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环球科学

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1845年创刊,151位诺贝尔奖得主撰稿,从爱迪生到比尔·盖茨都喜欢阅读的科普杂志。 购买《环球科学》可前往淘宝店,链接是:http://huanqiukexue.taobao.com/

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即将改变世界的20大科技创新  

2010-02-20 10:37:55|  分类: 文章选登 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    居民免费享用太阳能电池板,人们能够实时了解世界的一切并非在网络世界,而是在供人类生存的物质世界;医生可以提前数年预测某种疾病的侵袭。如果这些 都成为现实,世界会发生怎样的变化?  


 令环境更清洁、令人类更健康、令生活更智能……


     居民免费享用太阳能电池板,人们能够实时了解世界的一切——并非在网络世界,而是在供人类生存的物质世界;医生可以提前数年预测某种疾病的侵袭。如果这些 都成为现实,世界会发生怎样的变化?那些改变世界的计划将为我们揭开谜底。一系列构想组成了简单而又雄心勃勃的图景,以至于我们现在不可能预言全部影响。 《科学美国人》杂志的顾问及编辑委员团挑选出来自能源、运输、环境、电子和机器人以及医学健康这五大领域的多项计划,凸显了科技改变生活的无穷力量。其中 一些计划正在实施,其他的尚在科研转化阶段,毋庸置疑的是,这些创新计划当属最有希望为人类排忧解难的锦囊妙计。
 
能源

     免费太阳能计划

     一批新兴企业打算免费为你家安装太阳能电池板。
     预付金额:无

     撰文  克里斯托弗·米姆斯(Christopher Mims)
     翻译  黄翔

     太阳能的最大拦路虎就是资金。在美国,即使有政府出台的鼓励政策,居民在屋顶安装一套能够提供房屋全部能耗的太阳能电池板仍耗资巨大,所需费用足够支付未 来7~10年的电费。好在一项财政创新为那些期望节能减排并且缩减电费开支的房主另辟蹊径:先免费安装太阳能电池板,然后一边使用,一边付款。

     该政策的实施流程类似住房抵押贷款。银行或市政债券持有人为组织或个人付费安装太阳能电池板,后者则定期偿还前者的投资。这样一来,房主便可直接或间接购 买自家屋顶上的太阳能电池板产生的电能,每度电的成本低于电网供电的价格。由于新一代太阳能电池板运行稳定,使用寿命长,因此对于投资者来说,这是一项安 全投资,同时房主也缩减了开支,更不用说体会减少碳排放带来的满足感了。对此,美国日光城公司(SolarCity)的创办人之一彼得·赖夫(Peter Rive)说:“此举不仅使人们无须为获得太阳能节衣缩食,还能让使用者从第一天起便减少开支。这仅是个开始。”

     日光城是参与此政策最大的家用太阳能电池板装卸公司。该公司于2006年由一对企业家兄弟投资创立,他们还在硅谷创立了多家企业。日光城将太阳能电池板租 用给房主并提供免费的电力。房主实际上需要支付大幅减少的电费(阴天的时候用户仍然需要公用电网供电)外加使用电池板的月租金。这两项费用之和低于使用太 阳能之前的电费数额。旧金山的SunRun公司也为用户提供类似服务,不同之处是该公司直接向用户收取电费,而非太阳能电池板的租金。

     美国伯克利和博尔德等城市率先实施了为个人提供太阳能电池板购买和安装全额贷款的财政计划。这笔费用由市政债券先行支付,然后作为财产税的一部分由房主在 20年内还清。实际结果是,用户以税务、租金或长期电力合同的方式支付使用太阳能的费用,而这笔费用低于目前的电费开销。

     美国加利福尼亚大学伯克利分校可再生及替代能源实验室负责人丹尼尔·M·卡门(Daniel M. Kammen)评论说:“真正值得称道的是,我们转变了用户购买能源产品及服务的思维方式。”卡门初步分析了伯克利贷款计划,他相信该计划让用户能够借助 财政力量,克服使用可再生能源相对于使用当前能源的固有劣势:现存输电网的基础设施已搭建完善,居民已经为此埋单数十年,政府也给予过无数补贴。

