最近很多人再問未來新能源的應用「能源互聯網信息通信技術」，今天小編給大家整理了未來新能源的應用「能源互聯網信息通信技術」的相關內容，請往下看。

今天我們介紹一種課本沒有、常識不說的概念：移動應用能源。

在能源種類里，增加一個移動應用能源是否有必要。移動應用能源是指：能源載體跟隨能源利用裝置運動，能源裝置不具備自發生產能源的能力，必須從外部補能。當前移動應用能源主要是有交通工具所用的能源，交通能源占到人類應用能源總量的20~40%之間。在未來人工智能、星際往返將是能源主要應用場合，其需求的能源總量遠高于當前人類已使用能源的總量。而交通工具、人工智能、星際往返等場景的能源都是移動應用能源的場景。

增加這樣一個能源分類的目的是發現并利用其能源規律。

舉例說明一下，煤炭在用來燒水做飯，不算是移動應用能源。利用煤炭燃燒加熱蒸汽機驅動火車，這樣的應用場景是移動應用能源。

移動應用能源有什么特點呢？

移動應用的能源特點有：

1） 能源載體能量密度很重要、在合理范圍內功率密度、能量密度越高越好。

2） 補能方式，能源利用裝置內裝載能量總量的有限，必須及時補充能量。

3） 能源利用裝置本身也需要考慮能量轉換效率、及能量利用密度。

4） 能源載體輸出特性要更好匹配能源利用裝置的需求。

5） 利用合理技術降低外部耗能需求因素，采用能源利用裝置合理回收外部反饋能量。

上面5點特性，可以非常好地解釋移動應用能源系統。可以非常好地解釋并優化移動能源利用裝置。

下面從電動化車輛的設計去說明：如何利用移動應用能源系統規律，優化其設計。（詳見：能源科技新知：移動應用能源（上篇）內容）

圖 1 登月工程耗能巨大

新型增程車設計思想最初是用來優化地月往返模式的，解決了新能源汽車安全、昂貴、里程焦慮和充電難等問題。

下面我們通過阿波羅登月工程來說明如何利用移動應用能源的規律、優化登月工程的設計。

首先，我們先了解一下阿波羅登月工程的能源情況。

阿波羅登月工程是一次裝載能源，多次集中爆炸式釋放能量，實現人和物體的有效位移的能源利用場景。其能源主要用于系統控制、克服地球月球引力、對物體運行狀態（速度、位置、匯聚、分離）進行調整。能量做功的主要方式是直接燃燒，通過燃料的反向運動給火箭和飛行器加減速。其能量需求是固定的。其能量供求關系是有明確的數學關系的。

阿婆羅登月工程的能源總量有多少呢？土星5號火箭，第一級質量為2300噸，煤油/液氧為約2200噸。第二、三級600噸。液氫/液氧約554噸。飛行器LEO質量130噸，LLO質量45噸，液氫/液氧約85噸。月球低軌45噸中還有落月、升月、返回地球的燃料。具體未知，設定為25噸。由此，阿波羅登月工程的總能量為2200噸煤油/液氧和664噸液氫/液氧。

2C12H26（l） 37O2（g）═24CO2（g） 26H2O（l），△H=-17142.8kJ?mol-1

H?(g) 1/2O?g)=H?O(l) △H=-285.8KJ/mol

由上面燃燒熱公式計算出每噸煤油/液氧折算電能是3125度，每噸液氫/液氧折算電能是4410度。整個火箭飛行器上具備的能源折算電能9803240度。其實這個能量的總量并不大，大致相當于1萬輛百公里耗電20度的電動車行走了5000公里。或者相當于遼寧號航母行駛了1630公里。

那么，我們如何才能夠讓阿波羅載人登月工程"節油"呢？

依據移動應用能源的特點，從下面5個方面考慮。

1） 提升能量密度

火箭中液氫/液氧已經是能量最高的可以用的能源載體了。就目前來看找不到更好的能源載體。唯一的辦法是搭配，如使用太陽能電池，核能電池，僅能用于控制電源等等。

2） 補能方式

登月工程中途沒有補能，如果能夠引入補能方式。如LEO軌道補能，月面補能。由于受到齊奧爾科夫斯基公式的作用，如果在飛行器上引入補能方式，并補充了能源載體。那么可以使得整個登月工程的最初起飛質量大幅降低。

