起源于英国的工业革命,以蒸汽机的发明和广泛使用为标志,彻底颠覆了以手工技术为基础的工场手工业,过渡到采用机器为动力的机械化时代。这场革命同时也是能源利用的革命,每一次能源利用范围的扩大,都伴随着生产技术的重大变革,甚至引起整个社会生产方式的革命。
时至今日,能源已成为社会发展最为重要的支撑,人类现代生活和社会活动的一点一滴都需要消耗能源,能源让我们的生活更加便捷、更加方便。随着社会经济增长、世界人口数量的不断增加、人类生活质量的提高,能源的消耗也持续增加。当前能源消费仍然侧重于煤炭、石油、天然气等化石能源,消费份额高达87%。大量化石能源给社会带来进步的同时,也威胁着人类赖以生存的环境——大量温室气体排放引起全球气候变暖,汽车尾气的大量排放对城市环境造成严重污染,化石能源的大量消耗引发能源短缺的威胁……社会的可持续发展面临前所未有的挑战。
要解决能源消耗与可持续发展的矛盾,减少化石能源的消耗,必须找到可替代、清洁的新能源。科技的进步为我们发现、开采更多可利用的“非常规”能源提供了技术保障,并将大自然赋予人类的宝贵资源——阳光、风、植物等转化为可以利用的能源:太阳能、风能、生物质能等,同时,机动车电动化的新动力模式也为未来的可持续蓝图增添了浓墨重彩的一笔。在当前全球发展面向可持续、我国工业正处于转型升级的重要时期,本刊特别策划本期专题——新能源·新材料·新动力,以期从化学工业的专业角度,诠释新能源、新材料、新动力,这些可持续发展的践行者的现状以及最新前沿趋势。
页岩气在北美的成功引发了全球页岩气的开发热潮,我国的页岩气开发也正在提速。按照规划,到2015年,我国页岩气产量将达到65亿立方米;2020年,争取达到800亿立方米。在国家政策的鼓励下,页岩气等非常规资源开发将迎来新一轮热潮。《加快我国页岩气开发的政策思考》一文对页岩气成功的典范——美国的激励政策和技术水平与我国的页岩气发展进行了对比,并对我国页岩气未来发展所需要的政策支持和技术进步进行了深入的剖析。
生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源,地球上每年通过植物所固定的太阳能产生的有机物相当于3×1021焦的能量,为现实能源消费的8~9倍。我国生物质能资源相当丰富,仅各类农业废弃物(如秸秆等)的资源量每年即有3.08亿吨标煤,薪柴资源量为1.3亿吨标煤,加上城市垃圾等,资源总量估计可达6.5亿吨标煤以上。《生物质能发展方兴未艾》一文对我国生物质能发展的现状、生物质能给化工行业带来的机遇进行了深入的分析,并对生物质能的发展提出了中肯的建议。
风能是一种可以长期利用的可再生能源。从资源总量方面来说,若按80米高处风速为6.9米/秒计算,全球风能可利用资源为7.2PW(1PW=109MW),预计2015年全球用电量将达到2.2PW,到2030年用电量将达到3.0PW。如果全球风力发电技术和规模水平能达到利用10%的风能资源,就足以承载未来全球约1/4的电力需求量。随着商业化程度和市场竞争的不断加剧,低成本的风力发电技术迫在眉睫。其中,轻质、长寿命的风机叶片将是最关键的核心技术之一,而碳纤维在大型风机叶片中的应用已成为不可改变的趋势。《碳纤维:御风而行》一文指出,全球各大叶片制造商正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面进行深入研究,以求降低成本,使碳纤维能在风力发电上得到更多的应用。
太阳能发电是太阳能利用的重要途径之一。截至2011年底,全球累计光伏装机容量达到67.4GW,2011年新增装机容量27.7GW。光伏产业在经历快速发展后,因受到光伏补贴下降、欧债危机、全球经济不景气、产能严重过剩的影响,迎来了有史以来的市场寒冬。多晶硅是太阳能电池的主流材料。《全球多晶硅竞争格局改变》一文提到,随着光伏产业的迅猛发展,曾经由七大多晶硅厂——道康宁公司合资子公司Hemlock半导体公司、MEMC、三菱(Mitsubishi)、住友商事(Sumitomo)、日本德山(Tokuyama)、德国瓦克(Wacker)、挪威可再生能源公司(REC)掌握全球多晶硅市场八成以上的局面已发生改变。随着韩国OCI与中国江苏中能(保利协鑫(GCL)全资控股)的大幅扩产,2011年的多晶硅市场已形成Hemlock、Wacker、OCI及GCL四家最具竞争力的太阳能多晶硅企业的“四大金刚”竞争态势。
化工新材料是新能源、新动力发展不可或缺元素。《我国PC供需仍将快速增长》以及《我国氟树脂高端产品亟待突破》分别指出,非光气法代表着聚碳酸酯(PC)未来的技术发展方向,我国的PC产能以及需求将呈快速增长态势,市场缺口将逐渐减小;我国氟树脂生产、消费仍以聚四氟乙烯(PTFE)为主,高端产品有待突破。
全球领先的化工公司为新能源、新材料、新动力领域的发展和突破提供了源源不断的科技动力。陶氏化学的光伏全面解决方案,为超过40米叶片提供关键结构材料的COMPAXXTM-900泡沫夹心系统以及低粘度组合料——AIRSTONETM系统,为储能、电动汽车提供储能、动力之源的锂电池正负极材料以及电解液,助力页岩气开采的高效杀菌剂……这一系列创新举措,为新能源的发展创造了无限可能;赢创领先的功能聚合物产品,服务于汽车、航空、石油与天然气、体育器材和电子产品等各行各业,以提升资源效率;帝斯曼在工程塑料领域的创新,为汽车、电子电器、食品包装等行业提供了绿色环保的解决方案。
化工科技的魔力使新能源、新材料、新动力成为可持续发展的践行者,清澈的河流、湛蓝的天空、清新的空气——美好的生活环境将是我们可预见的未来。