替代能源矩阵

对这一材料的最新处理出现在有限地球上的能源和人类野心(免费)教科书。]

呼吸,尼奥。我最近一直在跑马拉松,以涵盖本世纪可能提供可行的化石燃料替代品的所有主要参与者。尽管我没有穷尽所有的可能性,也没有详尽地介绍每一个主题,太累了。所以在这篇文章中,我将以矩阵的形式提供到目前为止讨论过的所有方案的概述。然后,“做必威在线数学”将把重点更多地转移到信息的“下一步是什么”部分。

最近的主要“任务”是将未来可能的能源资源分类为“丰富”、“有力”(如果完全开发,能够支持我们目前需求的四分之一)和“利基”(小众),这是一种礼貌的说法。在这个过程中,我在脑海中澄清了一个重要的因素,即我对未来能源短缺的担忧并不是简单的量化计分卡。毕竟,如果事情真的那么简单,我们就会在前进道路上达成集体共识。一些评论问道:“如果我们忘记了试图用一个来源来满足我们的总需求,那么如果我们把它们都加起来,我们能满足我们的需求吗?”绝对的。事实上,从技术上讲,丰富的资源不需要其他补充。例如,就丰度而言,我们已经完成了太阳能的研究。但不幸的是,事情没那么简单。虽然资源的数量丰富是关键,但在试图预测长期前景和挑战时,许多其他实际问题也会出现在争论中——这些问题通常构成了之前文章中的大部分内容。

例如,土卫六有巨大的甲烷池,没有任何军队的保护(据我们所知!)这种资源的巨大规模使得我们在地球上分配的化石燃料微不足道。但那又怎样?实际考虑意味着我们永远也抢不到这个能源仓库。同样,我们地球上的一些能源非常丰富,但要获取或实际使用却很麻烦。

在这篇文章中,我们将总结各种前景的来龙去脉。口译稍后会来。现在,让我们把这一切都总结一下。

矩阵

你想知道矩阵是什么吗?好吧。我来告诉你一点。对于我在《做数学》中讨论过的每一种主要能源,我将它们的各种属性分为三层:必威在线绿色);边际(黄色的);或不足(红色的)——可能是一场好戏。这个方案是定性的,我相信有些人会不同意我的分配。在我继续讨论之前,让我说一下,我不会接受那些抱怨我为什么把某个正方形做成我所做的颜色的评论。我没有时间回答这个问题,因为矩阵中有200个彩色的盒子。但美妙之处在于,你可以改变矩阵只要你觉得合适就行并制作自己的定制版本。今天去买些蜡笔吧!我创造的矩阵并非没有偏见和主观性。谁的呢?

好的,我将通过描述字段来保持悬念。

丰富这基本上是前面文章中反映的“丰富”、“有效”和“利基”分类方案。绿色这意味着从理论上讲,这种资源可以产生比我们目前使用的多得多的能量,并且可以持续使用好几个世纪。红色的顶多是个小角色。黄色的是有用的东西,但不能承载全部的负荷——并不是说我们需要所有的东西都能做到这一点。我们可以容忍各种颜色的混合,但如果把红色混在一起,就走不远了。

困难这个领域试图捕捉资源带来的巨大技术挑战的程度。管理这个工厂需要多少博士学位?维持或保持搅动有多痛苦?这可以用经济术语来解释:“困难”是“昂贵”的另一种说法。

间歇性绿色如果坚如磐石或随时随地,我们需要它。如果可用性超出我们的控制范围,那么它至少会显示黄色。几天没有钱的可能性赚了一大笔钱红色的

证明了我不是指纸上的,也不是指展示某些技术的原型。是绿色在美国,这必须在今天就能商业化,并提供有用的能源。

这项技术能发电吗?大多数时候,答案是肯定的。有时候尝试是没有意义的。其他时候,这是非常不切实际的。

:该资源能直接产生热量吗?黄色,如果只有通过电的方式。

运输这项技术能缓解液体燃料的短缺吗?任何产生电力的东西都可以为电动汽车提供动力,获得黄色分数。液体燃料是绿色。有些人可能已经厌倦了后面那种特定资源无助于交通运输的破纪录描述,每次我说到这一点时,他们都想大喊“电动汽车,傻瓜”。但我们大规模转向电动汽车并非板上钉钉的事。它们可能仍然过于昂贵,无法被广泛采用。与此同时,这对航空旅行或重型运输没有帮助。

验收:公众舆论(我只能判断美国的态度)是否支持这种方法?是否有可能出现抵抗——无论是否合理?

后院吗?这是否可以在家里,在后院或小房子里做,由个人管理?

效率超过50%的人得到了绿色。低于10%红色的。这并不是最重要的标准,因为丰度分数包含了效率预期。但我们总是消极地看待低效率。

好了,够了——这是矩阵(点击展开;看到在这里为色盲友好版)。

黄色的盒子往往值得解释。通常很清楚为什么有些东西会变成红色或绿色,但黄色通常有几个东西在拉它。如果绿色每个盒子都有一个+ 1得分,黄色方框为0,和红色的盒子−1,将权重相等的盒子相加得到右边的分数,以此衡量表格的排序:从最好到最差。我唯一作弊的地方是给D-D融合的难度打分为- 2。考虑到我们在D-T融合上投入了数十年的巨大努力,这是清单上最难的事情,而D-D甚至很难尝试。

现在,在所有10个标准上同等的权重是愚蠢的。但该评估不够精确,不足以保证采用更详细的加权方案。我并不坚定地支持最终的顺序,而且在出现更受欢迎的顺序之前,我有点想摆弄一下权重方案。但我会根据自己的喜好对书进行修改。你可以自由地以你认为合适的方式称重,并在你这样做的时候改变其他任何东西。只要记住。没有抱怨。

化石燃料比较

请注意,传统化石燃料,上面的矩阵,得分几乎所有类别都是绿色的,除了——不幸的是——丰富(参见在这里适用于R/G色盲版本)。直接加热(通常是天然气)的效率很高,电力或运输的效率中等。煤炭在运输上没有得分,天然气在这里的用途有限(尽管我写这篇文章时乘坐的公共汽车是由天然气驱动的,所以我不能完全取消它的运输能力)。考虑到所有的事情,所有化石燃料的得分为7或8分。注意惊人的差距我们在化石燃料和它们的替代品之间面临抉择,最高得分为5分。有人可能会给化石燃料的温室气体贡献扣分一两分,从而缩小差距。替代矩阵中的所有选项都不是本质上的碳排放源。

快速的教训

看看一些主要趋势,很少选项有两种丰富而容易。太阳能光伏和太阳能热能符合条件。类似的排除原则也适用于abundant和demonstration /available。人们(包括我自己)喜欢太阳能是有原因的。

间歇性主要是瘟疫太阳能资源,对许多自然资源出现了轻微的不便。

电很容易产生。我们有很多方法可以做到这一点,并且可能会选择最简单/最便宜的方法。如果我们被排名靠前的东西所覆盖,我们的排名就不一定靠后(假设我的排名有一定的有效性和一些经济相关性)。

交通困难。担忧石油峰值扮演了一个巨大的让我坐起来关注我们的能源挑战。电动汽车是最明显的出路,但对陆地或海上的重型运输没有太大帮助,飞机只能留在地面上。

很少有事情面临严重的障碍验收尤其在能源短缺的情况下。

一个一些选项可供家园。拥有光伏板、风能和一些现场生产液体燃料的方法的被动式太阳能住宅将是一个梦想成真。这是人工光合作用的希望!

这里缺少的类别是成本尽管困难可能不是一个完美的指标。因此,一些高分选项的成本可能比我们希望的要高。实际上,一些得分最低的选项是最昂贵的!如果你期望我们能取代化石燃料少花钱,你还不如学着在地板上嚎啕大哭,踢打拳头,流着泪。这就是我们的困境。无论如何,我们必须振作起来,处理好这件事。

个人讨论

对于每个主题,开头的链接指向一个更完整的关于做数学的讨论。必威在线在这里,我只是简要地描述了与矩阵标准相关的每种资源。

太阳能光伏:仅占地0.5%的土地面积,使用效率为15%的光伏板,就能满足我们社会每年的能源需求,因此太阳能光伏发电是丰富的。制作起来并不难;硅是地壳中最丰富的元素,全球光伏电池板的峰值产能为每年25吉瓦(平均每年增加5吉瓦的电力)。间歇性是太阳能光伏的致命弱点,如果大规模采用,则需要存储解决方案。太阳能光伏直接发电可以被转化为热能或运输。大多数人并不反对在屋顶或停车场,甚至在开放空间(尤其是沙漠)安装太阳能光伏。在我们说话的时候,我的车库屋顶上就有一些(与存储一起),所以它们非常适合个人操作/维护。以15%的效率计算,不要期望光伏大大超过这个大致范围。

太阳能热:实现与光伏相当的效率,但使用更多的土地面积,从集中的太阳能热发电自动符合丰富的类别-尽管在某种程度上受到区域限制。它的技术含量相对较低:闪亮的曲面镜(通常)在一个轴上跟踪,加热油或其他液体来运行一个普通的老式热机。间歇性可以通过储存热能来缓解,甚至可以储存几天。因为有一个标准的热机,化石燃料可以在萧条时期使用相同的后端进行补充。许多工厂已经投入运营,生产具有成本竞争力的电力和热能,如果有人关心的话。与许多其他选择一样,交通运输没有直接援助。公众接受度并不比光伏等差。但别指望你自己的太阳能热电厂。

太阳能加热在较小的范围内,直接从太阳收集的热量可以提供家庭热水和家庭供暖。在后一种情况下,它可以像朝南的窗户一样简单。有效地捕捉和利用太阳能并不是特别困难,归根结底是管道、绝缘和通风控制。从技术上讲,它可能是丰富的,但由于它通常仅限于建筑足迹(屋顶,窗户),我把它降低了一个缺口。将来会有不如意的日子,但我在缅因州的朋友们不会抱怨他们的太阳能供暖舒适(偶尔会有丙烷备用)。太阳能加热对电力或运输毫无用处,但被接受并没有什么困难,而且从定义上讲,它几乎是一项随手可得的技术。

水力发电我们已经看到,超级高效的水力发电注定是一个小角色(在我们保持今天的能源消耗水平的前提下)。它是可再生世界中唾手可得的果实,因此已经看到了大规模的发展。它具有季节性间歇性(水力发电厂的典型容量系数为40%),不直接提供热量或运输,并且很少在个人家中实施。接受度相当高,尽管淤积和相关的危险——连同栖息地的破坏——确实引起了一些反对扩大水力发电的声音。

藻类生物燃料我有点惊讶地发现,在我公认不复杂的评分方案中,这篇文章的排名竟然如此之高。因为它能捕获太阳能——即使效率低于5%——潜在的规模自然是巨大的。但目前这并不容易。处理黏液会带来一些挑战,包括保持管道清洁,可能会在与进化病毒的基因军备竞赛中感染,以及被其他物种污染等。目前,我们还没有那种神奇的藻类样本来分泌我们想要的燃料。令人兴奋的基因工程承诺解决这些问题,但我们还没有做到,也不能肯定地说我们会做到。否则,提供运输燃料的能力是最大的吸引力。热也可以有效地产生,尽管电力将代表液体燃料的错误分配。可以在后院做吗?我可以想象在院子里有一个泥池,但护理、喂养和提炼产品可能会非常困难。

地热发电这种选择主要在地质热点地区是有意义的,这是罕见的。它不会成为我们整个能源结构的重要组成部分。除此之外,它相对容易,稳定,并在许多地方得到了很好的证明。它可以提供电力,当然也可以直接供热——尽管一般来说,它与供热需求相去甚远。它对交通运输没有直接帮助。反对意见很少,甚至不存在。我不认为房子会建在热点上,所以不要在你附近的后院找。

:风能是一个明智的选择,我想象它在榜单上的位置会比现在更高。它既不丰富也不稀缺,是在大规模开发下可以提供我们目前相当一部分需求的选择之一。它非常简单,相当有效,并在世界各地的大型农场中得到了证明。最大的缺点是间歇性。连续几天出现很少或根本没有地区投入的情况并不罕见。像许多其他事物一样,电是自然产生的,而热量和运输只能通过电来实现。我感觉对风能的反对比对其他许多替代能源的反对更严重。风车噪音很大,而且往往位于显眼的地方(山脊顶部),在那里它们非常显眼,可以改变风景。你不能把风藏在碗里,否则你就会同时躲着风。另一个内在的冲突出现在风多的海岸线上,那里的许多人喜欢欣赏未受破坏的风景。 Small-scale wind is viable in your own backyard.

