可再生能源的未来：詹姆斯·芬顿专访

最初发表在《电化学学会》上。

几年前，关于太阳能和电动汽车（EV）永远可行的想法是一种革命性的想法。现在，电动汽车正变得越来越负担得起，效率水平不断提高，为可再生能源的未来打开了大门。

中佛罗里达大学佛罗里达太阳能中心主任，新任命的ECS秘书詹姆斯·芬顿说：“人们会说周围几乎没有太阳能，他们也会对电动汽车说同样的话。”“但是，想象一下您正在参加马拉松比赛，领先者在5英里处，而您在100英尺处，但是您的跑步速度是原来的两倍。您可能落后了，但您将赢得比赛。那就是我们现在使用太阳能和电动汽车的地方；我们的运行速度快一倍。”

尽管取得了所有进展，但问题仍然存在：我们是否真的可以将传统的发电方式放到后视镜中，并朝着清洁高效的能源未来迈进？

巨大的能源崩溃

从工业革命前的适度能源需求到21世纪日益增长的需求和技术创新，能源技术已经帮助塑造了我们所生活的世界。

1973年的石油禁运标志着能源脆弱性的第一个主要时刻。一夜之间，石油价格上涨了两倍，宣布了第一个节能时代。

“当我16岁时，我会请父母借用这把车的钥匙，” ECS研究员，学会的36岁成员Fenton说，“他们会说，‘没问题。您可以随时随地拥有它们，但必须将汽车加满。’因此，我将爬到车后部，看看车牌。车牌以奇数或偶数结尾，这使您有权排队等候两个小时以购买汽油。”

尽管石油禁运可能并未减少该国对外国石油的依赖，但它的确使许多人对当前能源基础设施的脆弱性以及对替代能源的需求打开了大门。

下一次石油危机

1970年代的石油危机与阿拉伯-以色列战争直接相关，但未来的潜在石油崩盘可能是由完全不同的力量驱动的：电动汽车。

2015年，电池价格下跌了35％。到2040年，远程电动汽车的价格预计将低于22,000美元。此外，预计全球所有新车中有35％会附带插头。

数据取自“光伏，电动汽车和您的房屋，价格不到每加仑1美元”

电动汽车生产和使用的转变有望遵循与彩色电视，智能手机甚至LED灯等产品相似的模式。最初的平静之后是市场繁荣。

“电动汽车好得多，”芬顿说。“几年前购买价格便宜，而前期购买价格便宜。”

根据芬顿（Fenton）的说法，电动汽车目前可以依靠电力运行，每千瓦时的成本约为0.11美元，大约相当于每加仑0.99美元。

去年，电动汽车销量增长了60％。如果这种增长沿同一道路继续下去，则电动汽车有望在2023年之前取代每天200万桶的石油需求。

Fenton说：“最终，我们将达到对汽车使用无线充电的地步，就像您可以将手机放在垫子上充电一样。”“我们将让汽车做到这一点。汽车甚至可以在行驶的道路上充电。”

核梦

当关于能源生产的讨论在1970年代石油危机期间开始转移时，工作开始集中在核电上。在此期间，许多人认为核电是未来，而未来将是自由而丰富的。

芬顿说：“当时我们正考虑在各地建立这些核电站，它们将提供免费电力，因为它太便宜了，无法计量。”在加州大学洛杉矶分校道格拉斯·本尼翁（前道格拉斯·本尼翁）任职的芬顿说。当时。

换句话说，来自所有新核电厂的电力将直接从电厂直接连接到已经建立的线路，再到房屋，而无需给接收者任何费用。

由于大多数人期望核能提供极其廉价，丰富的能源，因此Fenton和其他研究人员开始研究液流电池，以捕获在非高峰时段将产生的所有多余能量。

芬顿说：“那时我们正在重新制造电池，因为我们认为我们将拥有所有这些免费的核电，我们必须以某种方式存储它。”

到1980年代袭击之时，人们对核能的希望仍然很高。假设很快就会有大量的过剩能量，芬顿在去伊利诺伊大学香槟分校的理查德·阿尔基尔（Richard Alkire）（过去的ECS校长）的领导下学习时，将注意力集中在用电引导有机化学物质上。

