美國政府如何以 100 美元的價(jià)格解決氣候變化問題

在“解決氣候變化問題你需要知道的 10 件事”中，我們解釋說，解決這個(gè)問題需要工廠大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備，制造一種非資源有限形式的綠色能源。我的組織制作了一個(gè) 50 頁的計(jì)劃和一個(gè)視頻，詳細(xì)說明了如何做到這一點(diǎn)，本文是該計(jì)劃的摘要。完整版在manhattan2.org，歡迎任何人免費(fèi)復(fù)制、修改和重命名。

全球脫碳倡議

我們建議基金會(huì)或政府設(shè)立全球脫碳倡議（GDI），并使其負(fù)責(zé)解決全球氣候變化問題。

這個(gè)新實(shí)體將需要制定一個(gè)計(jì)劃，以數(shù)字方式描述如何在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零 CO 2排放并對(duì)所需設(shè)備進(jìn)行粗略設(shè)計(jì)。它可以從每年 1 億美元的適度資金開始。然而，在 10 年內(nèi)建造工廠和原型發(fā)電站可能需要更多的 10b 美元/年。

它將使用自動(dòng)化和工廠生產(chǎn)將綠色能源的成本降低到低于碳基燃料的水平。然后資本市場(chǎng)會(huì)借錢建設(shè)工廠和發(fā)電站。GDI將為每種類型建造一個(gè)工廠，并免費(fèi)提供設(shè)計(jì)以促進(jìn)全球脫碳。更具體地說，GDI 會(huì)花錢：

? 開發(fā)新一代的光伏太陽能發(fā)電場(chǎng)，其材料消耗顯著減少、可批量生產(chǎn)且自動(dòng)化。
? 開發(fā)具有蓄熱和自動(dòng)化功能的新一代集中式太陽能發(fā)電場(chǎng)。
? 在建筑物屋頂和墻壁表面自動(dòng)放置太陽能。
? 發(fā)展大規(guī)模生產(chǎn)綠色氫氣（H2）和綠色液氨（NH3）設(shè)備的工廠。
? 開發(fā)超大型運(yùn)輸系統(tǒng)，通過超寬鐵路將大型和重型貨物從工廠運(yùn)送到發(fā)電站。
? 發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化、商品化、量產(chǎn)、自動(dòng)化的新一代輸電鐵塔和高壓直流變流設(shè)備。
? 制定集成建筑電器、暖通空調(diào)、蓄熱、地源和太陽能的標(biāo)準(zhǔn)。
? 開發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)第 4 代核反應(yīng)堆的工廠。它們比當(dāng)今使用的反應(yīng)堆更新，并且不會(huì)在冷卻劑流失時(shí)熔化。這是通過添加到核燃料中的添加劑來實(shí)現(xiàn)的，這些添加劑使其在更高的溫度下產(chǎn)生的能量更少。

發(fā)展綠色能源生產(chǎn)設(shè)施

工程師開發(fā)了一種標(biāo)準(zhǔn)化的綠色能源生產(chǎn)設(shè)施，該設(shè)施使用第 4 代核電來發(fā)電、供熱、氫氣、液氨和其他化學(xué)品，而不會(huì)排放 CO 2。

這個(gè)概念的一個(gè)例子如圖 1 所示。

圖 1：開發(fā)綠色能源生產(chǎn)設(shè)施

在監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)一個(gè)設(shè)施進(jìn)行認(rèn)證后，將在簡(jiǎn)化的監(jiān)管流程中制作副本。

設(shè)施中的設(shè)備，包括核反應(yīng)堆，在工廠大量生產(chǎn)以降低成本。

每個(gè)站點(diǎn)都安裝了多個(gè)核反應(yīng)堆。例如，在上述概念中，將 24 個(gè)工廠制造的反應(yīng)堆插入混凝土安全殼筒倉中。

化學(xué)處理設(shè)備的平臺(tái)，大小可能為 12 × 96 米，并排放置，利用核反應(yīng)堆的熱量和電力制造化學(xué)品。它們通過 12 米的超寬軌道從工廠運(yùn)到發(fā)電站。每個(gè)平臺(tái)末端的標(biāo)準(zhǔn)化連接器可以輕松插入熱管網(wǎng)絡(luò)，這些熱管從反應(yīng)堆中傳輸熱量（例如，100-ATM 壓力下的 500°C 蒸汽）。通過捕獲未使用的熱量并將其重新用于發(fā)電、制造化學(xué)品和提高蓄熱器的溫度，可以最大限度地提高現(xiàn)場(chǎng)效率。