人工光合作用对我来说,一个非常有吸引力的未来前景是人工光合作用,将大量的直接太阳能与液体燃料的自存储灵活性相结合。因此,在年产量满足需求的程度上,间歇性被消除了:液体燃料可以储存好几个月。在你的屋顶上安装一个滴落液体燃料的面板,这是你梦寐以求的结果,它可以提供供暖和运输燃料。在紧要关头,人们也可以用这种方法发电,但是当我们有那么多其他的发电方法时,这是多么浪费宝贵的液体燃料啊!问题是它还不存在,可能永远不会存在,给它喂正确的原料和加工/精炼燃料可能会消除后院的角度。然而,我们都必须拥有某物滔滔不绝有些是钍,有些是核聚变,等等。这款手机让我兴奋不已,因为它有可能满足如此多的目的。

潮汐能受限于选定的沿海地区,潮汐在全球范围内永远不会是一个很大的贡献者。这种资源在每天和每月的尺度上是间歇性的,但以完全可预测的方式。提取潮汐能并不难,与同样高效的水力发电设施共享技术已经在世界各地的许多地方得到了验证。这是另一种电力技术,不直接提供热量或运输。据我所知,社会上没有什么不寻常的反对意见,但你不会把它竖立在你的后院,并期望从中得到什么。

传统的裂变使用传统的铀反应堆和传统的采矿方法,核裂变不可能跑马拉松。另一方面,它确实得到了很好的证明,并且没有间歇性的问题——除非我们把它有麻烦的事实计算在内面对多变的负荷时间歇性的。与其他选择相比,核能在高科技方面稍显逊色。我的意思是,与一般的能源生产商相比,设计、建造、运营和应急缓解需要更多的智慧和经验。核裂变直接产生热量(很少利用),主要用于通过标准的蒸汽驱动热机发电,但对运输没有直接帮助。人们的接受程度参差不齐。德国计划逐步淘汰其核项目,尽管他们对减少碳排放很认真。30多年来,美国没有新建核电站,部分原因是公众的不安。其中一些是对突变的三眼鱼之类的非理性恐惧,但一些是真正的政治困难,与讨厌的废物问题有关,没有一个国家解决得令人满意。就个人而言,核能是不可能的。

铀增殖:核裂变延伸到能够利用的140多倍丰富238U(而不是0.7%)235铀的裂变至少可以持续几百年,所以铀的丰度问题就消失了。在军用反应堆中进行了育种,实际上,传统铀反应堆中相当一部分能量来自238你把239聚氨酯。但目前还没有商业发电厂能够有意地利用大量铀,将其大规模转化为钚,用于发电。公众对增殖反应堆的接受将面临更大的障碍,因为钚比增殖反应堆更容易被分离成核弹材料235这种方法产生的反铀放射性废物比传统方法产生的废物更脏。

钍增殖当前位置钍比铀更丰富,而且天然只有一种味道,所以丰度不是问题。像所有反应堆一样,钍反应堆属于高科技阵营,并面临传统反应堆没有面临的新挑战(例如液态钠)。有一些小规模的示范,但没有在商业领域,所以我们可能还需要几十年的时间才能把钍带到网上。公众的反应很可能与对传统核能的反应类似:不是一场表演,而是基于类似理由的一些抵制。目前尚不清楚钍的新特性是受到怀疑还是受到欢迎。虽然也是一种育种技术(制造裂变物质)233你从232由于钍的高放射性,其扩散方面严重减弱232铀的副产品,几乎没有容易分离的钚。在未来的核前景中,我最乐观的是这个——尽管它对我来说不是涅槃。

枯竭式地热采暖大量的热能储存在地壳中,被锁在岩石中并缓慢地向外移动。作为一群没有耐心的人,我们可以按照自己的时间表从岩石中钻取能量,有效地将热量作为一次性资源开采出来。在没有水流的情况下,干燥的岩石会在钻孔5-10米的范围内消耗掉它的热量,在几年的时间里,需要在距离第一个10米的地方再挖一个洞,以此类推。我将其归类为中等难度,需要在陆地上进行无休止的大规模钻井作业。对于运行热机以任何可观的效率发电来说,温度是相当低的(特别是考虑到这么多更容易的电力选择),但至少在这个洞仍然有用的时候,热能资源不会遭受间歇性问题。考虑到它带来的不便(钻探数公里),我不知道是否有很多人尝试过这种方法为了这个目的在任意的(不是地质上热的)地区提供热量。考虑到所涉及的钻探规模、处理尾矿和可能的地下水污染问题,公众的接受程度可能不是很冷淡。虽然这样的洞可以放在后院,但考虑到每个洞的工作量(并考虑到每个洞的短期使用寿命),将热量用于建筑群而不是单个建筑物要实际得多。我给这项技术的效率打了高分,如果用它来供热,但如果我们用它来发电,它就会变成红黄色。

地热加热,稳定状态如果我们对以枯竭为基础的地热嗤之以鼻,那么稳定状态提供的总潜力要小得多,如果在小块土地上加起来,大约只有10太瓦的流量。而要获得足够热的温度以用于加热目的,我们谈论的是至少1公里深的钻孔。用1公里深的集热器覆盖任何重要的陆地面积都是极具挑战性的。为了表示丰度因子,我把这个涂成黄色可能太大方了。没关系,因为我在其他方面已经够狠的了。为了收集足够的稳定流动的热量来提供一个普通的美国家庭的热量,收集网络必须在深度上跨越200米的正方形,这对我来说似乎是噩梦。但至少在这种情况下,耗竭不会是一个问题。除此之外,这一类别的标记和原理与枯竭情景相似。

从农作物中提取生物燃料我们已经看到玉米乙醇在能源方面是一个失败者,尽管甘蔗和植物油表现更好。但是,这些都与粮食生产和可耕地的可用性相竞争,因此,从作物中提取的生物燃料只能在植物废料或纤维素转化的背景下从“利基”过渡到“有效”。因此,我将丰富性和论证分为两部分:粮食作物能源得到论证,但在规模上受到严重限制。纤维素物质成为一种强有力的来源,但未经证实(也许这甚至应该是红色的)。我并不认为这是一个轻松的前景,因为以相对规模种植和收获一年生作物是一项巨大的、永久性的工作。如果说开采化石燃料类似于花掉我们的遗产,那么每年增长和收获能源就像得到一份真正的工作——一份真正的工作的工作。从农作物中提取生物燃料的主要好处是我们可以从中获得液体燃料——这是很难通过其他替代品获得的。公众的接受程度取决于与食物或土地的竞争。利用太阳能的效率只有1%左右,这种选择需要征用大片土地。如果精炼没有造成瓶颈,一个小农可能会在他们的“后院”为自己制造大量有用的燃料

海洋热海洋热资源利用深海(几百米以下)和海洋表面之间20-30°C的温差来驱动一个效率低得离谱的热机。热量含量对任何家庭供暖都没有用(它不热)。但同样的,由于太阳能收集器的巨大面积,它是一种巨大的资源。海上的大型发电厂将难以获得和维护,而将电力传输到陆地也不是一件容易的事。这种资源在中纬度地区受到季节性间歇性的影响,但让我们想象一下,把这些东西都放在热带地区来解决这个问题。听起来很难,你说呢?嗯是啊!这就是使海洋热变得困难的部分原因!没有相关的/商业规模的示范。和其他许多国家一样,这只是电力(而且这一次,远没有需求)。 Probably nobody cares what we put to sea: out of sight, out of mind. Ocean thermal isnot a backyard solution!

洋流当前位置大范围的洋流比风慢大约十倍,一公斤洋流产生的能量比一公斤风少1000倍。海水密度弥补了差异,使洋流在每转子面积的功率方面与风相当。并不是所有的海洋都有每秒1米的水流,所以我把总丰度和风归为一类。也许进入比风更厚的水柱会使洋流上升一点,但洋流相对局限于表面。但是,为什么要把风车放在远离需求、难以获得和维护的水下,而在干燥的空气中可以获得类似的动力呢?所以我把它归类为困难。有利的一面是,电流应该坚如磐石,消除间歇性的担忧,不像风。然而,目前我们的电力组合中没有一点是来自洋流的,所以不能说它已经得到了有意义的证明。对于其他类别:只有电;谁在乎水下是什么? and no backyard opportunity.

海浪虽然它们看起来很强大而且永远存在,但波是一种线性集合现象,而不是一种面积现象。因此,到达世界各地海岸的人并不多(最多几平方公里)。将波浪运动高效率地转化为有用的电力并不是特别困难,而且与前两种情况相比,靠近陆地将使获取、维护和传输远不那么令人担忧。在那里要有一些间歇性——主要是季节性的——因为风暴和平静来了又去。我已经看到了各种各样的原型概念,其中一些正在进行商业规模的测试。所以这比前两个海洋源更远,但还没有得到绿灯。对于那些海景被破坏了的人,或者那些从自然海浪冲击海岸中受益的人,将会有适度的反对。我的后院没有波浪,我希望保持这种状态!

蒸融合两种核聚变方案中较容易的一种,涉及氘和氚,代表了过去60年来积极发展的长期目标。资金充足的国际项目ITER计划在2026年前实现480秒的500兆瓦脉冲。这就定义了顶峰。核聚变带来了许多优势:巨大的功率密度;中度放射性废物(优势?!);丰富的氘(尽管氚是零);还有多余的氦气来活跃孩子们的派对。核聚变没有间歇性问题,可以直接产生热量(和衍生的电力),但像其他方法一样,不直接解决运输问题。不存在的氚可以用中子从锂中分离出来,即使我们没有大量的锂,我们也有足够的锂来使用几千年。由于必要的中子通量和相关的放射性,我们可能会看到一些公众反对D-T聚变。核聚变是目前我们能想到的最高技术的能源,需要一组受过良好教育的科学家/技术人员来运行,这意味着不要计划在你的后院建造一个,除非你能负担得起手头上的一些博士。

d d融合当前位置用氘取代氚意味着在数十亿年里物质的丰富性没有任何问题。作为一种交易,它比D-T融合要困难得多(或者我们甚至不会考虑D-T)。D-D聚变需要更高的温度,这使得约束更加困难。正是因为这个原因,我给D-D融合的难度打分为−2。我们不应该依靠它来摆脱迫在眉睫的能源短缺,这是我的主要动机。

一个时代的终结

这不仅结束了“做数学”这一阶段,我们评估了化石燃料替代品的定量和定性好处和挑战,它还指出了一个事实,即我必威在线们面临着能源黄金时代的终结。当然,在发现化石燃料之前,我们在动物、奴隶和木柴的能源基础上取得了科学和文化的进步。但正是在释放我们的一次性遗产时,我们才真正发挥了自己的作用。很快,我们将看到我们的信托基金股息逐年减少,迫使我们要么适应减少,要么试图用替代品填补缺口。这篇文章和之前的系列文章所表明的是,我们没有一个令人愉快的菜单来选择我们的未来。大多数选项都会留下一种或另一种形式的坏味道。

当我第一次接触我们社会的能源这个主题时,我希望在我的脑海中勾勒出一幅宏伟的未来图景,充满了太阳能、风能、核能、生物燃料、地热、潮汐等替代能源。而我得到的却是这样一个矩阵:充满了不足、困难和阻碍。我们在管理从化石燃料的过渡,同时保持我们目前的生活水平的成功还远没有保证。如果这样的成功是我们的目标,我们应该认识到挑战的规模,趁我们还有资源开发昂贵的新基础设施时,现在就全力以赴。否则,我们就会落后于形势,可能面临不熟悉的混乱、经济信心的丧失、资源战争和无情能量陷阱。另一个可控的选择是刻意调整我们的生活,以减少对资源的需求,同时最好放弃增长模式。我们能平静有序地离开大楼吗?无论哪种情况,第一步都是承认这栋建筑有问题。技术乐观主义甚至让我们无法达成一致

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167个关于“替代能源矩阵

  1. 一系列引人入胜的文章。非常感谢。屋顶上的光伏板。无论如何,我几乎已经放弃了在后院安装钍增殖反应堆的想法……

    我很惊讶你会给煤炭运输“零分”。以煤为动力的火车和轮船过去很受欢迎。

    • 如果你愿意,给煤炭一个额外的分数:只强调FF和替代能源之间的差距。

    • 我一直认为光伏最好的地方是它可以直接发电。其他的一切都只是把水烧开,产生蒸汽来驱动涡轮机。

      越简单越好。我在什么地方读到过。

      • 光伏电池自身的内部效率低下(约36%?),与蒸汽涡轮系统相比,它们使用更多的能源和成本来制造和维护。

        此外,它们以直流电产生电流——这将不得不转换成交流电进行传输,导致不可避免的转换损耗(蒸汽涡轮机以交流电产生电力,因此它们绕过了这一点)。

        • 如果你从端到端发电的成本(建造和维护)和整体效率来看,那么在光伏发电和太阳能热电发电之间几乎没有什么区别。越来越多的大功率长距离传输现在使用直流而不是交流,因为它更有效,更便宜,即使在两端进行转换。

        • 说得好。

          但我经常想知道的是,为什么有必要使用交流电源。

          我知道有一个关于长距离传输线应该是直流还是交流的争论。

          事实上,纽约有某种直流输电网络在过去几年才被关闭。我不记得上面的细节了。

          AC当然赢了。现在我们有高压直流输电线路。

          我有点怀疑把所有东西都换成直流是否值得。这是一个巨大的努力,但最终大多数家庭中的东西要么转换成直流,要么可以很容易地在直流上运行。

          我的意思是,在大多数电器产品中,我们生产的电能有多少是由变压器损失的?

          • 交流电赢了,因为我们有现成的方法来提高和降低电压,依赖于a这个事实改变磁场(例如,由环路中变化的电流产生)会在另一个线圈中产生电流。匝数比设定电压比,可任意设定。

            现在我们有了可以高效率地进行dc到dc转换的开关技术。因此,我们可以进行直流传输,而不会遭受交流所造成的电磁(ULF无线电)损失。正如你所说,我们的许多设备都需要直流,所以如果直流送到我们家门口,我们就可以避免在家里的每台设备上进行交流到直流的转换。但事情并没有那么简单。将直流电送到家里可能仍然需要一组DC- DC转换器,因为一个设备需要5伏,另一个需要3伏,但烤面包机需要100伏以上,等等。在火灾方面,DC也要危险得多。电弧不太可能自熄,因为电压不会以每秒120次的速度穿过零点。

          • 另一个原因是三相交流(和一些单相交流)机器非常简单,坚固和高效。工业中所有繁重的工作都是用三相交流电完成的。

            大多数家用电器和工具都使用其中一种
            -可以在交流或直流上运行的通用电机
            (如电动工具)
            -电容启动的感应(交流)电机(如搅拌机,冰箱等)
            -阴极(交流)电机(通常是风扇)
            -或者,最近,带电子换向的多绕组直流电机(如洗衣机)

            对于更大的家用电器(如大型空调),你通常必须有三相电源连接到你的家里。

          • 我想到了一个节省大量电力的办法,那就是每个家庭都安装一个大型的交流-直流转换器,而不是几个效率不高的“墙壁疣”。

            他们已经制造出高效率输出3.3、5、12伏直流电的电脑电源。最新一批的Gold和platinum型号在120 AC - > DC下可以达到~ 90%的效率,在240 AC - > DC下可以达到~92-93的效率。

  2. 哇,交通专栏太可怕了!

    只有三个绿色的盒子:生物燃料/藻类,人工光合作用和生物燃料/作物,只有一个绿色的被证明是生物作物乙醇。

    我真的相信交通将是未来真正的问题,尤其是在美国。是的,一旦我们不能如此依赖煤炭,电力将变得更加昂贵,但美国几乎所有的交通工具都使用液体化石燃料:
    汽车:汽油,一些柴油
    卡车:柴油
    集装箱船:柴油
    火车(我们实际使用的少数火车):主要是柴油火车,也有电动火车
    飞机/喷气机:喷气燃料

    所以基本上,如果明天柴油和天然气都消失了,我们会有一些电动火车(主要是地区/城市)和已经生产的少数电动汽车…

    也许你能在以后的文章中讨论一下建立一个大型电力列车系统的可行性,这样我们至少可以在没有柴油的情况下在全国范围内运输货物?

