陳釗

比爾·蓋茨曾經(jīng)說過，他一生中有三大夢想：第一個夢想是希望每個人都能擁有一臺電腦——這個夢想他已經(jīng)實現(xiàn)；第二個夢想是希望每個人都能擁有平等的醫(yī)療機會，包括世界上最貧窮的地區(qū)——他成立的比爾和梅琳達·蓋茨基金會每年投入大量資金用于消滅艾滋病、結核病和瘧疾，這個夢想他正在努力實現(xiàn)中；第三個夢想是希望能讓最貧窮地區(qū)的人用上廉價的清潔能源——他成立的泰拉能源公司（Terrapower）正在緊鑼密鼓地開展科技研發(fā)，這個夢想他才剛剛開始。

能源與氣候問題

能源對于改善人類的生活具有重要意義?，F(xiàn)代文明是建立在先進能源技術基礎上的，推動人類的歷史進程向前需要能源技術不斷取得突破。20世紀初，在能源價格快速下降后（圖1），人類才用上冰箱和空調，才能擁有各種現(xiàn)代化的事物，才能夠真正享受現(xiàn)代文明給我們帶來的美妙生活。因而，人類如果希望擁有更加美好的生活，就必須在能源技術上取得突破，進一步降低能源價格。

然而，人類在努力降低能源價格時，面臨著一個新的挑戰(zhàn)——氣候問題。人們目前大量使用的能源，如煤炭、石油、天然氣等，都屬于化石能源。它們在使用過程中會釋放出大量二氧化碳（圖2），導致氣溫上升及劇烈的全球氣候變化，破壞現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境的破壞意味著莊稼將無法正常生長，洪澇和干旱等災害頻繁發(fā)生。這些變化將會摧毀原本已經(jīng)非常脆弱的自然環(huán)境，帶來饑荒、動蕩，以及更多的貧困。因此，我們必須給能源的利用增加一個新的限制，這個限制就是二氧化碳排放量。

減少二氧化碳排放

能源消耗與二氧化碳排放之間的關系，可以通過一個公式說明（圖3）。這個計算二氧化碳排放量的公式有4個要素，分別是人口總數(shù)（P），人類使用的服務量（S），每項服務所消耗的能源量（E）和每單位能源所排放的二氧化碳量（C）。接下來，我們將逐個要素進行分析。

首先是人口總數(shù)（P）。目前全世界有68億人，并且人口總數(shù)還在不斷增加，最終會增長到90億左右。隨著科技發(fā)展，如果我們在新疫苗開發(fā)、醫(yī)療服務、生殖健康方面的工作卓有成效，也將促進這個因子的增長。所以，我們無法通過降低這個因素來減少二氧化碳的排放。

第二個因子是我們使用的服務量（S），它包括我們吃的食物、穿的衣服、電視、空調、暖氣等。這個因子越大，說明我們擁有更多、更好的服務，我們的生活品質更好。所以，我們也不可能通過減低這一因子來減少二氧化碳的排放。

第三個因子是每項服務所消耗的能源量（E），也就是能源效率。這個因子不會持續(xù)上升，我們可以通過發(fā)明新技術，采用新材料等方法，來減低每項服務所消耗的能源量。但是，能源效率的提高是有限的，通過提高能源效率來減少二氧化碳的排放也是非常有限的。所以，我們并不能在這個因子上寄予太多的期望。

第四個因子，也是最關鍵的一個，是每單位能源所排放的二氧化碳量（C）。在這個因子上，人類可以大有作為。我們可以通過采用清潔能源，降低二氧化碳的排放，甚至可以將排放量降為零。這意味著，我們要改變現(xiàn)在以化石能源為基礎的能源系統(tǒng)，在全球范圍內建立一個以清潔能源為基礎的新的能源系統(tǒng)，這是一個非常嚴峻的挑戰(zhàn)。我們只有這樣去做，才能進一步提高生活質量，實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

換句話說，我們需要能源奇跡來實現(xiàn)夢想。

五大能源奇跡

在眾多的清潔能源技術中，科學家們目前較為看好的有5個方向，它們分別是碳捕集、核能、風能、光伏太陽能和太陽能熱利用。這5種清潔能源技術都可以實現(xiàn)二氧化碳零排放的目標。只是目前都還不夠成熟，存在諸多需要解決的難題，需要投入大量資金、人力，在技術上不斷取得突破。

碳捕集是指將化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳通過煙囪收集、加壓、液化和儲存。目前的試驗已經(jīng)能夠做到捕集60%～80%二氧化碳排放量的水平；但這一數(shù)值還不理想，需要進一步提高。此外，在一個地方長期大量儲存二氧化碳也會引起爭議，并且存在一些安全隱患。如何提高碳捕集效率、解決二氧化碳廢料的存儲問題，都是目前需要解決的關鍵問題。

核能是一種能夠實現(xiàn)大規(guī)模利用的清潔能源，但它的發(fā)展同樣面臨很多困難：首先是安全問題?？茖W家必須發(fā)展出相關技術，讓核電站運行得更加安全，真正杜絕核事故的發(fā)生；同時，還要確保核燃料不會被用于制造核武器，防止核擴散。其次是核廢料處理問題。核廢料的數(shù)量雖然不大，但處理起來卻存在諸多難題。

5種能源的后3種（包括風能、光伏太陽能和太陽能熱利用），人們通常稱它們?yōu)榭稍偕茉础Ｋ鼈兌疾恍枰剂?，取之于大自然，是非常清潔和可持續(xù)發(fā)展的技術，但這3種能源的發(fā)展也面臨同樣的問題：首先，這些技術所收集到的能源密度非常低，遠遠小于電廠。其次，這些能源是間歇性的，太陽光不是一整天都有，風也不是一直在吹。如果完全依賴這些能源，我們還得有其他渠道來獲取能源，以度過間歇期。最后，這些能源都面臨巨大的成本問題和傳輸方面的挑戰(zhàn)。因為適合建立風力發(fā)電場和太陽能電站的地方一般都是人口稀疏的地方，這些地方發(fā)出來的電需要輸送到人口密集的城市，而電力傳輸?shù)木嚯x通常是非常遙遠的。

比爾·蓋茨的努力

以上5種能源中的每一種，都需要投入大量的材料和研究人員，才有可能取得進展。值得欣慰的是，現(xiàn)在已經(jīng)有很多團隊投身其中，開展了實質性的行動，比爾·蓋茨的團隊就是其中之一。

比爾·蓋茨的泰拉能源公司正在開發(fā)一種新的核反應堆。這種新的核反應堆被稱為行波堆，這種反應堆不燃燒常規(guī)的核燃料鈾235，而是燃燒核廢料中的鈾238。鈾235非常稀少，其存量還不到天然鈾的1%，而鈾238的儲量非常豐富，占天然鈾的99%，且開采非常容易。由于這種方法使用的燃料是原本被丟棄的核廢料，所以技術成本可以極大地降低。而且，他們把核廢料變成燃料，再也不用擔心核廢料的處理問題。據(jù)估算，只需要采用儲存在美國肯塔基州核廢料場的現(xiàn)有核廢料，就可以為全美國供應數(shù)百年的能源。另外，僅僅通過簡單的開采程序，就可以得到足以供應地球上的人們下半輩子使用的燃料了。

尋找能源奇跡，面臨諸多挑戰(zhàn)，不過人類沒有放棄，人們正在不斷地努力中。

【責任編輯】趙 菲endprint