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我们几乎每天都会听到，会有一种更加环保的车辆和燃料，具有能够降低我们对石油的依赖的潜能。我们需要转变，但是当我们面对很多选择时，即使是那些受过良好教育的消费者都会感到困惑。
是汽油混合动力车解决了这个问题吗？可充电式乙醇混合动力车真的可以满足我们长期的需求吗？电池电动车就是未来的发展方向么？那么现在的那些取代汽油汽车的氢能汽车呢？它们就是答案吗？
为了满足客运系统的要求，我们需要一种安全易得的替代燃料。我们需要的是一种不污染环境并且能够改善环境的替代燃料。我们需要的是能够满足今后许多世代需求的替代燃料，这种替代燃料应该具有经济可行性，我们每个人都能够支付得起。
事实上，许多替代能源汽车系统和替代燃料是近、中期转变的建设性选择，它们在过渡阶段扮演着重要角色，能够让我们降低对石油的依赖。能源进化论: 通过对2100年交通工具及其燃料替代品的分析，对比了100年间超过15种最有前途的交通工具及其燃料的替代品。早期，多种替代燃料被使用，但最终只有一种燃料以及与其相关的交通工具会成为主导。当对比这些燃料在温室气体排放、油耗、城市空气污染和社会成本等方面的影响时，一种燃料走进了人们的视线：氢。
一百多年来，我们一直使用燃烧汽油的内燃机车辆，随着时间的推移，这种汽车的发动机一直在改进，它变得更加有效，并且对环境的影响也在降低。然而，对于这种技术及其燃料组合，无论我们怎样改进，永远不会显著地减少污染也不会降低运输业对石油的依赖。为此，就在几年之前，混合动力车走进了人们的视野，它将电池、电动马达与普通发动机相结合(例如以汽油、乙醇和生物柴油为燃料的发动机)。现在，消费者有许多种类的混合动力汽车可以选择，它们都可以帮助我们减少燃料消耗、空气污染以及温室气体排放。
我们同样也听说过电池电动车，目前他们的行驶距离是有限的，但是随着电池技术的发展，这些交通工具在不久的将来可以替代传统交通工具实现零排放。我们听说过许多使用氢气的氢能车，它们使用氢燃料电池产生的电为汽车提供动力，清洁而且高效。
能源进化论列举了几种可供选择的方案，如果它们在各色交通工具中占据统治地位，会对能源安全、环境以及经济产生积极影响。
一种方案是，汽油混合动力汽车占主导地位，这样会削减温室气体排放、抑制城市空气污染、削减石油消耗量。然而，随着时间的推移，削减的量会降低，石油消耗量会随人口数量的增加而增长。
另一种方案是，天然气混合动力车占主导地位，这样将会使温室气体的排放保持在今天的水平。如乙醇混合动力电动汽车方案：到2100年温室气体排放量会比1990年的水平削减大约25%，但只有在使用非谷物材料提炼乙醇生产变得可行的情况下才会实现。
如果上述这些以及其它技术能够获得显著收益，我们就应该继续研究并使它们成为运输方案的一部分。能源进化论发现当车辆使用一种恰当的燃料时，温室气体排放量会比1990年的水平削减大约80%，可以达到气候变化研究小组制定的大略目标。这种燃料同样可以帮助美国的交通运输实现其石油自主，并几乎可以完全消除城市空气污染。2100年后，使用这种燃料可以降低城市空气污染、温室气体排放及石油消耗量，每年将会为我们节省超过6000亿美元的社会成本。这种燃料就是氢。
重点
车辆使用什么样的燃料才会使温室气体排放量比1990年的水平削减大80%，从而达到气候变化研究小组制定的大略目标？什么样的燃料会让美国2060年的时候实现能源独？什么样的燃料可以消除城市空气污染？到2100年，什么样的燃料够降低客运输系统的社会成本，每年为我们节约6000亿美元？
这种燃料就是氢。
为美国未来的能源稳定生产燃料
在我们周围的环境当中到处都有氢的存在，它是宇宙中含量最丰富的元素之一。它主要以化合物的形式存在于环境之中，所以我们要从各种原料之中将它分离出来，包括碳化石燃料、生物有机体和水。我们可以就地找到很多原料来生产氢。
