未来城市不遥远：透明太阳能和建筑上的风机神助力

城市扩张不断敦促能源变革

2050年时，世界上2/3的人口将会聚集在城市。城市机能正常运转的动力来自于能源，不论是使用更多的可再生能源来发电，还是不断采用领先技术提高能效，应用前沿储能技术等，城市在节能减排、应对气候变化方面有着惊人的潜力。

传统可再生能源技术难以攻占城市每个角落

近来刊登于《科学》学术期刊的一篇研究谈到，大可以将可再生能源以及节能技术融入到城市景观中去。考虑到城市中的建筑密度与人口密度都非常高，城市的环境常常不能满足传统可再生能源发电与节能技术的基本要求，应用这些传统技术也确实很具有极大的挑战性。比如你能想象把占地几英亩的光伏板铺设在上海市的中心，或者把200英尺高的风机建在纽约市的中心么？那简直是外星人入侵好么！简直吓死宝宝了。

这么难，科学家总是能做到。在现有可再生能源技术上加以改造，还是能在城市能源系统中找到解决办法的。加州大学伯克利分校的Daniel Kammen 和 Deborah Sunter最近发表了一篇文章，评选出了几个最适合在城市中应用和发展的可再生能源项目与节能技术。今天要讲的透明光伏板和建筑附带风机就是其中两个最有创造性的了。

透明的太阳能电池简直可以贴满建筑表层

尽管全球各地的城市已经可以运用各种类型的太阳能发电技术，可是仍然存在不少争论。认为太阳能发电可能是未来最具有吸引力的一种能源。伯克利分校可再生能源实验室的    Kammen主任指出，“或许很多非热带地区觉得太阳能不可能成为主流能源，但是我认为太阳能在各种环境中都是最适合发展的可再生能源，因为如今我们已经可以通过各种各样的方式来利用太阳能。”比如今天要聊的透明太阳能板发电，简直要逆天！

传统的太阳能板对建筑物的屋顶有着严格的要求，比如说是否有足够的空间，或者安装角度能否获得足够的光照等。但是现在，麻省理工的研究者研制出了一种透明的太阳能电池板，这些电池板可以在不改变外观和供能的情况下，镶嵌在建筑物的窗户上，以便获取更多的太阳能。这一发明使得太阳能发电技术可以为城市建筑产生远比现在自身建筑需求量更多的电力。

这是如何做到的呢？这类透明太阳能板只吸收红外线和紫外线。可见光会在没有任何阻碍的情况下通过电池，因此我们的眼睛都不能发现。用Kammen的话来说，研究人员现在已经可以做到通过对太阳能电池板进行“调波”来设置可以用来截获太阳光的不同波段，从而来寻求最优发电的波段模式。例如在太阳光线直射比较多的地区，可以将通过设置使得太阳能电池板接收更多的短波辐射；而在云量通常比较大的地区，则可以使得太阳能电池板以接收长波辐射为主，以此获取更多的太阳能。

建筑自带的微型风力发电简直要上天

一说到风能，大家往往会想到高高的风机和巨大的、旋转的扇叶，要在高建筑密度的城市里安装这种风机是非常不现实的；但是这么难，科学家们竟然也找到了适用于城市的风能发电技术。

上图中看到的是全新的小型、超轻、高效的城市风力发电机，它们可以在结合建筑物进行安装运行。世界上已经有好多城市在尝试引入这种城市风电机。连世界上最具标志性的建筑之一的埃菲尔铁塔上也安装了两个这样的小型城市风电机。这两个垂直轴心风能涡轮机年发电量可以达到一万千瓦时，相当于埃菲尔铁塔一层的商业区域需要使用的电量。UGE的首席Nick Blitterswyk声明，“当世界各地的游客看到风能涡轮机时，我们距离一个由清洁可靠的可再生能源供能的世界就更近了一步。”

此外，位于我国广州的珠江城大厦也在其大楼的24层及50层共安装有4台7米高的风力发电机，而且由于建筑物的玻璃曲面会使得空气经过这里的时候，风速可以提升约1.5至2.5倍，所以这种建筑设计使得这栋楼里的风电机可以产生出比其他传统独立式风电机多15倍的风能。如果说埃菲尔铁塔的风力发电是建筑绿色加装项目，那么珠江城大厦的风机就是绿色建筑的一项创新设计。

当然未来城市的能源体系变革也不会仅仅止步于透明太阳能发电和建筑附带风力发电的创新发明。此外，城市垃圾燃烧发电、储能技术的不断进步，都能够使得风力不强或者太阳光照较弱也不会影响风电和光伏的使用，可再生能源也将会因此变得更加有竞争力。技术变化太快，城市也应该紧跟步伐，不断在现有城市空间基础上进行改造，在新建城市结构中进行创新，为全球城市早日赢得这场和气候变化赛跑的战役。