石墨烯将可能是传统化石能源的终结者

  “关于新能源的感想和预测，原创于石油城卡尔加里”

 

  西方发达国家因早已使用天然气，作为主要能源，摆脱了对煤炭的依赖，所以空气质量问题也迎刃而解。中国越来越严重的雾霾问题根源还是煤炭，烧煤产生的硫酸盐，氮氧化物和粉尘结合成了雾霾，柴静的纪录片里有很好的解释。外媒称中国经济对煤炭象嗑药一样上瘾了。中国天热气产量不大，需要从中亚和俄罗斯进口，按热值和现在行情换算，煤比天然气便宜5倍，自然电厂，生产和供暖企业热衷于煤炭。天然气也只能用在居民做饭热水，发达地区工业园强制工厂生产使用等。所有的重工业如炼钢，石化等都会选择煤炭。中国从南到北，从东到西，发电基本都是以煤炭为主。只要在国外发达国家生活过的人都有这样体会，那就是国外没啥灰，人家屋里屋外二年的灰尘也赶不上中国一周的灰尘积压。生活在中国，打扫卫生真辛苦！我认为除了施工和工厂粉尘，很大部分是烧煤的扬尘。世界卫生组织2010年就下结论说中国每年因为雾霾早逝的达到一百二十万人。

   昙花一现的再生能源：
   前几年国家为了拯救太阳能行业，搞了个金太阳补贴，催生了一大批光伏电厂的建设以及风能电厂，可惜中国的太阳能和风力资源都在大西北，西藏，青海，内蒙等偏远地方，由于当地人口少，没工业，消纳不掉这些能源，到内地电网输配电设施跟不上建设，外加上这些再生能源不稳定，国家电网不愿意接纳，造成弃风弃电现象很严重。因近年经济不好，财政困难，再生能源补贴一拖再拖，有的工程结束2年都拿不到补贴款。我认识的一个光伏建设企业半年都没钱发工资了。每度光伏电上网价一元，需要国家补贴7毛钱，如果全国大规模使用这样昂贵的再生能源，财政是要破产的。何况现在一吨煤炭比我以前工地一吨回填土的价格都低，谁愿意接纳再生能源？光伏组件无论晶硅还是薄膜由于半导体的物理特性，转换率迄今为止已经接近人类所能持续改善的极限，成本下降空间有限，组件夜晚还要罢工，组件特性年年衰减，缺点很多。风能用的风机在野外恶劣环境里运转，高空维修和置换巨型电机成本非常昂贵，也严重限制了风能的发展，所有这一切的天生缺陷造就了 再生能源就是个花瓶，解决不了根本问题。光伏电厂投资虽然近年成本大降，但是目前投资年回报按25年寿命只有8%，这样理想运行条件下的回报率外加电网消纳的极大风险，投资者还不如把钱存银行理财。现在国内企业融资成本都不低，因为12年的光伏破产，银行见到光伏项目象见到鬼一样避之不及。没在这行业混过的都以为这块馅饼很诱人。

   阿省太阳光资源仅次于萨省，优于北京和安省，但至今才9MW装机，基本都是农场分布式发电自用。安省装机最多，达2.65GW，但是政府补贴力度下降不少，后劲不足。美国太阳能装机主要是加州，强制要求电力公司采用30%新能源，其次是沙漠亚利桑拉州，它的太阳能资源和内华达州一样也是北美最好的。加州电力公司一旦满足州政府比例目标，就没动力花高价购买太阳能发电了，可以看出全靠补贴和政策才能支撑得住太阳能，和化石能源无法竞争。

    举步维艰的中国页岩气开采：
    美国天然气以前一直依赖加拿大进口，最近几年，因为页岩技术的革命，天然气都能自给自足，页岩石油也是如此。今年冬天我家取暖燃气账单一个月才几十加元，每立方气合人民币才五角钱，比前几年便宜一半不止，得益于加拿大天然气没人要的结果，管道输送中国也没可能。美国的成功无疑给中国带来了希望。中国的页岩天然气储量是美国的1.7倍。但是中国的页岩气储存和美国相比，更深，更散，还都是在荒芜的无基础设施的偏远地区，特别是占了储量大头的四川全是山，运输大型钻探设备的道路都没有。美国发明的开采技术水力压裂法就是钻到地面几千米以下，再横向钻几百米，然后将化学物质和水，沙子混合后高压打破岩层，将燃气喷出。由于3家能源国企多年高度垄断，中国的石油企业都没有这方面经验和成型设备，无论中标的2桶油企以及一些当地政府的关系户在四川开采时候背后都是美国2大油气巨头SCHLUMBERGER 和HALLIBURTON身影，这两个专业提供服务技术和设备的世界500强企业同时也是行业巨头绝对不会为中国的地质结构来投入研发，研发成功了在中国专利保护不积极的国家也会打水漂的。所以只是简单的趁机推销了自己美国成型的设备和技术。因中国埋深比美国多上千米都不止，中国很多埋深达五千米，美国很多就几百米，最多两千米。水力压裂法需要更多巨量水资源，西部非常缺水，开采过程中产生的废水也是巨大环境灾难。四川已经发生多起农民为了维权土地和水源污染和开采企业之间的矛盾以及对长江排污化学废水的严重问题。国内一位环保专家说的好，就是页岩气开采成功，替代了煤炭，可以解决了空气的问题，但是同时又带来了水资源的污染问题，不能再走先污染 后治理的老路了。