能源多样化有很多好处。首先，它意味着能源供应会更加稳定并且能够使我们摆脱对能源进口的依赖。当别的国家控制能源的出口，特别是在那些局势不稳定的地区，我们就会受到能源价格和供应量波动的影响。想象一下能源自给自足可以给我们带来的好处，我们可以按照自己的意愿来决定是否需要进口能源。
第二，能源多样性意味着我们可以选择如何生产我们所需要的能源，我们可以使用那些储量丰富的原料来生产氢，可以使我们同时获得环境效益变与经济效益。
交通工具燃料燃烧向零排放过渡
与汽油相比氢作为交通工具的燃料会产生更好的环境效益。氢燃料电池车的行驶效率要比目前我们广泛使用的内燃机车高两到三倍，当你使用的那些不产生污染物的原料来生产氢，包括水、可再生能源和核能，那么氢就成为了一种零排放的燃料。现如今，我们使用的氢大都来自天然气、不可再生的化石燃料(如石油)，使用这些原料生产氢气会产生一定量的温室气体的排放，天然气被看作是一种过渡性的资源。但是你是否知道，如果你驾驶的是以天然气产生的氢为燃料的氢燃料电池车，与燃烧汽油的普通汽车相比在总体上可以减少50%的温室气体排放？
随着时间的推移，我们获得氢的方式将随着需要量的增大和技术的发展而转变。不要忘了，我们是在谈论能源的进化：随着技术的进步与政策的发展，氢作为交通工具的替代燃料所带来的环境和经济效益将会日益凸现出来。
这个能源进化项目耗资90亿美元，在未来十年建立氢能基础设施用以支持燃料电池交通工具的引入。在这段时间内氢的生产成本将高于其产品收益，并且导致32亿美元累计亏损。这部分损失将通过私人或政府的投资来弥补，到2023年可以全部偿还完毕。
分析一下我们大家所熟知的电能。世界各地不同的地方以不同的方式获得电能，在美国，我们所使用的超过半数的电都是来自煤炭，不但有温室气体的排放而且还会造成污染，只有大约10%的电能是来自于可再生资源。但是这种获得电能的方式正在发生转变，电力公司和公用事业单位都在关注如何生产出清洁的能源。氢能同样经历了相似的转变，从一开始的利用天然气获得氢到利用可再生资源和包括核能源和洁净煤技术在内的其他零排放技术获得氢。
能源进化论集中对4种车辆类型以及与它们相联系的燃料进行了环境分析，这些车辆都受到世界上主要的几家大汽车公司的追捧：汽油混合动力车，可充电式汽油混合动力车，可充电式乙醇混合动力车，氢燃料电池车。
在温室气体的排放方面，依据报告中所搜集的资料，在氢燃料电池车方案中的氢是唯一的一种可以削减交通运输所带来的温室气体排放污染的燃料，到2100年，温室气体的排放量与1990年的水平相比可以削减80%。许多气候变化组织呼吁，到2050年的时候温室气体的排放量要降到上述水平。如果氢燃料交通工具能够敏捷、迅速的占领市场，那么这一目标就可以实现；也可以通过低碳原料产氢技术的发展来促进这一目标的实现，最好是两者兼而有之。氢燃料交通工具也是唯一的一种可以在本世纪末实现城市空气污染损失趋近于零的交通工具。根据报告分析结果显示，电池电动车是仅次于氢燃料车的较好的交通工具，同样可以控制温室气体的排放量，并且到2100年时温室气体的排放量与1990年的水平相比可以削减60%，并且与氢燃料交通工具一样，同样具有的降低城市空气污染的能力。
下列这些图显示了几种不同替代燃料和交通工具方案在温室气体排放、石油消耗、城市空气污染和客运交通运输系统消耗的社会成本四个方面的影响。一些替代燃料和交通工具很早就开始使用，但到后来是只有一个能够占据主导地位。在下列图片中，汽油内燃机车方案曲线是作为一条基线存在。
图1 轻型车辆温室气体排放量比较（十亿吨二氧化碳当量/年）
图2 石油消耗比较（十亿桶/年）
图3 造成的的城市空气污染损失比较（十亿美元/年）
