美军的小型风力发电车

通用的先进涡轮式发动机或VAATE(1)。计划的目标是改进喷气式发动机的燃料功效的构成。高效的内置式涡轮发动机或HEETE。计划是集中在发展内部涡轮组成来提高性能和减少燃料消耗。

美军陆军快速装备部队正在测试运输的混合电力系统单位或THEPS，可能部署到伊拉克。他们可以用可再生能源如风力和太阳能发电。美国国防部有一个关于能量保存和发展的计划。这个计划很广泛，就像美国军方对世界各地的影响。国防部正在修改关于这项计划的方案并且试图探索出一种既能减少能量消耗又能在现在这种全球能源紧张的情况下确保能源的供应。

国防部不想被认为是作为能量革新和保持的一种体制。然而，不管是现在世界的需要还是全球能量紧需的这个机会，都迫使国防部去探究解决所有挑战的新方法。

作为结果，他扩展出了关于能源的多样化菜单，对于这个计划的成果已经得到了联邦能量消耗委员会的奖励。

在取得的这些成果当中，一部分是由于先进技术的支持。他们从探索待用燃料到发展新颖的发电系统，而且燃料电池也能快速简单的提供能量。另一部分则归功于可再生能源的利用，用可再生能源来代替传统的需要消耗原油才能提供能量的这种一次性能源的浪费。而且，这些技术的研究的目的在于改变传统的能源本身的性质——还要根据它本身的使用情况。

国防部正在寻找一种以公私合营为基础的新形式来解决能源的供给问题。这个形式包括执行能量节省的合同，或EPSGs，在这份合同里私人的承包人将提供在军方建设中减少能量消耗所用的资金，并且可以获得一些节省出来的那部分能源所含的价值。

他们也同样在调查在一些平台上怎样才能实行类似的计划。从上一个夏天开始，对于一些项目，特别是对于一些新的平台能量利用率就被认为一个关键的性能参数。这个想法曾经某段时间在国防部中推来推去，但最近通过激励和强制性手段投入到世界范围性的有关能量节约方面的资金增加了。

国防部秘书办公室成立了能量安全特遣部队，并且他的建议被彻底的贯彻在能量消耗的预算当中。一个高级别的国防科学部特遣部队是用来考虑对于提高能量的利用率方法的各种选择问题。

这些所取得的成就，表现出在国防部的各个部门中，技术和想法是共享的。Alan Shaffer是国防调查和工程部办公室主任，他负责节约能源的计划和实施工作。他指出国防部是国内一个最大的能量消耗单位。他每天消耗大约34万桶原油，占全国能量消耗的1.2%（目前国家每天能量消耗为两千一百万桶原油）。目前全世界每天消耗原油大约八千五百万桶。

Shaffer又指出全球的能量供求依然是本部门的一个巨大的挑战。全世界的精炼原油的能力大概在97%左右，这就造成了一个很不稳定能量经济基础结构部门。随着需求量的不断上升，全球的能量市场显得很吃紧。

他承认“我们有一个非常脆弱的供给、需求和分配系统”

Shaffer强调，美国国防部已经答应负责减少它对能量的需求。这个许诺包括个人、平台和设备。并且他们正在努力地去探索新形式的能源。

Shaffer说道，国防部大概58%的能量需求是用作喷气式飞机的燃料。虽然飞机是能量的主要使用者，但其它系统也需要燃料。比如，美国坦克部队在喷气式燃料驾驶中所使用的涡轮式发动机和发电机。许多大型的船使用的是柴油作为发动机的燃料，这些加起来就占了国防部能量总需求的13%，另外的11%是用来发电的。从功能上来说，国防部所使用能量的75%都用来把军队运送到战场附近。所以国防部现在把焦点都集中在这些耗能巨大的发动机上。他们努力地减少喷气式飞机的耗油量，加强航天飞机和其它喷气式飞机的燃油利用率。Shaffer指出，国防部为了提高航行器发动机的效率，对综合的高性能旋涡式发动机技术项目进行了大约15年的研究。我们众所周知的IHPTET就是能增加喷气式发动机性能的一个成果。

