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未来十年的技术预测（二）

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年01月18日 10:12

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编者按：100年前的1920年，人类遭遇了西班牙大流感。不过在这场疫情之后，西方世界进入了一个经济持续繁荣的时期，开启了咆哮的20年代。100年后的今天，历史似乎又走到了惊人相似的起点。展望未来十年，我们会不会再度迎来又一个咆哮的20年代呢？还是说，因为非技术上的原因，度过无聊的十年？经济学者Eli Dourado对未来十年的技术发展进行了预测。原文发表在其个人博客上，标题是Notes on technology in the 2020s。篇幅关系，我们分三部分刊出。此为第二部分。

未来十年的技术预测（一）

未来十年的技术预测（三）

划重点：

清洁能源有望规模部署

电动车将大行其道

无人车将大规模出现

超音速飞机不会大规模部署

城市空中交通公司会激增

能源

2010年代这十年属于风能和太阳能。尽管风能和太阳能的总部署量仍然很小，但我们观察到两者的成本都出现了惊人的下降，到2019年，风能和太阳能仅占美国公用事业规模发电量的9％。在2020年代，成本可能就会停止下降了——因为风能和太阳能已经相当便宜了，所以过去十年的那种降幅无法再现。另一方面，部署将会加速。

风能和太阳能的大规模部署会带来挑战。这些能源是高度间歇性的。当风突然停止吹过来时（这种情况必然会发生），我们需要有办法迅速弥补能源的供应短缺。美国大陆的三大电网（东部，西部和德克萨斯州）每一天的每一秒钟都必须保持供需平衡。我们可以利用储能来消除部分麻烦，但是储能的成本依旧很高。为了实现完全由当今的可再生能源供电的电网，我们需要储能的价格降到每千瓦时20美元（附带警告）。

储能不一定全部靠电池，比不过我们稍微谈一下电池。用特斯拉的Powerpack作为数据，今天的232 kWh电池的成本为125793美元。价格超过了 542美元/kWh。通过创新，这个标价在未来十年会出现下降，但供应方面的改善很容易就会被需求的增长所淹没。毕竟，这十年要发生的转变还包括朝着电动汽车的巨大转变，后面我还会讨论到。当供不应求时，就算创新令人印象深刻，价格也往往会保持在高位。

随着间歇性发电来源部署的增加，以及电动汽车对电力的总需求的增加，加上电网储能成本成本高昂，美国电力传输的不足，以及对停运的化石燃料厂有力的政治支持，2020年代也许是美国电网不稳定的时代。利用汽车电池作为电网资源并设定（在政治上不受欢迎的）可变电价，可以在某种程度上缓解这种情况。

最终，我们需要可扩展的，零碳排放基载能源，也就是核能或地热能。核电的问题是成本高昂。如果你看一下NuScale的小型模块化反应堆技术，那目标是6.5美分/ kWh。这是基载电力，所以不能直接跟风能和太阳能的间歇性发电成本相提并论，但即便如此，这也不是当今市场上最具竞争力的。而且，NuScale的旗舰项目刚刚又推迟了三年，现在预计要到2030年才能并网。

在这十年中更合理的是先进的增强型地热系统。传统的地热行业缺乏活力，只是在传统的火山热液热点去开采能源而已。不过，这个行业的下一代是一皮由离开石油和天然气行业的人经营的生机勃勃的初创企业。我接触过的初创企业认为，利用当今的技术，它们不用局限在火山地区就能将发电成本做到3.5美分/千瓦时。跟过去十年相比，由于钻探技术的进步相对较小，先进的地热成本可以达到2美分/千瓦时，并将规模发展得到在地球的任何地方都能生存下去的地步。总体而言，初创企业正在谈论的数字是，到2030年，要把发电量做到数百吉瓦的规模。要想了解这方面的进展，请关注一下Heat Beat这个博客。就像我之前写过那样，允许进行改革很重要。

核聚变也在不断取得技术进展。我预期未来十年里，那些核聚变初创企业中的一家的正向能量核聚变或者洛克希德·马丁公司的紧凑型核聚变反应堆将会提供演示。不过再次地：演示离变革社会的改变还差得远呢。把反核应堆部署到电网会需要数十年的时间。等到聚变技术就绪的时候，能源市场会跟我们开始研究聚变反应堆的1940年代大不相同。风能、太阳能还有（希望中的）地热能会让电价变得更加便宜，便宜到核聚变难以竞争的地步。