    因为中国特殊的地质结构，同时中国效仿美国的页岩技术看来是走不通了，中石油在安徽的页岩气项目撤资就是一个例子。针对中国的地质结构研发的革命性技术到目前八字没一撇，这项技术不是大学实验室能做的，需要石油服务业巨头耗巨资试制大型设备，在工地现场反复实验总结的。
 煤炭和天然气对空气污染的对比：
煤炭对空气污染可以从下面例子中显而易见。中国的新疆乌鲁木齐，喀什，西藏那曲，东北各城市等人口密度都很低，汽车数量也远没发达国家多，但是一到冬天，因为燃煤采暖，都是无一例外重污染。 根据我在加拿大卡尔加里市的体验，这是个120万人口的城市，注册了100万辆机动车，冬天气候和沈阳差不多冷，没有燃煤发电厂和重工业，居民基本以独立屋为主，家家屋顶烟囱因天然气采暖都冒着白色CO2蒸汽，因人均居住面积大得多，全市采暖面积不比800万人口的沈阳小。这样寒冷的城市PM2.5 无论是夏天还是冬天都保持在均值6左右，而且还是以美国严苛的标准计算。距离卡尔加里北边300公里的80万人口工业城市埃德蒙顿，虽然居民天然气取暖，但因为有几个传统的煤电厂和炼油厂，空气质量PM2.5按美国标准有时候也会达到100左右，相当于中国PM2.5指数60左右，埃德蒙顿也因此超过大都市多伦多成为加拿大空气质量最差的一个城市，不过一般都是气象条件不好的时候，比中国还是好很多很多。再看看中国的沈阳，更是以燃煤为主，冬天持续严重污染。美国大城市汽车数量更是比中国多得多，因为采暖发电也是以燃气为主，PM2.5也都保持在美国标准20以内。这样的标准我们只要有百万人口的城市无论是在海南还是在云南都做不到。三亚是我国空气最好的城市，PM2.5按中国标准都是50以内，天天优，换算成美国标准后有一半的日子只是中等质量，比不上800多万人口的美国第一大都市纽约。除了汽油质量问题外，煤炭是主要原因。

    石墨烯---新的希望还是海市蜃楼？ 
   自2004年英国曼彻斯特大学2个科学家发明了石墨烯纳米材料并获得了诺贝尔奖以来，科学家又将这神奇的材料视为传统化石能源的终结者。OPEC不惜代价也要增产，唯恐将来石油和煤炭一样烂在地下没人要。 世界各大公司都不遗余力的投资研究，申请专利，忙的不亦乐乎。华为也投资曼彻斯特大学石墨烯研究所试制石墨烯手机电池。IBM，三星，SANDISK 都投资购买了多项专利。最近美国加州一研究所获得美国能源局1.2亿美元补助，正在研发仿制植物光合作用，利用石墨烯制作一片叶子，接受太阳光，甚至连夜间的红外线也能接纳，电化学水产生氢气，发电。氢气发电后不产生任何污染和CO2等，解决了目前碳排放引起的温室效应的问题。一个独立屋家庭，只需要一片叶子，一瓶水，就可以满足24小时电力需要。石墨烯更是被研发用于电动车上，充电8分钟，就可以行驶1000公里。有的医学专家甚至预测石墨烯可以用于靶向根治癌症，人类的寿命会延续一辈。 中国石墨产量占据世界7成市场，宁波的墨西公司更是世界最大商业石墨烯生产公司。苏州园区几年前就聘请了苏州木渎中学毕业的一位苏州相城区出身的在美国纳米研究领域顶尖的年轻科学家杨培东兼职，和中科院合作组建了纳米研究园，杨毕业于中科大，哈佛大学，于2014年被提名诺贝尔奖，可惜最终败给日本科学家。领衔园区中科院纳米研究的2位科学家均是国内毕业在美国取得成就的。这些海华华人顶尖脑力外加政府资金的孵化对中国象石墨烯研究起着催化剂的作用。目前材料前景是美好，可惜商业应用上一直没突破。迄今还都是在实验室研发阶段，究竟能不能取代化石能源，还是个大问号。投资石墨烯材料公司的股票也可能爆发也可能打水漂，有多大风险就有多大收获。不知道我们这一代人能不能看到石墨烯改变世界能源结构的这一天。国家主席习大大上次访问英国还专程去曼彻斯特大学石墨烯研究所谈合作。中国在这方面投资很大，期望有一天能取得商业化突破，取代煤炭，只有那一天的到来，笼罩全国的雾霾问题才会有希望彻底解决。中国石墨烯企业在国家资本的支持下完全有可能复制像太阳能组件和高铁一样的成功先例，现在全世界最大的石墨烯材料生产就在中国，领先世界。

我们人都很自信，实践证明人类的预测能力其实是非常糟糕的，如谁曾经预测过苹果手机一年间就颠覆了传统的按键手机巨头诺基亚，摩托罗拉以及黑莓？当我在九六年花五千元巨款好不容易从单位弄个固话名额尾号还带4的时候（工程师以上干部才能装，南京市面花多少钱都装不上），谁又想到互联网和手机会是固话的终结者？华尔街在金融街翻云覆雨，却没法预测石油跌成渣，07年你要是说石油会跌价，人家以为你是疯子，今天的石墨烯就像昨天的特斯拉电动车一样正在效仿苹果公司进行着新一轮的技术革命。