“無中生油”:用空氣制造航空煤油,美軍這新技術(shù)靠譜嗎?
來源:
廣東國能中林投資有限公司 日期:2023-05-09 689 屬于:行業(yè)動態(tài)
根據(jù)美國空軍官方發(fā)布的消息,目前美國空軍正在推動一項“空氣造油”的新能源技術(shù)項目:抽取空氣中廣泛存在的二氧化碳作為碳元素來源,用當?shù)厮瓷踔潦强諝庵械乃肿鳛闅湓貋碓?,通過先進合成技術(shù),將兩者的碳元素、氫元素結(jié)合在一起,制造出航空煤油類的烴類燃料,供包括戰(zhàn)斗機在內(nèi)的各種作戰(zhàn)裝備使用。
該項目在今年8月實現(xiàn)了成功生產(chǎn),第一階段預(yù)計在12月結(jié)束。
美國空軍支持空氣制造燃料的理由
該項目在今年8月實現(xiàn)了成功生產(chǎn),第一階段預(yù)計在12月結(jié)束。
美國空軍支持空氣制造燃料的理由
阿富汗戰(zhàn)爭中遇襲的美軍
在目前公開的宣傳中,美國空軍對推動空氣造油項目的動機解釋,主要集中在兩個方面:
其一,是強化后勤供應(yīng)的安全性。
美國空軍強調(diào),在歷史上后勤運輸體系就一直是敵方的首要打擊目標,目前油料運輸安全已經(jīng)成為美軍作戰(zhàn)中最為顯著的風險來源。比如在阿富汗戰(zhàn)爭中最嚴重的情況下,美軍傷亡的30%都源于燃料和水運輸過程中遭受的襲擊。而空氣造油項目能大大減少燃料的運輸數(shù)量,從而使得后勤運輸體系具有更強的戰(zhàn)場生存能力。
其二,是環(huán)保優(yōu)勢。
美國空軍強調(diào),空氣造油項目只使用空氣中的二氧化碳、水、可再生能源,因此完全消除了對傳統(tǒng)化石能源燃料的需求,從而有效減少了碳排放。
美軍新技術(shù)是否可行,
有多高的實用性價值?
從技術(shù)原理上講,空氣造油并不違背能量守恒等物理規(guī)律。但從實際應(yīng)用的角度來看,空氣造油面臨著另外一個根本性的制約——制造它的能量,從何而來、是否涉及儲存運輸?
任何化學反應(yīng)帶來的能量釋放,本質(zhì)上都是通過不同原子之間的電子轉(zhuǎn)移所實現(xiàn)的。我們現(xiàn)在使用的主流燃油品種,都是由碳氫化合物組成的烴類燃料。由于氫原子和碳原子都很輕,因此烴類燃料每釋放一個電子所占用的原子量都非常小,實際上已經(jīng)是自然界中化學儲能密度極高的一類物質(zhì)。
在目前公開的宣傳中,美國空軍對推動空氣造油項目的動機解釋,主要集中在兩個方面:
其一,是強化后勤供應(yīng)的安全性。
美國空軍強調(diào),在歷史上后勤運輸體系就一直是敵方的首要打擊目標,目前油料運輸安全已經(jīng)成為美軍作戰(zhàn)中最為顯著的風險來源。比如在阿富汗戰(zhàn)爭中最嚴重的情況下,美軍傷亡的30%都源于燃料和水運輸過程中遭受的襲擊。而空氣造油項目能大大減少燃料的運輸數(shù)量,從而使得后勤運輸體系具有更強的戰(zhàn)場生存能力。
其二,是環(huán)保優(yōu)勢。
美國空軍強調(diào),空氣造油項目只使用空氣中的二氧化碳、水、可再生能源,因此完全消除了對傳統(tǒng)化石能源燃料的需求,從而有效減少了碳排放。
美軍新技術(shù)是否可行,
有多高的實用性價值?
從技術(shù)原理上講,空氣造油并不違背能量守恒等物理規(guī)律。但從實際應(yīng)用的角度來看,空氣造油面臨著另外一個根本性的制約——制造它的能量,從何而來、是否涉及儲存運輸?
