编者语：令环境更清洁、令人类更健康、令生活更智能……

　　居民免费享用太阳能电池板，人们能够实时了解的一切——并非在网络，而是在供人类生存的物质；医生可以提前数年预测某种疾病的侵袭。如果这些 都成为现实，会发生怎样的变化？那些改变的计划将为我们揭开谜底。一系列构想组成了简单
而又雄心勃勃的图景，以至于我们现在不可能预言全部影响。 《科学美国人》杂志的顾问及编辑委员团挑选出来自能源、运输、环境、电子和机器人以及医学健康这五大领域的多项计划，凸显了科技改变生活的无穷力量。其中 一些计划正在实施，其他的尚在科研转化阶段，毋庸置疑的是，这些创新计划当属有希望为人类排忧解难的锦囊妙计。

　　能源

　　免费太阳能计划

　　一批新兴企业打算免费为你家安装太阳能电池板。

　　太阳能的大拦路虎就是资金。在美国，即使有政府出台的鼓励政策，居民在屋顶安装一套能够提供房屋全部能耗的太阳能电池板仍耗资巨大，所需费用足够支付未 来7~10年的电费。好在一项财政创新为那些期望节能减排并且缩减电费开支的房主另辟蹊径：先免费安装太阳能电池板，然后一边使用，一边付款。

　　该政策的实施流程类似住房抵押贷款。银行或市政债券持有人为组织或个人付费安装太阳能电池板，后者则定期偿还前者的投资。这样一来，房主便可直接或间接购 买自家屋顶上的太阳能电池板产生的电能，每度电的成本低于电网供电的价格。由于新一代太阳能电池板运行稳定，使用寿命长，因此对于投资者来说，这是一项安 全投资，同时房主也缩减了开支，更不用说体会减少碳排放带来的满足感了。对此，美国日光城公司（SolarCity）的创办人之一彼得·赖夫（Peter Rive）说：“此举不仅使人们无须为获得太阳能节衣缩食，还能让使用者从天起便减少开支。这仅是个开始。”

　　日光城是参与此政策大的家用太阳能电池板装卸公司。该公司于2006年由一对企业家兄弟投资创立，他们还在硅谷创立了多家企业。日光城将太阳能电池板租 用给房主并提供免费的电力。房主实际上需要支付大幅减少的电费（阴天的时候用户仍然需要公用电网供电）外加使用电池板的月租金。这两项费用之和低于使用太 阳能之前的电费数额。旧金山的SunRun公司也为用户提供类似服务，不同之处是该公司直接向用户收取电费，而非太阳能电池板的租金。

　　美国伯克利和博尔德等城市率先实施了为个人提供太阳能电池板购买和安装全额贷款的财政计划。这笔费用由市政债券先行支付，然后作为财产税的一部分由房主在 20年内还清。实际结果是，用户以税务、租金或长期电力合同的方式支付使用太阳能的费用，而这笔费用低于目前的电费开销。

　　美国加利福尼亚大学伯克利分校可再生及替代能源实验室负责人丹尼尔·M·卡门（Daniel M. Kammen）评论说：“真正值得称道的是，我们转变了用户购买能源产品及服务的思维方式。”卡门初步分析了伯克利贷款计划，他相信该计划让用户能够借助 财政力量，克服使用可再生能源相对于使用当前能源的固有劣势：现存输电网的基础设施已搭建完善，居民已经为此埋单数十年，政府也给予过无数补贴。

　　上述三种方式正风靡美国。除了已实施将近两年的伯克利财政计划，美国还有其他10个州也订立法案允许开展伯克利式的基金投资贷款项目。在《韦克斯曼—马基 气候议案》（Waxman-Markey climate bill，又名《美国清洁能源及安全条例》）的促动下，或许联邦法律将强制此能源项目在城市里实行。总部设在马里兰州的爱迪生太阳能公司 （SunEdison）目前正在美国9个州开展业务。日光城公司已拥有遍及加利福尼亚州、亚利桑那州以及俄勒冈州的4,000多位用户，并将在2010年 把业务推向美国更多的州。

　　当前的技术水平还不足以使屋顶太阳能的总成本降低到与传统电网等价的程度。也就是说，如果没有类似投资税减免这样的政策优惠，太阳能转化项目的花费仍旧高 于地区公用设施供电。太阳能电池板安装费用的30%来自财政补贴，这种补贴至少还将维持8年。日光城公司及竞争对手坚信，到那时它们将不再需要这些补贴。

　　考虑到资本成本、电池板成本、安装费用以及地区日照强度等诸多因素，爱迪生太阳能公司分管市场的副总裁阿蒂拉·托特（Attila Toth）认为：“实现与传统电网等价取决于多方面因素，不同的州完成这一目标所需的时间不尽相同。在未来的3~5年内，加利福尼亚州有望成为首批达到太 阳能与电网等价的州。”

　　在过去10年里，化石燃料成本以每年3%~5%的速度上涨，相比之下，如果太阳能电池板的使用数量再翻一番，成本就会下降约20%。不断增加的化石燃料成 本与逐步降低的太阳能转化成本交汇之际就是实现太阳能与电网等价之时，而后太阳能将在更多地方派上用场。难怪主推电动汽车的美国特斯拉汽车公司 （Tesla）高管埃隆·马斯克（Elon Musk），居然会成为日光城公司的董事会成员。

    汽油花园

　　科学家试图利用基因工程种植以烃类化合物为正常代谢副产物的植物，以期获得新一代生物燃料。这样一来，仅靠阳光和二氧化碳便可获得以汽油为主的燃料。埃克 森美孚（Exxon Mobil）公司于2009年7月份宣布投资6亿美元，目标是培育出可以实现这一
转化功能的藻类。此外，朱尔生物技术公司（Joule Biotechnologies）宣称已经取得成功，尽管它们尚未透露任何专利细节。

