旧能源的“诺基亚时刻”：5种新能源，谁能助力中国弯道超车？

翻开一部全球史，它既是一部民族国家的崛起史，也是一部人类生产力大解放的科技史。

放眼民族国家的崛起往事，第一次工业革命，英伦半岛的盎格鲁-萨克逊民族，由于对煤炭的大肆采掘和深度利用而驱动着远洋舰队成为日不落帝国；第二次工业革命，北美大陆的美利坚，以开拓进取的清教徒精神，将石油井架和管线贯穿北美大陆，一跃而奠定20世纪全球霸主的身份。

石油是工业血液，波斯湾的航空母舰常年在这里游弋，警告任何不安分者。帝国哪怕烧掉大把美元，也不惜一脚踏入伊拉克、利比亚这样的中东泥潭。

毕竟，谁掌握了石油，谁就掌握了世界。

作为后发的工业化国家，我国每年进口石油超过2000亿美元。媒体的报道里，我国的国家石油战略储备仅仅只有100天。除此之外，由于海洋航线被美国海军掌控，为了突破可能的石油封锁，我们投资了西伯利亚的输油管道，巴基斯坦和缅甸的印度洋港口，还与俄罗斯和伊朗签订了长期的原油供货合同，每年我们花费在石油安全上的投资达到数万亿。

只因能源安全即国运，没有石油，我们的社会运转会陷入瘫痪。被卡脖子的不只是硬科技，还有能源。

那么，这样的难题该如何解决呢？

可以说，在世界政治格局没有发生重大变化的前提下，寻找新的可替代能源毫无疑问是最优解。

在“双碳”理念逐渐成为世界各国的发展共识后，何种绿色能源能够替代石油成为驱动中国经济腾飞的新鲜血液？这条低碳、绿色和可持续的发展道路，我们又将如何摸索前进？

这场关乎国运的能源战略押注，将在未来20年内深深影响着我们每个人。

1.核能

核能是一种通过核反应从原子核中释放的能量。

人类对原子能的利用得益于二次世界大战的爆发，当时美国、苏联和纳粹德国对原子能均有研究。1945年落在广岛和长崎的两枚原子弹，宣示着人类已经掌握了原子能使用的奥秘。

但此时人类对核能的利用还属于不可控的阶段，除了作为武器外，核能还无法为人类社会做出更大贡献。

直到1954年，苏联的奥布灵斯克核电站正式投入运营。这标志着人类可以利用重核裂变反应，生成一种助力生产、生活的新能源。

目前，人类可以通过3种核反应释放核能，它们分别是：核裂变、核聚变和核衰变。

现有的核电站采用的是重核裂变的方式，将一个重原子核分裂成2-3个中等原子核，引起链式反应，铀-235的原子核在被中子轰击后，可以释放大约200兆电子伏特的能量，这个水平十分可观。

除此之外，核能还十分清洁没有任何大气污染。核燃料的能量密度很高，一座千百万瓦级的核电站一年只需要30吨铀燃料，一架货机就可以运送。

但核裂变能的利用需要铀矿和钍矿，目前这两种矿产资源在地球上的储量约为490万吨和275万吨，所以核能哪怕是零碳能源，但它是不可再生的，再加上核电站存在很大的放射性安全隐患，因此各国对于核能安全技术十分看重。

因此，在核聚变能还没有被科学家们掌握之前，核能只能说是一种无法被大规模利用的新能源。

2.氢能

氢能最近很火，甚至被不少观察家认为是人类的“终极能源”。

当然，这其中饱含了我们对于理想能源的期待。氢能热值很高，几乎是煤炭的8~10倍左右，而且它消耗后的产物就是水，没有任何污染。

事实上，对于氢能的利用比现如今的大火的锂电池还要早很多。上世纪，日本作为一个能源进口大国，早早将寻找可以替代原油的新能源列为重要战略。

但遗憾的是，由于当时的技术要求太高，氢能成本也比石油高很多，再加上市场需求不足。氢能热潮伴随着国际油价的几经沉浮而在日本偃旗息鼓。

但东方不亮西方亮。最近几年，氢能开始在中国成为被追捧的对象。国内对于氢能的热捧，还是基于“3060双碳目标”的要求。

氢是自然界存在最普遍的元素，它构成了宇宙质量的75%。除空气中有氢气外，它主要以化合物形态贮存于水中，而水是地球上分布最广泛的物质。

据推算，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

因此，氢能可以说是一种取之不尽用之不竭的完美能源。

但对于氢能的利用，却迟迟没有取得重大进展。主要在于氢能的缺点有很多，它的制备和贮存不便，生产的成本很高，十分危险，使用时容易发生爆炸和火灾。这些难题现如今依旧阻碍着氢能的产业化应用。