3） 能源利用裝置的能量密度，轉換效率

燃料直接影響發動機燃燒的效率，火箭飛行器本身死重這兩個方面是直接影響能源應用的結果。雖然我們可以知道液體燃料發動機效率高達70~90%直接轉化為動能。如果引入電推，盡管電推能源最高只有50%以內的能量能夠轉化為動能，但是可以大幅降低燃料和推進劑的質量，從而實現了登月工程節能節油。

4） 特性匹配

阿波羅登月工程的火箭發射階段，其功率特性是非常高，而進入太空軌道之后的數次點火，功率需求也是很高。其他階段的近似能源靜默階段，只需求少量控制能源。快速集中爆發是其能源需求的特性。

5） 降低外因損耗、回收反饋能量

登月外因損耗主要有動能減速損失，地面阻力損失。落月返地動能制動損失。可回收虧能幾乎沒有可行的技術方案。但可以認為縮減登月工程能源系統的范圍，比如將土星5號第一級火箭設計為可重復利用火箭，將登月工程系統縮減為第二、三級火箭和航天飛行器。這樣劃分雖然總能量需求不變，有利于實現降低能源成本。

通過以上五點認識。我們認為登月工程可以改為如下：

土星5號火箭第一級更改為可重復利用的火箭，其燃料是二甲醚/液氧，一級火箭整體質量會比煤油/液氧大很多，但由于二甲醚/液氧火箭燃燒溫度更低，可以建造更大推力單體發動機、輸送泵。并且可以預期，因發動機、輸送泵質量小、液氧儲罐減少，二甲醚儲罐技術要求低二甲醚/液氧火箭的重量必定比煤油/液氧低。唯一缺點是二甲醚/液氧的能量密度低，僅為2857度電每噸，比煤油/液氧低8.9%，與二甲肼/四氧化二氮（神舟飛船的發射火箭長二F的燃料）相當。而可重復利用火箭的燃料成本遠低于箭體成本。

人貨分離的方式，載人飛船使用電推為輔助，化學直燃發動機為主。貨運飛船使用電推為主，使用時間換能量，電推的電力來源是二甲醚/液氧發電，其產生二氧化碳和水作為電弧電推推進劑。另外一個電力來源是太陽能光伏發電。

無線補能和月面補能、補充推進劑將會是登月工程節能的最關鍵措施。

這里只是做出一些方向性的研判，具體技術實施還需要更多技術論證。目前SpaceX使用甲烷/液氧作為火箭第一級燃料，還將甲烷/液氧作為火星地球往返燃料。這樣的做法非常不可取，從能源角度來說，如果這個模式用來登月，其能源需求總量數倍于本文的登月模式。另外甲烷發動機技術難度比二甲醚大，甲烷儲罐壓力更高體積更大。液氧需求量也更多，儲罐更大。

更致命的是安全性能較二甲醚低。從能源利用角度上說，SpaceX的登陸火星方案不是最優的，此外登陸火星沒有太多經濟價值，完全依靠馬斯克財主家財散盡及美國民眾一時熱情。SpaceX的載人登火，必定如果美國的載人登月，一時興起快射火箭，項目快速萎縮，無法維系。而本文提供的新思路，從能源技術、電推技術及方案優選這些角度大幅降低成本，提升技術成熟程度。讓月火星際活動緩慢地成為現實。

圖 2 人工智能能源利用裝置將會是能源利用主體

通過以上對電動化車輛、登月工程的移動應用能源的設計優化。說明了這樣一種新發現的能源規律。可以預計未來移動應用能源將會是人類利用能源的主要形式。尤其其當人工智能替代人類成為勞動主力，如何讓移動應用能源更好服務人類生產生活？這個議題才剛剛提出，如同一座剛剛被發現的寶藏，可以讓技術人員尋寶。