聚焦新经济 - 第3章 高科技:新经济的动力之源

作者:【经济类】 【28,895】字 目 录

在太阳热利用领域大有可为。

③太阳能发电装置将得到大发展。太阳能发电装置的长处是显而易见的:它无需燃料,因而不产生公害;没有可动部分,因而不产生噪音,维修方便;太阳能电池单元容易大量生产等。

③在21世纪,太阳能发电将由于以下两种新技术的发展而得到强有力的推动:一是远距离超导输电系统的发展,将可能使人们早已提出的在沙漠地区铺设大面积太阳能电池板,用超导输电线将其产生的电力送往四面八方的设想变为现实。二是宇宙太阳能发电技术的发展,将可能使输出功率达数以万千瓦伏计的太空太阳能发电站变成现实。

此外,太阳能发电机也正在试制,由汽车缸顶部石英玻璃吸引阳光,转化为热能推动汽车前进,估计到21世纪初也能变为现实。利用太阳能淡化海水,也是太阳能利用的一个重要方面。

因此,开发太阳能是大有可为的。

3.绿色能源;新经济能源的新希望

现代科技的发展,使人们获得了充分利用生物能源的新技术。人们正在从树上提取石油,从植物绿叶中提取酒精,利用微生物制造出氢气。

生物能指的是生物质能源。树木、农作物、陆地和水中的野生动植物体及某些有机废料,都属于生物质。所谓生物质能就是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的能源。生物质能源同煤、石油、天然气等化石能源一样,都是源于太阳能,是太阳能的一种形式。不同的是,化石燃料里的能源量是亿万年前的生物质储存起来的太阳能,而生物质能源则是当代植物通过光合作用固定起来的太阳能。这些以葡萄糖、淀粉等物质形式存在于植物内部的能量,经过生物技术的加工,就能够转变成甲醇、乙醇、甲烷、氢气等燃料。因不含硫和其他杂质,燃烧时不产生a2、o2等有害气体,所以这些生物燃料有“绿色能源”之称。

据估算,目前地球上绿色植物储存的总能量,大约相当于8x101‘吨标准煤,比目前地壳内已知可供开采的煤炭总储量还多11倍。最重要的是,生物质能源与矿物质能源不同,它是可以再生的能源。生物学家指出,地球上的绿色植物,一年当中大约能固定3x102‘焦耳的太阳能,几乎等于目前人类一年消耗的能量的10倍。也就是说,绿色植物在二年中的“新生”能量,就可以供人类使用好几年。

深埋在地下的石油是大自然对人类的馈赠,但它的储量是很有限的,总有一天它会枯竭。人类能不能自己“生产”出石油来呢?人类的智慧是无穷无尽的,科学技术的发展能把许多梦想变为现实。

用工程微藻生产柴油。工程微藻是指用转基因技术构建的特殊微藻。美国国家可更新能源实验室将一种称为acc的基因导入微藻细胞中,构建成了一种属于硅藻类的工程微藻。在实验室培养条件下;这种工程微藻的脂质含量达到60%以上,在室外生产条件下,其脂质含量也达到了40%以上。而一般天然微藻中的脂质含量只有5%一20%。美国的这家实验室今后还准备将修饰的acc基因导入微藻中,以使其脂质含量进一步提高。这种富含脂质的工程微藻可用以生产生物柴油。

由此可见,用工程微藻生产柴油不仅有经济意义,而且还有环保意义。

奇妙的“石油树”。石油是碳氢化合物——烃类的“大杂烩”。一般绿色植物通过光合作用只能生成碳水化合物——糖类,可是有些植物却能生产出许多类似石油的碳氢化合物,所以得到“石油树”的美称。

飞机、汽车都要用汽油开动。现在石油短缺,资源有限,各国都在努力寻找汽油的代用品。首先被人们物色到的对象是酒精。酒精用作汽车燃料有一些明显的优点:抗爆性能好,不再添加防爆剂;可以使用较高的空气燃料比,燃烧完全,热能利用率高;排出有毒有害气体少,可大大减轻环境污染。

因为酒精是一种生物质能源,可以从生物质中提取出来,所以我们可以用无限生产的酒精代替有限的汽油。

由绿藻制取酒精。绿藻是一种能进行光合作用的低等绿色植物。小球藻就是绿藻的一种。绿藻能吸引太阳光中的能量,将二氧化碳转换为碳水化合物存储于体内,能为制取酒精提供丰富原料源,有巨大的开发潜力。由于绿藻生长快、产量高,所以用它制取酒精大有前途。

