朱頭山
無意邀眾賞，一心追殘陽
隨著特朗普的重新上台，和各國反減碳的勢頭的增長，綠色事業將麵臨極大的挑戰。人類在麵對遠慮近憂的選擇時，通常更傾向於去解決近憂。就算地球突破了碳含量極限，走向不可逆的滅絕人類的路程，那也是短則100年，長則200年的過程，現世的人沒人能活到地球末日的那一天；而如果石油汽車工業沒活幹，相關行業的選民就要拒絕投票給“綠黨”，在選票和人類命運之間，政客的選擇是很容易作出的。
相比之下，有無限任期的獨裁政權，可能更容易作出有利於長期考慮的決定。在美國決定退出綠色事業的當頭，中國沒有任何退出的意願，而是將此作為自己能增強國際地位和世界影響力的機會，同時，這樣做也可能讓中國居有世界價值鏈的頂端， 在經濟上坐穩世界霸權的頭號交椅！
在曆史上，誰控製主要的能源，就決定了誰是壓倒性的霸主。英國控製了煤，美國控製了石油， 從經濟上決定了它們的霸權。這裏的控製，不僅包括資源本身，還有如何生產，利用這些能源的技術。未來一定屬於綠色能源。如同煤和石油，下一個控製了綠色能源的國家，有極大可能成為下一個世界霸主。相比之下，芯片的重要性要差很多。迄今為止，在綠色能源方麵，美國差中國很多。
電是綠色能源的核心，但其本身不是能源，而隻是能源利用方式， 因此這裏要談的是各種綠色的發電方式。公認的綠色能源有，太陽能，風能，水電，核電，地熱，潮汐/滲透壓/海浪等。核電和水電是目前最廣泛使用的綠色能源，但各有其它問題，不被推崇。目前公認最有可行性的還是太陽能和風能。核聚變技術，和有效的潮汐/滲透壓/海浪能技術，是未來根本性解決對化石燃料依賴的方向，但現在還不可行或沒有經濟可行性。特別就規模而言，現在中國的年發電量約為10萬億度， 預計到2050年將達30萬億度，水電和核能都沒這個潛能在替代了化石燃料後還能產生這個增量，核電隻能沿海而建，中國的海邊已經布滿已建和在建的核電站了。就算像美國那樣回到化石燃料，加上化石燃料（煤，天然氣）也沒這個潛能。未來這些增量隻能來自於風光發電！
風光發電需要麵積，在城市，就算把所有屋頂都鋪上光伏板，其麵積也是有限的，按現在光伏板的發電效率，一家的屋頂的發電量都不夠自己用的。在郊外，土地需要用於農業和其它用途，將大麵積的土地用於風光發電是不現實的。
沙漠似乎是個理想的發電場所。那兒通常日照豐富，風也很大，土地沒什麽其它用途，幾乎免費。對中國而言，這種荒漠土地（沙漠，戈壁）有70萬平方公裏，居估算，1萬平方公裏就能年發電1萬億度，30萬億度隻需要30萬平方公裏，還不到中國全部荒漠土地的一半呢。如果沙漠能利用起來，光是光伏一項，就能理論上滿足中國的能量需求，更別說還有效率更高的風能，熱光能（利用太陽鏡麵集熱發電）。
中國改造沙漠已經幹了40年，最近因為光伏技術的發展，這種活動加速了。光伏意外地有助於沙漠改造，因為光伏板的遮蓋，減少了地麵的蒸發，而光伏板又是個理想的冷凝界麵，可以在夜間產生積水。中國很多沙漠，如塔克拉瑪幹，有豐富的地下水，有了光電的驅動，可以將地下水抽出澆灌土地，這些都有助於沙漠的綠洲化。最近，中國實現了對33萬平方公裏的塔克拉瑪幹沙漠的合龍，就是在其周圍建成了防護帶，阻止了其進一步擴張，同時建立了深入沙漠的公路，也開始分區塊建設大型風光發電田。現在中國的光伏板麵臨西方的反傾銷，也剛好投入到沙漠光田的建設，也算是一種基礎設施的投入吧。假以時日，中國如果依靠沙漠，建設成能量基地，那是具有戰略性意義的。如果能附帶著將這些本來無用有害的沙漠，建成了良田，對改善中國的糧食安全，也是意義重大的！
但這裏有個問題，中國的沙漠多在西北部，而用電中心在東部，距離在千裏以上。電的唯一傳輸方式是通過輸電線路，還得是特高壓直流線路，雖然中國在這方麵的技術很高，但成本是明擺著的。另外，風光電還有個致命缺陷，就是其波動性，不但時有時無，還時高時低，其電壓，電流，振幅和頻率急劇變化，無法直接輸入電網。因此，還需要儲能調製的技術支持。
大規模的光伏，風電場，調製更加複雜。最理想的是和一個抽水電站耦合，有電時發出的一部分電把水抽到高處，無電時放水發電輸出，水電是比較穩定的電源。但抽水電站需要特殊的地理條件，建設成本也很高，還破壞環境。其它的儲電選擇，如壓縮空氣，飛輪，重力柱，各種化學電池，都各有利弊。其中最好的是鋰電池，但缺點是鋰元素是比較稀缺的資源，目前多用在汽車等動力電池上，用在大規模儲電，太可惜了，沒有可持續性。如果沒有強大的儲能裝置，一旦綠電斷供，需要其它供電方式接手。最理想的是天然氣電廠，可以無縫聯接，但天然氣比較昂貴，中國最常用煤電。而煤電需要至少保持30%的發電狀態，才能在綠電斷供時接手。核電無法擔當這個任務。而維持大量的煤電，對環境和減碳是不利的。
