可再生,清洁能源就在我们身边。事实上,可用于收获的太阳能和风能的数量是所有文明消耗的数量的好几倍。对抗太阳能和风能与化石燃料竞争的最重要的一个因素是，它们让我们处于自然规律的支配之下。作为首选方案，从历史上看，我们已经竭尽全力寻找可以随意开启和关闭的能源。除了水电，这些技术都是燃料。
化学燃料(与核燃料相反)在原子之间以分子键的形式储存能量。当原子重新排列与空气中的氧结合时，这种能量就以热的形式释放出来;认为煤炭,汽油,氢,或木球。作为能源,化学燃料特别有吸引力，因为(1)它们把大量的能量放在一个小地方，它们储存起来不贵，它们很容易移动，(4)每当需要更多电力时，就相对简单地启动更多的发电机，或者关闭多余的发电机，为以后节省能源。
我们消耗能量的方式要求电源有一个开/关按钮，但是可再生能源不能像燃料那样开关电源。如果我们希望风能和太阳能像燃料一样可靠，我们必须储存它们。存储是一个比您想象的更大的问题。如果有储存技术发展到足以应付每日能源需求的波动，我们关于能源的现代讨论将是截然不同的。事实上,如果风能和太阳能能够在我们需要的时候提供能源，使用化石燃料几乎没有什么动力。提出的方法存储大致可归纳为三类:
- 电:将可再生能源储存在巨型电池(或电容器)中。当需要能量时，翻转一个开关。
- 机械:使用可再生能源抽水至上升的水库，旋转飞轮,或压缩空气。当需要能量时，用这些技术中的一种驱动发电机。
- 化学:将可再生能源转化为燃料。当需要能量时，启动燃料发电机(或燃料电池)。
传统上,太阳能和风能被储存在电池中，但是考虑一下将这些能量作为燃料储存的好处。为了储存电能，我们需要大量的电池;储存能源作为燃料，我们只需要桶和罐。与电池相比,制造和回收桶和罐的材料和方法非常简单和便宜。同时,与桶和罐几乎无限的再灌装能力相比，电池只能“再充”几百次，然后才能回收利用。这些简单的原因——结合前面讨论的燃料的所有优点——使我相信，太阳能和风能取代化石燃料的解决方案是利用它们来合成可再生燃料。更清楚地说,我们必须利用太阳能和风能将燃料燃烧的产物(二氧化碳和水)转化为燃料。
当你谈论可持续能源时，你经常听到生物技术的原因是植物和藻类对于使用太阳能将二氧化碳和水转化为燃料的一种特殊方法至关重要:生物燃料。不像说,蘑菇,植物在进行光合作用时从空气中获取碳。这就是为什么树在生长的过程中不会在地上留下一个洞，然而，蘑菇生长出来的任何东西都会变质。植物,事实上,是将大气中的碳转化为任何物质的唯一方法;热和电化学过程通常需要高浓度的二氧化碳才能起作用。
虽然像木材这样的植物产品在技术上是燃料，如果不改变燃料或汽车，它们就不能在你的车里工作。用木片为所有汽车提供动力是完全不切实际的(人们确实是这样做的;查找”木材油"). Rather,生物燃料的研究通常围绕着将植物转化为液体燃料展开。
生物燃料的研究分为两部分。一半集中在农业方面;弄清楚如何让植物生产更多易于转化为燃料的材料，以及/或如何可持续地种植更多这样的植物。另一半集中在转换端;热学新技术，电,或生物转化，可用于更容易种植和/或不直接干扰粮食生产的植物(这是大自然的工作方式;易于转化的植物材料往往是可食用的。
虽然利用生物燃料将可再生能源推向市场的潜力确实存在，值得注意的是，生物燃料的效率只有1-3%。也就是说，在洒落在一英亩植物上的阳光下，这些能源中只有一小部分将转化为这些工厂生产的燃料。考虑到这一点，已经有单独的努力来发展热和电化学技术，利用太阳的热量或太阳能/风能的催化剂直接从水或储存的二氧化碳中生产燃料。这些技术有很多名字，但我倾向于使用“水分裂”(产生氢气)和“二氧化碳分裂”(产生一氧化碳)。其中一些技术产生氢气和一氧化碳的混合物，被称为合成气”。这些产品本身可以作为燃料使用，或者作为更传统燃料如汽油的前身，喷气燃料,或柴油。(有关更多信息,仔细阅读"合成燃料”。)
我希望这已经概括了为什么能量储存是一个如此重要的问题，并对目前正在评估和研究的方法提供了一些理解。感谢你的阅读!
由罗伯特·Coolman
你可以在能源与环境科学新利手机客户端收集在新型后锂离子电池储能装置。
