奥运火炬变迁背后的能源变革

　　兼顾美学与实用的平衡中，绿色环保的概念也逐渐渗透在火炬之中。
　　文 智造前研
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　　1934 年，在国际奥委会雅典会议上决定，恢复部分古代奥运会旧制。规定运动会期间，从开幕日期至闭幕式止，在主体场燃烧奥林匹克圣火。火种必须来自奥林匹亚，采取火炬接力方式从奥林匹亚传到主办国。
　　自此之后，从 1936 年柏林奥运会起，点燃奥林匹克火焰是每届奥运会开幕式不可缺少的仪式之一，延续至今已经经过了 39 届。而在这 39 届奥运会中，奥运火炬从设计、材质以及燃料都发生了巨大的变化，在兼顾美学与实用的平衡中，绿色环保的概念也逐渐渗透在火炬之中，见微知著，奥运火炬变迁的背后是一场能源变革。 01. 第一支传递圣火的火炬
　　柏林奥林匹克体育场的主火炬呈三脚架形状，灵感来自古希腊的图案，大约有 2.20 米高。柏林奥运圣火传递为第一次成功举办的圣火传递，媒体、电台和拍摄奥运会官方电影的团队都对此进行了记录和报道。
　　在第一次奥运火炬传递之前，1928 年阿姆斯特丹奥运会和 1932 年洛杉矶夏季奥运会都有标志性的主火炬点燃仪式。然而，点燃主火炬的火种并非采集自奥林匹亚，也没有通过传递的方式被运送到开幕式现场。
　　使用火炬传递圣火的想法并不是突发奇想。受到古代方法启发组委会最初的想法是将圣火保存在树茎上，这种树茎取自地中海的一种树，这种树以燃烧缓慢而闻名。但是，从实际出发，最终采用了火炬传递的方式。由于市场上没有符合要求的火炬，组委会决定制作特定火炬。
　　（图为 1936 年柏林奥运会火炬，银色钢制材质，整个火炬 70 厘米，其中支架 28 厘米，燃料采用镁管、易燃膏。燃烧时间至少为 10 分钟） 02. 奥运火炬变迁百年
　　现代奥运会火炬传递仪式，经历了三个发展时期 1896 至 1932 年的酝酿萌芽期、1936 至 1980 年的仪式形成期和 1984 年至今的创新发展期。经过 80 余年的发展完善，火炬传递已经形成了完善的仪式。智造前研对过去的 39 届奥运会的火炬细节做了详细的统计。
　　奥运火炬的传递需路经各种自然环境，冬奥会火炬尤其要注意应对冬季地温、多风、多雨雪的气候条件。历届奥运火炬设计都必须通过极为严苛的环境技术测试，在风雨交加、大雪纷飞的各种恶劣的气候条件下，均需保证火炬熊熊燃烧产生明亮的火焰，且需要考虑手持奔跑的传递姿态下，确保火炬火焰燃烧时火炬手的安全。
　　此外，对于一些特殊环境，也需针对性的做出技术调整和突破，以使用极端传递环境的严苛挑战。而燃料作为火炬燃烧的核心成分，一直是火炬设计者精心考虑的重要方面，除了受到化学工业发展水平的影响外，节能、环保、燃烧安全及火焰颜色等均是影响火炬燃料选择的因素。
　　通过上图我们可以看到，早期的奥运会火炬主要是以金属镁作为燃料。镁的熔点为 65.1 摄氏度。在空气中就能点燃燃烧，发出耀眼的白光。但镁十分活泼，同时由于成本较高，燃烧颜色不够美观，后不再采用。
　　天然树脂松香也曾短暂的出现在奥运会火炬燃料中，但是树脂在燃烧过程中会产生大量有毒气体和烟雾，而且有刺鼻的气味。燃烧中途易熄灭，火焰的焰色也并不美观，因此天然树脂松香也只是昙花一现。
　　液化石油气出现在了 1972 年慕尼黑奥运会上，但液化石油气是一种易燃物质，空气中含量超标后遇明火即爆炸。同时在燃烧的过程中对附近的观众的身体健康和生态环境也造成了不低的危害和污染，之后也淡出了奥运会的火炬之中。
　　火药、汽油、酒精和特制橄榄油等等也在奥运会的历史上短暂的留下了一笔，1996 年亚特兰大夏奥会首次以丙烯作为燃料，丙烯燃烧虽然可以产生清晰显目的火焰，但却会产生污染严重的黑烟。2000 年悉尼夏奥会火炬采了用更为环保的混合燃气，丙烷和丁烷以 35:65 的比例混合燃烧产生的火焰无烟尘且清晰明亮。