利用细菌生产酒精。菌类中有一种运动发酵单胞菌,这种菌虽是原核生物,但它的功能与酒精酵母一样,其中的酶能将糖类转化为酒精,而且能将含25%一40%木糖的生物质发酵制成乙醇,而后者仅能转化为葡萄糖。正是由于这点差异,用运动发酵单胞菌来制取酒精能使生产成本降低扣%。

利用工程微生物制取酒精。利用工程微生物是提高酒精生产能力的有效途径。工程微生物是利用基因移植技术构建的有特殊功能的微生物,它也称为转基因微生物。用这一方法生产酒精,不仅酒精纯度可达100%,而且生产效率也比酵母发酵法高出30%。美国佛罗里达大学构建的工程克氏杆菌,在将废纸转化为酒精时,产量达到了理论极限值的80%。

在寻找的新能源中,氢也是一种理想的能源。无论是气态。液态还是固态,它的密度都很小,用作气体燃料,可以大大减轻火箭、飞机、汽车、火车的重量,大大提高有效载荷量。

科学家研究发现,有两类微生物能直接产出氢气;一类是化能异养菌,一类是光合自养菌。产氢的化能异养菌已知有30多种,它们能通过发酵作用,将糖类、醉类、有机酸等有机物转化成氢气。有些化能异养菌的产氢能力很强,比如有一种酷酸芽抱杆菌,发酵丘克葡萄糖能产出0.25升氢气。光合自养菌比化能异养菌本领更大,它们不需要消耗有机营养物,而能依靠太阳光的能量,把简单的无机物合成有机物以满足自身的需要,同时放出氢气。太阳光取用不尽,无视物到处都有,所以利用光合自养菌生产氢气大有可为。

总之,利用现代科学技术手段开发蕴藏丰富的生物质能,是新能源开发的一个重要方向。人类的生存与发展迫切需要一个洁净的环境,人类迫切需要绿色能源。可以预计,随着科技的发展。社会的进步,在21世纪知识经济时代,绿色能源——生物质能技术将得到进一步发展,生物质能将得到更广泛的应用。

4.燃料电池显身手

当今能以工业规模生产的电力有火电、水电、核电三种。而被誉为第四种电力的燃料电池发电,因其发电效率高、无污染,在环境保护和经济发展并重的今天,这一技术在世界上颇受重视。在美国、日本等发达国家,燃料电池发电正以日新月异的势头快步进入以工业规模发电的行列。

燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释放的能量,直接将其变换为电能。由于燃料电池的工作物质主要是可燃性气体——氢,因而它被称为燃料电池。

燃料电池之所以受欢迎,是因为它与其他发电方式相比有独特的优点。

①效率高。燃料电池发电不经过从热能到机械能再到电能的转换过程,因而没有中间环节的能量损失。

②机动灵活。燃料电池发电装置是由许多基本单元组成的。一个基本单元是两个电极夹一个电解质板。将上百个基本单元组装起来就构成一个电池组,再将电池组集合起来就形成了发电站。可以根据不同的需要灵活地组装出不同规模的燃料电池发电站。燃料电池的基本单元可按设计标准预先进行大规模生产,所以燃料电池电站的建设成本低,建造周期短。另外,由于燃料电池重量轻、体积小、功率高,移动起来比较容易,所以它特别适合在海岛上或边远地区建造发电站,或建造分散型电站。

③燃料多样。虽然燃料电池的工作物质主要是氢,但它可用的燃料有煤气、甲醇、液化石油气等各种碳氢化合物。根据实际情况,因地制宜地使用不同的燃料,或将不同的燃料进行组合使用,可以达到就地取材、节省资源的目的。

④无污染。燃料电池的生成物主要是水,基本上不排放有害气体,所以它是一种非常清洁的能源。另外,燃料电池是静止发电,本身无机械传动装置,只是在控制系统等辅助装置中有运动部件,因而它工作时振动很小,噪音很低。这种无噪音污染的发电系统可以直接安装在大楼内部。

