石墨烯將可能是傳統化石能源的終結者

  “關於新能源的感想和預測，原創於石油城卡爾加裏”

 

  西方發達國家因早已使用天然氣，作為主要能源，擺脫了對煤炭的依賴，所以空氣質量問題也迎刃而解。中國越來越嚴重的霧霾問題根源還是煤炭，燒煤產生的硫酸鹽，氮氧化物和粉塵結合成了霧霾，柴靜的紀錄片裏有很好的解釋。外媒稱中國經濟對煤炭象嗑藥一樣上癮了。中國天熱氣產量不大，需要從中亞和俄羅斯進口，按熱值和現在行情換算，煤比天然氣便宜5倍，自然電廠，生產和供暖企業熱衷於煤炭。天然氣也隻能用在居民做飯熱水，發達地區工業園強製工廠生產使用等。所有的重工業如煉鋼，石化等都會選擇煤炭。中國從南到北，從東到西，發電基本都是以煤炭為主。隻要在國外發達國家生活過的人都有這樣體會，那就是國外沒啥灰，人家屋裏屋外二年的灰塵也趕不上中國一周的灰塵積壓。生活在中國，打掃衛生真辛苦！我認為除了施工和工廠粉塵，很大部分是燒煤的揚塵。世界衛生組織2010年就下結論說中國每年因為霧霾早逝的達到一百二十萬人。

   曇花一現的再生能源：
   前幾年國家為了拯救太陽能行業，搞了個金太陽補貼，催生了一大批光伏電廠的建設以及風能電廠，可惜中國的太陽能和風力資源都在大西北，西藏，青海，內蒙等偏遠地方，由於當地人口少，沒工業，消納不掉這些能源，到內地電網輸配電設施跟不上建設，外加上這些再生能源不穩定，國家電網不願意接納，造成棄風棄電現象很嚴重。因近年經濟不好，財政困難，再生能源補貼一拖再拖，有的工程結束2年都拿不到補貼款。我認識的一個光伏建設企業半年都沒錢發工資了。每度光伏電上網價一元，需要國家補貼7毛錢，如果全國大規模使用這樣昂貴的再生能源，財政是要破產的。何況現在一噸煤炭比我以前工地一噸回填土的價格都低，誰願意接納再生能源？光伏組件無論晶矽還是薄膜由於半導體的物理特性，轉換率迄今為止已經接近人類所能持續改善的極限，成本下降空間有限，組件夜晚還要罷工，組件特性年年衰減，缺點很多。風能用的風機在野外惡劣環境裏運轉，高空維修和置換巨型電機成本非常昂貴，也嚴重限製了風能的發展，所有這一切的天生缺陷造就了 再生能源就是個花瓶，解決不了根本問題。光伏電廠投資雖然近年成本大降，但是目前投資年回報按25年壽命隻有8%，這樣理想運行條件下的回報率外加電網消納的極大風險，投資者還不如把錢存銀行理財。現在國內企業融資成本都不低，因為12年的光伏破產，銀行見到光伏項目象見到鬼一樣避之不及。沒在這行業混過的都以為這塊餡餅很誘人。

   阿省太陽光資源僅次於薩省，優於北京和安省，但至今才9MW裝機，基本都是農場分布式發電自用。安省裝機最多，達2.65GW，但是政府補貼力度下降不少，後勁不足。美國太陽能裝機主要是加州，強製要求電力公司采用30%新能源，其次是沙漠亞利桑拉州，它的太陽能資源和內華達州一樣也是北美最好的。加州電力公司一旦滿足州政府比例目標，就沒動力花高價購買太陽能發電了，可以看出全靠補貼和政策才能支撐得住太陽能，和化石能源無法競爭。

    舉步維艱的中國頁岩氣開采：
    美國天然氣以前一直依賴加拿大進口，最近幾年，因為頁岩技術的革命，天然氣都能自給自足，頁岩石油也是如此。今年冬天我家取暖燃氣賬單一個月才幾十加元，每立方氣合人民幣才五角錢，比前幾年便宜一半不止，得益於加拿大天然氣沒人要的結果，管道輸送中國也沒可能。美國的成功無疑給中國帶來了希望。中國的頁岩天然氣儲量是美國的1.7倍。但是中國的頁岩氣儲存和美國相比，更深，更散，還都是在荒蕪的無基礎設施的偏遠地區，特別是占了儲量大頭的四川全是山，運輸大型鑽探設備的道路都沒有。美國發明的開采技術水力壓裂法就是鑽到地麵幾千米以下，再橫向鑽幾百米，然後將化學物質和水，沙子混合後高壓打破岩層，將燃氣噴出。由於3家能源國企多年高度壟斷，中國的石油企業都沒有這方麵經驗和成型設備，無論中標的2桶油企以及一些當地政府的關係戶在四川開采時候背後都是美國2大油氣巨頭SCHLUMBERGER 和HALLIBURTON身影，這兩個專業提供服務技術和設備的世界500強企業同時也是行業巨頭絕對不會為中國的地質結構來投入研發，研發成功了在中國專利保護不積極的國家也會打水漂的。所以隻是簡單的趁機推銷了自己美國成型的設備和技術。因中國埋深比美國多上千米都不止，中國很多埋深達五千米，美國很多就幾百米，最多兩千米。水力壓裂法需要更多巨量水資源，西部非常缺水，開采過程中產生的廢水也是巨大環境災難。四川已經發生多起農民為了維權土地和水源汙染和開采企業之間的矛盾以及對長江排汙化學廢水的嚴重問題。國內一位環保專家說的好，就是頁岩氣開采成功，替代了煤炭，可以解決了空氣的問題，但是同時又帶來了水資源的汙染問題，不能再走先汙染 後治理的老路了。

