生物質能電動汽車與能源轉型及第四次工業(yè)革命

內容簡介：總計分為汽車篇、能源轉型篇、工業(yè)革命篇、未來篇四篇，汽車篇介紹了以輕便車載外燃發(fā)電機、結合高溫燃燒及再燃脫硝凈化技術的生物質能電動汽車的設想；及廉價的使用（木材、煤炭）高溫快速氣化發(fā)電技術的電動汽車的設想；揭示了作為生物質氣化發(fā)電瓶頸的高溫快速高熱值氣化技術及生物質氣凈化技術、新型脫硝技術從而實現(xiàn)車載；詳細對比了兩類電動汽車技術在乘用車、重卡上應用后的性能參數(shù)及技術經(jīng)濟分析；主張從電動重卡入手推廣及可能遇到的問題；能源篇提出大量車載發(fā)電機取代現(xiàn)有發(fā)電廠及電網(wǎng)系統(tǒng)，結合退化耕地進行生態(tài)修復大規(guī)模種植能源草，并徹底取代化石燃料的能源轉型之路；及能源草產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的大水肥來源困境及解決方案；詳述依據(jù)高效流體減阻技術設計出高速太陽能飛艇解決生產(chǎn)運輸瓶頸、高速管道運輸系統(tǒng)及河道大規(guī)模乃至跨洋調配各大江河入海淡水，截斷磷元素流失路徑而緩解磷危機；及空中城市生態(tài)系統(tǒng)的建立，和高速太陽能飛艇對軍事變革的巨大作用；并以能源草產(chǎn)業(yè)發(fā)展為契機，推動退化耕地修復并大規(guī)模改造各類旱地使糧食產(chǎn)量成十倍提高從而使地球人口承載力提高三倍至五百億人以上，使陸地大農(nóng)業(yè)得到空前鞏固和發(fā)展；工業(yè)革命篇介紹了進一步推動南北極冰川城市生態(tài)、海洋水下城市生態(tài)的建立、發(fā)展海洋牧場種植海藻等解決碳封存、氣候變化及糧食危機、磷危機的設想，并推動高效流體減阻技術在其他領域應用產(chǎn)生革命性影響并爆炸性增長，從而推動新一輪工業(yè)革命的設想；指出納米技術、工業(yè)4．0、大數(shù)據(jù)、云計算、生物基因技術、清潔能源、太空移民技術等都不具備工業(yè)革命的獨有特征而否定這些是工業(yè)革命的說法，并預測了第四次工業(yè)革命的發(fā)展方向及路線；指出決定各類上層建筑推動人類歷史發(fā)展的終極因素是科技進步，未來篇從梳理生物納米技術進展入手分析短時期內向永生社會進軍的可能性，論證科技進步是動物進化到人乃至人類文明構建與發(fā)展的最終決定性因素，指出永生社會才是人類社會發(fā)展的終極目標，及對當今人類社會尤其意識形態(tài)可能產(chǎn)生的沖擊；進而以此為基礎探討統(tǒng)一意識形態(tài)，消滅國家、種族、社會組織形態(tài)推動制度創(chuàng)新及消除戰(zhàn)爭因素與犯罪因素和平走向全球一體化之路。

第一章、概述：

石油、煤炭等化石能源日益枯竭，并引起霧霾、氣候變化等巨大環(huán)境問題。目前以替代石油燃料為目標的新能源汽車動力技術如：各種石油替代燃料技術，但轉化環(huán)節(jié)多，每多一個環(huán)節(jié)都會增加巨大的成本，各有各的缺陷，例如生物乙醇成本昂貴，生產(chǎn)量少，還存在與糧爭地等問題，而且糧食每年總產(chǎn)量約25億噸，而能源消耗一百五十億噸油當量，不是一個數(shù)量級；甲醇、二甲醚也存在同樣問題，有的還存在毒性；天然氣、石油液化氣等雖有滿意效果，但屬于化石燃料，對碳減排基本無效；一度有很多科學家主張轉型氫能源（燃料電池）等，但氫燃料電池價格更加昂貴，重量大，實際上尚處于研發(fā)階段；而氫獲取成本、儲運技術、鉑催化劑替代、氫氣站安全性等遠未解決，（據(jù)測算使用氫作燃料費用是汽油的數(shù)倍乃至八倍，加氫站造價為加油站的數(shù)十倍），尚難以商業(yè)化；經(jīng)過反復爭論后現(xiàn)在主流科學家大都認為電動汽車尤其純電動汽車是唯一可行的選擇，中國政府就確定其規(guī)劃為未來汽車發(fā)展的主要技術路線，但純電動汽車動力電池重量大，價格昂貴，且充電時間長，續(xù)航里程有限，充電樁建設困難，電力增容投資巨大，電池安全性有待提高且報廢后回收處理污染大等，而且電動重卡采用這一研發(fā)思路似乎陷入了困境。

