爱华网吉林生物乙醇有限责任公司
我们先从燃料开始说起，虽然这并不一定是最重要的组成部分。更清洁、更有效的汽车发动机研发有利于转变对石油燃料的依赖，到21世纪末石油燃料将只为少数单以动力驱动的汽车提供动力。有很多替代方案正在开发中，其中包括生物燃料、混合动力、电动电池和氢。然而，每一种替代方案都存在其自身的问题和不确定性。这些方案将有一个成为未来几十年个人汽车行驶的基础，但究竟是哪一个，还不能确定。通常意义上来说，生物燃料是指直接由生物资源派生出来的燃料，这个通常的意义误导了真正的生物燃料的生产过程。真正的生物燃料其实是由诸如粪便、垃圾填埋场的垃圾或废弃植物油生成的沼气等废料生产的。迄今为止，它的发展很有限。目前的生物燃料主要是由大规模种植的谷物和树木生产的。生物燃料是用稻谷、小麦、糖作物和其他植物生产出来的。这些燃料既可以在其纯净状态下单独使用，也可以和其他燃料混合使用。此外，油籽作物，像向日葵、油菜籽、大豆、棕榈油和麻风树，都可以转换成生物柴油，单独与传统柴油混合使用。纤维素材料，如各种农作物（包括草、树木和木材）的废弃物，可被酶分解成生物乙醇。现在还有生产生物柴油的新技术，例如“费托反应”过程，可以通过不同的生物质气化合成柴油燃料。目前，生物乙醇是生物燃料使用最广泛的形式，在2006年占全球农业燃料的94%。可以生产生物乙醇的农作物包括甘蔗、甜菜、大麦、玉米、谷物和棉花。
三个已经开发了大量生物燃料项目的国家是巴西（甘蔗乙醇）、美国、俄罗斯（桉树甲醇）。全球乙醇生产量为3700万吨，其中80%作为燃料使用。2005年最大的乙醇生产者是巴西，占全球总量的37%；其次是北美，占36%；之后是亚洲，占15%；欧洲占2%。自2005年5月至年末，乙醇燃料生产增长了15%。巴西曾是世界上最大生物乙醇生产国，但2006年已被美国所取代。几十年来，巴西的生物燃料在政府“生物乙醇与汽油混合”的政策支持下持续发展。
中国因其迅速增长的汽车市场而成为新兴的生物燃料生产国，并且发展迅速。目前，中国开始着手生物燃料厂的建设，并在吉林建成了世界上最大的生物乙醇工厂。2007年，中国宣布在未来规划中将划拨1330万公顷土地（主要分布在云南省和四川省）种植油菜籽，并在2020年前将生物柴油产量增长到1000万吨。
在欧洲，德国、法国和意大利是生物燃料的主要生产国。欧盟地区大多数生物柴油是用菜籽油生产的，占比超过80%。最近一份欧盟报告认为，到2030年，将有超过25%的运输燃料油清洁并高效的生物燃料提供。加拿大、哥伦比亚、印度和泰国也在近期提出了提高本国生物燃料生产水平的目标。生物燃料已经成为庞大的生意。
近期生物燃料发展有多种原因，其中包括：对气候变化重视度的提高以及“石油峰值”成为国际政策讨论的基础；因降低对国外石油和不稳定的燃料出口地区的依赖而导致的国家安全问题引起了关注；油价上涨使部分群众的消费意识发生改变；农业生产和将农业用地另作他用以盈利之间矛盾多多。
在没有其它替代燃料的情况下，这些生物燃料可以使用已经建成的石油基础设施，全球一体化的生物燃料网络可集成于已建成的石化燃料全球网络。许多企业和非政府组织参与了当前生物燃料的投资，这使现有的以煤炭为燃料的运输形式不断复制而愈演愈烈。
生物燃料生产企业的利益要维持，但只有大量投资生物燃料，全球化网络才能显著影响气候变化和能源安全。然而，国家核生物燃料工业化企业关注的焦点在于，若要建立规模化的生物燃料生产企业，就要牺牲当地的农作物和农业生产者。因此，大型农业企业、传统石油公司以及汽车公司正在成为彼此强大的竞争对手。这些公司在发达国家和发展中国家都有稳定的政府补贴作为资源。