    • 我认为开发一个大规模的电动火车系统相对容易。我们已经有了电动有轨电车——只要扩大它们。核能在交通运输方面也可能会被打黄,因为核动力船舶当然是可能的(尽管价格昂贵)。但我认为私家车将不得不被抛弃。

      更糟糕的是,石油还有两个优势
      图表甚至没有提到-
      化肥和塑料。两者都很重要,而且都是由石油制成的。我们也要学会在没有这些东西的情况下生活。

      • 至于火车系统:我指的不是火车背后的技术。是的,我们有火车系统的技术。我指的是高得离谱的火车系统成本。电动火车轨道每英里的成本将高于柴油轨道或公路。(我不知道高多少)电动火车也能像柴油火车一样拉动同样的负荷吗?我想不起来曾见过用于货运的电动火车。

        我不知道肥料,但你可以不用油或用更少的油来制造塑料。我知道一些汽水/水公司已经开始宣传他们的瓶子是“植物瓶”

        达萨尼为他们最新的水瓶做广告:“高达30%的植物基,100%的回收瓶”我不知道这增加了多少塑料的成本或质量。

        • 对于火车来说,在http://www.inference.phy.cam.ac.uk/withouthotair/c20/page_119.shtml他计算出,它们的能源效率大约是汽车的40倍,主要是因为它们推动的空气(按比例)少得多。在这种效率水平上,我想知道太阳能驱动的火车是否可能?但如果不能,我们将需要一个广泛分布的能源网络来弥补可再生能源的不确定性,所以当我们这样做的时候,我们也可以把它扩展到火车轨道上。但你说得对,这一切都不容易也不便宜。

          我相信你是对的,有很多方法可以制造合成塑料和不使用石油的肥料,但是这会产生多少额外的成本和污染呢?

        • 电动火车绝对能达到柴油火车的运输能力。据我所知,它使用柴油发电机和电力传动系统来训练,因为电力传动系统的特性在重载方面优于机械传动系统。这个问题更多的是关于为最大的装载量规获得高的受电弓。什么的。

          我个人对穿越大平原的风帆冲浪火车的潜力最感兴趣。

          • 风帆冲浪火车?这很好地说明了问题的严重性。船帆需要多大?

            想象一下,在新泽西收费公路上给每辆车装上一个巨大的帆,给每辆车提供动力。好吧,我们不会那样做。我们只需要建造巨大的风力涡轮机和某种电力分配系统,将电力输送到汽车上。很快,我们就有了风力收费公路。在收费公路上每英里需要多少个风力涡轮机才能保持高速公路上相同的交通流量?必威在线算算吧,我敢打赌,即使在天气好的时候,也需要很多风力涡轮机。

          • 我在想翼帆。它们或多或少是最好的帆,使用它们的车辆可以达到风速的2-3倍;当然,这些都是碳纤维赛艇和类似的车辆。

            但就草原上的货运列车而言,它们不需要跑得特别快,也不需要有太多的隧道,甚至可能有稳定的风。

            不过,我不想算数学,因为我只想用它们来做蒸汽朋克火车抢劫。

        • 电动火车是一种投资。电气化轨道每英里的建设成本高于普通轨道,但我相信一旦建成,每乘客英里或每货物吨英里的成本就会低于柴油轨道。因此,电气化轨道(至少在英国是这样)往往用于更短、更频繁使用的线路,这些线路往往比货运更频繁地运送乘客。进入城市的通勤路线往往是电动的,但较长的城际路线使用柴油。(还有污染的问题——城市里的柴油机车废气比人烟稀少的乡村更严重。)

          这可能就是为什么你经常看到那些装满瓦砾或其他东西的数百节车厢的火车被柴油牵引的原因。正如本博客所涵盖的许多事情一样,向电动汽车的过渡是可以做到的,但它将是昂贵的,在化石燃料时代,燃烧恐龙的汁液是更便宜的选择。

          • 如果我们必须以便宜的价格将火车转换为电力,我们是否会选择某种第三轨道系统,而不是笨重、昂贵、丑陋的架空线路?增加带电的第三轨对人和动物来说是非常危险的,但也许我们可以在某种程度上屏蔽它。如果城市开始因缺乏适当的城际交通而变得孤立,那么让火车开动可能是一个选择。

        • 电动火车比柴油火车能承载更大的负荷。这就是为什么所有穿越阿尔卑斯山的货运列车都是电动的。柴油火车发动机的强度不足以承载同样的负荷。

          从历史上看,山区铁路是第一个电气化的(在奥地利,铁路电气化始于20世纪20年代),因为有更好的牵引力和廉价水电的可用性(奥地利联邦铁路甚至经营自己的水力发电厂)。今天,欧洲几乎所有的主要铁路线都实现了电气化,一些国家的电气化程度接近100%。

          更多信息可在这里找到:http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_locomotive

      • 的确,塑料是由石油制成的。你也可以用植物和动物材料来制造大多数塑料。不到10%的石油被用作化学工业的原料,所以在某种程度上,如果石油被节省下来用于化学工业,它将持续许多世纪。但如果我们也能减少塑料的许多用途,那就好了,甲酸酯、双酚a和其他东西对我们人类不是很好。对于化肥,它是我们使用的石油、天然气或电力中的能量。氮也可以自然固定,只是因为通过石油制造它更便宜。总的来说,我们可以在没有氮肥的情况下管理农业部门。这将导致饮食和生产的一些变化——向好的方向发展。

      • 说到交通工具,我很想看到一篇关于交通工具和可用替代方案及其有效性的文章。

        我最好奇的是,如果我们使用了最有资源的替代方案,我们能从FF系统中得到多少潜在的缓解。

    • 他还需要解释,在没有柴油船或喷气飞机的情况下,我们是如何从海洋那边运来货物的。帆船??

      人们想把制造业带回北美,这是一个经济驱动力。

      一个简单的目标是尽可能多地减少石油/天然气的使用,从而为飞机和重型运输节省资源。停止用石油给家里供暖,把汽车换成混合动力车和电动车等等。

      • 这当然会有帮助,但问题是,无论你是否真的需要,石油提炼的方式都会产生一些这样的产品。

        以下是沸点范围的分类:
        液化石油气(LPG)−40
        丁烷−12 ~−1
        汽油−1 ~ 180
        航油150到205
        煤油205至260
        燃料油205至290
        柴油260至315

        或者他们可以被分成哪一组来看待:http://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum_refining_processes[主持人为了简洁删除了复制列表]。

      • 史蒂夫:根据…粮商(第84页),四桅钢壳帆船经济地将粮食从澳大利亚运往英国,直到德国u型潜艇在二战期间出现。在参加非官方的"粮食赛跑“沿着这条路线,最好的时间是83天,但每年获奖者的平均时间是~99天。

        如果这类船在未来卷土重来,尤其是用于运输煤炭或粮食等散货,我不会感到惊讶。全球航运船队已经松开油门为了节省燃料(慢速航行),马士基的船队平均航速为12节。(根据sea-distances.com网站的粗略计算,你可以合理地预计,在欧兹-英国航线上,一艘谷物帆船的平均速度约为5节。)

        如果马士基关注石油峰值,它可能就不会建造7艘高速(30节)巡航的船了。到它们投入使用时,船用燃料价格已经上涨了一倍多。由于它们的设计,它们在低速时效率很低,截至2010年,有几辆是这样的封存在苏格兰

      • http://en.wikipedia.org/wiki/Bering_Strait_crossing

        这很贵,但实际上在我们的工程能力范围内。在这些资金水平上,核动力超级搬运车也是可能的。
        现在唯一真正的问题是,一旦全球工资水平因制造业转移而稳定下来,什么东西真正值得运输这么远。当美国人再也买不起廉价的中国产品时,我们将愿意以足够低的工资将制造业迁回美国。

    • 我认为我们必须放弃个人1.5 - 2吨车辆的想法。这就是扼杀上述所有建议的原因。

      我刚刚为我怀孕的妻子安装了一辆电动自行车。它的射程为50公里,价格为3000美元,但还有更便宜的选择。它的200瓦电机可以加速我到大约35公里/小时(~20英里/小时)不踩踏板(我重约70公斤- 120磅)。我是一个健康的自行车手,但我认为一个适度健康的人可以轻松地骑着这样的车往返20公里(12英里)。

      如果你担心天气,设置一个有盖子的卧式三轮车。

      自行车充满电大约需要1.5千瓦时,其续航里程约为汽车的1/100。

      一旦你把私家车从我们预计的未来中剔除,那么以上的一切看起来就更加合理和可信了。

      汤姆,谢谢你的一系列帖子!

    • 欧洲正在被高速铁路覆盖,几乎都是电动的,所以看起来很可行。至于成本http://en.wikipedia.org/wiki/Light_rail#Costs_of_light_rail_construction_and_operation高速公路扩建每英里2000万美元,轻轨3500万美元,我猜轻轨和传统铁路类似,还有http://economix.blogs.nytimes.com/2009/08/04/running-the-numbers-on-high-speed-trains/政府问责局建议每英里高铁费用为5000万美元。

      我不认为在需要的地方液体燃料耗尽有太大的危险。煤制液和气制液都是商业技术,AFAIK说,即使每个人都在追求纤维素乙醇,生物质也可能为同样的过程提供燃料。而且已经有生物柴油了。石油不会消失,它会变得更加昂贵,可能会被预留给飞机和轮船,然后是火车和卡车。我希望城市能重新发现轻轨和无轨电车。

    • 我不知道美国或英国的情况,但在波兰,所有的火车轨道都是电动的。我在欧洲旅行时,所有的火车都是电动的。

      这对交通运输来说是一个巨大的优势,因为我们可以从几乎任何东西中获得电力。

      至于水上旅行。别忘了,早在化石燃料被发现之前,船只就已经在海上航行了。所以现在我们可能有三种动力来源——风能和化石燃料。第三个是太阳能,因为我们可以在船上安装PV来驱动涡轮机。没有什么可以阻止我们同时使用至少两种这种能源。

  3. 根据你的碳氢化合物成本/丰度图11月1日发帖(以及煤炭的其他用途),我希望你能在以后的文章中解释为什么你认为在未来的两三个世纪里,这些替代能源不应该只扮演小角色。当然,除了全球变暖之外。

  4. 喜欢这些文章。

    你是不是对核能(尤其是钍)的前景有点苛刻?

    公众对核能的恐惧似乎与现实完全不成比例,这无疑阻碍了核能的发展。只要接受一点教育,再加上油价在每桶200美元以上,这种看法可能就会改变

    • 我同意公众对核能的恐惧与其风险不成比例。但我无法摆脱现实。是的,超常规的价格可能会克服恐惧,但它也可能造成足够的干扰,使先进的努力更难实施。无论如何,钍不能取代液体燃料,所以当油价上涨时,我们是否会转向核能还不清楚。但是,嘿,我们做不理智的事情!

      • 汤姆,

        挥去不合理恐惧的现实?考虑到这些选择,这种教育似乎是至关重要的!

        在交通运输方面,更小、更轻、无人驾驶将为我们带来更多的人员和商品的运动,以换取我们宝贵的电力焦耳。

  5. 在这些伟大的文章中,有一件事我要批评:所有的比较都是与我们目前的能源使用水平进行的。

    第一步应该是减少我们的能源需求,同时努力保持生活水平。我知道提高能源效率的局限性,但仍然有很多可能性。

    • 我同意。首先,告诉普通人,在我们目前的能量水平下创造一个未来是非常困难的,也许很多人会得出和你一样的结论。

      • 也许未来的主题是回收和去污染需要能源,所以在一个我们完全回收,避免采矿和清理过去混乱的世界里,我们仍然会为此消耗大量的能源。有些过程可以使用太阳能(例如,通过一些植物生物积累污染物),但其他过程需要“更高质量”的能源(例如,回收电子产品以回收稀有元素)。

    • 我们所有关心的人都可以从自己这样做开始,并希望/说服别人效仿。我这样做是出于经济上的原因,可以说是最好的原因,因为世界是靠钱运转的。

    • 说起来容易做起来难。不是因为这是一项技术挑战,而是因为这是一项人类挑战。我们在美国已经有几辆车可以达到40+ MPG,但不是混合动力车,但看看去年最畅销的汽车以及它们的(城市,联合,高速公路)MPG。注意我选择了最小的发动机前轮驱动的变化。因此,在实践中,这些是最好的情况下的数字,因为许多汽车提供全轮或四轮驱动和多种发动机尺寸,这进一步减少了数字。

      1.福特F150 (16,18,22)
      2.雪佛兰Silverado皮卡(15,17,21)
      3.丰田凯美瑞(22,26,33)
      4.日产Altima (23,27,32)
      5.福特翼虎(23,25,28)
      6.福特福星
      7.本田雅阁
      8.丰田卡罗拉
      9.雪佛兰科鲁兹
      10.闸板皮卡

      我只跑了前五英里,但我想你能明白我的意思。我怀疑大多数人每天上下班或去杂货店买东西都需要一辆F150。

    • 好吧,虽然美国可以使用更少的能源——更少的汽车,更高效的住宅,不吃谷物喂养的牲畜——但世界上大多数国家需要更多的能源来达到体面的现代生活水平。美国人均使用10千瓦,IIRC意大利是最低的发达国家,只有其1/3,世界平均水平是2千瓦。意大利的气候很好,不需要空调——美国使用的能源比欧洲多,这是出于一些合理的原因(与加拿大或挪威相比就可以看出)。我们面临的气候变化可能需要海水淡化。

      换句话说,美国使用3tw,世界使用14tw。如果我们减少50%,就可以释放1.5太瓦,但世界需要达到20太瓦才能赶上意大利……

    • 在这些伟大的文章中,有一件事我要批评:
      b>所有的比较都是与我们目前的能量水平进行的
      >使用。

      考虑到世界上许多人口生活在所谓的“发展中”国家,这些国家的能源使用量是典型美国人的五分之一,我们有理由认为,发达国家取得的所有效率收益都将被发展中国家生活水平的提高和人口的增加所抵消。因此,除非出现短缺,否则指望全球能源使用量下降是不合理的。

  6. 幸运的是,运输能源的问题并不是一个戏剧性的问题,或者不必如此。很大一部分交通工作是由我们城市的糟糕设计造成的。另一部分是由于全球竞争日趋激烈,这给了我们很多廉价的产品,但也造成了很多伤害。在这场全球竞争中抛出一个扳手不一定是坏事。像我这样的人不可能飞遍全球,给人们提供可持续生活的建议——但我更愿意呆在家里。总的来说,我认为我们人类在交通上浪费了太多的时间、金钱和精力,所以减少交通运输是一种解放。Ivan Illich早在40年前就计算出,汽车司机的平均速度约为每小时7公里,如果考虑到为汽车、汽油和基础设施赚钱所花费的时间,这与步行的速度差不多。

    写得好,汤姆。谢谢

    • 一个大问题是,私人汽车是公司资本主义经济的基石。我们的城市和生活都是围绕着它和它的需求建立起来的。

      这就是为什么我不明白为什么汤姆把电动汽车视为一种解决方案,而不是一个主要的危险。在我看来,我们面临的选择是重建我们的城镇,从根本上减少机械化旅行并使其社会化,还是尝试使用我们通过电动汽车获得的基础设施。我认为后一种做法是让Jevons悖论带领我们进一步进入能量陷阱的深渊。通过略微提高效率,我们可以让汽车优先的系统再持续几十年。或者,我们可以正视它对稀缺资源固有的疯狂错误分配。3000磅重,95%闲置的机器对于可持续的替代品来说是非常糟糕的替代品,不管燃料来源如何。