    因為中國特殊的地質結構，同時中國效仿美國的頁岩技術看來是走不通了，中石油在安徽的頁岩氣項目撤資就是一個例子。針對中國的地質結構研發的革命性技術到目前八字沒一撇，這項技術不是大學實驗室能做的，需要石油服務業巨頭耗巨資試製大型設備，在工地現場反複實驗總結的。
 煤炭和天然氣對空氣汙染的對比：
煤炭對空氣汙染可以從下麵例子中顯而易見。中國的新疆烏魯木齊，喀什，西藏那曲，東北各城市等人口密度都很低，汽車數量也遠沒發達國家多，但是一到冬天，因為燃煤采暖，都是無一例外重汙染。 根據我在加拿大卡爾加裏市的體驗，這是個120萬人口的城市，注冊了100萬輛機動車，冬天氣候和沈陽差不多冷，沒有燃煤發電廠和重工業，居民基本以獨立屋為主，家家屋頂煙囪因天然氣采暖都冒著白色CO2蒸汽，因人均居住麵積大得多，全市采暖麵積不比800萬人口的沈陽小。這樣寒冷的城市PM2.5 無論是夏天還是冬天都保持在均值6左右，而且還是以美國嚴苛的標準計算。距離卡爾加裏北邊300公裏的80萬人口工業城市埃德蒙頓，雖然居民天然氣取暖，但因為有幾個傳統的煤電廠和煉油廠，空氣質量PM2.5按美國標準有時候也會達到100左右，相當於中國PM2.5指數60左右，埃德蒙頓也因此超過大都市多倫多成為加拿大空氣質量最差的一個城市，不過一般都是氣象條件不好的時候，比中國還是好很多很多。再看看中國的沈陽，更是以燃煤為主，冬天持續嚴重汙染。美國大城市汽車數量更是比中國多得多，因為采暖發電也是以燃氣為主，PM2.5也都保持在美國標準20以內。這樣的標準我們隻要有百萬人口的城市無論是在海南還是在雲南都做不到。三亞是我國空氣最好的城市，PM2.5按中國標準都是50以內，天天優，換算成美國標準後有一半的日子隻是中等質量，比不上800多萬人口的美國第一大都市紐約。除了汽油質量問題外，煤炭是主要原因。

    石墨烯---新的希望還是海市蜃樓？ 
   自2004年英國曼徹斯特大學2個科學家發明了石墨烯納米材料並獲得了諾貝爾獎以來，科學家又將這神奇的材料視為傳統化石能源的終結者。OPEC不惜代價也要增產，唯恐將來石油和煤炭一樣爛在地下沒人要。 世界各大公司都不遺餘力的投資研究，申請專利，忙的不亦樂乎。華為也投資曼徹斯特大學石墨烯研究所試製石墨烯手機電池。IBM，三星，SANDISK 都投資購買了多項專利。最近美國加州一研究所獲得美國能源局1.2億美元補助，正在研發仿製植物光合作用，利用石墨烯製作一片葉子，接受太陽光，甚至連夜間的紅外線也能接納，電化學水產生氫氣，發電。氫氣發電後不產生任何汙染和CO2等，解決了目前碳排放引起的溫室效應的問題。一個獨立屋家庭，隻需要一片葉子，一瓶水，就可以滿足24小時電力需要。石墨烯更是被研發用於電動車上，充電8分鍾，就可以行駛1000公裏。有的醫學專家甚至預測石墨烯可以用於靶向根治癌症，人類的壽命會延續一輩。 中國石墨產量占據世界7成市場，寧波的墨西公司更是世界最大商業石墨烯生產公司。蘇州園區幾年前就聘請了蘇州木瀆中學畢業的一位蘇州相城區出身的在美國納米研究領域頂尖的年輕科學家楊培東兼職，和中科院合作組建了納米研究園，楊畢業於中科大，哈佛大學，於2014年被提名諾貝爾獎，可惜最終敗給日本科學家。領銜園區中科院納米研究的2位科學家均是國內畢業在美國取得成就的。這些海華華人頂尖腦力外加政府資金的孵化對中國象石墨烯研究起著催化劑的作用。目前材料前景是美好，可惜商業應用上一直沒突破。迄今還都是在實驗室研發階段，究竟能不能取代化石能源，還是個大問號。投資石墨烯材料公司的股票也可能爆發也可能打水漂，有多大風險就有多大收獲。不知道我們這一代人能不能看到石墨烯改變世界能源結構的這一天。國家主席習大大上次訪問英國還專程去曼徹斯特大學石墨烯研究所談合作。中國在這方麵投資很大，期望有一天能取得商業化突破，取代煤炭，隻有那一天的到來，籠罩全國的霧霾問題才會有希望徹底解決。中國石墨烯企業在國家資本的支持下完全有可能複製像太陽能組件和高鐵一樣的成功先例，現在全世界最大的石墨烯材料生產就在中國，領先世界。

我們人都很自信，實踐證明人類的預測能力其實是非常糟糕的，如誰曾經預測過蘋果手機一年間就顛覆了傳統的按鍵手機巨頭諾基亞，摩托羅拉以及黑莓？當我在九六年花五千元巨款好不容易從單位弄個固話名額尾號還帶4的時候（工程師以上幹部才能裝，南京市麵花多少錢都裝不上），誰又想到互聯網和手機會是固話的終結者？華爾街在金融街翻雲覆雨，卻沒法預測石油跌成渣，07年你要是說石油會跌價，人家以為你是瘋子，今天的石墨烯就像昨天的特斯拉電動車一樣正在效仿蘋果公司進行著新一輪的技術革命。