生物燃料曾被认为是解决人类对石化燃料以来的灵丹妙药，但当人们了解它的生产工艺之后，却开始质疑了。最近，一位联合国专家指责，使用农作物生产生物燃料犯了“反人类罪”。生物燃料的生产推动了某些农作物的价格上涨到历史新高，并将在发展中国家造成更多的饥饿人口。联合国还警告说，高达60%的当地居民将成为生物燃料难民，生物燃料公司已经使成千上万的农村家庭失去自己的土地。
生物燃料的主要问题和局限性如下：
1）使农作物土地更为短缺。在美国或欧洲，若要代替当前技术条件下的运输燃料的10%，则需要占用当前耕地的40%。
2）严重的环境问题。森林砍伐、土地退化、生物物种减少，以及水污染、喷洒的一氧化二氮农药的排放会使污染增加。
3）食品供应、食品价格上涨以及粮食短缺的危害。在这发展中，国家更为困难，将会导致饥民、营养不良和贫困增加。
4）大企业支配生物燃料市场，导致全球性问题，如关注“气候变化”和“石油峰值”与“水和土地退化”议题的优先次序问题。
5）大企业占用的土地大多在较贫困的南半球，这会造成数以百万计的生物燃料难民。
6）乙醇能量输出有限。其输出能量可能低于其生产所需能量。据研究，生产1加仑乙醇需要1.29加仑汽油。
我们花了一些时间介绍第一代生物燃料，因为其具有时代重要性。在一定程度上，这是针对气候变化和人们的移动的“新自由主义”的理想解决方案。它是一个线性解决方案，通过确定一个巨大的新兴市场而修正一个领域，特别是在北美，因为北美农民拥有大量土地，可以很容易地转为种植生物燃料。还有一种生物燃料生产工艺，它利用如柳枝、白杨树等快速生长的植物等纤维素能源。这些“下一代”纤维素生物质原料将减少对正常农作物的影响。丁醇是潜在的第二代生物燃料产品，它是从食物，如食糖生产的剩余糖浆或奶酪生产的剩余乳清等一系列的有机物生产出来的。丁醇和乙醇相比较，优势在于其能量输出更高，更容易和柴油混合。此外，它蒸发较少，因此更容易运输。尽管新的“第二代”生物燃料需要更为先进的技术工艺、较高的资本投入和较大的设备，但仍然很受欢迎。但对于一些国家，尤其是发展中国家而言，价格可能过高。
虽然目前生物燃料相对石化燃料而言，是最高端、最具商业可行性的替代方案，但可能需要20年甚至更长的时间才能对全球石油经济产生影响。全球生物燃料网络替代一个体制是一个长期缓慢的过程。生物燃料有可能形成新的商业竞争，而且还要考虑一个低碳产品转化的安全性的问题。这是因为生物燃料的大规模生产方式和它是对局部的、分散的生产形式的相对优势而产生的。生物燃料市场需要更多的考虑其规模，小区域规划有利于农村地区利用废料再生能源满足农业机械所需的动力。问题不在于生物燃料是好是坏，而在于其规模和使用范围。要使生物燃料规划成为当地可持续发展的规划，侧重于废物利用，而不是同质化的生物燃料的生产和种植模式。这就将大规模生产分解成分散、局部的生产方式，从而使更多的地区受益。
还有一种新的技术，它是燃料转换也是工程转变。这就是从内燃发动机向电力和混合动力、燃料电池和锂离子电池的转变。这是我们正在研究的一种潜在的系统性变化。
混合动力电动汽车（HEVS）是石油燃料汽车的短期替代产品。其内置的混合动力发动机，结合了常规汽油燃烧驱动机械装置和电池驱动电子装置。在通常情况下，HEVS使用汽油驱动长距离驾驶，而在起步加速和低速行驶情况下切换到电池驱动。HEVS电池不需要像电动汽车那样长时间充电，他们依靠长寿命电池，利用汽车运动和制动过程中产生的动能充电。丰田已经通过其产品——普瑞斯，在HEVS市场中占领了一席之地，而且其市场份额迅速扩大。还有一些汽车制造商携其高端“绿色”汽车进入HEVS市场，比如本田、通用和福特。HEVS被认为是未来燃料电池汽车的“安全选择”，但却未能成功的商业化。当前，HEVS每加仑汽油可行驶100英里。