不妨设想一下：一个先进的地热发电厂的一半成本是钻井，另一半是转换设备。假设工厂的资产用30年摊销（尽管许多地热工厂的使用寿命要比这更长）完的话，在此之后，就需要更换转换设备。但是钻孔是不需要更换的！这意味着在接下来30年的时间里，发电成本就会变成初始成本的一半。到2050年代，那十年开地热开采井的产量成本可能不足1美分/千瓦时。对于核聚变而言，这是一个很艰难的市场。但是对于类似太空等其他没有其他能源可用的场合，核聚变仍将是强大的动力来源。

2020年代将是对可持续替代燃料（SAF）很重要的十年。商用航空没法实现电气化——因为电池永远没法达到化石燃料的那种能量密度。考虑到政治现实，航空业别无选择，只能脱碳，这意味着要换成氢燃料或SAF。氢燃料比电池要好得多，但能量密度却比不上化石燃料或SAF，所以我的钱会押在SAF上，尤其是从大气中提取的用CO2制成的燃料。在溶液里面把大气的CO 2转化为乙醇很容易；而且将乙醇升级为其他燃料也很容易。但是，如果不用大量的能量就很难从水中分离出乙醇，除非你拥有普罗米修斯燃料公司（Prometheus Fuels）所拥有的那种先进的隔膜。我之前已经写过关于Prometheus的文章，今后也会继续密切关注它们。他们的技术可能会一下子让航空业脱碳。

关于能源要讲的最后一点：在未来十年的时间里，美国新取得的能源独立可能会产生非常有趣的地缘政治后果。我可以很容易就会看到，比方说，美国也许会认为自己其实不需要跟沙特阿拉伯结盟，因为他们是野蛮人。如果美国跟沙特一刀两断的话，沙特人跟伊朗人之间很可能就会发生战争。而这意味着往亚洲运输石油会受到干扰，进而意味着全球陷入混乱。这种Zeihan（编者注：Peter Zeihan，地缘政治分析师）式的情形只是设想，但我会关注的。

交通

关于电动汽车：电动车比普通汽车要更好。它们的燃料成本较低。它们的活动部件较少，因此维护成本也较低。它们的低端扭矩更高，加速度更快。如果你开车主要是为了上下班，而且家里有充电器的话，那么你就不必中途停下来加油。电动汽车会胜出，因为它们更好，而这种转变会在突然之间。

加州将要求在2035年之后购买的新汽车实现零排放。对于大多数人来说，这不会成为问题，因为到2035年，大多数加州人的梦想都不会是买一辆内燃机汽车。这是从对电池价格相对悲观的我嘴里说出来的话，或者更准确地说，我是一个相对的电池价格悲观主义者，因为我认为对电池的需求将超出预期。

卡车可能是电池没法用起来的领域之一（除了航空业以外，前面已经讨论过）。牵引非常重的货物需要大量的能量——氢燃料电池会更适合州际卡车的运输。卡车从柴油过渡到氢可能不会像汽车从汽油过渡到电池那么自动自发。卡车司机可能需要有人推一把。

随着汽车向电动以及卡车向氢能源的转变，空气污染将会下降，尤其是目前不受监管的，直径小于0.1微米，会造成最糟糕健康危害的超细颗粒的含量。轮胎降解等可能还会产生更大一点的颗粒，但我认为这些不会造成严重的健康问题。消除了最小的微粒，尤其是柴油烟雾中的微粒，会为我们带来健康的益处，那种似乎一下子不知道从哪儿冒出来的好处。早产儿会变少，哮喘病例会变少，癌症会减少，神秘疾病也会更少。

无人驾驶汽车最终可能会大规模出现。Waymo已经在凤凰城制造了一支无人驾驶车队。特斯拉有一台“全自动驾驶”的计算机，虽然它可能还达不到这种标签的性能，但是仍然非常酷。尽管现实当中无人驾驶美好的前景预期总是让我们失望，但这似乎确实必定跟会在未来的某个时刻发生。随着传感器和计算能力变得越来越便宜，随着机器学习算法变得越来越好，自动驾驶将不可避免。十年是很长的一段时间了，所以我有理由相信它会在2020年代实现。这可以挽救很多的生命。自动驾驶也会加速电动汽车的普及，因为运营车队的公司更喜欢电池或燃料电池汽车的低维护成本。