任何化學反應(yīng)帶來的能量釋放,本質(zhì)上都是通過不同原子之間的電子轉(zhuǎn)移所實現(xiàn)的。我們現(xiàn)在使用的主流燃油品種,都是由碳氫化合物組成的烴類燃料。由于氫原子和碳原子都很輕,因此烴類燃料每釋放一個電子所占用的原子量都非常小,實際上已經(jīng)是自然界中化學儲能密度極高的一類物質(zhì)。
燃油的儲能優(yōu)勢極高
這也是至今電動車輛無法取代燃油類(包含混合動力)車輛的根本原因——電池技術(shù)已經(jīng)很先進了,但燃油的儲能優(yōu)勢實在是過于明顯。因此,空氣造油必然面臨一個困境:制造它的麻煩和風險,極有可能比運輸它的麻煩和風險還大,而且是大得多。
一架戰(zhàn)斗機的單次飛行任務(wù),燃油消耗就要達到數(shù)噸;一個空軍基地,根據(jù)規(guī)模大小差異,戰(zhàn)時的日均消耗量在幾百噸甚至幾千噸不等。加上任何制造過程的能量利用效率都不可能達到100%,這么龐大的能量來源,一定需要相當大規(guī)模的制備設(shè)施保持運轉(zhuǎn),并獲得對應(yīng)的能量輸入形式。
這也是至今電動車輛無法取代燃油類(包含混合動力)車輛的根本原因——電池技術(shù)已經(jīng)很先進了,但燃油的儲能優(yōu)勢實在是過于明顯。因此,空氣造油必然面臨一個困境:制造它的麻煩和風險,極有可能比運輸它的麻煩和風險還大,而且是大得多。
一架戰(zhàn)斗機的單次飛行任務(wù),燃油消耗就要達到數(shù)噸;一個空軍基地,根據(jù)規(guī)模大小差異,戰(zhàn)時的日均消耗量在幾百噸甚至幾千噸不等。加上任何制造過程的能量利用效率都不可能達到100%,這么龐大的能量來源,一定需要相當大規(guī)模的制備設(shè)施保持運轉(zhuǎn),并獲得對應(yīng)的能量輸入形式。
太陽能發(fā)電是最易于快速部署的能量獲取形式
而這些能量的來源,無非以下幾種之一:
”
化石燃料
大功率核能發(fā)電
水力發(fā)電
光/風發(fā)電
......
從這里開始逐個仔細考究的話,空氣造油設(shè)施的戰(zhàn)場部署價值就會開始變得非常尷尬:
化石燃料可以首先否決,以煤制油技術(shù)早已成熟,以油制油還不如直接拿給飛機燒劃算。而且除非基地就建立在礦井周邊,就必然要持續(xù)運輸比傳統(tǒng)燃料更多、更重的化石燃料給基地;完全本末倒置,不如直接送成品燃油。
需要長期建設(shè)才能使用的項目全部可以直接否決。否則這種戰(zhàn)爭打完了都不一定能完工的項目,就會像惡性腫瘤一樣,在整個戰(zhàn)爭進程中,持續(xù)壓榨極為昂貴和有限的軍事后勤資源。
需要大量水資源的項目也基本可以否決。即使是不考慮工期問題,世界上也不是每個地方都有足夠優(yōu)越的自然資源和地形條件能支持大功率水電站建設(shè)的,這類地點實際上相當稀少。
而這些能量的來源,無非以下幾種之一:
”
化石燃料
大功率核能發(fā)電
水力發(fā)電
光/風發(fā)電
......
從這里開始逐個仔細考究的話,空氣造油設(shè)施的戰(zhàn)場部署價值就會開始變得非常尷尬:
化石燃料可以首先否決,以煤制油技術(shù)早已成熟,以油制油還不如直接拿給飛機燒劃算。而且除非基地就建立在礦井周邊,就必然要持續(xù)運輸比傳統(tǒng)燃料更多、更重的化石燃料給基地;完全本末倒置,不如直接送成品燃油。
需要長期建設(shè)才能使用的項目全部可以直接否決。否則這種戰(zhàn)爭打完了都不一定能完工的項目,就會像惡性腫瘤一樣,在整個戰(zhàn)爭進程中,持續(xù)壓榨極為昂貴和有限的軍事后勤資源。
需要大量水資源的項目也基本可以否決。即使是不考慮工期問題,世界上也不是每個地方都有足夠優(yōu)越的自然資源和地形條件能支持大功率水電站建設(shè)的,這類地點實際上相當稀少。
海灣戰(zhàn)爭中伊拉克大量點燃油井,形成了廣泛籠罩在戰(zhàn)場上的煙霧
光伏/風力發(fā)電,特別是太陽能光伏發(fā)電在部署上相對容易,但受環(huán)境因素影響太大——遭遇少風或者陰雨氣候、或者大范圍的持續(xù)煙霧籠罩,其輸出功率是無法保證的。
實際上別說戰(zhàn)場,就是民用光伏和風力發(fā)電,都由于其功率等輸出特性的不穩(wěn)定,無法作為電網(wǎng)主力、甚至出現(xiàn)多次引發(fā)大范圍電網(wǎng)事故的先例。這是一個無法回避的事實:在現(xiàn)有技術(shù)框架下,實際上沒有任何一種其它的供能形式,能在兼顧可部署性、可靠性等多種因素后,追平現(xiàn)有的燃油儲運體系。