在長期研究探索發(fā)現(xiàn)生物質能取代化石能源走入死胡同后，又發(fā)現(xiàn)燃燒污染尤其高溫燃燒（包括內燃機等動力機械內的燃燒過程）難以消除污染后，主流科學家主張能源轉型終極目標是氫能源，為消除分散的內燃機燃燒污染，集中發(fā)電是減少污染的有效途徑，反映到汽車發(fā)展路線上，就是確定終極目標發(fā)展氫燃料電池汽車，作為過渡發(fā)展純電動汽車，這是目前汽車發(fā)展技術路線的由來。汽車未來的發(fā)展方向是電動汽車沒有大的爭議，但是否只有純電動汽車一條路？有沒有可能另辟蹊徑直接以可再生的燃料例如常見的生物質燃料直接作為汽車動力、并像現(xiàn)有汽車一樣燃料來源廣泛、儲運補充方便沒有里程焦慮、并消除尾氣污染？此外隨著科技進步，生物質能源真的還是死胡同嗎？ 有無可能在取得某些技術突破后大規(guī)模發(fā)展生物質能源？

研發(fā)人員確曾長時間把目光投向兼容各種燃料的外燃機在汽車上的應用，汽車名字中的“汽”字就來自最早的蒸汽機汽車；斯特林機發(fā)電效率不亞于內燃機，但自重大、輸出扭矩小、暖機時間長等不適合用于直接輸出動力的汽車發(fā)動機，上世紀九十年代國際上就已有定論；此外約一百年前，尤其二戰(zhàn)期間，出現(xiàn)過大量以木柴、煤炭為燃料的汽車、坦克等，其主要原理是對木柴、煤炭等燃料高溫氣化產(chǎn)生（木）煤氣，經(jīng)凈化后通入專用內燃機做功，直接輸出動力驅動汽車前進，然而由于氣化而得的煤氣或木煤氣燃值低、污染嚴重、啟動慢、動力輸出不穩(wěn)定等原因而逐漸淘汰。雖然一直不斷有人研究生物質燃料用于汽車的可能性，例如中國大陸的東北林業(yè)大學研究生物質能汽車的動力系統(tǒng)技術揭示了一種單缸四沖程的生物質裂解氣汽車發(fā)動機［1］，雖說利于用現(xiàn)有燃油汽車進行簡單改裝即可或僅需購買專用的裂解氣發(fā)動機進行改制，但由于市場上小汽車時速要求百公里以上，所需發(fā)動機功率動輒上百馬力，現(xiàn)有生物質氣的低熱值導致發(fā)動機較重，且適合車載重量的發(fā)動機功率在三十到七十馬力以下，相應車速降低根本不能滿足要求；而且生物質氣熱值不穩(wěn)定，變化太大而造成動力輸出不穩(wěn)，難以滿足汽車動力需要；其他類似研究也大都局限于此。

未被注意的是電動汽車出現(xiàn)后，電驅動力系統(tǒng)的高效是公認的，外燃機技術經(jīng)上百年發(fā)展也已今非昔比，那么外燃機發(fā)電系統(tǒng)單純只作為增程器式電源能否避開這些缺陷，若再輔以小容量蓄電池調蓄電量保證啟動、暖機等階段供電的方案是否可行？此外隨著各類發(fā)電技術的飛速發(fā)展，有無可能突破木柴、煤炭氣化發(fā)電技術的瓶頸？若能解決生物質氣化發(fā)電技術瓶頸的焦油清除技術后再集成于車載系統(tǒng)，以解決氣化氣體燃值低、污染大的問題，因為電驅動系統(tǒng)的高效性使電動小汽車百公里耗電在十到十五度左右，前面提到的生物質裂解氣發(fā)動機［1］是完全可以達到發(fā)電量要求的；而且如果可行則這類電動汽車造價將極其低廉，現(xiàn)謹懷拋磚引玉之心與大家共同探討。至于船舶工程可直接使用生物質鍋爐代替燃煤鍋爐或燃油發(fā)電機組，因技術很簡單，就不做討論了。

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