因此，有人提出，何不利用沙漠綠電製造氫氣，氫氣是化石燃料的理想的替代品，化燃能幹的事它都能幹。氫氧反應，可以以燃料電池變成電能，也能以燃燒方式變成熱能，內燃動能。燃料電池技術已經發展得不錯，在大型輪船，卡車上都可以使用，隻要攜帶足夠的氫氣，就可進行越洋的航行，現在的問題要是進一步提高燃料電池的效率。
氫氣的燃燒能力也可用於取代供暖的天然氣，煤氣和木材等，從而降低碳排。用電加熱的效率，不如直接燃燒的加熱效率高。氫氣的內燃功能和汽油類似，能量值更高，理論上現有的汽油機，都可以直接燃用氫氣。而飛機的發動機，經過一定的改裝，也可以直接使用氫氣。氫氣還是高效的還原劑，能在煉鋼業中取代碳， 那可是占總碳排17%的大戶啊！
電製氫目前成熟的工藝是電解法，需要較高的能量製成含能較低的氫氣，一般認為是不合算的。但考慮到沙漠綠電如果不用掉，就隻能浪費掉，現在棄電率有的地區已達30%。這好比一個優秀男人的珍貴的精液，沒法找到一個受主來生孩子，那就是一錢不值。將那些本來一錢不值的棄電拿來製氫，屬於廢物利用，成本等於免費。因此，綠電製氫，然後將氫氣運送到使用地點，這是個很好的思路。
但是，氫氣的儲存和運輸有很大的難題需要解決。微小的氫分子可以穿過微小的縫隙，因此設計用於包容甲烷的結構（例如管道、接頭、鍋爐和炊具）以及用於儲存天然氣的設施（例如儲罐或地質構造（鹽穴或耗盡的天然氣田））會讓氫分子逸出，而甲烷分子則不會。合成液氫的代價太高，隻有在航天上使用，有經濟價值的儲存方式是高壓氣體，這樣就需要很大的體積。以滿足同樣規模的汽油車加油建立一座加氫站，標準麵積就得有三畝地，這在寸土寸金的大城市是不現實的。而如果沒有大量的加氫站，也影響氫動力車的普及。
氫也很難移動。為了讓氣體通過管道移動，必須使用壓縮機將其壓縮並推動。這個過程需要能量：將氫通過管道移動的損失是甲烷的十倍：高達30%。換句話說，你需要用掉近三分之一的氣體來將其從A點運輸到B點。氫還會導致管道和儲存設備中的金屬變脆，導致材料退化和潛在的安全問題。特殊材料或塗層可以緩解這些影響，但它們會給本來就複雜而昂貴的係統增加進一步的複雜性和成本。
事實上，所有這些都很昂貴。氫儲存基礎設施尚不存在，生產設施也大多不存在，而且建造它們將耗費數十億英鎊。然後，儲存氫的基本成本可能至少是儲存甲烷成本的四倍。由於氫的基本屬性，每個階段都會損失大量能量。
針對氫氣儲存和運輸的難題，又有一個思路出現了，能否把氫氣轉變為易於運輸和儲存的物質。眾所周知的費托合成（Fischer–Tropsch process）是將合成氣（CO+H2）在催化劑和適當條件下合成以液態的烴或碳氫化合物（hydrocarbon）的工藝過程。
費托合成的化學方程式如下：
(2n + 1) H2 + n CO → CnH(2n+2) + n H2O
費托合成工藝可以生成多種液體燃料，包括汽油、柴油、煤油、潤滑油等。費托合成的催化劑主要有鐵基、鈷基和鎳基催化劑。其中，鐵基催化劑是最常用的催化劑，具有成本低、反應活性高等優點。費托合成的反應條件為高溫、高壓，通常在 150-300 ℃、15-30 MPa 下進行。這個方法，在二戰中為缺乏石油的軸心國國家廣泛使用，以生產戰爭所需的燃油。中國現在也有很多煤製油的工廠，因為中國貧油，但煤資源很豐富。
氫氣來自沙漠綠電電解水，CO來自空氣中的CO2, 至於費托合成所需要的高溫高熱，都來自於冗餘的綠電，因此成本是可以接受的。這些合成物燃燒後也會排碳，但這個碳是製成時吸收的，因此可以認為碳是中和的。為什麽不合成既有的燃料，如汽油，柴油呢？這裏有個商業的理由，因為合成的肯定價格更高，而市場上存在化石燃料來源的同類燃料時，如果共存，有人就會用化石燃料來源的冒充合成的，造成劣幣驅逐良幣效用。最後，大家都同意選擇合成甲醇， 理由是：甲醇隻含一個碳原子，排碳低；甲醇的燃點高達420度，在室溫成液態，易於運輸和儲存，甲醇可以利用現有的石油基礎設施進行運輸和儲存，無需進行大規模的改造。；甲醇的能量密度較高，作為燃料可以實現高效的能量轉換；市場上其它來源的甲醇不多（不同於乙醇）。