现在燃料电池的发展速度非常之快。到2010年,全世界燃料电池的总装机容量将达到60000兆瓦。燃料电池作为一种新型能源,现在造价还比较高,寿命还不够长,功率还比较小。但是,随着有关研究工作的深入,这些问题将会得到解决。许多科学家认为,在对世纪知识经济时代,燃料电池在能源领域里将占举足轻重的地位,因此,掌握第四代发电技术,研制和发展燃料电池具有跨世纪的意义。五、航天技术:推动新经济的腾飞1.卫星通信建立新经济神经基础

国际卫星通信,曾经一度被认为是新奇而激动人心的技术,但在今天,这几乎是许多公司日常而又平凡的办公事务。据报道,在巴西热带丛林中旅游的一位实业家利用一部便携式的卫星电话,轻而易举地办成了几十亿美元的大生意。美国cnn的新闻摄影记者在战火纷飞的伊拉克首都巴格达,通过卫星把正在发生的战场风云即时传输给世界各地的亿万观众。在撒哈拉沙漠探险的旅行者,每天晚上通过国际海事卫星系统与家人联系。现在这一切都已不再令我们惊奇。

世界上第一领同步通信卫星是美国1963年发射成功的。

时至今日,商业性同步通信卫星已发展到第六代。1984年10月27日,欧洲的“阿里亚娜一一一一h”型运载火箭发射成功第六代国际通信卫星。这颗卫星采用自旋稳定方式,由美国休斯公司研制。该星可以同时允许24000路电话对讲,并转播了3路彩色电视。由于卫星通信技术的发展,目前越洋跨国远距离的全球通信量,已有2/3是通过人造卫星进行的。在越洋远距离通信方面,卫星通信已经超过短波无线电和海底电缆而跃居首位。通信费用也有了大幅度下降。例如,“晨鸟号”卫星每年每条线路收费2万美元,“国际通信卫星ed号”降到1万美元、“国际通信卫星一一.edx号”只收700美元,到“国际通信卫星一一’ra号”降到300美元。在卫星通信以前,从纽约到巴黎每年海底电缆收费2万美元,1971年降到11350美元;从旧金山至菲律宾电缆每年25000美元,以后降到18900美元;从旧金山到夏威夷电缆每年收费17000美元,以后降到6700美元。由此可见,卫星通信比海底电缆通信要便宜得多。经营通信卫星商业服务的国际通信卫星组织,每年可盈利3亿美元上。

2.航天发射催生新经济新产业

在新经济时代,随着通信技术的发展以及世界各国对各种应用卫星的需求和世界上卫星发射数目的日益增多,各国的争夺也十分激烈。

1986年1月28日,美国“挑战者号”航天飞机空中失事,而不久欧洲多国联合研制的“阿里亚娜”运载火箭首次商业性发射成功,使得一次性运载火箭卫星发射市场出现了客户排队等待发射的供不应求的局面。一晃10年过去了,20世纪90年代的卫星发射市场却是另一番景象:各主要航天大国纷纷登台亮相,总的发射能力供过于求。正如美国通用动力公司的洛夫莱斯所称:“我们了解的市场是每年世界上有15一20颗卫星发射,要发射的卫星是如此之少!”

在世界卫星发射市场上,各个国家以及集团各显神通:有的看好重量几百千克的轻型卫星发射市场;有的注视1000千克左右的中型商用卫星发射市场;有的盯上1500千克左右的次重量级通信卫星发射市场;有的则看重3000千克以上的大型商用通信卫星市场。

当前,世界上商用卫星发射市场一直由美国三家主要火箭制造商(制造“大力神”系列的马丁·玛丽艾塔公司、制造“德尔他”系列的麦道公司和制造“宇宙神”系列的通用动力公司)和欧洲“阿里亚娜”空间公司所垄断。另外,能进入国际卫星发射市场的还有前苏联和中国。目前,能发射36000千米高度静止卫星的国家有美国、前苏联、欧洲空间局、日本以及中国。

在国际卫星发射市场上,最具实力的竞争者莫过于欧洲的“阿里亚娜”空间公司。在美国航天飞机“挑战者号”失事之后,它独占约50%的商业卫星发射业务。这是因为“阿里亚娜”火箭可靠性高,价格不昂贵(大约5000万美元),发射日期不延误,除非发射失败。

与“阿里亚娜”空间公司相抗衡的美国三家运载火箭公司中:马丁.玛丽文塔公司主要瞄准那些极昂贵的特大号商用通信卫星市场。其中“大力神”火箭一箭双

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