在全球范圍內(nèi)用綠色能源替代石油、天然氣和煤炭

上述設(shè)施使用今天的技術(shù)生產(chǎn)大約 2.5 GWe 的電力，從現(xiàn)在起 10 到 20 年，使用更新的技術(shù)可能會(huì)增加 2 到 4 倍。要在全球范圍內(nèi)取代化石燃料，我們需要大約 8,400 GWe 的核電，或其中的 3,360 個(gè)（8,400 ÷ 2.5）。如果它們的成本為 1.50 美元/瓦，并且建造時(shí)間超過 30 年，那么全球范圍內(nèi)的成本為 420 億美元/年，這是負(fù)擔(dān)得起的（8,400 × 1.50 美元 ÷ 30 年）。這些數(shù)字是一階近似值，并未考慮能源消耗增長(zhǎng)等因素。

發(fā)展超大型交通系統(tǒng)

圖 2 顯示了在類似工廠的造船廠中建造并放置在浮動(dòng)平臺(tái)上的低成本化學(xué)處理設(shè)備。

圖 2：浮動(dòng)平臺(tái)

我們需要類似的東西，但在陸地上。更具體地說，我們需要在工廠中通過機(jī)器人組裝大型設(shè)備平臺(tái)，然后將它們運(yùn)送到陸地上的發(fā)電站。

這需要一個(gè)新的、超大型的交通系統(tǒng)，圖 3 展示了一個(gè)例子。

圖3：超大型交通系統(tǒng)

在這個(gè)概念中，軌道車的尺寸為 12 × 24 米，安裝在相距 12 米的雙軌上。這些軌道車從工廠滾到工廠附近的碼頭，再運(yùn)到發(fā)電站附近的碼頭，然后再到發(fā)電站。

工廠和水之間以及水和電站之間的距離很短，通常在 0.1 到 10 公里之間。在某些情況下，工程師會(huì)拆除現(xiàn)有軌道的一小段并重建總共四條軌道，其中兩條用于現(xiàn)有列車，兩條用于超寬軌道車，如圖 4 所示。

圖 4：距離信息

船舶和海岸之間的滾動(dòng)由船上的壓載艙提供幫助，該壓載艙將船舶的高度與海岸的高度對(duì)齊，右上圖就是一個(gè)例子（圖 5）。

下圖 D 顯示了如何將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的集裝箱放置在一輛軌道車上?；蛘撸梢赃\(yùn)輸二寬、三寬和四寬的集裝箱；甚至比標(biāo)準(zhǔn)容器大 8 倍的容器，如圖 B 所示。

圖 5：新交通詳情

在工廠和發(fā)電站之間移動(dòng)大型重物的新運(yùn)輸系統(tǒng)將對(duì)核電設(shè)計(jì)、制造策略和總場(chǎng)地成本產(chǎn)生巨大影響。設(shè)計(jì)它會(huì)很容易，因?yàn)楣こ處熆梢岳矛F(xiàn)有的鐵路和船舶技術(shù)。

量產(chǎn)氫氨處理設(shè)備

全球脫碳倡議購買制造H 2和NH 3的設(shè)備設(shè)計(jì)，開發(fā)批量生產(chǎn)該設(shè)備的工廠，并免費(fèi)提供設(shè)備和工廠的設(shè)計(jì)，以在全球范圍內(nèi)降低H 2和NH的成本3 .

工廠中的機(jī)器人被放置在一個(gè)大平臺(tái)周圍，以便快速組裝。例如，100 個(gè)機(jī)器人，每個(gè) 10 萬美元，總共需要 1000 萬美元；如果分布在 1,000 多個(gè)平臺(tái)上，每個(gè)平臺(tái)將花費(fèi) 1 萬美元。

圖 6 顯示了安裝在四個(gè) 12 米寬的軌道車上的工廠制造的 12 × 96 米平臺(tái)的圖示。要了解大小，請(qǐng)查看左下角的人。

圖 6：工廠制造的 12 × 96 米平臺(tái)安裝在四節(jié) 12 米寬的軌道車上

綠色能源基礎(chǔ)設(shè)施的商品化使脫碳變得容易

沒有研發(fā)成本的多個(gè)全球工廠之間的競(jìng)爭(zhēng)將價(jià)格壓低到制造成本加上一點(diǎn)利潤。這被稱為“商品化”，并且總是導(dǎo)致低成本，這是使綠色能源比非綠色能源更便宜所必需的。我們需要更便宜的綠色來讓資本市場(chǎng)為工廠和發(fā)電站買單。如果發(fā)生這種情況，政府就不需要為脫碳支付費(fèi)用。換句話說，如果政府發(fā)現(xiàn)脫碳很困難，他們就做錯(cuò)了。

顯著改變我們?cè)诰G色能源發(fā)電站制造、運(yùn)輸和處理知識(shí)產(chǎn)權(quán)的方式需要大量政府資金。然而，這筆資金可以從三個(gè)方面證明是合理的： 它降低了發(fā)電站的成本，超過了資金成本；它減少了氣候變化造成的損害成本，而不僅僅是資金成本；它使政府能夠避免為強(qiáng)力脫碳支付費(fèi)用。