沙漠綠電，通過就近的工廠製成甲醇，被運輸到各地。甲醇可以作為內燃機燃料，供暖，發電燃料，也可以通過重整產生氫氣，按上述方法為各種應用提供能量或原料。
甲醇與水蒸氣在高溫高壓下，通過催化劑作用發生反應，生成氫氣、一氧化碳和二氧化碳。這個過程可以分為兩步：
甲醇裂解： CH3OH + 熱 → CO + 2H2
水煤氣變換反應： CO + H2O → CO2 + H2
總反應式可以表示為： CH3OH + H2O → CO2 + 3H2
以沙漠作為綠電的生產基地，以甲醇作為能量媒介，是未來綠色能源的基本架構。如果中國能成功建立這個體係，那就為中國成為未來霸權奠定了經濟技術基礎。等熱衷於選票的美國回過神來，可能赤腳也趕不上了！
這個方法的最大缺陷，是把碳從地下煤礦石（無溫室效應）最終轉移到空氣（開始發揮溫室效應），會使大氣層裏的二氧化碳淨增。
而“藻類 → 甲醇 → 發電”，是把碳從空氣裏（通用藻類和陽光）吸進來，變成燃油，再燃燒回到空氣，不會使大氣層裏的二氧化碳淨增。（煤繼續留在地底下）
80 倍是否準確？
美國環保局（EPA）網站說甲烷的溫室氣體效應是 CO2 的 28 倍。
https://www.epa.gov/gmi/importance-methane
“Methane is more than 28 times as potent as carbon dioxide at trapping heat in the atmosphere.”
但即使是 28 倍，博主提到的甲烷運輸中泄露對氣候變暖的嚴重後果還是值得考慮。
所以，我下麵留言關於 “藻類 → 甲烷 → 發電” 的道路確實是不可取。
但是，我的藻類提取燃油的想法和博主對甲醇的想法結合起來，以下道路似乎是可行的。
“藻類 → 甲醇 → 發電”
我在 Google 輸入 “algae convert to Methanol”。
AI 給出以下答複：
Yes, algae can be converted into methanol through gasification.
直接空氣捕獲 來源廣泛，負碳排放 能耗高，成本高，效率低
利用工業過程產生的CO2 濃度高，效率高 需要改造工藝，可能含有雜質
謝謝你的問題，我也不是專業人員，隻是從網上尋找答案。沙漠的成因主要是降水少，蒸發快，但附近或地下有水很常見，隻要有電，可以從附近或地下取水或鹹水淡化。空氣中有取之不竭的CO2， 隻要有電，來源不是問題。這個方案的核心是， 沙漠綠電是足夠的，隻要低於輸電的成本，都是可以接受的方案。
有沙漠的地方可以認為有風能和太陽能，但是一般的都缺水，更缺二氧化碳。所以合成甲醇那是三缺一。
西部沙漠地區本來就缺水，還把它製成氫氣/甲醇輸送到東部地區，……。
西部沙漠地區也缺二氧化碳。燃煤電廠排放的煙氣中的二氧化碳濃度是15%左右，燃天然氣的電廠排放的煙氣中的二氧化碳是10%，而一般的空氣中的呢？隻有0.43%。
從煙氣中分離/富集/純化二氧化碳都不太經濟，那麽從空氣中哪！
藻類可以用來提取甲烷。
甲烷可以用來發電。
Methane, the main constituent of natural gas, can be produced from algae by various methods。
World electricity generation by source:
Natural gas：23%
還有另一個綠色能源，博主也許可以研究：養殖藻類，以提取燃油（Algae fuel）。
養殖藻類以提取燃油有很多好處：
隻需要陽光和空氣中的二氧化碳。在成長過程中，吸收了空氣中的二氧化碳。有助於減慢全球變暖。
不需要土壤。
隻需要占全美國不到 1％ 的土地，就足夠全美國使用。
效率極高。藻類體積的 60% 能轉換成油料。而大豆體積隻有 3% 能轉換成油料。
現在可能主要是研究怎麽能把成本降下來，如水缸、提煉技術的成本，等等。
這個維基百科網頁有介紹：
https://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel
藻類也可以用來提取食用油。
不知道博主有沒有經過三年困難時期？糧食不夠時候，有人用玻璃容器養小球藻，隻需陽光、水、空氣，小球藻自己就能生長，放在菜裏，可以給人補充營養。
藻類含 Omega-3 油。現在營養品商店裏可以看到從藻類提取的 Omega-3 油的膠囊。