MIT能源计划主任:每家公司都是能源公司,应重新审视其能源计划

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MIT能源计划主任:每家公司都是能源公司,应重新审视其能源计划
麻省理工科技评论 2019-12-06

2019-12-06

MIT 能源计划总负责人确认出席 EmTech China 全球新兴科技峰会,12月13日~14日,来一同讨论能源问题。
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MIT 能源计划总负责人确认出席 EmTech China 全球新兴科技峰会,12月13日~14日,来一同讨论能源问题。

能源问题,或是人类未来将面临的终局危机,亦或是引发危机的源头问题。

思考一下,你有多久没有经历过长时间停电了?一旦断电,失去了手机、电脑等电子设备,这样生活还能接受么?而这也仅仅是能源在人类生活中所起作用的“冰山一角”。小至人们的日常生活,大到国家的整体发展,能源都是其中的关键。

可以说,人类历史上的每一次发展变革都和能源撇不开关系。而随着全球人口的不断增长,以及发展中国家的快速工业化,人类对能源的需求达到了前所未有的程度,并可能会不断刷新纪录。整个能源行业正面临关键的转型时期,摆在眼前的最大问题是,如何应对未来依然会飞速增加的能源需求。

全球范围内有众多学者、机构在研究未来的能源问题,麻省理工学院(MIT)作为世界顶尖研究型大学自然也投入大量精力在其中。“能源倡议(MIT Energy Initiative)”就是麻省理工学院倡导的一项计划,旨在将科学、计划和政策结合起来,改造世界能源体系。

MIT能源计划主任:每家公司都是能源公司,应重新审视其能源计划

图 | MITEI(来源:MIT)

罗伯特·阿姆斯特朗(Robert Armstrong)作为麻省理工学院能源计划(MITEI)的主任,在过去的十几年里醉心于一项问题——研究全面的能源转型,这将有助于引导世界使用清洁能源,也将帮助人类解决能源问题带来的一系列危机。

自 1973 年以来,阿姆斯特朗就一直在麻省理工学院任教。在 1996 年到 2007 年之间,他曾担任化学工程系的系主任,对复杂材料的流变学和聚合物流体力学有着深刻的研究。2008 年,阿姆斯特朗凭借在非牛顿流体力学方面的杰出研究,合作编写的里程碑般的教科书,以及在化学工程教育方面发挥的领导作用,而被选为美国国家工程院院士。

同时,阿姆斯特朗也是麻省理工学院“天然气与太阳能未来”研究小组的成员之一,目前正共同主持关于储能未来的研究。他曾和美国前国务卿乔治·舒尔茨(George P.Shultz)一同撰写了《游戏规则的改变:前进中的能源》(Game Changers: Energy on the Move)一书。

从 2006 年 MIT 发起“能源倡议”至今,阿姆斯特朗作为该倡议的主任,已经推动了与多家能源巨头的合作落地。在 MITEI 的发展过程中,包括英国石油公司、埃克森美孚公司、壳牌公司、沙特阿美公司、博世公司、爱迪生国际公司和洛克希德·马丁公司等巨头都加入进来。

目前已与 70 多家成员企业达成了合作。他们与 MITEI 的老师和学生共同致力于各种项目,以改造地球的能源系统,并将联盟的产品推向能源市场。

MIT能源计划主任:每家公司都是能源公司,应重新审视其能源计划

图 | 《游戏规则的改变:前进中的能源》封面(来源:Amazon)

罗伯特·阿姆斯特朗认为:每家企业都应该重新审视其能源计划。

虽然看起来和世界上知名的能源公司合作,对于 MITEI 来说是一件不需要动脑的事情,但其实还有许多看似与化石能源没什么联系的企业活跃其中。以沃尔玛为例,他们目前正在设计其长期的目标——提供 100% 的可再生能源。此外,沃尔玛和一些正在积极发展的公司的生产或采购目标是:到 2020 年全球可再生能源达到 70 亿千瓦每小时。

而这些计划,刚好都是在阿姆斯特朗引导下,这些具有伙伴关系的企业协同行动之后“顺理成章”出的副产品。“每家公司其实都是能源公司,”阿姆斯特朗说,“公司要么生产、分配能源,要么使用能源。而我们会对相关内容在一起相互探讨,交流意见。我认为这是能源倡议中非常有价值的一部分,从讨论中,我认为他们从彼此学到很多。”

自麻省理工学院能源倡议启动以来,MITEI 种子基金计划已经为 130 多个有希望的早期研究项目提供了大约 1600 万美元的资助。除了提供资金之外,MITEI 还提供智力。“对于能源,这是一个非常投入的过程,所以我们在设计和执行过程中与每个成员密切合作。”阿姆斯特朗说。

