导语:今年巴黎航展,因为世界最大太阳能驱动飞机“阳光驱动”号的参展,再次刮起了绿色能源之风。同样在军机能源方面,为了摆脱对石油的依赖,也一直在寻求可靠的清洁能源。目前美国空军已率先尝试使用生物燃料,它们认为替代能源战略远比单一的新技术装备更重要。
运送驻阿联军油料的油罐车在被塔利班袭击后熊熊燃烧。这让美国军方认识到,强大的美军所依赖的传统石油供应系统,是非常脆弱的软肋。
现代战争中,航空兵已经成了绝对的主角,由于航空力量的介入,战场的前沿和后方的空间距离一下子被拉大到相当惊人的地步,数百乃至上千公里,并不是什么罕见的事儿。然而,航空兵本身是对燃料依存度极高的兵种,征伐距离的超限度延伸带来了一个不可避免的问题,即大量燃料的运送通道变成了强悍军队的软肋。
驻扎在阿富汗的北约军队,其满载燃油的油罐车就常常在漫长的山地运输途中遭遇武装分子袭击,很快沦为一堆堆熊熊燃烧的篝火。令包括美军在内的北约部队头疼不已。
战争一旦爆发,政治环境的变化可能导致石油采购的困难,这对严重依赖燃料维持战斗力的军队,特别是最受倚重的航空兵而言,不啻是毁灭性的打击。强大的战斗力构成的坚硬外壳,却罩不住燃料供应以及补给线的软肋。
美国人发现,要想让军队,特别是空军的作战效能真正得到质的提升,必须设法降低空军对于外来油料的依赖,除了提高现有的航空发动机效率外,还必须开发新的可再生的清洁燃料。
2007年,美国空军一架C-17“环球霸王”运输机使用合成燃料穿越北美大陆后飞临纽约城。
美国空军已制订“变绿”目标
美国空军在美国武装力量中占据了相当重要的地位。除了空军,海军战斗力的很大部分也是由航母舰载机组成的。从能耗上讲,美国空军可能算是世界上能源消耗量最大的单一组织,燃料成本对其作战费用具有举足轻重的影响。美国空军的研究表明,每桶石油的价格每增加1美元,美国空军就要为此多付出6600万到1.3亿美元。2005年,美国空军就决心逐步开始摆脱对外来油料的依赖。
按照最初的构想,美国空军制订了“两步走”的行动目标。第一步,到2011年,首先证明空军全部装备可以使用合成燃料。到2016年,空军希望利用费舍尔-特罗普什工艺(Fischer-Tropsch,以下简称F-T工艺)工艺制取的合成燃料能够占据其燃料使用量的50%,这些燃料包括石油燃料、天然气燃料、煤基燃料、植物燃料和其他原油替代品。
多型战机已试用生物燃料
2006年,美国空军一架B-52“同温层堡垒”率先使用生物燃料进行了飞行测试。2007年,一架C-17“环球霸王”III也靠着生物燃料飞上了天。2008年8月,美国空军一架F-15E“攻击鹰”成为F-T工艺合成燃料的首架战斗机试验品。也是在这一年,美国空军一架B-1B“枪骑兵”战略轰炸机使用混合生物燃料进行了首次超音速飞行。此外,加利福尼亚爱德华兹空军基地的T-38教练机和田纳西州孟菲斯国民空中警卫队基地的一架C-5“银河”,都使用生物燃料进行了飞行测试。
贴士:费舍尔-特罗普什工艺
费舍尔-特罗普什工艺(Fischer-Tropsch)最早在上世纪20年代创立,是通过一系列化学反应将一氧化碳和氢气混合物转化为液态碳氢化合物的过程。利用这种方法,可以从煤炭、天然气或者生物中制取石油替代品,作为合成润滑油和合成燃料。F-T工艺燃料工厂必须首先将煤炭或固体含碳原料转化为气态反应物,例如一氧化碳、氢气和烷烃。这一过程成为气化。气化过程会产生污染物而且耗能较大。以煤为原料的F-T工艺工厂会产生大量二氧化碳,部分原因是由于这一过程需要消耗较多的能源。目前人们正在研究将生物气化法和F-T工艺合成物联合制取可再生燃料。
美国拥有丰厚的煤炭资源,这也让美国空军曾考虑使用液化煤燃料来代替石油。
美国空军曾考虑使用煤基燃料
考虑到美国巨大的煤炭蕴藏量――约占全球储量的四分之一,有人认为美国空军未来最有潜力的燃料是液化煤,这一提议显然十分具有诱惑力。曾任美国空军部长的麦克・韦恩在谈到替代燃料的初步构想时表示,空军曾积极考虑过使用煤基燃料。“我们将在一段时间里成为以煤为燃料的国家,使用这种能源将产生巨大的影响,也会带来很多问题。或许不等我们成功证明所有喷气式飞机都能使用煤基燃料,外国宣传报道上就会出现满脸乌黑的美国矿工形。”
事实上,批评使用煤炭资源的呼声也不少。把煤液化作为燃料使用,会导致更多的二氧化碳排放,由此带来的问题难以解决。美国空军部长助理比尔?安德森认为,如果我们没有办法取得“清洁煤”,那么全世界都面临严重问题……全球煤炭的开采和使用在未来将迅速增加,这一趋势不可逆转。寻找可再生能源、开发核能,以及节约和提高效率的做法会起一定的作用,但仍然无法满足全球能源需求的增长。
生物合成燃料被指费用高昂
韦恩并未完全否定应用煤基燃料的可能,他说空军会考虑将煤基燃料和生物燃料联合使用。“现在是时候考虑我们的餐盘上有些什么了?美国拥有辽阔的沙漠地区可以生产生物燃料,拥有丰富的煤炭储量。我们应该充分利用。”但也有一些专家对合成燃料表示怀疑,剑桥能量研究所全球石油咨询组主任朱里奥斯说,长期使用F-T工艺合成燃料“并不实际也不经济”。“F-T法最大的缺陷在于,制取燃料的工厂占地巨大,这需要巨额资金投入。而在同样产出水平上,F-T合成燃料生产厂所需的投资是普通炼油厂的5倍。”
无独有偶,美国国防部科学委员会在2008年也出具了一份报告,对这项技术的可行性表现出“极大的担忧”,认为建造合成燃料工厂投资过大,而种植原料则可能带来环境问题。此外,目前的生产工艺还会产生大量的废水。
报告中几乎毫不遮掩地说,“花费如此巨大的投资制取合成燃料,最后的结果只能证明这项技术缺乏可行的市场前景,不可能扭转战区燃料缺乏的局面。这笔钱完全可以花在更有效果的方案上。”但究竟什么方案可能更有效,报告中却没有提及
2007年8月8日,两名美国空军士官正为一架B-52H侧面喷涂的F-T工艺合成混合燃料认证标志揭幕。尽管生物燃料存在争议,但美军决定利用市场推动它的普及。
空军用市场推动生物燃料应用
美国空军的想法与此不同,按照韦恩尼的说法,空军应该成为“市场缔造者”,通过创造巨大的可靠的合成燃料市场需求来刺激市场运行。安德森把这称为能源方面的“曼哈顿工程”(二战时期美国原子弹研制工程的代号),在这个工程中,私营公司将由于新发现发生革命性的变化,军方的投资也会相当慷慨。
加拿大华人网 http://www.sinoca.com/