这里有一些脑洞大开的发电方式,或许还能解决未来城市供电难题

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到2060 年,超过三分之二的人类将生活在城市中,科学家和科技公司正在寻找在建筑环境中利用可再生能源发电的新法律法律依据。

图1:我不要 还可不里能 储存电力的街灯柱还可不里能 降低城市照明成本

将来,亲们儿的办公室窗户还可不里能 通过太阳照射获取能量,而街道上的灯柱则在混凝土中储存电力。当车辆呼啸而过时,垂直风力涡轮机可能性旋转产生能量。人行道和公路可能性从通勤者、公共汽车以及卡车运动中产生大量能量。无人驾驶出租车车队将把多余的能源回馈给电网,城市通常会更有效地利用它们所消耗的能源。

最少 ,这是或多或少技术专家、环保主义者和城市规划者的能源愿景。但它是与否真能成为现实?

图2:混凝土灯柱还可不里能 变成电池,储存整夜工作所需的电力

新材料展示出更光明的前途。类似于于,由发电站废料制成的水泥混合物还可不里能 把建筑物变成电池。哪此钾土溶胶(KGP)复合材料比普通水泥便宜,每平方米还可不里能 储存60 0瓦电力。研究人员表示,普通的街灯每晚耗电700瓦,而由KGP制造、配有小型太阳能电池板的6米高灯柱还可不里能 储存足够多的电力,可供整个晚上使用。

英国兰卡斯特大学教授穆罕默德·萨菲(Mohamed Saafi)说:“亲们儿可能性证明,KGP水泥混合物还可不里能 用来储存和传输电能,而不还要昂贵的或有害的加上剂。”

图3:哪此小水泥块能给未来的城市提供电力吗?

大量使用KGP建造的建筑也还可不里能 用来存储和释放过剩的电能,以帮助满足城市电网的需求。新材料就有益于使太阳能电池板变得更便宜,更具成本效益。太阳能是城市中最常见的可再生能源,且其发电成本继续下跌,从十年前每瓦约3英镑降至今天的0.4英镑。

在英国,超过三分之一的公司可能性结束了了另一方发电,主要使用屋顶太阳能电池板。但制造硅基太阳能电池板还要耗费大量能源,它还要160 摄氏度以上的温度,但会 我硅的纯度还要达到99.9999%。

图4:太阳能是城市地区最常见的可再生能源

但美国布朗大学工程学教授尼廷·帕杜尔(Nitin Padture)表示,钙钛矿(perovskites)材料制成的太阳能电池面板,还可不里能 制成更薄、更便宜、所需温度更低的面板。可能性它们是次要透明的,也还可不里能 用于窗户上的玻璃。但其缺点是它们中的大多数都所含铅,而铅是某种有毒的金属。

不过,帕杜尔教授和他的团队目前正在研究某种法律法律依据:用钛来取代铅,亲们儿说:“钛很常见,但没人 人想到用它来取代钙钛矿太阳能电池板中的铅。亲们儿目前还不打算取代现有的硅技术,但亲们儿希望推动它向前发展。”

图5:所含钛的钙钛矿还可不里能 制作更高效的太阳能电池板

风能是另某种最常见的可再生能源,传统的涡轮机在建造区域没人 很好地工作,可能性风向变化很大。为此,研究人员尼古拉斯·奥雷拉瓦纳(Nicolas Orellana)和亚森·诺兰尼(Yaseen Noorani)提出了制造球形风力涡轮机的设想,防止风向变化的问提报告 。

奥雷拉瓦纳与诺兰尼开发的O-Wind型风力涡轮机可能性赢得了英国2018年詹姆斯戴森大奖(James Dyson Award),它是有一俩个多 球形装置,无论风从任何方向吹来,它都能旋转。

来自土耳其的科技公司Devici提供了另有一俩个多防止方案,即在道路上使用垂直风力涡轮机,由过往车辆的气流提供动力。该公司表示,其Enlil涡轮机目前正在伊斯坦布尔进行测试,每小时还可不里能 产生1千瓦的能量,足以满足两户家庭的电力需求。该公司还称,你类似于于涡轮机还还可不里能 安装太阳能电池板和地震传感器。

图6:伊斯坦布尔街道上的垂直风力涡轮机

但并就有所有的城市能源开采项目都具有商业意义。类似于于,在法国,工程公司Colas可能性在全国各地,以及美国和日本,开辟出光伏道路。Colas可能性在诺曼底铺设了长近一辆的单行车道,投资460 万英镑。在美国建成的1.6公里双车道公路成本则为360 万英镑。

还有有一俩个多 问提报告 是它们的能源生产能力有多强?太阳能电池板是平插进地面上的,而就有朝向太阳,为此可能性受到交通堵塞的影响,有时也会被雪、泥或水覆盖。

图7:Colas公司估计,在拥有60 00名居民的小镇,一辆长的道路就还可不里能 为公共照明提供足够电力

2014年,阿姆斯特丹建成了长70米的太阳能自行车车道,建设成本为260 万英镑。它在建成后第一年就生产了60 0千瓦时电力。而260 万英镑的建设成本,这座城市还可不里能 在公开市场上购买660 0万千瓦时的电力。

另一项在商业上难以证明其合理性的技术是压电技术。可能性你挤压或多或少材料,如石英,就还可不里能 使电流通过它们。但会 我,汽车和卡车在配备压电装置的特殊路面上行驶还可不里能 产生电力。行人也还可不里能 在特制的人行道上另有一俩个多做。

60 9年,以色列公司Innowattech试验了捕能公路,现在美国的Pyro-E公司也在加州弗雷斯诺的一小段公路上展示类似于于的技术。然而,尽管此举在技术上是可行的,但目前的成本却高得令人望而却步。

或多或少人通过计算发现,在美国建造一辆长的双向捕能公路,还要160 0台压电设备,为建设成本增加60 .20万英镑开支。即使不考虑制造或安装成本,也还要最少 12年的时间不还可不里能 赚回这笔钱。

英国的Pavegen公司可能性开发出了发电人行道,行人每走一步就能产生2到4焦耳的能量。这条人行道每平方米的成本约为2360 英镑,现在可能性在全球超过60 个地点安装,比如交通枢纽和购物中心等。

图8:Pavegen公司在伦敦建成的发电人行道,但它是与否会具有成本效益呢?

这听起来可能性很贵,但太阳能电池板刚上市时也是没人 。Pavegen创始人兼首席执行官劳伦斯·凯姆鲍尔-库克(Laurence Kemball-Cook)表示:“亲们儿相信,将亲们儿的城市变得更好的将不仅仅是科技,还一群人。”

凯姆鲍尔-库克还称:“重要的是,亲们儿通过应用系统进程对亲们儿的互动进行奖励。但会 我,通过在零售环境或街道上选取 更健康的发电人行道,要我帮助所在城市变得更加可持续性发展,并可从中获得回报。”