砺道智库 2024年07月23日 09:01 江苏

据国家防务网7月19日报道，美国军方长期以来的目标是提高武器系统的能源效率，但随着现代武器消耗的电量越来越大，这一目标也变得越来越复杂。

军事能源专家最近表示，这一问题的部分答案可能来自可再生能源。可再生能源发电和储存是国防部负责研究和工程的副部长海蒂 (Heidi Shyu)在2022年确定的14个关键技术领域之一。

分类包括太阳能、风能、生物基和地热技术、先进的能源存储、电子发动机和电网集成。

提高能源弹性和效率不仅仅是气候问题。首先，这是缓解能源需求的危险和限制因素。根据陆军环境政策研究所2009年的一份报告，伊拉克和阿富汗最致命的行动之一是穿越战场运送燃料，在阿富汗，每24个燃料补给车队就会有一名伤亡。

美国国防部研究与工程副部长办公室可再生能源生产与储存首席主任罗伯特·曼茨在国防工业协会太平洋作战科学与技术会议上表示，在开发武器系统时，现代军事系统所需的能源常常被忽视。

曼茨及其办公室所追求的是开发“值得一试的技术”，他说，“我们可以明智地部署这些技术，以改善和提高我们的能力、我们的能源弹性以及我们在竞争激烈的后勤环境中行动的能力，这在[印度-太平洋]地区显然将发挥重要作用。”

他指出，在确定如何分配资源时，领导者需要考虑可再生能源的生产和储存不仅是运营能源，也是安装能源。

曼茨表示，作战能源为舰船、飞机和战术车辆提供动力，而航空燃料是“最大的驱动力”，或者说是最大的消耗者。液体燃料需求不会减少，尽管国防部正在投资可再生燃料的研发资金，但同样重要的是找到让飞机更高效地使用燃料的方法。

“当我们谈论可再生能源时，效率是我们经常忽略的一个问题，”曼茨说，“但归根结底，如果我能开发出一种燃料消耗更低的涡轮发动机，那么这意味着它的效果与我使用可再生能源或可再生燃料的效果相同。因此，我们希望全面研究如何降低整体能源消耗。”

曼茨表示，在空中，斜翼和翼身融合概念有可能“大幅降低”飞机的阻力。斜翼设计是围绕中心点旋转的机翼，而翼身融合设计在机翼和机身之间没有明显的分界线。

“目前，估计斜飞翼至少可以将阻力降低30%，”曼茨说，“所以，如果你在考虑货运或加油飞机，这将是一个巨大的改变。”

前首席可持续发展官兼国防部长高级顾问、现任清洁能源咨询公司Muswell Orange负责人乔·布莱恩表示，效率是“优化能源性能的主要基石”。

布莱恩表示，减轻后勤运输对部队带来的风险的最佳方式是“减少后勤需求”，“燃料使用效率越高，后勤运输和燃料运输的压力就越小。”降低风险的另一种方法是尽可能在靠近电力消耗地的地方生产电力。

部署的一种选择是小型模块化反应堆——这种先进核反应堆的发电量约为传统核反应堆的三分之一。国际原子能机构网站称，小型模块化反应堆的体积仅为传统反应堆的几分之一，可在工厂组装并作为一个单元运输到安装地点，利用核裂变产生热量作为能源。

“重点一直是减小尺寸和重量，提高机动性和安装的简易性，”曼茨说，“小型模块化反应堆是目前可以在短期内实施以弥补这一缺陷的关键技术之一。”

另一种解决方案可能是能量束传输——一种使用电磁辐射束在无线情况下长距离传输能量的能源。曼茨表示，虽然这项技术对于小型无人机来说“已经取得了很大进展”，但将该技术用于更大的能量水平将“需要更长的时间才能实现”。

能量传输最终可能在远程为前沿作战基地供电方面发挥关键作用。目前来看，这几乎像是科幻小说，但我的工作职责之一就是满怀希望地展望未来，并说‘这些是我们可以进行投资并带来巨大改变的技术’，”曼茨说道。

固定基地可以更灵活地关注能源效率，并将技术重点转移到长时储能等解决方案上。虽然太阳能是一种重要的可再生能源，但对商业电网的依赖会使其容易受到天气和网络攻击。微电网是由电力线和发电机组成的小型局部网络，可为特定区域供电，从而能够在电网关闭时分配控制权。

布莱恩表示，设施建设从根本上依赖于商业电网。在印度太平洋地区的战斗中，“人们会认为设施建设会成为切断物流的目标。”

他说：“如果你认为你可能会失去你用来动员军队、训练军队、维持军队的商业电网，你会怎么做？”

分布式发电和存储可在商业电网断电时将能源输送到基地的关键部分。“基地的关键部分可能通过太阳能或存储来运行，这些能源可以与电网分离，即使电网断电（无论是天气、网络攻击还是其他原因）也能继续运行，”布莱恩解释道。

基地保龄球馆或健身房的电力供应不如运营中心或分析部门的电力供应重要。“你要确保所有重要的军事资产……都正常运转，”他说，“为了做到这一点，你必须投资于正确的控制系统，你必须以一种合理的方式将所有东西连接在一起，并优先考虑那些你想在电网断电时保持正常运行和能力的关键设备。”

当公共电力系统出现故障时，微电网可以独立运行，因此运营商可以将电力资产分配到正确的位置。“微电网之类的东西真的非常有用，该部门正在对它们进行大量投资，”布莱恩说。

曼茨表示，网络漏洞仍然是微电网的一个问题。“我们非常积极地尝试确保网络安全融入微电网。”他指出，六七个月前发布的战术微电网标准已将网络安全融入其中，“这涉及到基础研究投资。”

微电网投资包括能源弹性和保护投资计划，这是国防军事建设计划的一个子部分，旨在资助节约能源和水资源、降低国防部能源成本和提高能源弹性和安全性的项目。项目包括位于加利福尼亚州亨特利吉特堡的太阳能微电网。

海军陆战队的一份新闻稿称，位于佐治亚州的海军陆战队后勤基地奥尔巴尼在2022年实现了电力“净零”目标，这意味着该基地一年内从可再生能源中生产的电力与其从公用事业供应商处消耗的电力相同。

先进的微电网控制、生物质蒸汽轮机和垃圾填埋气发电机是实现净零排放的解决方案之一。

这一成就凸显了布莱恩所说的错误印象：可再生和高效能源技术与国防任务之间存在着矛盾。

“有利于战斗力和有利于气候的因素之间存在着广泛的交集。因此，这些技术虽然清洁，但也为该部门提供了关键的军事能力，”布莱恩说。

提高燃油效率的技术还可以使飞机更安静、产生更低的热量特征并飞行更远，从而减少后勤需求和危险的加油操作。太阳能电池板可提高基地的弹性，同时减少碳排放。能源存储已融入国防部的数千项能力中，可再生能源和效率技术“与任务要求高度契合”，布莱恩说。

“没有这项技术，你就无法使用它们，”他说，“所以，你必须想办法讨论这些技术提供的功能，而不是以一种暗示有权衡的方式来进行对话，因为我不相信情况会这样。”