　　此外，丁烷丙烷混合燃料沸点低，在常温常压下易气化的特点大大减轻了燃料罐的重量，且更为经济。在此之后举办的 2004 年雅典夏奥会、2006 年多哈亚运会等，均采用了相似的燃料方案。
　　近代奥运会的火炬燃料通常采用的是丙烷，价格低廉且温度范围比较宽，常温加压后更易液化，便于贮存在火炬中。丙烷燃烧只形成水蒸气和二氧化碳，没有其他物质，不会对环境造成污染，属于清洁燃料，符合＂绿色奥运＂的理念。同时丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色，这样的颜色便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。这也使得丙烷成为了众多奥运会火炬燃料的首选。
　　通过观察几十届奥运火炬燃料的变化，我们得知火炬燃料已经从结构复杂、易燃烧产生有毒气体的天然高分子有机化合物逐渐转变成结构较简单、沸点低、燃烧更充分的工业烷烃或烯烃。从萘、树脂松香、橄榄油到近几届奥运会普遍使用的烷烃或烯烃的演变，不仅说明了世界化学工业水平的不断提升，体现了奥林匹克运动更加关注环保，关注生命健康的绿色理念，更体现了一场能源革命在悄然展开。 03. 氢能源之变：从设想到应用再到突破
　　2020 年东京奥运会和 2022 年北京冬奥会的火炬燃料都采用了氢气，但两者之间也存在本质上的差别。当时日本计划借助东京奥运势头，大力发展氢能。不仅有丰田车企提供的氢能大巴、作为运动员往返场馆与奥运村之间的工具，同时日本政府还专门在奥运村附近建设了加氢站。但氢能利用涉及＂制备、储存、运输、应用＂多个环节，对氢能综合利用水平要求很高。最终由于受到氢燃料电池市场空间小，制氢、储氢、运氢等环节仍有技术瓶颈，同时成本层面也面临着很大的压力，再加上疫情控制不力等因素影响，最终奥运氢能源秀只能搁浅。
　　而北京 2022 年冬奥会却顺利实现了氢能利用的多个场景，开展制、储、运、加氢全供应链建设，氢能发动机已装配在公交、物流等不同车型；试制氢燃料电池发电车作为赛事场馆应急电源备用，配置输出功率为 400kW 氢燃料电池发电系统，可实现无时差供电切换。北京冬奥会将在延庆和张家口赛区投入 789 辆氢燃料大巴车服务赛事，赛后将转换为城市公交。氢能在北京冬奥会的应用，推动了氢能在交通、发电、供能、工业等多领域全场景示范推广应用，带动全产业链技术进步与产业规模化、商业化发展。
　　（2022 年北京冬奥会火炬设计灵感：北京将是第一个先后举办过夏奥会和冬奥会的＂双奥之城＂。2022 年北京冬奥会火炬是向中国首都的奥运遗产致敬，设计上和 2008 年北京奥运会主火炬造型相似，看起来像一个大卷轴。）
　　目前京张尤其是张家口已形成产业链齐全，具备一定发展潜力的氢能产业发展格局。值得一提的是，2 月 4 日，北京冬奥会张家口赛区火炬台创新采用绿氢作为燃料，点亮冬奥史上首支＂绿氢＂火炬。氢气被认为是最为清洁环保的燃料，其燃烧产物只产生能量和水，是完全的零排放燃料。而根据氢气制备的来源，以煤炭为原料制取的氢气被称作＂灰氢＂，以天然气为原料制备的氢气被称为＂蓝氢＂，用可再生能源电解水制备的氢气被称为＂绿氢＂，是最为环保绿色的氢气。 结语
　　百年奥运火炬的变迁是全球能源领域大调整、大变革的缩影，全球能源技术创新进入高度活跃期，呈现多点突破、加速应用、影响深远等特点。供给侧的可再生能源、非常规油气已进入大规模应用阶段，需求侧的电动汽车和转化环节的智能电网处在市场导入期，可燃冰开发、碳捕获封存等技术有望取得新突破。能源技术革命已经引发了产业革命，将对能源供应结构、生产和利用方式、产业组织、地区格局产生深远影响，并将引领全球进入新一轮工业革命。