几年前，IHPTET技术被一种通用的高级涡轮式发动机或VAATE所取代。VAATE的组成包括内含一个高效的涡轮式发动机程序，或HEETE（通过提高涡轮运行的温度和核心电压比率来发展内部的组织结构）。技术组成的部分的证实将在2008年，打算在2014年完成发动机整体效果的验证。这相对发动机的改革可以使发动机产生能量的效率提高25%。

政府还在寻找一种喷气式发动机燃料的新形式。美国空军最近对一个B-25型号的燃料进行飞行测试，B-25燃料是由传统的喷射式燃料和人造燃料以1:1的形式混合而成。由于美国煤炭资源比较丰富，所以可以把煤炭作为一种混合燃料。另外，用煤炭作为混合型燃料还可以确保能源的供应，减少美国对国外原油的依赖性。Shaffer讲道，美国海军正在减少他们大型舰船的能量消耗。在过去的10年中，海军对现有舰船的船尾两翼和球鼻型船首进行了简单的改进，改变了舰船的升起和拖拽这样就减少了能量消耗的5%。其它的措施是针对未来的船只，提高他们的更有效的推动力。

另一个减少军队燃料消耗的方法是制造一个更轻的机动平台。Shaffer指出，重量越重所需要消耗的能量就越高，所以减少重量可以导致较低的能量使用。国防部的几个机构正在开发一些轻型的材料来代替原有的材料从而减少燃料的使用。

国防部远景研究计划委员会（DARPA）正在探索几种不同的方法对钛进行加工。作为世界上第四个重要的丰富的金属，钛目前每磅是30美元。但是它比钢铁要轻40%，并且有更好的强度和韧性。如果它的使用可以带来钢铁业的竞争的下降，那么它广泛的使用就可以在整个制造业范围提高能量的利用率。Shaffer指出，DARPA对于钛的研究达到了一个希望的结果，这个研究结果可能导致钛的价格在每磅10美元左右浮动。当然，这项工程的挑战依然存在，这个价格在今后的几年里将被意识到。在密歇根州，通过坦克自动推进的开发与研究中心（TARDEG），军方正在试验一种新的能量利用技术，这种技术可以运用在不同的交通工具上。这些包括轻型的传输设备和象混合电力车一样的复合动力设备。为了保护士兵们在车辆里的安全，又一项研究就是针对提高车厢外壳的坚固程度。这个外壳应该比原有的保护材料要轻，而且这个运输工具要有更少的耗油量。

Shaffer强调，如果不能提供比现有的设备更安全和更有效的保护，即使它很轻或很节能，也不能在考虑的范围之内。某些技术将要在2008年或2009年装配在运输工具的样机中。但TARDEG的组成的方法也将允许工程师们在不同的轮式车辆中改造单个的组成成分。他宣称“我们实在寻找提高能量利用率的方法，但这种方法必须是在能够保护我们军队的前提下”。

美国国防部依然关注能量存储装置。Shaffer报告说，从1985年开始国防部在每个建筑物的每平方英尺减少30%的能量消耗。但国防部还是尽可能的用一些可再生资源。

Shaffer解释到，截止到2005年，国防部设备的能量使用有9%是用的可再生资源。在联邦政府里，它依然是最高的费用，Shaffer又补充道，政府已经有若干个已经充分考虑过马上就要开始的措施。

从这种设备中，这个公司提供给海军航空站他们所需的所有电能，而且他们销售剩余的电能遍及加利福尼亚。在西方，所有的海军和美国空军都制造自己的热电装置，一些地区好像冰岛一样，出现了潜在的地热。在那里，六分之一的国家的电能来自于地热源产生的。

国防部在某些地方也利用风能来发电。在西部一些经常刮风的地方，他们建立一些小型的风能发电厂。而且，国防部在日光充裕的地方建立起一些大型的光点存储设备来接受太阳能。一个光能发电厂在亚利桑那州路克空军基地，它能产生122兆瓦特的电能。Shaffer指出，这种可再生资源减少了基于其它形式的电能的需要。

这些应用不仅仅限制在美国陆军。在伊拉克海军陆战队的指挥官要求有便携式发动机，来减少支持前哨的护卫的数量。军队里的快速反应部队需要通过五个快速追踪的混合电力系统单元（就象我们知道的THEPS）来对一些事情做出快速反应。这个系统通过一些可再生资源（比如风能、太阳能等作为燃料单元，同时还使用一些大型的电池），来提供大约250千瓦的可持续能量。

