2月初,英国《金融时报》在伦敦组织了一次能源会议,此次会议提出的一个主题是:可再生能源需要具有更强的可持续性。
尽管科学家们一致认为,必须减少运输和发电带来的碳排放,以防止全球气候变暖的加剧,但是最先进的可再生能源技术往往依赖的却是不可再生资源。IBM研发负责人苏普拉蒂克·古哈(Supratik Guha)在发言中称:近年来硅太阳能电池的销量猛增,2008年,太阳能电池所消耗的硅片首次超过了微电子设备所需要的。
尽管硅是除氧之外地壳中最为丰富的元素,但是利用硅材料制造的电池相对来说效率低下,与燃煤发电无法抗衡。而且,最先进的太阳能电池技术所依赖的材料比硅要稀有得多。
稀有金属
太阳能电池的光电转换效率是按光能转化成电能的百分率来计算的。到2008年12月底,硅太阳能电池的最大转换效率为25%。但是,多结太阳能电池的效率可以超过40%。
尽管多结太阳能电池被誉为太阳能未来的希望,但它所依靠的稀有金属――铟却是不太丰富。含有铟的矿物不到十种,而且都不是出自大量的沉积层。总的说来,该金属在地壳中的含量是微不足道的,仅仅占百万分之0.25。这种昂贵的稀有元素多用来制造液晶显示屏。近年来,铟的价格已经达到1000美元/千克。据估计,不考虑含铟太阳能电池板的急剧扩张,目前所剩的铟储量仅仅够开采十年而已。
如果让太阳能成为未来电力的主要来源,太阳能电池板将得以广泛应用,那么就必需寻找一种可以替代铟的元素。
珍贵的铂
英国智能能源公司的保罗·阿德科克(Paul Adcock)指出,要实现氢经济的梦想面临着同样的挑战。
有一种低成本制造氢的方法,但到目前为止还没有完全掌握。而新方法,如利用细菌酶来分解水,还远远不能实现商业化运作。
迄今为止,燃料电池仍然是将氢转化为电能的最高效的方法。但是,氢气发电很大程度上要依靠昂贵的铂作为催化剂来促进反应。问题是,与铟相比,铂更为稀有。铂在地壳中的含量仅为百万分之0.003,其价格是用多少美元/克来计算的,而不是多少美元/千克。据估计,如果现今世界上的5亿辆汽车都使用燃料电池,那么现存的铂在15年之内就会被耗尽。
遗憾的是,不含铂的燃料电池距离实验阶段还很遥远。中国武汉大学开发的一种用镍来作催化剂的燃料电池,其最大的输出电量仅为铂催化剂电池的10%。前不久宣布的一种新方法证明,碳纳米管可能会比铂催化剂更高效,成本也更低。但是,这也要在很多年之后才有望投入商业运作。
燃料还是粮食?
生物燃料,如乙醇,虽属于可再生能源,但其可持续性令人怀疑。伦敦帝国理工学院的奥西里奥·鲍恩(Ausilio Bauen)在会议上说,目前面临威胁的不可再生资源是现有的耕地。
目前还是有可能的解决方案,但没有一个可以实现商业化运作。来自纤维素和木质素的生物燃料可以从非粮食作物和木料中获得。室外水池里生长的藻类植物依然有很大的应用价值,从海藻中提取生物燃料有可能解决占用耕地的问题。
未来可再生能源技术仍然有很大希望,目前来看这方面的科研基金也有保障。然而,第二代可持续能源要以真正的可持续资源为基础――如果不确立这样的观念,“可再生”的光芒可能要面临黯淡下去的危险。
资料来源 New Scientist
责任编辑 绍 衡