　　热核发电

　　核反应堆的燃料不于铀和钚。经过传统裂变原料“”后，钍能够建立起一种自我维持的增殖反应，形成适用于核能发电的铀233。此外，这种反应还有另一个好处——防止核扩散，因为终产物释放的伽马射线会使燃料处理变得异常危险，并且易于。

　　信息节能

　　研究表明，仅须让用户了解他们的能耗状态便可节省5%~15%的用电量。智能电表可以让用户随时了解每台电器的耗电量（见左图）。出售智能电表的公司如雨后春笋般兴起，谷歌和微软也各自联合地区公用事业，以方便用户利用网络电力使用状况。

　　高空风力

　　美国斯坦福大学2009年7月份公布的一项研究结果显示，海拔数万英尺（1英尺约等于0.3米）之上的持续风能，只需1%便足够提供全部人类文明所需的能 量。美国加利福尼亚州天空风力公司（Sky WindPower）提议，通过建造系于地面的大型空中风车机群（见下图）来获取这部分风能，意大利的凯特根公司（Kite Gen）更是计划使用风筝来完成这一壮举。

    运输

    摆脱石油依赖症

    充电式混合动力车是解决 短途运输的长久之计。

　　在美国，从地下开采的石油中有40%是被货运卡车消耗掉的，而大部分消费者都在关注如何降低轿车的油耗。非营利性清洁运输技术组织Calstart副 总裁、混合动力卡车用户论坛主管比尔·范安布格（Bill Van Amburg）说：“民众尚未察觉，即便是一辆小卡车，它的油耗也远远过了普通轿车。一辆混合动力多功能卡车的节油量是9辆丰田普锐斯环保汽车都无法媲 美的。”

　　目前美国大约有1,300辆商用混合动力车已经上路，它们的燃油效率是常规汽车的两倍。但是这些传统的混合动力车具有先天缺陷。通过回收刹车过程中损失的部分能量，它们利用汽油燃料的效率还能进一步提高。

　　另一方面，充电式混合动力汽车依靠电网供能。充电后它们无需任何化石燃料即可开动，多数情况下足够一整天的行驶里程。新技术使汽车能耗由依靠汽油向依靠电网转变。（2008年全美30%的电力由零碳排放的可再生能源及核能提供。）

　　将充电式混合动力技术运用于卡车在诸多方面都比运用在小轿车上更有意义。货运卡车日行程较短，再生制动系统（regenerative braking）可在多次停靠时发挥功效。例如，全美邮电行业共有20多万辆邮政卡车，其中大部分日行程不足20英里。此外，这些汽车夜间可进入车库，由 120或240伏特电源充电。

　　美国能源部近斥资4,540万美元，启动了全国大的商用充电式混合动力汽车项目，计划在2011年初使378辆中型卡车投入使用。这些卡车将组成50 个市政和公用车队，显著的特点是装配有伊顿（Eaton，一家大型电器元件生产商）提供的动力系统及福特公司制造的F-550型底盘。（福特公司出于自 身考虑，要等商用充电式混合动力卡车证实有市场潜力后再进行自主研发。）美国南加利福尼亚州电力汽车协会主席保罗·斯科特（Paul Scott）预测：“这些（充电式混合动力）汽车将在2011年重拳出击。”

　　新兴汽车公司布莱特动力（Bright Automotive）的计划更为庞大。他们打算于2014年之前将至少5万辆卡车替换为混合动力卡车。该公司的新型汽车艾迪亚（IDEA，见右上图）能 够依靠蓄电池行驶约65千米，电池耗尽后可换用百千米油耗约5.88升的四缸引擎驱动。利用铝材料制成的流线型车身具有更强的空气动力性能，使它的载重量 堪比邮政车，而自身重量却仅相当于中型轿车。

　　布莱特动力的创始人约翰·E·沃特斯（John E. Waters）曾是通用公司创新型电力汽车EV1蓄电系统的开发者。他宣称每辆艾迪亚汽车每年能够比现有的多功能卡车节省5,700升汽油，并减少16吨 二氧化碳排放。沃特斯称，只待4.5亿美元的政府贷款到位就可立刻动工装配生产。

　　除了减排效果，新型卡车的主要用户更多地还是考虑切实利益。艾迪亚的终报价尚无定论，布莱特公司的执行官对此闪烁其辞。不过他们说，如果用户拥有 2,000辆新型卡车，保证每周使用5天、每天行驶130千米，一年下来就能节省720万美元。但现在不会有人会在毫无折扣的情况下大量购买，除非政府开 始征收二氧化碳排放税。尽管生产成本会随产量增加而下降，但范安布格估算，目前每辆汽车升级为混合动力还是需要花费3万~ 5万美元。

　　蓄电池技术的改进也将助一臂之力。现在仅那套13千瓦时锂电池组的费用便占据了艾迪亚汽车总成本的1/4。针对雪佛兰Volt和其他充电式混合动力汽车的 电池组所做的大多数研究，也都应该应用到商业化电池当中。布莱特公司分管产品开发的副总裁戴维·劳桑（David Lauzun）表示：“尽管我们都想做到尽善尽美，但只有等到新动力汽车具备了经济竞争力，人人都在说‘我必须去买一辆，因为它太省钱了’的时候，它们才 能占领全球市场。”

　　快速公交系统

　　地铁式公交线路撑起未来城市客运重担。