有一种HEVS的“变体”——插电式混合动力汽车，正日益流行起来。它是利用电网充电的混合动力汽车，据说比传统燃料耗油降低50%-90%。插电式混合动力汽车是一个可行的汽车到电网（V2G）、分散式电力回收系统的基础。汽车可以在不使用时接入电网充电，还可以在用电高峰时，将未使用的电送回电网。这种方式既省钱又鼓励了在非高峰时充电。
根据目前的研究，环保汽车已形成新的细分市场，在加利福尼亚的硅谷，它已成为一个新型的产业，这在一定程度上取代了曾经蓬勃发展的计算机行业。这个从常规汽车转为插电式混合动力汽车的新兴市场将对汽车的替代燃料产生影响。一旦充电站等基础设施发展起来，将会融发潜在的引爆点或是系统的转变。加上安装在燃料驱动的汽车上的电池的发展，插电式混合动力汽车很有可能实现其商业化。丰田最近宣布，该公司将开发插电式混合动力锂电池，以取代目前在普瑞斯等车型上使用的镍氢电池。
根据目前的研究，像锂电池这种较现有汽车电池更便宜且更高效的燃料来源形成一个转折点。一些领先的研究机构正在开发这种替代电池，如含有锰和镍的新型锂电池，它比常用的钴更便宜。研究人员对电池作了改进，使锂电池的储电量和充电速度提升了10倍。只有大规模的商品化和足够的经济规模才能降低成本。举个早前的例子——日产的铝车身超小型电动汽车Hypermini。
近期取得的另一个突破性进展是东芝公司推出了“超级充电离子电池（SCIB）”。不到5分钟可充电到蓄电量的90%，使用寿命超过10年。东芝公司在2008年开始出售这种快速充电的超级离子电池，这种电池用于电动自行车、摩托车、叉车和施工机械。东芝公司预计最终会将新型锂电池应用于HEVS，随着电池技术的创新改进，可能10年内就会有先进的电池为个人汽车提供能量。现在一些小型工程公司也加入到电动车市场。瑞士可如斯潘工程公司开发了一种改进型微型电动车，采用锂聚合物电池，充电一次可行驶350-400公里，最高时速大约为130km/h。
同样，新兴技术的发展方向也指向了汽车燃料电池，将原本为发电厂研发的体积更小、温度更低的固体氧化物燃料电池应用于汽车领域。虽然这些发展还没有形成商业化的生产能力，但使用现有电池技术的电动汽车市场仍在不断发展。世界自然基金会认为：“汽车运输转型变革的时机已经成熟……电气化汽车运输为实现这一目标提供了可行的方式”。事实上，一些国家为了减少对石油的依赖，正想着电动汽车前进。以色列希望成为电动汽车的试点地区。以色列集团（IsraelCorp）曾声明将投资1亿美元用于该项目，计划到2010年拥有10万辆电动汽车。
此外，商业配送企业也在研究电动车队的潜在利益。史密斯电动汽车公司是世界上最大的公路电动货车的制造商，最近在美国引进了牛顿电动汽车。该车充满电后可行使150英里，当车辆减速或制动时，再生制动系统可将电能回收。该公司还曾计划在美国建立主要生产厂，是电动汽车年产量达到1万辆。
同样，总部设在英国的电动汽车制造商莫德科，生产的莫德科（MODEC）电动汽车行驶距离超过100英里，速度为50英里/小时，有效载荷为2500磅。它和牛顿电动汽车一样，使用鈉-氯化镍电池，该公司和史密斯电动汽车公司都在研究如何更多的使用锂离子电池。