     上述三种方式正风靡美国。除了已实施将近两年的伯克利财政计划,美国还有其他10个州也订立法案允许开展伯克利式的基金投资贷款项目。在《韦克斯曼—马基 气候议案》(Waxman-Markey climate bill,又名《美国清洁能源及安全条例》)的促动下,或许联邦法律将强制此能源项目在城市里实行。总部设在马里兰州的爱迪生太阳能公司 (SunEdison)目前正在美国9个州开展业务。日光城公司已拥有遍及加利福尼亚州、亚利桑那州以及俄勒冈州的4,000多位用户,并将在2010年 把业务推向美国更多的州。

     当前的技术水平还不足以使屋顶太阳能的总成本降低到与传统电网等价的程度。也就是说,如果没有类似投资税减免这样的政策优惠,太阳能转化项目的花费仍旧高 于地区公用设施供电。太阳能电池板安装费用的30%来自财政补贴,这种补贴至少还将维持8年。日光城公司及竞争对手坚信,到那时它们将不再需要这些补贴。

     考虑到资本成本、电池板成本、安装费用以及地区日照强度等诸多因素,爱迪生太阳能公司分管市场的副总裁阿蒂拉·托特(Attila Toth)认为:“实现与传统电网等价取决于多方面因素,不同的州完成这一目标所需的时间不尽相同。在未来的3~5年内,加利福尼亚州有望成为首批达到太 阳能与电网等价的州。”

     在过去10年里,化石燃料成本以每年3%~5%的速度上涨,相比之下,如果太阳能电池板的使用数量再翻一番,成本就会下降约20%。不断增加的化石燃料成 本与逐步降低的太阳能转化成本交汇之际就是实现太阳能与电网等价之时,而后太阳能将在更多地方派上用场。难怪主推电动汽车的美国特斯拉汽车公司 (Tesla)高管埃隆·马斯克(Elon Musk),居然会成为日光城公司的董事会成员。

     汽油花园

     科学家试图利用基因工程种植以烃类化合物为正常代谢副产物的植物,以期获得新一代生物燃料。这样一来,仅靠阳光和二氧化碳便可获得以汽油为主的燃料。埃克 森美孚(Exxon Mobil)公司于2009年7月份宣布投资6亿美元,目标是培育出可以实现这一转化功能的藻类。此外,朱尔生物技术公司(Joule Biotechnologies)宣称已经取得成功,尽管它们尚未透露任何专利细节。

     热核发电

     核反应堆的燃料不仅限于铀和钚。经过传统裂变原料“激活”后,钍能够建立起一种自我维持的增殖反应,形成适用于核能发电的铀233。此外,这种反应还有另一个好处——防止核扩散,因为最终产物释放的伽马射线会使燃料处理变得异常危险,并且易于追踪。

     信息节能

     研究表明,仅须让用户了解他们的能耗状态便可节省5%~15%的用电量。智能电表可以让用户随时了解每台电器的耗电量(见左图)。出售智能电表的公司如雨后春笋般兴起,谷歌和微软也各自联合地区公用事业,以方便用户利用网络监控电力使用状况。

     高空风力

    美国斯坦福大学2009年7月份公布的一项研究结果显示,海拔数万英尺(1英尺约等于0.3米)之上的持续风能,只需1%便足够提供全部人类文明所需的能 量。美国加利福尼亚州天空风力公司(Sky WindPower)提议,通过建造系于地面的大型空中风车机群(见下图)来获取这部分风能,意大利的凯特根公司(Kite Gen)更是计划使用风筝来完成这一壮举。
[撰文/克里斯托弗·米姆斯(Christopher Mims)   翻译/黄翔]
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