芬顿说：“我去那里是因为我用了所有这些免费的电能，让我们用它来制造对人类有益的，有用的化学物质。”

但是期望是错误的。核电厂提供的能源太便宜了，无法计量。没有特别多的补充能量。

尽管核能仍提供美国人约19％的电力，但自1996年以来，该国没有建造任何新的核电站。此外，鉴于越来越多的高效和负担得起的能源以及如何以及在何处存储核废料的问题日益增多，预计该国61个可运行核电站中的约20个将在不久的将来关闭。

“那时候我们以为它们太便宜了，能源就免费了。”芬顿说。“现在，[核电厂]太贵了，甚至都没有关系。”

可再生能源的兴起

在后视镜中装有核的情况下，研究开始探索能源生产的其他途径。燃料电池以及光伏电池开始发挥作用。

“追溯到以前，太阳能真的很昂贵；比外墙贵十倍。”芬顿说。“在他们的头脑中没有人会使用它。”

数据取自“光伏，电动汽车和您的房屋，价格不到每加仑1美元”

1996年，美国住宅用电约为每千瓦时8美分。加上具有竞争优势的低汽油价格（每加仑1.23美元）和光伏发电的每千瓦时48美分，该技术就变得无关紧要了。当时的结论是，太阳能太昂贵了，无法成为可行的选择。

快进到2005年，我们可以开始看到潮流的变化。住宅用电已跃升至每千瓦时10美分，天然气价格升至每加仑2.30美元，光伏价格跌至（仍相对较高）每千瓦时32美分。

这种价格趋势一直持续到今天。目前，居民用电价格约为每千瓦时12美分，天然气价格为每加仑约2.37美元，光伏发电成本已下降至每千瓦时12美分。

“在2013年，它慢慢地过去了，”芬顿说。“不是总数已经是这里的，而是新增加的。”

Fenton预测，到2020年，传统电力的价格将约为每千瓦时14美分，光伏发电的价格将约为每千瓦时7美分。

芬顿说：“对于风能和太阳能，它们的发电成本实际上比当今的常规发电方式便宜。”

这意味着，从基线看，通过太阳能电池板产生的能源要比传统方式便宜。

能源的未来

芬顿说：“事情发展和变化如此之快，我们有机会整合能源和运输，增加我们的财富，使地球更清洁，而且这样做实际上可能更便宜。”

Fenton描绘了能源基础设施的未来，详细介绍了功能和通讯方式类似于Internet的实用程序。为了利用可再生能源效率，Fenton认为，诸如洗衣机之类的物品可以告诉您在下午2点运行它的成本。而不是晚上8点

此外，电网的能源可能会停止由大型发电厂生产，而在全国范围内的集中程度将会降低。

Fenton说：“我们正在从制造大型发电厂和放射状地将能源从这些发电厂中转移出去，到处都是小东西，并确保它们相互连接。”

释放科学

促进太阳能和电动汽车兴起的一种潜在方法是开放获取。ECS的“免费科学”计划旨在消除读者和作者的所有科研障碍，从而加快科学发现和应用的进展。

芬顿说：“当人们赢得奖项时，常常会听到他们说他们之所以能够完成自己所做的事情，是因为他们站在巨人的肩膀上。”“现在有很多巨人遍布整个星球，如果您公开了所有信息，那么这个位于地球上最贫穷地区中间的孩子可以做的事情与多年前的诺贝尔奖获得者是一样的。那有可能发生。”

科学需要开放的想法显然很重要，否则就不会引起太多关注。ECS认为发现需要发现。科学意味着进步，进步意味着找到解决世界上一些最紧迫问题的解决方案。ECS管理和发布的研究可以帮助找到这些解决方案。

芬顿说：“我希望到处都是开放的通道，因为我希望人类向前发展。”

詹姆斯·芬顿（James Fenton）是中佛罗里达大学佛罗里达太阳能中心（FSEC）的主任。

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