图4 总的社会损失比较（十亿美元/年）
注：GICEV：汽油内燃机车方案，GHEV：汽油混合动力车氢燃料电池车，GPHEV：可充电式汽油混合动力车氢燃料电池车，EtPHEV：可充电式乙醇混合动力车氢燃料电池车，BEV：电池电动车方案，HFCV：氢燃料电池车方案
建立经济上可行的交通运输基础设施
许多行业已经证明了氢能的安全性与经济性。现在已经建成了一些较大的氢交易市场和氢能基础设施，用以支持农业、食品和石油精炼行业，全球每年生产超过560亿公斤的氢气。新的氢交易市场不断出现(包括公共交通运输、分散式发电厂、紧急备用电源和其他应用设施)，这都将增加氢的需求量，随之而来的是极大的经济效益：更多的就业机会，更好的发展，更多的生产制造商。
需要很少或根本不需要政府投资的氢能基础设施需要到2018年之后才会开始出现。同年，燃料供应商就会开始有10%的税后收益作为投资回收。五年之后，不仅可以偿还所有用于基础设施建设的债务，氢能收益将超过持续进行的基础设施建设和维护费用。
当谈及可替代燃料时，加氢站的建设问题一直是一个挑战。基础设施的建设一定要有从政府到行业不同领域的资本投资。2008年，能源公司的汽油、柴油资本支出接近870亿美元。能源进化论预计，到2030年时氢能基础设施的运行费用大约为87亿美元，是目前能源行业成本投资的十分之一。
氢有许多的供应方式可以选择，可以满足任何场所的特殊需求。与汽油、天然气一样氢气可以通过卡车或管道输送。氢气甚至可以在加氢站通过各种不同途径现场制造。在未来10年内，花费大约90亿美元可以使6500座加氢站投入运行，能源进化论预测，到2018年，燃油供应商开始有10%的税后收益作为投资回收。试着换一种思维方式：在这个方案中，需要很少或根本不需要政府投资将会在2018之后开始出现，其收益用以支付基础设施建设和维护费用。
此外，温室气体排放问题和城市空气污染已经成为全球瞩目的环境问题，它们也会对社会产生深远的经济影响。能源进化论将这两种环境问题所带来的损失以货币的形式表现出来(包括与军事相关的石油进口费用)，并将100年间的15种替代燃料的贡献以美元的形式表示出来。
氢燃料电池交通工具方案可以比其它方案更加节约社会成本，到2100年，与目前广泛使用的汽油内燃机车相比可以节约超过6000亿美元的社会成本。政府的鼓励措施有助于氢和燃料电池车交通运输工具解决方案的快速实施，国家研究委员会预测，政府投资要抵消早期生产燃料电池交通工具所需的高额费用，并资助氢能基础设施的建设，在接下来的15年内大约要投资480亿美元。有趣的是，这个项目投资费用要比目对其他替代燃料的鼓励政策所需费用要少得多。
氢：一种全球性燃料
氢是我们可以留给社会最重要的遗产，能源进化论中阐明了氢作为燃料的重要性，与其他类型的技术一起可以带来许多收益。氢安全易得、环境可持续发展并且在经济上具有可行性。实现汽车交通运输系统的可持续发展不是最终的目的，还要能够应对国家所面对的能源挑战。虽然现在已经开发出了许多可行的技术，但是我们需要更多的实际行动、更多的投资和增强公众和个人的责任感，从而使得这些技术可以在未来得到更加广泛的应用。
关于能源进化论－对2100年交通工具及其燃料替代品的分析
能源进化论－对2100年交通工具及其燃料替代品的分析，集合了目前已知的并且已经发表的关于替代能源交通工具系统的信息，并在相关环境中对这些信息进行了比较。报告的目的是为了建立起对替代能源及交通工具的社会认知，而且还可以作为政策发展平台。报告评估了所有替代能源在能源安全、环境可持续发展和经济可行性方面的，所用的数据来自同行评审刊和良好的技术假设,所有这一切都在最终报告中被引用。
2019/10/16 13:56:24
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