      我们可能也不会有两次机会。

      • 嗯…我们要重建我们的城市?材料和能源的成本是.....?我同意迈克尔的理念,但我不认为有人会在目前的更新或再开发速度之外重新开发城市。新的构建可以实现您的目标,但实际上必须与现有的基础设施和系统相适应。相比之下,让电动汽车进入城市相对容易。

        • 看来每个人都有电动汽车和公共汽车了。

  7. 我认为好的老式磷酸铁锂电池与砷化镓菲涅耳阵列耦合是最有效的途径。大多数这些部件必须通过机器大规模生产,以证明占地数千平方公里的合理性,将其归入“更难”的类别。而且我认为,由于锂和镓的储量比铅更丰富,因此在足够大的范围内为人类的电力和交通提供动力是可行的。体积更大的液流电池应该能够处理电网存储。
    我宁愿开采锂而不是开采煤炭,因为我们可以回收锂。
    镓这种“在你手中融化”的金属太稀有了,不能直接用作平板,因此需要聚光菲涅耳阵列。这种类型的电池不受辐射的影响(正如美国宇航局所证明的),而且效率几乎是硅电池的两倍(如果仅限于单个结)。它们也不会因为变热而失去电压!
    我相信,地缘政治对石油减少的担忧应该“要求”一个全球性的高压直流输电线路网络,这是在实际和明显非常大规模地利用太阳能所必需的。
    想象一下创造的所有就业机会(不需要推平)!
    “全力以赴”使用砷化镓的另一个原因是,“普通”面板会将大量光线转换为红外线,这在大规模部署时是一个禁忌。我相信焦点处更高的温度将更少的光转换成红外线(更多的光被转换成略高的波长),而GaAs的效率是其两倍,这意味着我们可以安全地部署更多的光。

    最终,由于机器生产的固态电网的效率,我们每人应该使用至少60%的能源。电动汽车、led、更好的隔热、被动式太阳能建筑选址、大型三维城市内的水培等必须成为规划的一部分。城市本身必须围绕电动汽车或“carpods”进行设计……各个方向的电缆都在攀爬,而且在许多层面上都采用老式的方式。
    我意识到,尽管如此,某种钍反应堆将不得不在足够大的规模上被利用,以继续(建造所需的巨大电力)太阳能的指数和安装工作。

  8. 只是一个想法,但我认为甜菜会受益于化石燃料的添加,即使他们都得7/8分。我认为这有助于从视觉上指出我们所处的位置和我们需要达到的位置之间的差距。也许你可能有两个图表,一个显示所有的能源(你覆盖的),另一个显示非能源选项。就像我说的,只是一个想法。超级系列。

    • 好吧,你是对的:额外的努力是值得的。一旦我不再想甜菜与这有什么关系,除了它是我饮食的一部分,我就在里面放了一张化石燃料的图表。

  9. “我们在摆脱化石燃料的同时,能否成功维持目前的生活水平,还远不能保证。”

    它甚至不应该是一个进球。我们的目标应该是(而且,我个人认为,应该一直是)提高生活质量。生活水平是一种经济结构,基本上是对我们消费(阅读、破坏)的衡量。在一个有限的星球上最大化消费/破坏既不可持续也不明智,但这是我们共同选择的道路。

    我认为我们几乎不可能维持现有的生活水平(至少在西方工业化社会)。事实上,中产阶级似乎普遍认为,生活水平已经在下降,而且越来越多的人认为,未来几代人的情况将会恶化,他们认为,未来几代人将无法实现拥有比他们父母更高生活水平的美国梦。即使没有能源问题,经济和社会问题(如全球化、收入不平等等)也可能继续对这一指标施加下行压力。

    问题是,那些生活水平高的人(尤其是美国人)愿意以任何方式自愿看到这些减少,这似乎几乎是不可思议的。事实上,媒体关于中产阶级日益绝望的不断报道似乎支持了这一观点。很难想象这张图表所暗示的生活水平下降所带来的社会/经济/政治影响。或者,也许不是。

    只要我们以生活水平等标准来衡量我们的“成功”,我认为我们就不太可能主动面对我们面临的困境。我think our only shot at proactive responses (a bit of an oxymoron, but you know what I mean is if we as a nation (species?) can convert our value systems (and then our societal systems) to target quality of life, and if we can do this before circumstances, nature and physics paint more red on your list.

    • 我个人同意,并且已经改变了我的生活方式,使用更少的能源(更多关于这个话题)。我知道,如果我们大多数人采取这样的方法,我们可以完全避免我担心的崩溃场景。的确,价值观需要改变,生活的质量(而不是数量)甚至可以在这个过程中得到改善。如何鼓励这种趋势?对我来说,第一步是意识到我们在努力继续前进的道路上所处的困境。可能不实际/不可能。让我们设计我们自己的未来,而不是让大自然为我们设计一个我们不太喜欢的未来……

      • 基本上,我们在家的能源使用量减少了一半以上。

        http://www.earth.org.uk/saving-electricity.html

        我们没有受苦。我们不得不做出意想不到的二阶调整,比如处理湿度,现在不受控制的通风已经下降了一点。但我们不是裹着麻袋布和灰烬。

        (我们在屋顶上安装了光伏,以实现一次能源的碳负排放:我非常喜欢光伏的低维护和城市友好!)

        祝好

        达蒙

    • 就我个人而言,我认为最好的希望是形成一种运动,让人们把重建作为一种政治诉求,并在灾难到来之前找到某种方式将这种诉求注入到系统中。我认为个人例子唯一有效的方式是在某种重大崩溃现象之后。在此之前,企业媒体和企业政治(包括民主党和共和党)的力量和势头太大,以至于不能让这些例子被看到,也不能成为讨论的话题。同时,让我们诚实地说——几乎总是需要时间和高等教育才能足够清楚地看到问题,从而感觉到个人的严肃行动。

      • “绿色”党有点模糊,听起来很意识形态,而且与其他问题联系在一起。我想知道,一个可持续发展的政党,其政纲政策面向1000年的时间跨度,是否会更有吸引力。毕竟,你的对手突然变得难以为继了。

        • 我想看一个没有增长的派对。今天没有一个政党把这个作为中心主题。这是有原因的。鉴于普遍的态度,这是政治自杀。

          • 我喜欢"进步生存党"

            我不认为这是政治自杀,就像政治上被禁止一样。

            当然,我们没有比例代表制的事实也意味着,任何一个新政党都必须是庞大的,才能有机会派任何人进入国会。

          • 冒着被指责玩文字游戏的风险,我认为比“(经济或政党)没有增长”更好的说法是“稳定状态”。

            它不仅在政治上更容易被接受,而且实际上更好地描述了我们正在努力实现的目标。

            问问任何一个小企业主,他们是否更喜欢追求增长的风险,而不是稳定的状态。
            一旦你知道了“稳定状态”是什么,就更容易为它做计划,并实现它,无论是能量还是食物等等。

    • 1981年,澳大利亚出版了一本名为《少花钱,过得更好》的书,副标题是“结束‘增长狂热’,如何减少浪费,改善我们的生活”。是我最早读到的体现这些思想的出版物之一。

      现在很难掌握,但这些想法仍然是有效的和最新的。书中一个有趣的观点(这一点在多年的个人进一步研究中得到了证实)是,自20世纪70年代初以来,“生活水平”/“生活质量”并没有实质性的提高,尽管人均能源消耗飙升。

      当然,我们有了更多的玩具和有趣的工具,我们已经能够治愈一些更严重的疾病等等,但我们的健康和幸福从那时起并没有发生实质性的变化。

      所以这真的会让你想知道我们在过去40年的目标是什么。

  10. 超铀废料对一些铀增殖者来说可能是令人讨厌的,但IFR在现场进行燃料后处理,燃烧掉了大部分。快中子能很有效地做到这一点。再处理使用的技术不会将钚从其他超铀元素中分离出来,因此它永远不会生产出炸弹级材料。

    熔盐反应堆形式的钍增殖器不使用钠冷却剂。它们用作燃料和冷却剂的盐在化学上是相当惰性的。(这并没有改变仍然需要进行重大开发的观点。)

    但是钠在IFR中被用作冷却剂。倡导者声称,钠在工业上的使用是成功的,可以毫无困难地安全管理。我怀疑,当反对者展示水中钠的视频时,这将成为公众接受的一个问题。

    我认为钍更有可能被公众接受,因为它与传统核能截然不同,而且具有易于理解的安全优势。我曾多次成功地向那些强烈反对核的人宣传液态钍反应堆。

  11. 你还忽略了一件重要的事情,那就是地理位置真的会在某种程度上破坏任何直接使用太阳能的东西(光伏、热能、加热、光合作用、生物燃料)。越靠近极点,这些就越没用。我敢说,在爱沙尼亚,我应该至少减少一个点(丰度),如果不是两个点(效率)。

    虽然我阅读了每一篇文章,但我并没有阅读所有的评论。你计算过长距离输电的能量损失有多大吗?我的意思是,在损失变得太大而无法解释之前,你能做多长电缆?

    • 如果你的观点是,它比我的矩阵显示的更难(由于网站的变化),那么更有理由警惕,我们的菜单不是很令人满意。也就是说,在高纬度地区,太阳能往往被低估。对于那些你认为很糟糕的地方,每年的收入可能会高得惊人。但如果没有长期存储,这种说法就没有多大帮助。

  12. [由主持人缩短的评论]

    我很惊讶你的矩阵没有包含功率或能量密度的一列。你似乎以一种类似于功率密度的方式使用了紧凑性这个术语。不管我们叫它什么,这个参数与系统的能源投资回报有关,在这个系统中,燃料丰度不是一个问题。

    […]其他人(见下文)已经做了这样的分析,并提出了传统的40年历史的轻水堆设计比太阳能光伏或太阳能热更少的每焦耳资源使用,即使忽略了能量存储的考虑。我们可以做得更好。先进的燃烧器和增殖反应堆设计采用液态金属冷却,无密封电磁泵,超临界CO2二次侧,池反应堆密封几何结构和被动应急堆芯冷却,显着更安全,更紧凑。
    http://www.isa.org.usyd.edu.au/publications/documents/ISA_Nuclear_Report.pdf

    你凭什么说增殖反应堆的超铀废料更脏?我的理解是,增殖反应堆的超铀废物比现有的商业反应堆废物流造成的长期危害要小得多,因为半衰期要短得多。请参见下面的链接,第3.2节:
    http://www.inl.gov/technicalpublications/Documents/4731797.pdf

    由于核能问题非常复杂,在反应堆设计和燃料循环方面有许多选择,因此有可能强调某些选择,以表明核能不是一个可行的选择。我认为,由于忽略了功率密度,你们的排名系统对核能不公平。在之前一篇关于能量“立方体”的文章中,你将核燃料需求表示为基于铀的平均丰度所需的地壳数量。为什么不以同样的方式对待化石燃料和矿产资源呢?

    • 生产系统的功率密度和可靠性影响到每年单位能量交付所需的物理工厂所需的投资(和隐性能源支出)。同样,燃料源的能量密度影响整个生产周期(采矿、运输、废物处理)必须消耗的能量量。

      在这些方面,核能远远超过所有其他选择。例如,熔盐反应堆核心的功率密度是用每升*兆瓦*来测量的。同样,理论上,一个人用一把铲子在一个下午就能挖出足够的钍,供应他一生所需的所有能量。

      这些因素(功率/能量密度/可控性)一定对我们摆脱能量陷阱的能力有重大影响。正因为如此,我相信,全面采用各种先进核技术,要比使用弱的、分散的、间歇性的可再生能源更容易摆脱这个陷阱。

      • 核电站(在面积上)并不比同等规模的燃煤电厂小多少。如果再加上适当处理/储存废物所需的任何东西,碳足迹就更大了。

        就实际功率密度而言,即系统每平方或立方米的功率,燃气轮机是难以击败的,而核武器当然也不能。

        但话虽如此,密度真的那么重要吗?如果燃煤电厂需要10公顷,而核电站只需要5公顷,甚至1公顷,那么核电站的建设和运营成本是燃煤电厂的两倍又有什么关系呢?

  13. 总结得很好,我还有两点要补充:

    利用海洋热能发电类似于利用核裂变为你的房子供暖。与种植海产品或油藻的潜力相比,直接产生的电力价值相形见绌。埃及的阿斯旺大坝或许是一个更好的例子。一个缺点是我们不知道可能的负面后果是什么。此外,不像潮汐或地热在后院规模是不切实际的,海洋热能是完全不可能的(假设你想要一个正的EROEI)在任何小于大规模,由于阻力抽水是反比的管道的横截面积使用。

    我的另一个主要评论是我认为生物燃料-木材应该有自己的一排。尽管使用复制技术比藻类和农作物更有效,但丰富仅仅是有效的,接受可能是一个问题,效率也不是最高的。但难度低到中等,取决于效率,这项技术甚至在几十年前就已经在交通运输中得到了证明。它几乎是自存储的,所以间歇性不是问题。直接加热是微不足道的,而通过蒸汽机发电并不困难。这在很大程度上是一项后院技术。

    • 我们已经用够了木材。我讨厌有一天纤维素生物燃料技术进步到将森林(和土壤补充“废料”)转化为液体燃料的地步。电动“豆荚车”也可以垂直连接到电缆上。

    • 这是个有趣的想法。生物燃料/藻类加上海洋热能只是作为奖励。

      我们将在“丰富”、“间歇”、“电力”、“热能”、“运输”和“接受”等基本类别中获得绿色。

      “难度”是黄色的。仍然需要解决污垢/疾病和访问/维护问题。

      “示范”是红色的,但可能应该是黄色的,因为他们已经建造了小规模的试点海洋热电厂。

      “后院”和“效率”是红色的,但这些类别无论如何都应该给予最低的优先级。

      支持海洋热能的另一个原因是可以利用深水的冷水槽,即使在用于发电之后,它仍然保持凉爽。高效的空调和制冷在热带地区是很有价值的,因为热带地区将建海洋热电厂。

      一种电力、热能、液体燃料、空调和制冷的充足、不间断和可接受的来源。主要缺点是难度适中,需要额外的研发。它也不适用于后院实现,并且热力学效率低下,但这两个因素对大多数人来说只是学术上的兴趣。

      现在我们只需要想办法处理这些多余的电力。建立它,也许人们会来。或者用它来对抗海洋酸化,以换取某种补偿额度。

  14. 关于藻类,藻类生长的营养来源是什么?硝酸盐呢?它们真的能只靠水、阳光和二氧化碳生长吗?