这个THEPS单元正在进行测试，下个月很有可能装配到驻伊拉克的美军。Shaffer指出，减少护卫的需要经常既要减少燃料的使用，又要减少美方地面部队的攻击力，这样往往在护卫途中遭到攻击。

THEPS技术的部署涉及到第三个焦点，就是提高海外军队配置的能量利用率。这个成就包括从基于整体的动力估计配置到战争中每个人的能量供给。

Shaffer证明，DDR&E正在致力于把近期科技研究成果送到在战场的战士们的手中。这个研究的范围从先进的燃料到能量和针对个人的电子产品类型选择的问题的解决。一种技术可以把废品转化为石油。快速反应装备部队正在考虑配备一种能量设备，这个设备可以把部队在转移中产生的废物在转变成能量供应部队。Shaffer说，一些卖家已经证明了每天可以把大量的废物转变成几桶油。

他说，“当你可以把垃圾转变为油的话，你就不需要把垃圾堆的像山一样”。

随着电子产品和其它设备规模的缩小，并同时伴随着传感器设备的增多，有关部门在几年前已经意识到战场上对于电子方面的要求正在逐渐变得重要。把这些需求形容成“嫩芽”，Shaffer说，有关部门正在加速手头项目的研制工作，以便更好的支援在伊拉克、阿富汗的美军战士，而且，它还可以追踪其它的侵略活动。

他宣称，“现代军事和电学密不可分，”在能量供应技术部门的一个五年计划中，包括提高燃料电池和蓄电池的能量密度等几项成就。比如，一个燃料电池的项目，其目的在于能够改进设备，使它能提供给每一个士兵几百瓦特的能量。

但是，一个关键性问题是，所改进的燃料电池要适于在战场上操作。通过开发目前所使用的燃料，这些电池都达不到在整个战区建立一个完整的新的后勤链。在马里兰的特尔斐，军方的研究工作实验室正在研究改革技术，那就是用一流的JP-5或JP-8航空燃料给燃料电池蓄电。

这个实验室也从事电池技术的广泛的基础性研究。这项工作集中了化学、物理和对现存系统装配技术的研究（例如，锂离子电池）。

这些努力的目的在于，在未来的大约五年的时间里使能量密度达到现有的两倍。这样就充分地完成了减轻每个战士的负重，而这些负重完全是因为他们要为自己所携带的电子产品提供驱动的能量。

国防部许多关于能量的方案都包括终止与私人产业的合作——特别是一些小型的企业。在能量安全特遣部透露出几个建议后，一些小型企业在能量和功率方面的创新研究（SBIR）的数量成倍的增长。Shaffer讲道，一些非常好的想法来自于小型企业。他继续补充道，能量价格上的增长导致了公司对一系列的能量革新的启动。政府已经对他们伸出援手，并且对这些小公司已经出台了一系列的奖励措施。这些措施所奖励的范围从控制高温度电路电容的压缩到高效率燃料电池的改进。

一些国防部投资的公司，正在追求在燃料电池方面与众不同的创新的研究。Shaffer说“值得注意的，高效的燃料电池”正在从各种不同的小公司中出现。他把当前的能量启动公司的环境比作几十年前信息技术的竞技场，虽然这是小规模的。政府每年要引用两个或三个SBIR的想法，为了美好的未来，这些征求的方法将继续保持。

Shaffer声称，“有许多非常聪明的化学家不愿意为美国国防部工作，他们宁愿为一些小的公司工作，”。“我们需要利用那些创新”。

Shaffer讲到，对于许多能量方面的计划，美国国防部已经接到能量消耗监控联合组织的奖励。在2005年，在能量利用率方面总统给联合组织的领导能力许多奖励，这个部门就占了其中的五分之四。他说“能量，能量功效和存储，已经成为我们文化的一部分，”对于提高能量功效工作还在继续。但是，即使有额外的不同的能源，比如可再生能量，基础的研究被基础的现实所缓和。Shaffer声明“对于我们现在所购买的武器系统，我们是与石化产品相结合，”“美国国防部使用石油，所以，对于一小部分能量功效的提高和一小部分的自给自足，我们得到了解决的方法”。

作者：Robert K. Ackerman

编译：知远/鱼淼