發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化核反應(yīng)堆建筑

核工程師定義了支持所有第 4 代核技術(shù)（例如，氣冷、熔鹽和液態(tài)鈉）的標(biāo)準(zhǔn)核反應(yīng)堆建筑，然后自動(dòng)化工程師對(duì)機(jī)器進(jìn)行編程以在計(jì)算機(jī)控制下建造這座建筑以降低成本。

標(biāo)準(zhǔn)化的建筑和場(chǎng)地允許核工程師專注于開發(fā)工廠制造的設(shè)備，而不是開發(fā)非自動(dòng)化的昂貴建筑、蓄熱和化學(xué)處理設(shè)備。

圖 7 展示了一個(gè)示例建筑概念。它包含八個(gè)用于工廠制造的核反應(yīng)堆的標(biāo)準(zhǔn)化圓柱形安全殼腔，其中每個(gè)腔為 14 × 36 米。

并提供多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備間，每個(gè)間的大小為14×26×6米。

圖 7：開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化核反應(yīng)堆建筑

電梯支持將 12 × 24 × 4 米的設(shè)備和機(jī)器移動(dòng)到建筑物內(nèi)，如圖 8 所示。

圖 8：電梯

自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)和建筑施工

反應(yīng)堆建筑大多是混凝土和鋼筋（“鋼筋”），圖 9 顯示了一個(gè)例子。

圖 9：反應(yīng)堆建筑物

為了降低成本，工廠中的機(jī)器人將鋼筋放置在夾具中，并將夾具組件堆疊在大型軌道車上，以便運(yùn)輸?shù)桨l(fā)電站。例如，前面顯示的八腔建筑單元將需要大約 500 個(gè)墻段，每個(gè)墻段的尺寸為 12 × 24 × 1 米。專用設(shè)備在計(jì)算機(jī)控制下，在接收混凝土之前將它們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)用螺栓固定在一起。

八腔建筑單元需要232,000噸混凝土，這是很多。為了降低成本，混凝土的加工和分配使用專門的設(shè)備自動(dòng)化，可能安裝在 12 米的超寬軌道上。

為了進(jìn)一步降低成本，在計(jì)算機(jī)控制下使用重型設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行挖掘，如圖 10 所示。

圖 10：使用重型設(shè)備在計(jì)算機(jī)控制下自動(dòng)進(jìn)行挖掘。

工廠制造的核包安裝和卸載

每個(gè)核反應(yīng)堆包都包括一組模制混凝土插件，這些插件通過起重機(jī)落入圓柱形安全殼腔中以支撐反應(yīng)堆組件。例如，工程師可能會(huì)將蒸汽發(fā)生器放入其自己的安全殼中，并將反應(yīng)堆容器放置在圍繞卵石加工設(shè)備的基座上，如圖 11 所示。

圖 11：工廠制造的核包安裝和卸載。

在某些情況下，反應(yīng)堆設(shè)計(jì)者會(huì)在每個(gè)安全殼腔中放置一個(gè)反應(yīng)堆。然而，從理論上講，可以在一個(gè)腔體中放置多個(gè)，或者在多個(gè)腔體中展開一個(gè)大型反應(yīng)器。

工廠制作的軟件包既可以安裝也可以卸載，這意味著所有者可以根據(jù)需要進(jìn)行升級(jí)。

此前，核電站鎖定一項(xiàng)技術(shù)長(zhǎng)達(dá) 60 年。但是，通過升級(jí)，所有者可以在可用時(shí)使用更新的工廠制造技術(shù)。

我們需要一群優(yōu)秀的工程師來解決氣候變化問題

當(dāng)前的脫碳努力不會(huì)讓我們實(shí)現(xiàn)零 CO 2排放，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)于全球化石燃料的消耗量較小。我們知道這一點(diǎn)是因?yàn)槲覀冇^察到 CO 2排放量在增加。

很少有新聞報(bào)道運(yùn)行數(shù)字，看看我們離脫碳還有多遠(yuǎn)。關(guān)于倫敦陣列的報(bào)告并沒有解釋世界需要其中的 22,600 個(gè)，并且靠近海岸的淺風(fēng)水域的全球機(jī)會(huì)數(shù)量少于 22,600 個(gè)。

一切都不黯淡。如果我們通過工廠自動(dòng)化使綠色能源比非綠色能源便宜，這個(gè)問題應(yīng)該會(huì)自行解決。這就是為什么我告訴人們我們需要像亨利福特那樣思考。

首先，我們需要一群優(yōu)秀的工程師來解決整個(gè)氣候變化問題并解決它。

審核編輯 黃昊宇