    • 藻类当然需要营养。蓝藻可以固定大气中的氮,但除此之外,它们都需要以可吸收的形式存在。当然,与需求相关的最稀缺的可用资源控制着你能从系统中获得多少产出(李比希定律)。丰富的资源可能会被吸收,超过藻类当前的需求,但如果缺乏其他资源,则不会导致进一步的生长。在几乎所有情况下,这都归结为需要给作物施肥;这可以通过最初的施肥,然后回收死藻来提供下一代的营养需求,但是这里过于紧密的循环将导致病原体的积累和效率的降低(现在的限制因素是培养皿中的疾病率,而不是营养的可用性——李比希又来了)。

  15. 谢谢你有趣的总结!一些评论:

    -我觉得不把太阳能光伏归为“高科技”类别的“示范”有点乐观。
    -俄罗斯BN-600钠快中子增殖反应堆已经运行了30年,具有出色的服务记录。还有比这更能证明所需技术的成熟吗?关闭燃料循环所需的其他步骤也已经过多年的商业验证。
    -增殖对快速繁殖者来说不一定是个问题。例如,ifr概念采取了有效的措施来预防它。
    -我会在钍增殖器的“演示”栏中标注黄色标记。很多工作是在60年代和70年代完成的,这项技术已经或多或少得到了充分的展示。或者你认为钍增殖器和核聚变一样遥远吗?
    -快速和钍增殖器与太阳能光伏处于相同的效率类别,尽管它们提供高温过程热量和~45%的转换效率。另一方面,太阳能光伏可以提供15%的效率,并且只通过电力产生热量。我觉得这有点误导人……跨度似乎有点太大了。
    -我认为所有地热发电厂或多或少都是热电联产站点,所以“电力”一栏中的绿色方框可能更准确。
    -总的来说,我觉得这个总结对太阳能有一点偏见。例如,有人可能会争辩说,一些列比其他列更重要,应该得到一个加权分数。

    但是,就像你说的,谁的矩阵是完全主观的?

  16. 嗨,汤姆。

    您在评估这些备选方案时所做的“马拉松式”努力值得大力赞扬!

    我不确定之前是否有人提到过Richard Heinberg,但我确实发现他的工作勤奋而平衡。这份大约两年半前的报告使用十个关键标准(包括成本、规模、可靠性、EROEI)对替代能源进行了全面的描述:

    http://richardheinberg.com/searching-for-a-miracle

    在接下来的几天里,我需要更彻底地消化你和他的评估,但我认为你们都得出了相似的结论:

    没有一种能源能完全/充分地取代化石燃料
    2)替代能源的组合将对我们有所帮助(例如太阳能光伏、太阳能集中和风能),但我们将不得不适应总体能源水平的下降(由于净能源下降)。
    3)节约是关键(即停止叫嚷供应方面的解决方案,谨慎管理需求)

  17. 对于钍反应堆的选择,请查看LFTR作为替代方案。你可以改变这些红色方块中的至少一个(可能是2个)。

  18. 这个盒子应该是黄色的;这不应该是红色的。别逼我把车掉头!

    我的矩阵不是权威的,一成不变的,没有主观性等。但是,尽管瞎折腾可能会让核能爱好者战胜太阳能爱好者,但主要结论并没有改变。迷失在细节和提倡宠物的幻想只会掩盖这样一个事实:我们将很难取代化石燃料,谁真的关心无数种发电方法中哪一种流行呢?

    • “谁会真正关心在无数种制造电力的方法中哪一种更流行呢?”

      我们所有人——因为我们必须实施其中的一个,这可能需要支持政策。

      你为什么漏掉了“经济学”?很大程度上是它把我们带到了今天。如果你不给它一个单独的专栏,我认为它需要整合到“容易”和“接受”的混合中……并且太阳能光伏失去了一些点(不容易使其像煤炭或天然气一样便宜……并且客户不太愿意支付当前解决方案所需的大量溢价(即使光伏变得更便宜,它仍然不便宜,一旦考虑到相关的存储成本,它会变得更昂贵)。

      • (编辑)

        我们不必只执行其中一个。我们可以在每个国家实施它们的任何组合。(而不是)非此即彼的二元思维——最好的猜测是将使用前十的某些组合。

        经济学。我看图表的第一个想法和你的一样——成本在哪里?

        但汤姆在“后院”和“示范”栏中间接地包括了成本。后院中任何绿色的东西的投资门槛都很低。所以很多人都可以尝试并改进它。这对风车、水磨、蒸汽机和内燃机的普遍使用至关重要。

        太阳能和生物燃料在这里大获成功,风能也有所收获。这些技术的投资门槛最低,即用户的投资。后院的绿色太阳能光伏补偿了其相对较高的单位成本(一旦包括存储)。这就解释了为什么这些替代品吸引了最多的兴趣和投资。

        演示栏中的黄色或红色表示“需要数十亿美元的研究”。这项技术的使用者必须偿还这笔费用。如果后院出现黄色或红色,研发将变得缓慢且政治化:受制于能量陷阱。

    • “……谁会真正关心在无数种制造电力的方法中哪一种更流行呢?”

      嗯,我确实认为很多人都在乎。如果没有,他们应该这么做。如果选择的道路被证明是错误的,一旦汽车积聚了动力,要“掉头”将会困难得多。

    • 我想他只是想说,有很多方法可以发电,所以这并不像交通运输那样是个大问题。

      在总体方案中:
      电力- >简单
      运输用液体燃料- >硬

      • 你认为呢?我可不这么看。找到一个能提供我们想要的一切电力的解决方案实际上是非常困难的(低排放、丰富、有成本竞争力、可靠)。

        然而,如果你假设有充足的廉价电力供应,那么提供一种适合运输应用的能源载体相对容易(通过电解用于制造煤油、柴油、甲烷、氨的水产生的氢;电动火车,电动汽车)。

        • “如果你假设有充足廉价的电力供应……”

          “……一个能满足我们对电力需求的解决方案实际上真的很难……”

          这真的使比较变得;

          电力- b>硬
          运输用液体燃料——b>更难

  19. 嗨,汤姆,
    感谢张贴所有的文章和回应…
    太阳能,我真的很喜欢,将需要长达三年的时间,仅为EROEI。所以,如果我们要建造1万平方公里,它可能需要五分之一的电力装置才能在30年内将容量翻一番,为了让太阳能自己慢慢增长,假设30年的寿命。
    然而,使用GaAs集中菲涅耳阵列,我相信只需要6个月就可以获得EROEI。有了这个,似乎同样的比例可以在30年内扩大10倍。
    尽管这似乎是可能的,但我关心的是在现在和石油枯竭之间的过渡时期使用哪种技术。为太阳能发电提供动力需要化石燃料(因为没有人会真正“留出”x数量的太阳能来为其自身的增长提供动力)。
    因此,如果所有LFTR的支持者都能如愿以偿,以确保我们能够继续为大规模的太阳能电力基础设施供电,那就太好了。看完之后,我意识到这并不像想象的那么容易,但至少它不需要那么多的FF来构建。
    所以,有人可能会问:“如果LFTR,为什么还要太阳能?””,to which I would reply “besides being backyard friendly and creating a challenge to build global power line networks, solar will give humanity enough install jobs to (hopefully) adjust to a machine economy”.
    来自(更安全的)核能的能量集中度要高得多,这也将需要围绕垂直行驶的多层微型电动汽车建造巨大的多层次城市。这些城市的设计也必须适应逐渐但最终完全失去工作的情况,因为机器经济无论如何都会这样做……

  20. 即使我可以被归类为“核爱好者”,我也想指出,“热”这个类别可能太宽泛了。一些重要的工业过程需要非常高的热量,比如1300 K以上,而据我所知,在核反应堆中处理和传递这种热量的材料并不存在。这意味着它要么需要反向热泵(即使用机械能在比反应堆出口更高的温度下加热冷却剂),要么使用核能合成之后可以燃烧的有机化合物(如合成气)。在这两种情况下,都会影响整个过程的效率。

  21. 两点评论:
    你对铀增殖器说:“……这种选择产生的反铀放射性废物比传统的同类更脏。”实际上恰恰相反:热中子比快中子产生更多有害的微量锕系元素,比如Curium,最糟糕的是使用在堆芯中经过两次辐射的Mox燃料。快堆确实可以是少量的锕系元素废料燃烧器

    关于钍,你提到了“液态钠”的“新”技术挑战。我想你是说"液态氟化物盐"吧?

  22. 我们真的可以称可再生能源为可再生能源吗?

    我很难理解的是EROEI对各种新能源的长期影响。
    如果我们接受,在未来的某个时刻,化石燃料将会耗尽,或者至少在经济和技术上变得不可行,那么当这种情况最终发生时,我们将如何制造这些新能源?

    例如,制造太阳能电池板需要大量的热量和能量。我不知道它到底需要多少英热单位的能量,但我想,如果你把从地下的原材料到屋顶上闪闪发光的太阳能电池板的所有能量输入都计算在内,那将是相当可观的。
    我知道目前大部分的能源来自化石燃料,但是,我不知道生产一兆瓦的太阳能需要多少桶石油或立方米天然气。

    我也很难理解一个太阳能电池板如何产生足够的能量来生产另一个太阳能电池板,再一次,考虑到制造它所需的所有能量输入。

    如果我们接受廉价和容易获得的化石燃料是有限的,那么如果我们要过渡到替代能源,我们必须现在就建立能力,而我们仍然有廉价和容易获得的化石燃料资源。

  23. 天鳄梨沙拉酱!

    这是迄今为止我读过的关于能源的最好的总结。
    非常感谢,这将是我对技术乐观主义者的默认参考。

    埃里克

  24. 感谢这篇伟大的文章!

    首先,我想回答你的一个问题:
    “我不知道是否有很多人为了在任意(非地质热)地区提供热量而尝试过这种方法。”
    荷兰正在一些地区积极部署这种技术,这些地区的地质温度不是特别高。到目前为止,已经挖了7个洞。其中大多数是为温室提供相对低温的热量。更多的项目正在计划中。
    我有一些消息来源,但他们是荷兰人。也许你可以用谷歌翻译来理解它?
    荷兰维基百科关于地热的文章:http://nl.wikipedia.org/wiki/Aardwarmte#Situatie_in_Nederland
    地热平台:http://geothermie.nl/actueel/nieuws/nieuws-single-display/article/eli-actieplan-aardwarmte-naar-2e-kamer/

    其次,你似乎完全忽略了一种重要的可再生能源,自从人类学会生火以来,这种能源一直在全球范围内使用:
    生物质(以及它的直接燃烧)
    -它并不丰富,但也不是利基
    -很简单
    -它可按需提供,易于存储(甚至比液体更容易)
    -已经证明了
    -通过燃烧锅炉或气化和ICE发电
    -加热很容易
    -通过气化和ICE运输,但这将是黄色的
    -它在大多数地方都被接受,并且通过正确的技术,它可以在任何地方被接受
    -非常适合后院
    -在无技术的情况下,热能占比达到efficiënt 80-90%,电力和运输占比可能达到20%(如果将其视为太阳能的代表,则不是efficiënt)
    我觉得这一个得8或9分。这相当于或优于所有的化石燃料。

    • 我数到7。但是,是的,柴火之类的东西是值得添加的。长时间以来,它一直是主要的能源来源,这是有原因的。

      • 是的,但如果我们转而大量消耗柴火,那么我认为资源将不会长期丰富。这在过去的许多文化中都发生过(比如复活节岛),现在正在东帝汶发生。

        煤油补贴在国家获得独立后停止,现在大多数家庭都负担不起。所以人们又开始用木头做饭了。对森林和林地的影响是毁灭性的,该国正在迅速砍伐森林,随之而来的是所有生态影响。这是完全不可持续的,但没有人有一个政治上可接受的解决方案。

        • 生物质不仅仅是木材。
          也有很多方法可以更多地使用木材effciëntly。
          就我个人而言,我认为木材加工与被动式房屋隔热和太阳能供暖相结合。木材是为那些(缓冲的)太阳热量不够的日子准备的。
          它也可以用来按需发电,填补我们用其他技术无法填补的最后空白。

          此外,东帝汶并不是可持续森林管理的典范。有很多可持续森林管理的案例。在明火上做饭需要很多木头。你可以很容易地用这样的量来加热一个非常大的建筑。

          记住,我从来没有说过这将是解决方案,而是解决方案的一部分。

          • 你说得对,这在东帝汶(以及世界上许多其他地方)是不可持续的,但目前几乎没有可行的替代方案。更高的效率会带来一些不同,但问题仍然存在,“它能以可持续的方式贡献多少?”

            有趣的是,西方世界最早的主要能源危机之一发生在英国(和欧洲),原因是木材的不可持续使用。在17世纪,英国和欧洲的大部分原始森林要么遭到破坏,要么面临消失的危险,直到人们开发出煤炭作为替代燃料来源(同时也开始剥夺“新世界”的资源)。

            回到木材和其他生物质资源,特别是在我们现在面临更大的人口压力的情况下,将是极其困难的。

  25. 感谢这个精彩的系列节目。然而,你能解释一下太阳能热能在哪里产生具有成本竞争力的能源吗?在浏览了大量关于这些东西的文献后,我的印象是,如果没有这样或那样的大量补贴,这些东西永远不会建成。此外,对于低能量密度的间歇性能源,我认为有物理学上的理由怀疑成本是否会下降到可以容忍的程度(我们已经在能源上花费了GDP的10%左右)。例如,美国在教育上的支出为5.7%)。原因包括:1)低密度意味着大面积的建筑……更多的工作;2)很可能是更高的材料要求(风力发电需要的混凝土比一般发电厂多一个数量级);3)更难保护电站不受恶劣天气的影响。根据定义,它们在户外——寿命更短或维护更多4)传输必须设计为峰值生产,但由于顶部间歇性,电缆大部分是空的。5)太阳辐照度有很大的季节变化。消费可能有相反的变化,因此需求在冬季达到峰值。

    • 在我的图表中有任何替代方案是在没有补贴的情况下开发出来的吗?清单上大多数项目的经济效益都很可怕。水力发电很便宜,风力发电也不差。对我来说,后化石能源的成本和难度表明,我们将在未来改变我们的期望和生活方式。

      • 好吧,如果你的目标是提供社会使用的那种电力,风是相当糟糕的。如果所有的kwh都被定义为平等,那么这并不是非常可怕,但所有的kwh都是不平等的。需要时生产的是有价值的,需要时不生产的是负价值的。

        所有能源的发展都需要一些支持,更重要的是,还需要允许它们竞争的政治框架,但这与把整个能源生产大厦建立在补贴上是两码事。此外,所需补贴的规模也大不相同。就核电而言,许多额外的成本是由于政治和监管的不确定性,而不是技术问题。只要人们愿意,他们就可以改变。不管人们怎么想,增加间歇性能源成本的问题不会消失。我个人非常有信心,如果消除了政治风险,核电站就会陆续建成,并允许它们发展和发展
        通过他们的学习曲线,核能可以以比今天的化石燃料更低的成本生产能源。这并不难,因为它们在许多地方已经具有成本竞争力或接近成本竞争力。