最后，许多大型企业和替代行业都在研发石油燃料的替代方案，最主要的替代方案是研发氢燃料电池并形成完全成熟的向氢能经济的转变。氢气作为燃料的历史充满了创新与失败。1839年，威尔士物理学家威廉姆·格鲁夫爵士（SirWilliamGrove）发明了最初的氢燃料电池，通过电解液中电解出的氢气和氧气反应产生电流。但这并不安全，最著名的失败案例是兴登堡爆炸——1937年，使用了比空气轻的氢气作为填充气的兴登堡飞船，在新泽西的莱克赫斯特发生了爆炸。当时，纳粹党继续实验氢的衍生物的用途，并使用氢气处理煤炭制造合成染料，生产了大约1000台以氢化煤合成燃料为动力的汽车发动机。到1929年，超过92%的德国航空燃料燃料和其大部分陆地汽车燃料是通过氢化煤生成的。
现在的人们将氢气作为能量储存并加以应用，主要用于清洁燃料电池。有人认为请燃料电池汽车是未来清洁汽车的“梦想号”。氢燃料电池基于一个盒子，这个盒子产生氢气和氧气，使之反应生成电能和水。英国政府的一份白皮书指定了到2020年成功采用氢燃料电池汽车的时间框架。通过汽车也曾宣布希望生产氢动力燃料电池汽车。燃料电池是指从化学反应中转化能量，从而产生电能的一类电池，可实现未来清洁汽车和接近零道路排放的承诺。不同于蓄电池，燃料电池不需要充电，只需要燃料就可以产生能量。在汉堡、伦敦和雷克雅未克都有许多以氢燃料电池作为动力的公交车，冰岛已宣布其为第一个氢社会。
将氢气转化为电能的电池的生产、储存、分配问题已经得到解决。担新问题又出现了。适用于运输的燃料电池类型被称为“质子交换膜燃料电池”，他需要非常纯净的氢气。目前的模式是，天然气或石油的最佳能源效率为35-40%。将天然气或石油转化为氢气，其能源效率与此相似。为解决这个问题，氢气就不能在燃料电池内转化，而是要直接从加油站加入。然而这需要一套全新的生产和分销的基础设施。氢气是低密度易挥发的燃料，不同于生物燃料网络。氢气不能使用现有的管线设施，因为氢气具有很强的渗透性，会是管道变脆。输送管道要防止氢气的蒸发和泄露，因此建立新的基础设施系统要使用合适的材料。
运输氢的最佳方式是用油罐车运输液态氢，氢气的液化要在零下253摄氏度，用一位环保主义者的话来说，就是：实现气体制冷是一场“经济噩梦”。它还将增加运输难度，进一步的问题是氢的车载存储。氢极易挥发，必须用特制罐来存储，这需要比任何现有旳油箱大很多的储氢罐。在室温条件下，储存氢比正常汽油燃料要占用更多的空间。气罐装的是易泄漏气体，必须能经受住可以想象的任何高强度撞击。
即使氢的存储问题解决了，还存在一个问题——如何生产。目前，利用可再生能源制氢的成本非常高，并在未来数十年内持续保持高成本。预计可再生的氢在燃料电池汽车上的使用不会超过30年。正如能源作家理查德·海因伯格指出的，地球人现在需要一个解决方案。氢战略是一个可能存在问题的短期战略，并未得到长期验证。不过也有大型企业对不同的氢技术创新有兴趣，领先的汽车制造商正在开发各种模型车。它们不是基于液态氢和低温技术，就是使用氢能源加油站提供的燃料电池发动机。但是到目前为止，这些在商业上都没有可行性。
在新燃料方面，以石油为基础的汽车系统正与各种潜在的燃料系统交汇于十字路口。最近，有人评论说：“数万亿美元将投资在市场转型期……一旦走上确定的投资路径，它会汇集各方势力，很难再改变方向”。从这个角度来说，一旦投资方向确定了，将会形成一个新的依赖模式。在寻找石化燃料替代能源的过程中，我们会开展很多时候被我们称为“破坏性创新”的活动，其结果是不确定和有争议的。如果混合动力汽车和电力/电池汽车能和我们正在研究的其他方式相互制约，那么它们未来可能成为彼此系统运行的依赖。作为世界上最大的汽车制造商之一，丰田力求提前20年发展环保汽车，使用无污染发动机以清洁周围的空气，在开放的道路上畅通无阻地行驶。总体而言，目前日本企业在这个领域处于领先地位，部分原因是因为日本自身资源短缺。