3.氨能

随着氢能不断被业界讨论，针对氢能的缺点，氨能又被拿出来热捧。

氨作为一种在工业上经常使用的气体，常常与化工和制造业联系在一起，氨气可以用来制备化肥、冷冻剂、食品行业的添加剂等等。

但最近，氨被提及时，后面还要加一个“能”字。氨气也能当能源使用吗？

还真的可以，氨气燃烧的产物是氮气和水。虽然氨气的燃烧能量密度远不及氢气，但氨气的辛烷值较高，抗爆性很好。因此在交通工具上使用，将使发动机热效率有很大的提升，一般家用轿车的热效率能够提升50%，比普通汽油的性能要好很多。

因此，这也是国外在氨能利用上首先将其放到船舶和公交车上的原因之一。

除此之外，氨能还比氢更容易储存，常压下-33℃或常温下9个大气压就可以使氨液化。更重要的一点，由于氨在化工行业已经被人类利用了近百年，所以围绕氨的制备、储存和运输技术和设施十分健全，不需要像氢一样投资建设大量基础设施，这相当于省了一大笔投入。

但氨能的应用并不是没有任何缺点，目前的制备技术上，氨能还需要使用煤炭，并且能耗很高，因此并不符合清洁能源的理念。

据测算，目前的制氨方法每生产1吨氨，需要消耗1.53吨标准煤，并产生碳排放5.94吨。而其他的制氨方法还远不够成熟，无法实现产业化利用，这也是卡住氨能利用的棘手难题。

4.生物质能

生物质能可以说是被人类利用历史最为悠久的能源，它包括可以燃烧的薪柴、秸秆、城乡垃圾、人畜粪便等，这些都是生物质能的典型形态。

但生物质能的传统利用方式十分低效，并且燃烧也会产生大量碳排放，于是传统的生物质能利用方式并不绿色低碳。

现代生物质能的利用方式是通过生物质厌氧发酵制取甲烷，用热解法生产燃料汽油和生物炭，制取乙醇和甲醇燃料。甚至使用前沿生物技术，培养新能源植物，开发新能源农场。真正实现“能源不是挖出来，而是种出来”的美好愿景。

生物质能的最大优势在于可再生，跟风能和太阳能一样可以持续利用。而且，生物质能的一大优势在于其作为燃料时，虽然也向大气中排放二氧化碳，但其作为植物生长时也会吸收二氧化碳。因此，其排放的二氧化碳，可以正负相抵，近似于一种低碳燃料。

但当前，生物质能的应用在我国却没有广泛铺开，主要原因在于生物质能的分布广泛，回收困难。这也与我国的小农经济形态类似，难以规模化利用导致投入的成本很高，效率却很低。

因此，对于生物质能的发展，还需要国家相关部门从政策指导和产业规划角度予以更多的帮扶。

5.液态阳光

说起液态阳光，很多人可能都没听过。但要是换一个名字，相信不少人都很熟悉。

液态阳光其实就是甲醇，只不过此甲醇非彼甲醇，它是正儿八经的绿色甲醇。

液态阳光本质上是用甲醇的形态去储存、运输和利用太阳能。因为，太阳能、水能和风能等能源都是一种一次能源，这种能源无法储存，必须采用过程能源加以转换，才能被人类可控使用。

电能、石油、天然气就是典型的过程能源，目前，人类采集到的风光水等能源会直接发电，再通过储能装置收集使用。

但就我国的情况来说，西部地区风光水能分布广泛，蕴藏量巨大，但碍于当地的经济社会发展，使用量并不是很大。而经济发达和人口众多的东部地区则是能源消费大户，但风光水电蕴藏量并不多。

因此，我们研发了世界领先的特高压和超高压输电技术，利用“西电东送”工程将电力源源不断输送到东部发达地区。高压电网虽然解决了能源分布不均的问题，但相应的基建投入也耗资巨大。

同时，近些年不少媒体还报道，某些西部地区未上电网的绿电无法消纳，只能在本地白白浪费。

而如果将电能直接在本地电解水制成绿氢，再由绿氢和二氧化碳反应，生成甲醇或其他燃料和化工品。那么，就在减碳的同时，还能消纳部分西部地区的多余电力。

同时，相比于氢能，绿色甲醇的运输还十分安全，储存经济方便。所以，液态阳光对比氢能有更为广阔的产业应用价值。

那么，液态阳光将如何影响新能源赛道的格局？它的产业应用现状如何？它又将如何助力“3060双碳目标”的实现？

带着这些问题，8月2日（周二）14:30，中科院院士、中科院大连物化所太阳能研究部部长、中科大材料与化学院院长李灿将以《绿色氢能和液态阳光甲醇》为主题进行线上直播，介绍液态阳光的碳中和作用，以及双碳目标下经济的高质量发展方式。