        回到前工业化社会是一个积极的选择,会带来大量的负面后果,如果有办法避免的话,就不应该这样做。仅仅对核能没有一种温暖和模糊的感觉并不是一个很好的理由。成本非常重要,我宁愿生活在一个尽可能少花能源的社会,把省下来的资源用在教育、医疗、社会保障、养老金、发展援助、环境等方面。

        引文:“许多工厂已经投入运营,生产具有成本竞争力的电力和热能,如果有人关心的话。”在这里,你似乎确实在暗示CST不需要补贴。

      • “在我看来,后化石能源的成本和难度表明,我们未来将改变我们的期望和生活方式。”
        请再强调一下。人们似乎认为,因为他们在一个舒适的中产阶级环境中长大,所以这种情况肯定会永远持续下去。每天用2千瓦时的电,很少开车,也能过上很好的生活。50年后,这可能会被认为是一笔巨大的财富。

    • 化石燃料的建造也有很多补贴,比如向空气中排放废物的自由。至于容忍成本,嗯,当化石燃料耗尽时,你会容忍你能得到的……

    • 在我的许多邻居的屋顶上,太阳能热能产生了具有成本竞争力的能源;便宜,简单,效果很好。

  26. 我离开电网生活了30年,头10年没有电。我用木头做饭取暖。20年来,我一直用光伏和风能给一组电池充电。我一直都是化石燃料供应系统的一部分——从我在1935年建造的木头炉灶,到太阳能电池板、风力发电机、电池、链锯等等,等等。
    太阳能和风能,能量捕获设备都不是替代能源。它们是化石燃料供应系统的延伸。在“可再生”能源的世界里,有一种只看树木而不看森林的错觉。没有看到系统、大型机器、化石燃料的使用和环境的恶化,这些都创造了捕捉太阳能、风能和生物燃料的设备,这使得人们短视,并错误地宣称可再生、清洁、绿色和可持续。

    能源投资的能源回报(ERoEI)只是等式的一部分。这里有大量的采矿、加工、制造、制造、安装、运输和相关环境攻击的基础设施。这些过程和机器中的每一个都只能为太阳能或风能设备的最终组件增加极少量的能量,但没有它们,这些设备就无法产生。没有这个基础设施就没有设备。

    我们还能怎么做呢?老方法总是有的。我们谁先下矿井?
    用图画和图表描述的故事:
    从机器制造机器制造机器
    http://sunweber.blogspot.com/2011/12/machines-making-machines-making.html

    • 显然,我们将利用手边的主要能源来建设我们的替代能源基础设施。因此,我们目前的替代品使用了化石燃料,这一事实并没有什么内在的冲突。一个更重要的问题是,这些能源投入是否可以替代。如果太阳能电池板需要电力和热量来制造,可再生能源可以做到这一点。只要EROEI是积极的,我们用可再生能源满足我们的基础(采矿,运输等需求),我就不会被这一点吓倒。不要低估完成这件事的难度。我认为有可能,但我们会成功吗?

      • 这是一个棘手的问题。我自己的探索开始于几年前,当时我开始想知道生产可再生齿轮需要多少能源?在化石燃料耗尽之前,似乎没有办法知道这一点(这可能需要很长时间,除非人们意识到气候变化并自愿改变)。似乎有正回报,但正如约翰·韦伯所说,事情真的很复杂。有些人喜欢估算EROEI的使用成本,但即使说没有补贴太阳能变得有利可图,用这个来估算EROEI也可能是骗人的,只要化石能源的EROEI很高,就没有办法真正分离化石能源使用成本的贡献。已经有一些尝试创建试点工厂,这是一种封闭的系统,用可再生能源制造可再生齿轮,但这还不是决定性的。我目前的想法是,可再生能源将成为一种重要的过渡技术,但在化石燃料耗尽后,它是否能生存下去,这是非常值得怀疑的。如果你能在这个领域进行更多的调查就好了,我认为很多研发工作应该朝这个方向发展,但我没有看到任何国家/国际知名的实验室[e]。(NREL)在这方面做任何事情。我们可能是在欺骗自己。

        • (编辑)

          “生产可再生齿轮需要多少能源?”在化石燃料耗尽之前,似乎没有办法知道这一点。”

          如果需要100焦耳的石油来制造一些可再生的齿轮,那么需要100焦耳来制造可再生的齿轮。石油是便宜的能源,但这并不能改变它是能源,而且是可测量的。如果你一直在使用1千瓦的燃煤电力,你将需要1千瓦的太阳能电力来取代它。

          • 那么,你知道目前制造太阳能板要消耗多少石油或煤炭吗?包括开采所有矿物所需的能源、与之相关的电子设备、电池、运输太阳能板、安装在屋顶上以及维护太阳能板所需的能源。这方面有可信的分析吗?如果你有这个,那么计算回报是可能的。从直觉上看,这似乎是一个良好的正回报,但似乎没有任何严格的分析,可能是因为考虑到技术和相关供应链的复杂性,很难进行这样的分析(在一个特定的地方生产太阳能设备几乎是不可能的,除非它随时可以获得制造它们的所有成分)。约翰·韦伯的图片将帮助大家清楚地理解这一点,以防这有点难以想象。

          • 达米安·RS的评论被约翰·韦伯的链接(在这个帖子的顶部)揭穿了。

            我想知道这是不是反驳速度的记录——在达米安的评论还没写出来之前!

          • 一堆照片和悲观的末日预言既不能构成反驳,也不能构成论点。数学在哪里?

  27. 所以这个神奇的公式变成了

    我们的未来=(更少的能源组合)/(更少的人*更少的能源)

    对,这是最简单的部分!现在,我们开始展开每一项....

  28. 这项研究与其说是关于能源,不如说是关于一个相当异想天开的命题,即以化石燃料为基础的文明可以通过其他方式延续下去(这是不可能的)。石油枯竭的主要问题是如何继续提供运输(或通过迅速重新定位经济,禁止使用私家车上下班等方式大幅减少对运输燃料的需求)。在化石燃料被广泛使用之前,用于交通运输的主要能源形式是风和饲料。然而,我在上面看到的都是关于将风能转化为电能的讨论,根本没有提到饲料。北欧维京人灭绝是因为他们不吃鱼。当代美国人将会消亡,因为他们拒绝摆脱汽车,拒绝在当地满足自己的需求。

    • 太阳能和核能可以用来取代(甚至远远超过)这个伟大的化石燃料时代
      我们当然拥有所有的技术。
      通过谷歌搜索,我了解到光伏发电最多需要3年才能获得EROEI,太阳能热能和风能等大约需要6个月。现在,我必须承认,困难的部分是使用化石燃料,现在,建立足够的可再生能源来扩大自己。因此,如果任何集中的GaAs菲涅耳阵列场的1/5被单独用于其自身的生长,那么它将在30年内扩大10倍,假设到EROEI大约6个月。
      在这个以金钱为基础的政治时代,这很难做到,至少我们应该(也)建造钍反应堆,因为它们已经被证明了几年,听着,只是上世纪60年代的技术!
      是时候设想一个人们使用更少的能源而仍然拥有更多能源的时代了!想象一下城市将围绕着什么建设,毕竟,我们没有能源短缺,只是缺乏集体关注。

      城市应该建立在最有效的(完全不同的)生活方式周围。耗油量大的汽车变成了迷你电动汽车,它们也通过垂直电缆横向行驶。50英里的通勤变成了最多几英里。荧光灯照明将被led取代,其效率将是3倍(12倍爱迪生灯泡)。大型(且建筑美观)的建筑对供暖和制冷的需求要少得多。
      我认为,能源问题没有“规划”问题那么重要,因为我们已经拥有了建造大规模(几乎)清洁能源基础设施的技术。
      甚至还有“机器打印”建筑的可能性,进一步降低能源需求……

      • 这一切听起来都很棒,但不幸的是,在游戏的这个阶段,我们负担不起替换整个运输舰队和重建城市的费用。
        我认为今后的规则是:
        1.就地适应
        2.改装是唯一可用的修改
        3.尽量少花钱

        如果你想象近期或中期的未来,像杰森一样闪亮的豆荚和闪闪发光的摩天大楼覆盖着光伏和风力涡轮机,我想你是在做梦。

    • 大自然似乎给我们留下了一条出路。大部分人类文明都是由生物质提供动力的,就这样。一些水用于磨坊,一些风用于帆,一些泥炭用于取暖,但主要是目前的生物质,木材和食物。显然,生物质将阳光转化为自身的效率通常为1%;将生物质转化为热能的效率接近100%,转化为电能的效率我不知道,但假设是20%,转化为光的效率我不知道,但假设是可悲的。我们也没有自行车或现代——甚至19世纪——的机械能力,高质量的钢部件,旋转而不是往复运动,等等。

      太阳能电池板以15%的速度发电,它可以以100%或更高的速度转化为热量(热泵),比火或蜡烛更好地照明,当然也可以做功。

      历史是由太阳驱动的,未来可能是由太阳驱动的,但这并不意味着未来会像过去一样;我们现在有各种各样的技巧,不仅我们没有,而且大自然也没有进化,从能够从可用的阳光中获得15倍的能量开始。

      然后还有核能、深层地热或高空风筝发电作为可能的后备,更多的资源是过去和生命从未利用过的。

    • [由moderator缩写]

      这项研究与其说是关于能源,不如说是关于一个相当异想天开的命题,即以化石燃料为基础的文明可以通过其他方式延续下去(这是不可能的)。

      高能量的生活方式有什么错?想让它永久化有什么错?为什么不可能呢?

      经济繁荣和低出生率都与能源消耗增加有关。世界各地基础广泛的经济稳定和可持续的人口将导致一个更加和平的星球。能源匮乏只会起到相反的作用。为满足我们的需求而使用能源是一件好事。

      发展中国家的能源使用必须大幅增加,才能使绝大多数人摆脱极端贫困。要实现这一目标,世界能源消耗需要大幅增加,同时减少二氧化碳排放。

      对于这种规模的问题,有一个可持续的解决方案:先进的核能。[…]根据科学和工程事实,有许多不同可能的技术路径(快中子、慢中子、水/液态金属/熔盐/或气冷、液体燃料、固体燃料、U-Pu增殖器、钍- u增殖器等),核革命是可能的,但公众态度和政治必须首先改变。无知、错误信息和敌对政治才是真正阻碍能源丰富、繁荣、可持续和零排放未来的因素。

      我有孩子,希望有孙子。我不认为能源贫困和经济苦难是未来化石燃料消亡的唯一可能结果。我们可以做得更好。

      • “高能量的生活方式有什么错?”
        什么都没有。我想我们都同意,获得能源是一件好事。
        “想让它永久化有什么错呢?”
        同样,这也没有错。
        “为什么不可能呢?”
        这就是这个博客的目的。这可能吗?到目前为止,答案似乎是“不”。你似乎认为只要你想要什么就能做到,但宇宙并不关心你想要什么。

        “……我们可以做得更好。”
        我真的希望你是对的,但目前的迹象并不令人鼓舞。

  29. 另一篇博客对可再生肥料转化成本或更高电价的评论:
    http://www.antipope.org/charlie/blog-static/2011/09/post-oil.html#comment-205553
    “按每千瓦时10美分计算,1吨电解无水氨的成本为1400美元(其中1200美元为电费)。这一价格是目前590美元的两倍多,但实际上低于1955年美国农民为同样的氮投入支付的2187美元(经通胀调整后)。即使我们不得不在没有化石燃料的情况下生产氮肥,就价格而言,也将回到20世纪中期,而不是19世纪。”

    http://www.antipope.org/charlie/blog-static/2012/02/how-do-we-get-there.html#comment-249018
    例如,根据1947年1月版《生活》杂志的一篇文章,美国住宅用户平均每千瓦时支付3又1/3美分,与1882年爱迪生工厂每千瓦时25美分的价格相比,这是一个巨大的下降。根据通货膨胀调整后,1947年的3又1/3美分到2011年将是每千瓦时34美分。”

    “与最近的一切照旧相比,可再生电力看起来很贵。与最近和近20世纪50年代的美国“一切照旧”相比,它的价格便宜得惊人。当下一个末日论者或共和党人告诉你,当我们不能使用廉价的化石燃料时(要么是因为燃料耗尽,要么是因为环境立法阻碍),我们都将住在泥屋里,让他们估计一下二战结束时电力有多贵,而今天绿色电力有多贵。”

  30. 我注意到,核能爱好者(在这里和reddit上)对我的核能排名与太阳能相比如此之低感到失望,他们提出了能量密度作为核能将其他一切都淘汰出局的原因。首先让我指出,我并不认为自己是反核人士:我只是对它不太感兴趣。

    的确,核材料的能量密度是数百万比化学能高10倍,所以有人可能会说它的效率应该超出比例(至少用绿色表示)。当然,我看到了能量密度的吸引力。但是,这是否意味着一座1千兆瓦的核电站的发电量仅为同样发电量的燃煤电厂的百万分之一呢?它的成本是百万分之一吗?技术缓解?冷却的要求吗?它是安全一百万倍,还是在你家后院有用一百万倍?是否存在与化石燃料中存在的铀或钍相当的量,从而使核资源使化石燃料资源相形见绌数百万?(提示;所有这些答案都是否定的,事实上在许多方面比化石燃料和其他替代品更糟糕。)

    核能密度是可爱的,但在转化为实际考虑时,它不是一个非常有用的度量。

    • 汤姆,老实说,那是你设的一个稻草人。谁说核电站的燃料能量密度是煤炭的100万:1,就意味着核电站的能源消耗或建造成本将减少100万倍???当然不是我,也不是我所知道的其他核助推器。

      然而,能量密度确实意味着,30-40吨燃料用于轻水堆(效率比可能的低2个数量级),将产生1吉瓦连续一年的电力。现在有多少煤需要开采,运送到燃煤电厂来做同样的事情(IIRC,约300万吨)?开采和运输这300万吨需要多少能源?排放了多少二氧化碳(IIRC 1200万吨)?在没有安全处理方案的情况下,剩下多少煤灰/污泥?

