太空太陽能供電藝術(shù)圖。 圖片來源：英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站

科技日報記者?劉霞

從在太空中建造巨大的太陽能發(fā)電站，到穩(wěn)定住正在融化的冰川；從建造一系列能源島，到從空氣中直接捕獲二氧化碳?？茖W(xué)家提出了一些雄心勃勃的項目來應(yīng)對氣候變化。

英國《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站近日報道稱，這些項目每個都將耗資數(shù)十億美元，且風(fēng)險極高。不過一旦成功，將對人類的節(jié)能減排行動產(chǎn)生變革性影響，甚至逆轉(zhuǎn)當前氣候變暖的趨勢。

在太空建太陽能發(fā)電站

幾十年來，工程師們一直有在太空建太陽能發(fā)電站的想法。因為建在地球靜止軌道上的太空發(fā)電站，幾乎可以一直沐浴在陽光下，可以最大能力發(fā)電。

國際電力公司的伊恩·卡什表示，在地球靜止軌道上，一塊10公里寬的太陽能電池板每年可產(chǎn)生570太瓦時的能源。而英國2022年的總電力需求為320太瓦時。

成本是這一設(shè)想的“絆腳石”。將搭載有數(shù)公里寬太陽能設(shè)備的衛(wèi)星發(fā)射到太空耗資巨大。不過，隨著可重復(fù)使用火箭技術(shù)的問世，將載荷輸送到太空的成本已驟降。

據(jù)估計，SpaceX“星艦”發(fā)射系統(tǒng)將物資送入地球靜止軌道的成本可降至5000美元/公斤，約為目前最便宜的火箭成本的一半。英國太空太陽能公司聯(lián)合首席執(zhí)行官馬丁·索爾陶表示，可重復(fù)使用運載火箭的出現(xiàn)，有望徹底改變天基太陽能發(fā)電站的命運。

能在太空中建造巨大的太陽能發(fā)電站是一個挑戰(zhàn)，將電力傳回地球是另一個難題。今年2月，加州理工學(xué)院科學(xué)家首次證明可行性：其此前發(fā)射的一顆衛(wèi)星成功地將太陽能以微波形式從太空傳送回地球。

索爾陶表示，如果英國支持此類項目，到20世紀40年代初，英國天基太陽能占比將達到年耗電量的30%。

開發(fā)能源島

歐洲國家已經(jīng)建造了很多海上風(fēng)力發(fā)電渦輪機，但有兩大缺點不容忽視：一是風(fēng)力發(fā)電具有間歇性；二是電力必須通過電纜輸送到陸地上。如此一來，所需基礎(chǔ)設(shè)施非常昂貴。為解決這兩大難題，能源島概念應(yīng)運而生。

能源島一般建在一個島嶼上。它既可以是人造島，也可以是天然島。它可成為能源匯集點，專門用來匯集島上及周邊所有風(fēng)電場電力，然后集中供應(yīng)給不同國家和地區(qū)。

丹麥已經(jīng)聯(lián)合一些歐洲國家推進了兩個能源島項目。一個是博恩霍爾德能源島項目。這座天然島嶼面積588平方千米。按最初的規(guī)劃，這里海上風(fēng)場的裝機容量是1GW，后又計劃擴大到3GW-5GW。

另一個能源島文多島位于北海，大概有18個標準足球場大小，未來可能“再擴充兩倍”。其上將建設(shè)覆蓋200臺海上風(fēng)力發(fā)電機的控制中心，風(fēng)場容量在3GW左右，可滿足該國年用電總量的一半，未來還可擴至10GW。

荷蘭、德國和比利時都在計劃建造類似的能源島。據(jù)悉，所有擬建能源島總共可以產(chǎn)生56G瓦電力，相當于30座核電站提供的電力總量。

能源島的另一大吸引力在于，它們可以用來生產(chǎn)清潔燃料。航空、鋼鐵和水泥等高能耗行業(yè)很難由電力提供動力，但可以由氫氣提供動力。能源島可作為氫氣生產(chǎn)中心，使用風(fēng)能產(chǎn)生的綠色電力將水分解成氫氣，然后通過船運或管道將氫氣運到陸地。

穩(wěn)定“末日冰川”

位于南極洲的思韋茨冰川通常被稱為“末日冰川”。自2000年以來，超過一萬億噸冰消失，漂流流速在30年內(nèi)也翻了一番，這意味著它融入海洋的冰也大幅增加。這一趨勢顯示它可能正走向不穩(wěn)定。

更令人擔(dān)憂的是，這座冰川支撐了覆蓋南極洲西部的大部分冰蓋。如果它轟然崩塌，將導(dǎo)致冰蓋大范圍融化，全球海平面顯著上升。德國波茨坦氣候影響研究所的安德斯·萊韋曼表示，這將嚴重威脅到紐約、上海、加爾各答和漢堡等城市。

冰川面臨的一個關(guān)鍵威脅是，越來越溫暖的海水正在滲透進冰川，使其下部發(fā)生融化。

芬蘭拉普蘭大學(xué)的約翰·摩爾認為，有一種方法或能緩解這一情況，那就是在冰川附近的海床上部署一個80公里長的浮力海底“帷幕”。劍橋大學(xué)科學(xué)家正對此開展小型測試。

摩爾估計，最終這種“帷幕”耗資可達500億至1000億美元。與紐約等城市在防洪方面投入的數(shù)百億美元相比，這可能更加物有所值。

每年捕獲8000萬噸二氧化碳

為應(yīng)對氣候變化，僅避免排放更多溫室氣體顯然不夠，大力清除空氣中的二氧化碳是必然之舉。直接捕獲是一種可靠的選擇，但成本高昂。

國際能源署數(shù)據(jù)顯示，到2030年，每年需要從空氣中清除8000萬噸二氧化碳，才能在2050年實現(xiàn)凈零排放。

如今，全球有18個直接空氣捕獲試點工廠在運營，每年僅能吸收1萬噸二氧化碳。其中最大的一家工廠每年可吸收4000噸二氧化碳。

華盛頓特區(qū)世界資源研究所的環(huán)境分析師凱蒂·雷苓指出，為實現(xiàn)到2030年每年從空氣中捕獲8000萬噸二氧化碳的目標，每年都需要建造約10座百萬噸級這類工廠。

然而，水和能源消耗是大問題。據(jù)國際能源署估計，要想在2050年實現(xiàn)凈零排放，建造和運營這些工廠每年可能需要消耗500億噸水，相當于當前全球用水量的1%。另外還要消耗6艾焦耳（1艾焦耳等于100億億焦耳）能源，相當于目前全球用電量的1%。