如何打好我们的可再生能源的未来路径

这是从一本书的摘录“我们的可再生的未来：敷设100％清洁能源的道路，”由岛屿出版社出版。

液体石油是世界上主要的能源来源。石油是能源密集，便于携带，并通过管道和油轮容易被感动 - 都使得它非常适合作为运输燃料的特性。betway必威娱乐

此外，在20世纪它是惊人的便宜。20世纪80年代，例如，一桶油，其中蕴含的能量（相当于超过10年的艰苦人类劳动）的1700千瓦时，成本在扣除通货膨胀因素仅为$ 35廉价的运输能量帮助推动了全球化，过去几十年来最显著的经济发展趋势之一。

今天，交通运输betway必威娱乐占了美国能源最终使用41％，并在油运输运行的95％以上。绝大多数的汽车仍然烧油衍生燃料一样，飞机，轮船，卡车和铁路机车。

贸易依赖于原材料和产成品的运输。虽然货币运动可以通过电子方式，几乎瞬间完成，实体经济，货币符号化需要的车轮，公路，铁路，方向舵，飞机跑道 - 和油润滑和燃料的运输。betway必威娱乐

因为石油是如此丰富和廉价的在过去一个世纪中，我们已经全球化生产的大多数我们依赖的商品。2011年，美国港口参加了17300亿$的商品，所有美国的80倍，价值交易的50年前。

此外，石油是我们的工业食品系统的关键。虽然多foodsystem油的用途是用于农场的输入和输出，柴油和汽油的输送也用于功率拖拉机和其它农场机械。用来种植工业用能源，运输，加工，冷藏的10个卡路里和烹调食物的热量平均在美国，21％来自石油。

如果可再生能源的过渡取得成功，就必须解决对液体燃料的这些系统的依赖。正如我们所看到的，还有正在努力做到这一点，但巨大的挑战依然存在。

电气化

由于太阳能和风能技术发电，一个显而易见的解决方案，我们的石油依赖的运输电气化交通betway必威娱乐。目前有大约75万公路法律电动汽车（EV）在全球范围，并在市场上的增长速度是每年一个壮观的76％。

美国已经看到了每年69％的增长率，与现在约30万辆电池运行。在这样的增长速度（接近每年翻一番），在美国的电动汽车市场可能增长到等于当前的汽车船队的规模在短短的十年 - 尽管几乎没有人希望这样的事情发生，因为大约一半的汽油-Powered现车在服务仍可以运行10年，绝大多数的汽车仍然在销售，有传统的内燃发动机。

需要移动一到两吨重的车辆以运送几百万镑身价的人：但是，电动车从所有的个人机动车，陆路交通的固有低效率受到影响。车辆本身代表大量具体化的能量，高达每兆瓦时75。

如果可再生能源的过渡取得成功，就必须解决对液体燃料的这些系统的依赖。

今天的全球手段超过十亿的汽车车队代表大约5000万亿千瓦时的能量，在2014年生产的可再生能源发电总量许多倍。

此外，道路建设和维护也需要能量的Meta研究的华盛顿大学的发现，能源消费总量为这些目的的合理估计是每个行车道的车道公里0.5至1亿千瓦时。绝大多数这种能量消耗的是油的形式。随着全球范围内铺设道路65万公里，这代表了6500万亿千瓦时的能量，尽可能体现在世界上的汽车。

电气化运输的战略需要机遇和障碍。机会开始与事实，即能量的1千瓦时将推动一个典型的电动车2.94英里，相比0.83英里对于类似尺寸的汽油动力车辆。这是因为电动机相比内燃机是非常有效的。

然而，电动汽车的核心是电池。正如我们已经看到的，尽管电池技术不断创新，价格不断下降，单位重量的存储空间不断增加，但是即使是最好的理论电池与石油燃料相比，能量密度也非常低。

其结果是，电池的小型，轻型汽车的工作最好的。虽然道路上的大多数车辆所采用的移动人，总重量的99.9％的被运上美国道路（不包括车辆本身）是商品，我们消费。

但大型，重型车辆，如卡车，拖拉机和货船需要电池太重，在大多数情况下实用的，尤其是当它们长途跋涉。同时，电池供电的航空（除了在一个或两个客机的情况下）根本就不是一个选项。

有几家公司已提出建设电气化公路，以实现与电动卡车运输类似的效率。

许多铁路已经实现了电气化(2012年，全球铁路总吨数的一半由电力牵引运输)，而这一过程无需电池:电力通过架空线路或第三条铁路输送给机车。

电气化铁路提供的更高的效率优势，相比于柴油动力降低运营成本，虽然电气化初​​始资本成本相对较高。有几家公司提出了以建设电气化公路带来相似的效率电动卡车，但再一次的基础设施成本将显著。

电动城市公交车和电车从架空导线获取电源已经使用了一个多世纪。新一代电池供电的电动客车（其补给在总线一些的停止）的正获得普及 - 包括一些快速公交（BRT）系统，其具有高容量的总线上专用走廊运行，与非车载票价收集和站台水平总线地板。

电动长途客车和电动火车将工作际旅行。运行的jitneys或出租车，电动汽车股和小型电动公交车电动车将是理想的interneighborhood旅行。

从短期来看，运输电气化是可能采取增加电动车的数字的形式，虽然这种趋势可能最终由个人汽车拥有和经营的固有低效率的限制，并在建设和修复公路需要油。

维珍航空已宣布，它打算测试被誉为具有标准的航空煤油的碳排放量一半的替代航空燃料。

带电轨理论上可以替代货运和国内航空和移动更多的人比现在做;然而，美国 - 其破旧现有客运铁路网络 - 在这方面的一个明显的劣势。会大幅增加电动轨道和公交车将需要的前期基础设施费用，具体体现精力和时间用于扩建。这意味着涉及到大量的初始补贴，大概是从政府数十年的努力。

生物燃料

当电池是不适合运输（如重型道路车辆，船舶和飞机），为什么不使用生物燃料？这些是从粮食作物，农业和林业残余物，或藻类制成，通常是在乙醇，生物柴油或甲醇的形式的可再生燃料。美国已经生产乙醇14.34条十亿加仑的生物柴油为1.27十亿加仑的逐年递增，在2014年消耗的汽油的10％左右可以将这些燃料用于运行的飞机，船舶和卡车国家的舰队？

由于航空，这代表全球碳排放的2％，不能通电，让我们专注于这个行业。目前飞机发动机直接使用乙醇或生物柴油是不切实际的，因为这些燃料不具备正确的化学特性（生物柴油，例如，趋于在低温下高粘稠）。

但是，那航空业是从事在对替代燃料的几种化学途径，其中最常见的是基于植物或藻类中提取精制油正在进行实验。航空公司被批准在2011年最多使用这种燃料的50％混合，并测试和商业航班都获得了成功。

研究持续到基于醇的途径，以及通过合成生物学。维珍已宣布打算测试被誉为有标准航空煤油的碳足迹一半从来自工业钢铁生产成乙醇的富含一氧化碳发酵碳气体，以进一步转化为喷气燃料使用的生产方法的替代航空燃料LanzaTech过程。

对于生物燃料行业的增长所面临的挑战是环境的权衡，成本，可扩展性和能源的盈利能力。这些挑战都密切相关。