管部分電力來自加拿大。
我主要考慮的是運輸燃料。這是一個很大的成本驅動因素,特別是如果您進口了45%的燃料,每年在石油上花費3000億至4000億美元。我們已經增加了(美國)的石油和天然氣產量;我們認為產量已經增加了每天50萬桶。我們認為,由於新技術,每天可能還會增加100萬桶的產量。
隨著我們轉向更高效的汽車,我們也看到了運輸燃料的使用量放緩、趨於平穩,甚至可能減少。我們看到運輸能源更加多樣化。液化天然氣用於長途卡車已被證明是合理的。如果您每年行駛10萬英里,(天然氣技術的額外成本)的投資回收期僅為四年。私營公司正在投資數億美元建設天然氣基礎設施。如果您在高速公路上每200英里建造一次,您可以獲得可觀的市場份額,甚至可能是市場的一半。
這是否意味著我們已經放棄應對氣候變化?
不,絕對不是。這與氣候變化完全一致。天然氣作為一種過渡燃料非常棒。它的[二氧化碳排放量]是一半。我們仍然需要弄清楚如何捕獲其碳,無論主要來源是什麼(無論是煤炭、石油還是天然氣),我們都需要在本世紀中葉實現這一目標。
可再生能源正變得越來越便宜。也許在本十年內,風能和太陽能將與任何新的能源形式一樣便宜。根據彭博新能源財經的資料,目前風能的平均成本為每千瓦時7.2到7.5美分。[平均能源成本是衡量給定能源的所有成本,從建設到燃料成本。]天然氣的價格約為6美分。一個新的燃煤電廠實際上更貴。平均風能比煤炭便宜。
太陽能更貴;它貴兩倍。我們相信在未來十年內它會下降兩倍。在過去的四年裡,它已經下降了三倍。我們看到電力結構中碳排放量越來越少。
在運輸方面,將混合使用電氣化和下一代生物燃料和效率。如果我們取得突破,它可能會改變遊戲規則。
您認為這些突破可能來自哪裡?
物理方面的突破將體現在材料方面。電池製造商Envia(美國能源部(DoE)能源效率和可再生能源辦公室及其高階研究專案局–能源都對其提供了支援)剛剛宣佈了一種每公斤400千瓦時的電池。這至少是之前最好水平的兩倍。它仍然需要經過更多的防彈和測試階段。這將至少使電池成本降低兩倍,而且該公司對此更為樂觀——他們認為可以降低四倍。
我們正在投資其他電池公司,這些公司的技術將比這再提高兩倍。如果我們看到這些型別的電池,一旦在十年內將每公斤電池的價格降至150到200美元左右(這是能源部的目標),那麼您將擁有20000到25000美元的汽車,續航里程為150英里,並且可以在五年內透過較低的燃料成本收回成本。相比之下,一輛普通的五座汽車的價格為18000美元。它不是50000美元到100000美元的汽車;它是所有美國人都能負擔得起的。如果我們達到這些價格,這種情況就會發生——儘管我不知道我們何時才能實現這一目標。永遠開車經過加油站的感覺是無價的。
生物燃料的出現時間稍晚,僅僅是因為您的競爭對手是石油。我們希望在沒有任何補貼的情況下,並且在其他碳投入非常低的情況下發展一個產業,這樣您就可以將二氧化碳排放量減少五分之一。能源部資助的早期研究表明,有微生物可以透過簡單的糖來餵養,並產生柴油燃料。它已經在巴西進行了試點,因為那裡的糖很便宜,但他們正在尋找美國的工廠來使用玉米澱粉。最終,他們的目標是用纖維素和半纖維素等複雜糖來餵養,併產生柴油、汽油或航空燃料。
另一家公司正在使用光合作用細菌,並交換整個基因組和代謝途徑。它產生長烷烴鏈,這是柴油燃料的直接前體。它的能量效率為5%到10%,而普通植物的效率只有1%。這種可憐的藍細菌的80%的代謝必須用於產生燃料。它已經成功了。現在我們必須進一步提高代謝率,許多合成生物學家認為他們可以做到。他們知道如何降低諸如繁殖之類的代謝能量。他們只想保持那些能夠自我修復和製造燃料的系統。這是一種有點奇怪的細菌或酵母。在過去15年左右的時間裡,我開始對這樣的生物學感興趣。我非常關注這一點。這真的幾乎就像科幻小說。
現在,使用生物燃料,您確實需要建立基礎設施,而使用電氣化,我們已經有了插座。
在奧巴馬政府期間,在政府應該如何資助這些新興能源公司或任何型別的公司方面,吸取了哪些教訓?
能源部的優勢領域在於早期階段,即研發。然後,當您開始幫助部署以及如何為部署融資時,政府發揮著重要作用。至少其他國家認為,透過資助首批此類工廠來幫助部署是非常重要的。您可以透過任何方式幫助資助部署:融資、上網電價、清潔能源標準或可再生能源配額標準。這是一系列使市場需求形成組合的東西。
市場需求可以幫助您逐步學習。您生產得越多,您就越擅長。除了研究之外,您還需要市場需求。如果您沒有市場需求,而且人們不認為會有市場,這將是一個先有雞還是先有蛋的問題。這是研究和行業說“是的,我可以以此為生”的結合。
在技術快速發展的領域,在協助部署時必須格外小心。有些事情發生得如此之快,以至於沒有人預料到。例如,光伏發電的價格一年下降了80%,另一年下降了40%。這些價格現在已經穩定下來。
美國必須繼續成為這項技術(光伏)的參與者,這一點非常重要。我們發明了很多東西,從矽到碲化鎘[太陽能電池],應有盡有。我們仍然有能力勝過競爭對手。其他國家可能會提供更多援助,看看德國及其高科技汽車產業。但是我們的汽車製造業正在強勁復甦。他們現在正在製造高質量的汽車,他們相信可以在全球範圍內銷售,但卻在美國製造。
事情會發生。我並沒有在這裡真正學到這一點,我清楚地知道,意想不到的事情可能會發生。[技術]領先地位可能會喪失。這是一個競爭非常激烈的世界。例如,我們發明了飛機,失去了領先地位,然後又回來了。
我們在包括大多數新能源在內的所有高科技製造領域仍然具有很強的競爭力。我們需要選擇我們的戰場,但我們可以在很多戰場上——而且應該——獲勝。