      这可能不是1,000,000:1,但对于目前的技术来说,效率大约是100,000:1的整数。在化石资源受限的未来世界里,这还不错,因为气候原因,排放必须大幅减少。

      因此,电厂的成本不会按能量密度比来计算,但燃料和废物流肯定会按比例来计算,这是有事实证明的(如果需要做数学计算,我可以找出确切的数字)。必威在线

      然而,工厂成本将大致随功率密度而增加。一个煤炉的功率密度和一个轻水堆堆芯的功率密度并没有什么不同,不是吗?人们也不会期望蒸汽厂、发电机等有太大的不同。但是,我们不是在谈论一个能源陷阱,用材料投入来建造像煤电厂那样的工厂吗?如果一个中等规模的煤电厂必须被2000台2兆瓦的风力涡轮机+大型储能+超级电网和/或数百万块太阳能电池板所取代,就会出现能源陷阱。

      • 在某种程度上,我是在回应另一个论坛上的评论:

        另外,为什么核能方案的效率评级还算适中呢?它的能量比化石燃料高6个数量级。

        这个论坛上的一些评论也评论了核能的能量密度属性。此外,我感觉到一种普遍的迷恋,那就是为反应堆提供所需的少量实际燃料。我的主要观点是,不要让这个问题掩盖了其他许多实际问题。

        所以你是对的:在我列举的类别中,没有人声称核能要好一百万倍——我并不是说有人这么说。但是,这种构造是一种有用的方式,可以说明现象级能量密度如何无法解决矩阵中的大多数排名类别。

        • 汤姆,

          在声明你不是反核的时候,也许你是想通过给所有的核选项打分2分或更低来表明你是公平和公正的。如果是这样,这是一种自我评估,而我们人类往往不擅长于此。这是谈论、写博客、争论、倾听和灵活应变的一个原因。

          你和其他许多人似乎都错过了废物流的机会。现有的核废料实际上是一种巨大的潜在资源,而且在很大程度上得到了控制。几乎所有的化石燃料废料都被丢弃到我们的大气中,这导致了一系列问题。我希望在看完气候变化之后,你能修改一下你的矩阵。

          当我们从核燃料中提取更多的能量时,产生的废物就变得不那么危险了。请关注您收到的有关先进增殖器和燃烧器反应堆的链接。我对你的反应很感兴趣,因为你目前似乎对先进的核燃料循环被误导了。

          对于远程安装,我对太阳能很感兴趣。然而,如果一个人一开始就没有电网,那么电力就是一种奢侈品。我们大多数人生活在城市环境中,电力是必不可少的服务。

          谢谢你的文章,谢谢你主持这个讨论。我对你们银河规模的增长和国家规模的电池文章印象深刻(9/10)。我们似乎对问题的看法是一致的,如果不是解决办法的话。劈开木头和原子,骑上你的自行车,然后把药推下去!

          • 我想分享的另一个资源是M.M. El-Wakil的《动力装置技术》一书。它包括详细的热力学讨论,热裂变,快速增殖,地热,碳氢化合物,太阳能,风能和海洋资源,能源储存和环境考虑的比较。前段时间,我有幸参加了这位雄辩作家的课程。

          • 澄清一下,我不是一个曾经被“不再有核武器”运动所吸引的人。我不认为核电站本质上是坏事。我认为公众负面看法的程度是不合理的。所以我声明我不是反核的。当然,自我欺骗是一项古老的运动,但在这种情况下,我认为我是准确的。我想有些人只是对我不够热情感到失望。

            还要记住,不要太认真地对待数字方案。我在文章里说这是愚蠢的。不同的权重、不同的侧重点、不同的分类会产生不同的结果。拿出你的蜡笔,画一个你喜欢的……

          • 汤姆显然是保守的,对那些没有被商业销售充分证明的主张持悲观态度。考虑到他的目标,这是完全合理的,任何工程师都应该熟悉。

            2)他还充分考虑了各种社会因素,而不仅仅是技术因素。对核事故、核废料和核扩散的恐惧是真实存在的,你无法挥手就能摆脱。

            这也不完全是非理性的。相信工程师能造出安全的核电站是一回事。相信政治和企业文化会让工程师尽可能安全地建造,而不是偷工减料,这是另一回事。福岛向我们表明,即使是世界上最先进、最团结的社会之一也无法保证这一点。

            乐观地说,我可以将育种者的选择增加到他的图表上的4个,让solar仍然领先。同样的道理也适用于地热耗竭电力,或者对其他所有人来说都是增强型地热。当然,现有的成本栏可能会改变现状!尽管太阳能的成本似乎在下降,而核电站的成本似乎在上升……

      • 上面的评论提到了“兆瓦/升!”好像这是非常重要的。

        与煤炭相比,裂变燃料的密度更大,但当可裂变金属分散时,对开采的影响可能是相似的,而不是固体如山的煤炭。

        • 可能是,但绝对不是。在加拿大,我们开采的矿石的含金量约为20%,如此丰富的矿石必须经过稀释才能进入一个磨坊,而这个磨坊是在新一类矿床之前建成的,被称为不整合矿床。

          在其他地方,低至0.05%左右的矿石仍在被开采,仍有竞争力,当你意识到在当今的反应堆中,这种矿石的能量是纯煤的十倍时,这可能就不足为奇了。顺便说一下,这是一条缝,而不是一座山。

        • 我认为MWh/L也是我们接近峰值水的一个考虑因素。也许不是首要考虑。

        • 钍说,一吨花岗岩等于50吨煤(如果钍含量用于LFTR)。但这种“极端”措施只需要维持一段时间。煤灰山中留下的肥沃物质的能量潜力是其来源的煤炭的十倍以上!还有浓缩的矿石,更不用说埋在内华达州的3200吨金属。

  31. 也许有人在回复中问了这个问题——我承认我只是快速浏览了一下,但你为什么不把厌氧消化器产生的甲烷作为液体燃料来源呢?我们有很多粪便和废物可以被消化,甲烷可以被捕获和提炼。废热可以用来加热谷仓或温室,或者可以转动涡轮机发电。此外,所得到的纤维可以用作动物的床上用品,回到田地里,或者制成泥炭的替代品。斯堪的纳维亚的整个城镇都有一个“闭环”,接收废物,并运行所有公共交通工具以及许多汽车的甲烷。在我看来,这是一种“双赢”的燃料来源,但几乎没有任何专家提及。这项技术相对简单,甚至可以在自家后院使用——尽管不如在运行良好的大型设施中高效和清洁。当然证明了——不是断断续续的。你不包括它是因为你认为我们没有足够的浪费,值得吗?只是好奇。 Thanks.

  32. 我认为有一件关于人性的事情我们没有很好地解决,那就是现代西方人不会接受以缓解即将到来的石油峰值这一更高目标的名义强迫他们自愿减少能源消耗或“自由”开车到他们想去的地方,而大多数人无论如何都不相信。这将被视为另一个“社会主义阴谋”。因此,在当前环境下,减少能源消耗,而不让人们清醒过来的唯一方法就是通过替代来实现。最有效的方法是尽快推动电动汽车,因为它们可以说比内燃机汽车更好。

    我不同意FF制造电动汽车不是“解决方案”的说法,因为这正是我们应该对剩余的FF做的事情——建设可再生基础设施,以便在时机成熟时能够接受替代能源。今天做任何事情都需要使用FF。这是否意味着我们应该什么都不做?仅仅因为现在需要FF来制造电动汽车,并不意味着未来不能用可再生能源产生的电力和热能来制造电动汽车。让我们今天开始吧!

    在太阳能光伏发电的等式中,另一个不常被考虑的问题是,后石油峰值时代的世界将不会是一个美好的地方。随着经济的萎缩,失业和绝望将会猖獗。货币体系将崩溃。能源将变得稀缺而宝贵。通过在你的屋顶上放置一排太阳能电池板,你基本上是在向你所在地区的每一个罪犯宣传,“我们有能源。我们为未来做了计划,因此我们可能也有其他资源。来吧!”当你去度假的时候,你打算雇保安看守你的屋顶吗?

    • 你在提醒我为什么石油峰值现象会把我吓得屁股蛋…

      我同意,如果我们要使这种转变奏效,我们最好现在就投入相当一部分资源来解决这个问题。的能量陷阱Post提供了一个解释为什么这很重要的动机。

    • 我们如何知道“人性”是什么,更不用说如果有真正的选择,人们会想要什么?事实上,已经有证据表明,人们希望在环境问题上做更多的事情(参见NORC通过综合社会调查收集的长期数据),即使在这个话题上没有一点主流领导。

      至于电动汽车,试图从目前过于庞大的城市基础设施中再坚持10年或20年怎么会是个好主意呢?使用电动汽车来做到这一点意味着我们会给系统增加另一层无用性。100年后,郊区的汽车充电站网络会有什么好处?

      幸运的是,电动汽车只是白日梦中的白日梦。无论是电池、电网还是消费能力,都不足以使它们成为一种普遍现象。

      交通运输是我们最大的浪费形式。试图稍微减少浪费,尤其是不诚实地承认这样做的巨大障碍,是我们最严重的绿色错觉。

      • 当然,人们想为环境做更多的事情,但我发现,如果这意味着削减生活方式和利润,热情就会减弱。

        除了电动汽车之外,未来唯一的交通选择是自行车、大象、驴、奴隶,或者像铁路这样的大规模电动交通工具(我完全支持,但这对很多商业应用来说是不切实际的——你怎么把食物、货物或其他大件物品从火车站运到各个地方?)

        我说,如果我们现在每年生产X万辆汽车,为什么不尽我们所能制造尽可能多的电动汽车呢?如果我们有能力购买X万辆内燃机汽车,那么我们就有能力每年购买X万辆电动汽车。

        人们一直告诉我电池不在那里,但我还没有看到任何证据。我的Leaf电池还好。至于电网,我在晚上用一个1500瓦的充电器充电,和那些用细线供电的小型便携式加热器一样,这大概是普通家庭晚上的用电量。因此,如果人们在晚上充电,几乎不需要任何新的电力基础设施来实现几乎完全过渡到电动汽车——每个人家里都已经有多个插头了。好吧,也许公寓可能需要安装一些插头,没什么大不了的。

        • 你的Leaf电池要花多少钱?

          公寓甚至不一定有“停车场”。他们的插头应该放在哪里?

          “你如何将食物、商品或其他大件物品从火车站运送到各个地点?”

          可能是电动汽车或使用合成燃料的卡车。但是,虽然市场上可能存在一些重要的小众电动汽车,但这并不意味着把所有私家车都换成电动汽车是明智的。

          • 我们不能继续把地球文明建立在化石燃料的基础上,然而,如果“一切”都转化为非化石发电,那么生物圈应该没有问题,只要为卡车、航空和钢铁工业提供动力,再过几十年,直到完全不可预见的东西(比如石墨烯)被部署。

            没有理由所有的汽车都不能是电动的…除了涨价的原因。技术是现成的(搜索LiFePO4),资源是可用的(锂比铅略丰富),向个人快速交通过渡的想法也很多(也搜索一下),如果把它作为一个长期目标来追求,将有效地减少人均能源需求接近一个数量级。因此,城市可能会变成“三维的”。
            我们不能继续生活在过去……
            那么,为什么要把未来的能源建立在这样的基础上呢?
            建造更多的电力线和“插头”(以及MSR,大规模的太阳能部署等)要比收获“消极和无所事事”的成果容易得多。

  33. 这是一篇很棒的文章,也是一个简单而清晰的权重方案。虽然我同意你的总体评估,但也许你可以在“环境外部性”上增加一到两栏(也许一个用于资源生产,一个用于发电)?在这种情况下,石油和天然气可能会降至6分,天然气降至7分,而太阳能光伏可能会升至1分,热能可能升至2分。

    • 我同意,关于环境专栏,我认为这是绝对必要的,如果我们不想重复过去的错误(我们会的)。我们不能假设对环境没有影响,或者某种特定的能源不会受到环境影响的限制。即使一个来源一直是绿色的,如果假设的环境影响/限制框是红色的,那么它甚至不应该被考虑。

      我相信科学家们现在才开始考虑环境限制(例如,从风中提取能量的影响),这是伟大的,但现在我们迫切需要这样的研究,因为我们正在拼命地想替代能源。

  34. [由moderator缩写]

    “你提醒了我,为什么石油峰值现象会把我吓得屁股蛋……”

    […]石油峰值狂热者就像孩子们在篝火旁竞相讲述最可怕的故事。关于资源的报道总是忽略了有人想出一种新的、不同的方法来解决问题,记住,我们使用石油是因为鲸油变得太贵了。

    第二,我认为你高估了核能的问题,低估了它的丰富性。你们所谓的增殖反应堆是专门建造的机器,用来生产制造炸弹的材料。可以燃烧U238或Th232的第四代反应堆,在这个意义上不是增殖反应堆。它们也不是理论机器,因为工程原型已经建成。事实上,GE/日立将接受您的订单,可以燃烧U238的IFR。

    此外,伊朗目前的局势最能说明扩散风险的性质。他们正在追求铀浓缩,因为它比使用制造成本高昂的钚更容易、更便宜,而且很难制造出一枚有效的炸弹。如果制造核武器既容易又便宜,那么早就有人这么做了。伊朗人正在证明,这是非常昂贵和非常困难的。

    […]

    最后,你一再表示,即使在冬天,太阳能光伏发电也产生了其最大容量的很大一部分。“密苏里州圣路易斯(我对美国太阳能站点的平均/中位数的基准)在12月份的发电量是其年平均水平的69%。”

    首先,将一个月与一年的平均值进行比较是没有帮助的。没有任何拟议中的储存系统能够在6月份储存足够的粮食,以满足12月份的需求。[…]

    在我居住的俄亥俄州,我们在12月比6月更需要能源。但是,圣路易斯的日照比我们多(我在你慷慨链接的网站上查看了NREL的地图和图表),所以我们需要更多的存储空间,或者我们必须建立一个足够大的系统,以便在12月为我们供电,考虑到我们变幻莫测的天气,这必须是Brobdingnagian。

    • 季节性储存确实是一个非常棘手的问题。光伏发电的标准解决方案是将系统构建为12月份足够的。这使得它更昂贵(也许不是每年平均设计的两倍),但这是完全可以做到的。这和说" PV不能在我住的地方工作"是不同的

      如果你想要化石燃料的替代品要谦虚,做好失望的准备。

        • 除了便宜和容易通常是高度相关的。所以也许应该是:

          便宜/容易或可持续。选择一个。

          更像是一个项目棒。

    • “资源故事总是忽略了有人提出一种新的、不同的做事方式并解决问题的部分,记住,我们使用石油是因为鲸油变得太贵了。”

      盲目相信市场解决所有问题的能力的问题在于,市场动态总是需要充足的能量,以便能够做“新的和不同的事情”。它是一切的驱动者。这就是过去的运作方式;能源需求总是能得到满足,正是这种环境塑造了我们对市场运作方式的理解。

      我们从鲸油转向石油,因为我们都用完了鲸油,而石油更好。现在,我们正在耗尽石油,但我们没有更好的能源可供使用,即使我们有,考虑到石油枯竭的时间框架,我们的基础设施也完全没有准备好过渡。我预测我们将开始从天然气或者煤炭中制造合成油,这将为我们赢得一些时间。但这将以更快的速度耗尽这些储备。然后呢?然后再加上EROEI的下降,事情可能会迅速呈指数级增长。

      所有这一切的含义是,政治、货币和经济环境将变得越来越敌对和动荡,使得制定替代战略所必需的协调努力不太可能发生。我们正走在一个非常危险的悬崖上,对魔法和“市场”解决问题的能力有很多(恕我直言)不合理的信仰,因为这对经济学家来说是一个未知的领域。他们以前从未将能量因素纳入他们的理论;每一张图表里都有一个未明说的、隐含的、被误解的假设。

  35. 汤姆,

    我喜欢你的帖子,但你应该意识到,你的表格对8%的色盲男性有点苛刻。

    使用vischeck.com上的模拟器来了解色盲人士的感觉。你可以在你的绿色中使用更多的蓝色,并改变饱和度,使颜色对每个人都更有特色。

    再接再厉!