空氣造油類的先進合成技術(shù),
最大的前景并不在地球范圍內(nèi)的軍事領(lǐng)域
美國空軍此次提出的空氣造油技術(shù),從深層動機上講,有相當大一部分——甚至是起到?jīng)Q定性作用的一部分,都不是源自于真正的戰(zhàn)場需求,而是服從于美軍當前的政治正確大局需求,即所謂“綠色環(huán)保”。
美國空軍官網(wǎng)自己刊載的文章,都對此直言不諱:
“
如果該平臺能夠擴大規(guī)模,將能實現(xiàn)更靈活的操作,減少對外國石油的依賴,同時具有減少碳排放的額外好處——這是國防部在國防部長勞埃德·奧斯汀三世(LloydAustinIII)領(lǐng)導下的一項關(guān)鍵優(yōu)先事項。
雖然像很多西方的環(huán)保措施一樣,這類技術(shù)常常不會帶來總的碳排放量減少,而是把碳排放量轉(zhuǎn)移給其他行業(yè)、國家。但就技術(shù)本身來說,空氣造油絕不是簡單的騙補貼項目,它確實具備巨大的潛在價值,甚至是人類未來發(fā)展的關(guān)鍵能力之一。
光伏/風力發(fā)電,特別是太陽能光伏發(fā)電在部署上相對容易,但受環(huán)境因素影響太大——遭遇少風或者陰雨氣候、或者大范圍的持續(xù)煙霧籠罩,其輸出功率是無法保證的。
實際上別說戰(zhàn)場,就是民用光伏和風力發(fā)電,都由于其功率等輸出特性的不穩(wěn)定,無法作為電網(wǎng)主力、甚至出現(xiàn)多次引發(fā)大范圍電網(wǎng)事故的先例。這是一個無法回避的事實:在現(xiàn)有技術(shù)框架下,實際上沒有任何一種其它的供能形式,能在兼顧可部署性、可靠性等多種因素后,追平現(xiàn)有的燃油儲運體系。
空氣造油類的先進合成技術(shù),
最大的前景并不在地球范圍內(nèi)的軍事領(lǐng)域
美國空軍此次提出的空氣造油技術(shù),從深層動機上講,有相當大一部分——甚至是起到?jīng)Q定性作用的一部分,都不是源自于真正的戰(zhàn)場需求,而是服從于美軍當前的政治正確大局需求,即所謂“綠色環(huán)保”。
美國空軍官網(wǎng)自己刊載的文章,都對此直言不諱:
“
如果該平臺能夠擴大規(guī)模,將能實現(xiàn)更靈活的操作,減少對外國石油的依賴,同時具有減少碳排放的額外好處——這是國防部在國防部長勞埃德·奧斯汀三世(LloydAustinIII)領(lǐng)導下的一項關(guān)鍵優(yōu)先事項。
雖然像很多西方的環(huán)保措施一樣,這類技術(shù)常常不會帶來總的碳排放量減少,而是把碳排放量轉(zhuǎn)移給其他行業(yè)、國家。但就技術(shù)本身來說,空氣造油絕不是簡單的騙補貼項目,它確實具備巨大的潛在價值,甚至是人類未來發(fā)展的關(guān)鍵能力之一。
這項技術(shù)的未來,或許在更廣闊的星際探索中。
碳氫化合物不僅是至關(guān)重要的燃料,同時更是各種化工制品的關(guān)鍵制造原料;從農(nóng)藥化肥到各種織物塑料,都離不開它們。沒有碳氫化合物,人類根本無法支撐現(xiàn)代文明的繼續(xù)存在。
在現(xiàn)階段的理論框架下,碳氫化合物的主要來源——石油等化石原料,被認為是不可再生的;而且在地球之外的星體上,很可能根本沒有化石原料資源存在。因此從遠期的人類發(fā)展來看,無論是地球上石油資源枯竭,又或者要實現(xiàn)在火星上的長期居留發(fā)展;利用簡單的碳氧化物和水,制備燃料和工業(yè)原料的先進合成技術(shù),都是必須具備的能力。
碳氫化合物不僅是至關(guān)重要的燃料,同時更是各種化工制品的關(guān)鍵制造原料;從農(nóng)藥化肥到各種織物塑料,都離不開它們。沒有碳氫化合物,人類根本無法支撐現(xiàn)代文明的繼續(xù)存在。
在現(xiàn)階段的理論框架下,碳氫化合物的主要來源——石油等化石原料,被認為是不可再生的;而且在地球之外的星體上,很可能根本沒有化石原料資源存在。因此從遠期的人類發(fā)展來看,無論是地球上石油資源枯竭,又或者要實現(xiàn)在火星上的長期居留發(fā)展;利用簡單的碳氧化物和水,制備燃料和工業(yè)原料的先進合成技術(shù),都是必須具備的能力。