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图 | MITEI 在 2017 年对过往成绩回顾(来源:MIT)

很多研究项目十分前沿且极其复杂,但身为化学工程教授的阿姆斯特朗对它们的潜在应用热情满满。其中有一个项目将允许在偏远的回收地点将甲烷气体转化为液体甲醇,这将使燃料的储存、运输和使用变得更加便宜;还有的项目是设计双模锂-溴海水电池和纳米结构高性能静电电容器。

更为贴近现实的且让人感到兴奋的研究,是阿姆斯特朗与西班牙跨国公司 Ferrovial 关于能量转换的讨论,他们计划让公路上行驶的汽车成为“能源侦探”——对建筑物进行快速的红外成像,以便发现窗户和未隔热的阁楼上的漏洞,以及建筑物中能源消耗严重的部分。

阿姆斯特朗预测,这项技术可以为城市节约数百甚至上千万美元,也可以为该公司创造大量利润;此外,它还有助于帮助减小电网的使用压力,减少对新发电的需求。

在阿姆斯特朗看来,未来最有希望的能源发展,并可能对人类能源系统产生变革影响的因素包括:降低制造和系统集成成本的下一代太阳能技术;可以满足大规模部署风能和太阳能的长期储能技术;例如麻省理工学院正在设计的小型反应堆,可能在未来研究出新的聚变方法;开发用于设备高性能的先进纳米级材料,比如用于太阳能光伏、发光二极管和热电系统的量子点材料,以及用于电容器、电池和水脱盐系统的碳纳米管电极。

麻省理工学院太阳能前沿中心正致力于开发下一代太能技术,他们有一个项目在和能源公司埃尼(Eni)合作。阿姆斯特朗说:“该中心一直专注于太阳能技术。现在使用的太阳能电池板的问题是,它们很重,大多是玻璃做的。这样就需要一群人来搬运并安装它们。此外,它们的制造成本也很高。而太阳能前沿研究中心则是要让太阳能的实施成本大大降低,并简化其安装。

“参考一下照相行业,伊士曼柯达(Eastman Kodak)的多层胶片是如何让人们拍出高质量照片的。”阿姆斯特朗解释道,“我想对光伏材料做同样的事情,人们可以把它滚到屋顶上,插上电,就可以运行了。同时,还要大规模部署这一系统,以降低价格要求。对我来说,这就是未来。”

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图 | 罗伯特·阿姆斯特朗(来源:MIT)

阿姆斯特朗同样认为,在政策和投资等角度上对能源的思考也十分重要。

除了上述在技术层面上有潜力的项目,他还认为给发展中国家和发达国家设计并建设更强大的电网,并辅之以鼓励创新政策、法规,以及商业模式的分析和推广是十分必要的。同时还要让政府重视对能源和气候的城市规划,以减少新城市和社区的内在能源需求,帮助减轻气候变化并增强抵御力,同时使社区更加宜居:从碳强度较低的混凝土等材料过渡到可再生能源和节能技术的材料。

就在近日,欧洲议会以压倒性投票通过决议,宣布欧盟进入“气候紧急状态”。其原因是世界气象组织发布的《温室气体公报》显示,全球平均二氧化碳浓度从 2017 年的 405.5ppm 上升到 2018 年的 407.8ppm(ppm 为成分含量计量单位,相当于百万分之一,1ppm 意为每千克中含1毫克)。这一增幅高于过去 10 年的平均增幅。

2018 年全球大气温室如果维持目前的气候政策和国家各自的贡献水平,预计全球温室气体排放量到 2030 年都无法达到理想水平,更不用说是在 2020 年了。这也意味着,根本无法完成《巴黎协定》的目标:在本世纪内将全球升温控制在 2 摄氏度以内。

而对此,阿姆斯特朗曾表示过:“如果人们能够去除化石燃料的二氧化碳排放,那么就能随心所欲地使用这类能源。其他能源,例如可再生能源,都应该成为全球原油行业的研究方向,从而让全球能源需求在未来数十年内逐渐脱离对化石燃料的依赖。”

“这是一个如何从技术上实现这类能源市场化的问题。”他如此表示,“让最高领导层参与到能源体系的改革非常重要,我认为合作过的领导人都很有远见,这是投资新技术高管们的共同特点。”

关于能源的问题,需要具有前瞻性的思维来进行考虑,它会涉及环境、可持续发展等多重方面。而在外界环境已然如此“紧张”的当下,人们该如何看待能源问题,罗伯特·阿姆斯特朗将在 12 月的北京,现场和大家共同讨论如何解决人类的终局危机。

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