    乔恩

    • 好点。我喜欢那个vischeck网站!我经常想知道我制作的东西是否能被R/G色盲的人辨别出来,并且(除了这个明显的例外)经常调整我的工作,不依赖于R/G的区分。

      无论如何,我做了一个不同的版本://www.shiny-machine.com/wp-content/uploads/2012/02/energy-score-cb.png

      现在蓝色是原来的绿色(足够了),黄色还是黄色,我把红色的饱和度调高了一点。在vischeck上看起来很明显。

      我还做了FF版本,并在主要文章中添加了链接。

  36. 你可以考虑深入研究一下IPCC和WWF关于未来可再生能源供应的设想。他们比你稍微乐观一点——他们当然已经做过计算了!

  37. 我认为超音速火车比飞机更适合全球人员和货物运输。火车不需要可运输的燃料来源,电力可以在世界各地产生,太阳总是照耀在某个地方。

    日本解决了所有问题,他们的社会使用大量的火车,我相信随着能源短缺的加剧,火车将变得越来越重要。

    我认为我们可以凑合用合成酒精、可运输能源和光伏发电来满足我们所有的需求。

    但我们也需要改革农业,我们现在的做法是违背自然,侵蚀土壤和资源。我想进一步探索永续农业和自由放养的牛用于我们的食品生产。

    • 超音速列车将非常整洁,但也没有原型,而且可能很昂贵。你说的是疏散隧道之类的。

      高速铁路是目前的一种交通工具,但速度只有喷气式飞机的一半左右。喷气式飞机是在长途飞行中积累起来的,不能像飞机那样直线飞行。当然,还有海洋。

  38. 在我看来,所使用的基本上忽略成本的方法在进行比较的能力方面存在严重缺陷。
    例如,太阳能光伏被认为不难,而且储量丰富。
    然而,任何与现有技术相差甚远的东西都是极其昂贵的,特别是因为你必须做一些关于间歇性和存储的事情,所以如果不彻底修改现有技术,就不会有丰富的实际用途,特别是在高纬度地区。

    另一方面,传统的裂变被认为是相对短缺的,甚至在这个问题上给它一个红色。
    虽然我们已经知道如何在缺少增殖器的情况下进行再处理,但这些问题主要是成本问题,因为铀是如此便宜,但即使没有增殖器,这种燃料也可以更有效地利用,而不需要技术上的进步来实现太阳能光伏发电的实际和理论上的丰富。

    原料铀的成本约为0.003千瓦时。

    如果我们愿意支付1美分千瓦时的费用,那么可以在传统反应堆中燃烧的铀和钍的供应,即使不包括从海洋中获取铀和钍,也会使传统裂变成为一个超级丰富的来源,而从海洋中获取铀和钍的成本要低得多。

    铀/钍能源的总成本为1美分/千瓦时,仍然远远低于我们在几乎所有地方都能实现的太阳能光伏发电。

    在我看来,一旦考虑到所有的成本和技术的实际现状,那么即使是传统的核裂变和后处理,也远不是利基,甚至比太阳能光伏的理论主张要丰富很多倍。

    • 直到这篇文章,我才意识到核能和太阳能似乎是竞争对手的程度,但它出现了很多。燃料成本并不是核能的主要成本,这意味着我们可以忍受支付更多的费用。但是,把传统核能当作超级丰富和廉价的借口并不符合我的评估(见帖子)核裂变),如果全面使用核能,即使将世界铀资源的估计量增加两倍,也只能提供几十年的燃料。我并不是建议全面使用核武器,但这是一种评估其潜力/可用性的方法。这就是为什么对我来说,“富足”一栏是红色的。转向使用铀-238或钍的技术,红色就会消失。

      • 汤姆,我的反对意见是,为了使太阳能光伏发电在实践中而不是理论上超级丰富,那么就必须在存储和发电成本方面进行大规模改进,正如你自己在之前的一些文章中所强调的那样。
        因此,即使使用我们非常熟悉的技术,比如再处理、以更高的成本开采非常稀薄的矿石,以及在CANDU和Westinghouse等传统反应堆中燃烧钍,也要在我们现在手头的东西和任何改进之间进行分解,这似乎是人为的。

        因此,在我看来,你们对富足的比较并不是对等的。
        与提高目前的核能燃烧效率相比,要解决太阳能光伏发电的间歇性和储存问题将更加困难,在技术上也更具挑战性。要使太阳能光伏发电成为一种实际上超级丰富的能源,更不用说成本了。

        如果你想用现有的技术在任何可承受的成本下比较太阳能光伏与传统核能的使用,那么太阳能光伏是非常小众的。

        • 我对自己的分类很满意。太阳能确实是超级丰富的,因为它不会对我们的资源分配征税来收集我们所需的那么多。你专注于存储问题,这就是为什么太阳能有一个大的红色方块表示间歇性。我把这些东西(核在前面是绿色的)分离出来作为矩阵,但自然地,它们必须在一个完整的评估中一起考虑(连同所有其他因素)。如果您想在间歇性因素上施加更多的权重,那么就这样做吧。矩阵中的丰度的定义比您想要应用的定义更窄。

          发展可能发生在各个方面,因此这个矩阵不是静态的。这些盒子是根据今天的情况涂上颜色的。我可以相应地看好储能技术的突破,这将大大提高太阳能的可行性。但我倾向于对许多蓝天技术解决方案持怀疑态度-全面。

          我将执行期权(在讨论政策)来切断在这一点上的来回。我只是被其他任务压得喘不过气来:不可避免地,有些人可能会认为这是逃避。我也没办法,但我实在是负担过重了(毕竟我只有一个人,还有很多评论)。我认为在这种情况下,我们的观点很清楚。

  39. 非常感谢你的回复和原创的思想和引发辩论的文章。
    请再看一看,即使价格大幅上涨,你也只能将有效铀储量乘以2-3倍!-不是这样的!

  40. 我有点惊讶,你对洋流能量的评估似乎只包括像墨西哥湾流这样巨大的远洋洋流。我住在海边的一个小城市。在我住的那条街的尽头,有一股流速为4 - 5节的水流,每天两次,在一个浅海床上。在空气密度为800倍的情况下,这里可用的功率是显著的。像英国这样的岛国有大量这样的洋流。

    我算过一次,必威在线但找不到。相当于大约130英里每小时的风速。

    虽然有腐蚀和其他问题需要克服,但基本技术与河流水力发电没有太大区别。

    • 这是潮涌,应算作潮汐能。这种现象往往被限制在海岸线附近,所以面积不大,因此不会增加太多的资源。

  41. 在储存和运输中,甲醇经济而不是氢经济已被建议,具有回收废二氧化碳的优势。一篇论文我看到了。

  42. 汤姆,

    我认为我从你的核评估中得到的一个关注是你对当前先进核反应堆的看法。你在上一篇关于核裂变的文章中非常清楚地提到,你没有研究过目前的现代反应堆,比如LTRF,不足以对它们的可行性做出充分的断言。

    我很想知道有了这个新的矩阵,你有没有时间温习一下,有什么新的结论?

    我的主要论点是,你说像钍这样的核选项还不够丰富,不足以让人兴奋。但我在(被批准的)支持钍的站点上读到的一个常见的线索是,高丰度的钍+高能量转换+转化现有废物的能力=一种可以维持我们目前水平数千年的能源资源。

    你对这些新反应堆的计算会告诉你一个不同的故事吗?如果是这样的话,我希望能有上一篇文章的后续文章。

  43. 感谢你的一系列发人深省的帖子。然而,我不得不说,你对空间资源的否定似乎为时过早。亚利桑那大学月球和行星实验室的约翰·s·刘易斯教授认为:“在我看来,将月球或小行星材料送回HEEO(高度偏心的地球轨道)的工厂给了我们巨大的杠杆作用。从地球上发射的每吨小行星都可以在HEEO上为我们提供100吨小行星金属,用于SPS(太阳能卫星)的建设。如何利用这种强大的杠杆作用造福人类,这一挑战仅仅是一项智力测试。如果我们通过测试,我们将能够以低于当前能源成本的成本为地球提供无限量的能源,而无需进一步消耗化石燃料或建造核电站。如果我们考试不及格,我们就会在黑暗中呆着。”(John S. Lewis, _Mining the Sky_, Addison-Wesley, 1996, p.133.) I look forward to reading your comments on this astronautical classic, as well as on Professor Gerard K. O’Neill’s _The High Frontier_ (3rd edn, 2000), which also makes the case for solar power satellites.

    斯蒂芬。
    牛津大学,英国

  44. 汤姆,

    对我来说,这一总体结果似乎非常不现实:化石燃料,特别是石油,在它们的时代似乎很好,但它们比它们看起来要贵得多(低,它们有很大的外部性),它们可以而且应该尽快被取代。

    那么,矩阵有什么问题呢?

    首先,温室气体排放不应该是一个微不足道的事后考虑。科学界的共识是,温室气体是一个大问题,而且有很大的风险非常大问题。仅这一点就会将化石燃料推至太阳能、风能和核能之下。

    第二,化石燃料不可靠。美国仍在打一场2万亿美元的战争,以使获得石油的途径更加可靠。石油危机是2008年经济衰退的一个重要因素,在此之前,石油危机已经导致了许多次经济衰退。

    第三,可再生能源的间歇性问题并不那么重要。从中期来看,需求侧管理和化石燃料备份将会很好地发挥作用。从长远来看,过度建设和地理多样性将提供大部分所需,而合成燃料对于剩余的一小部分来说是完全可行的(它们可以用当前的技术生产,价格更高)。

    第四,石油并不难替代。陆路运输非常简单:货物可以转到铁路和短途电动卡车上;乘客出行可以选择电动汽车和/或共享电动汽车。

    水路运输和空中旅行只占燃料消耗的一小部分。它们可以变得更有效率;风能和太阳能可以提供很大比例的水上运输能源;合成燃料可以提供仍然需要的相对少量的燃料。

    化石燃料/石油绝对不比替代品优越。

    最后,认为技术乐观主义是有害的,是忽略了一个事实,即传统的FF行业正在使用恐吓战术,让我们沉迷于FF。事实是,风能、太阳能和核能可以提供更清洁、更可扩展、更实惠、至少同样可靠的能源。

    • 说得好——尤其是关于石油不再那么可靠,以及化石燃料的真实成本远远高于我们在加油站支付的费用。

      从某种意义上说,化石燃料可靠性评估是针对资源既便宜又丰富的“美好过去”。我们正进入一个更加艰难的阶段。是的,与石油供应有关的战争已经打响,新的战争可能正在酝酿之中。确实如此因为化石燃料将变得不那么可靠,我担心我们如何处理这个问题。

      我同意太阳能、风能、核能等技术可以帮助我们爬出这个陷阱,但前提是我们对未来感到担忧,现在就开始大胆行动。我担心的技术乐观主义是对技术将把我们从崩溃/灾难中拯救出来的轻率轻视。也许吧,但我宁愿把赌注押在我们可以控制的事情上,并开始工作就像没有明天。

    • 虽然我同意我们有可能在没有痛苦的情况下结束对化石燃料的依赖,但我认为这在我们(美国)的政治文化中不会发生。试着告诉人们,他们必须坐火车而不是开车,他们会认为你要把他们送到奥斯维辛!很多人可能宁愿为每加仑汽油支付50美元,也不愿投票赞成增加税收来建设新的铁路系统。

      我想我是一个技术乐观主义者,但也是一个政治愤世嫉俗者。任何需要广泛的政治组织和长期计划的事情,对我们来说可能都是不可能的。

      • 你的确完成了加州输水管道工程和许多其他相当沉重的长期工程,在历史上罕见的规模和政治经济组织下完成。话虽如此,对许多人来说,这辆车似乎是一个荒谬的强大症结,赋予了它一种交通工具本不应该拥有的大量象征意义。有些人用皮夹克作为自由的象征。

  45. 很棒,非常有趣的网站,谢谢。
    我们已经变得依赖于一个没有长远意义的交通系统。我喜欢电动汽车的想法,但这个概念不能很好地推广。事实上,我们的许多解决方案都不能很好地扩展石油。
    如果我们要把美国所有的汽车和轻型卡车都换成电动汽车,那么对电力的需求将需要美国电网发电能力增加大约一倍。我们已经很难用绿色能源取代我们目前的电力需求,要求我们同时将其翻倍是不可能的。
    不幸的是,我认为我们能成功的唯一方法就是把它当作一个全面的危机。我天生的乐观主义让我认为“至少在没有其他借口的情况下,我们会成功的。”
    回到运输的最后一点:从能源的角度来看,长途汽车旅行和长途卡车运输是疯狂的。事情好的一面是,解决这个问题将是我们最容易解决的问题。

    • 约翰,大多数地方现有的电网可以很容易地容纳大量的电动汽车;大多数电网系统具有较大的日需求范围,低需求期的现有未使用容量巨大。此外,许多消息来源报道,越来越多的电动汽车购买者也在投资自己的太阳能光伏系统,即使不是全部,也可以抵消大部分汽车消费。(是的,我当然明白这并不适合所有人。)你关于长途运输这么多东西显然毫无意义的观点很好,但这是一个经济驱动的过程。正如我们许多人预期的那样,随着交通成本的上升,整个模式将随之改变。

  46. 矩阵缺少“可持续性”。如果我们有无限的石油供应,我们的后代的未来可能会非常有限。问题不再是我们没有足够的化石燃料,问题是我们甚至负担不起——甚至在经济上——燃烧掉我们拥有的储备。

    “石油公司,无论是私营的还是国有的,目前账面上的储量相当于2795亿吨——是我们安全燃烧的5倍多。它必须留在地下。换句话说,从生态学的角度来看,注销价值20万亿美元的外汇储备将是极其谨慎的。”
    http://www.tomdispatch.com/archive/175499/

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