我们再讲讲航空。众所周知，我是超音速的忠实粉丝。我会继续为Boom的前同事们加油鼓劲，2021年他们就可以合法地飞自己的超音速飞机了。超音速技术的大规模部署会对全球商业产生巨大影响，但这种情况似乎不会在2020年代出现。根据最近的一篇文章，Boom最乐观的时间表是，到2026年推出首架大型客机，然后进行数年的认证测试，然后再进行生产到那时候才能发挥作用。

其他竞争者：Aerion的Mach-1.4公务机设计已准备就绪，可以投入生产。关键问题是他们能不能筹到资金设立工厂。公务机的市场很小，因此作为投资者，你必须真心相信他们能够把AS2的成功应用到未来的客机计划当中。Hermeus正在与20名乘客一起在Mach-5的一个设计点工作。Exosonic的目标是用低动臂技术实现1.8马赫的速度，让飞行器可以在陆面上运行。湾流似乎已经终止了他们从未正式公布过的超音速公务机计划。

除了Boom从2021年开始的XB-1飞行测试计划以外，2020年代初我们还将见证另外两个超音速飞行计划。美国国家航空航天局（NASA）的X-59将于2023年开始在部分城市飞行，以收集可接受的音爆量级数据。这将为解锁在陆上进行超音速飞行的新标准铺平道路。NASA的确可以让美国再次繁荣起来！在接下来的几年里，我还预期Hermeus的无人验证机飞行速度达到5马赫。这很棒，对吧？

除了超音速技术外，航空业的另一个令人振奋的进展是城市空中交通公司的激增。不妨看看Joby ，这家公司最近收购了Uber的Elevate部门。或者波音和凯蒂·霍克（Kitty Hawk）的合资企业Wisk。这两个项目都可以在未来5年投入商用。现代汽车还设立了一个新的UAM部门——他们的目标是在十年内将产品投入服务。

在我看来，关于城市空中交通，一个关键问题是监管是否允许无人驾驶。如果必须给飞行员发工资，并因此失去飞行员座位占据的相关空间从而可以为额外的乘客提供服务的话，这种商业模式似乎没法运营下去。在这方面的监管美国联邦航空局（FAA）的步子一直都不是很大。为了让城市空中交通能够跟Uber Black竞争，FAA需要采纳低空空中交通管制（叫做UTM）的规则，并找出对无人驾驶予以认证的办法。Wisk对此似乎很悲观，他们把新西兰作为了自己的第一个市场。

无人机送货可能会在2020年代实现。美国联邦航空局（FAA）即将发布一项规定，将逐步扩大无人机的运营范围，这次将允许在夜间运营以及在人群上空飞行。这就是FAA的做法：利用豁免权扩大无人机的运营范围，然后在他们对此感到满意之后，再制定为普遍适用的规则。我预计在此过程会逐步放行更多的无人机配送计划，直到变成常态。不过，我们这些生活在B级机场五英里范围内的人可能在未来十年都不太走运了。

我们再讲讲隧道。一个有效治理的国家需要一些隧道，但也许不需要很多。自2008年以来，中国增加了25000公里（主要是非隧道式）的高铁，但美国却做不到。原因不是技术上的。但是，随着否决权的分布变得非常混乱，在地面上建设很长里程的铁路线变得充满挑战。因此，要想建设新的高速运输线，隧道的高成本可能就可以接受了。

Boring Company在拉斯维加斯有一条正在运营的小型“loop（地下高铁）”。这个项目的最高时速达到了155 mph，对会议中心周围的人会很有吸引力。其扩建计划将把拉斯维加斯大道、机场纳入在内，并最终连接到洛杉矶。华盛顿DC——巴尔的摩地下高铁（Baltimore Loop）是Boring公司的另一个项目，目标是在15分钟内将两座城市的市中心连接起来（目前在环境审查阶段受阻）。Boring所有的地下高铁的设计都跟超级高铁（hyperloop）的要求兼容，从而最终使得主要城市间的交通时速达到600英里/小时。

尽管到了2030年也不可能完全实现这种技术（即在全美范围内建成超级高铁网络），但就算是150 mph版也值得关注。旅行消耗的时间和遇到的麻烦成本是贸易引力模型的重要输入。我希望DC——巴尔的摩的地下高铁可以大大增加两座城市之间的经济活动，这对于振兴巴尔的摩帮助尤其大，因为这可以让在巴尔的摩住到华盛顿工作变得更加容易。

译者：boxi