电能“种”出来吗?
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2011年的一天,法国工程师Jerome Michaud-Lariviere正在广场散步,看到路边的树叶在一丝丝的微风中摇曳,突然灵光一闪:是不是可以做一棵树,然后不需要太大的风,只利用微风就可以吹动叶片获得电力。
于是乎,他组建了一个工程师团队,经过三年的研究,开发出了一个近8米高的原型机,叫做Wind Tree,它的外形像一棵树,每一个枝节中分布着很多个小型的垂直风力涡轮叶片,像树叶一样随风摇动。
它安装在法国西北部布列塔尼的普勒默尔-博杜公社。当然 Jerome 不希望这是唯一一台微风树形发电机,而是家家户户院子里都有一棵可以发电的树(前提是你有院子)。
这棵树刚发明那会儿,价格快飙上天了,售价达56000美元,折合人民币快40万。
由于它发电所需风速并不高,大约每秒2米的风速就可以发电了,不需要在风力大的海边或草原,只需要几乎人类无法察觉的微风,也可以正常工作。这也意味着它的单个树叶发电效率并不高,最大只有约300w,相对于传统的风力涡轮发电机差得太多。
但得益于每个枝节上都有36个叶片,它们可以相互协调,增加发电效率,理想条件下整棵树发电功率达5868w,可以输送110/230v的电压。根据官网的显示,“种”一棵树形发电机发的电,相当于烧864公斤的煤,这是相当的环保啊!如下图所示,树形发电机的发电量越大。
不过 Jerome 自己也承认,如果想要有更好的发电效率,那就得把树形发电机“种”高一点,最好到50米左右,这样就可以获得更稳定的风力,毕竟好处不是啥都有。
但树形发电机也有着无可比拟的优势,比如造型相对于风力涡轮发电机更优美,与周围环境和谐融合,不会破坏风景。而且它的主要结构采用了轻量级的材料,PVC塑料板制作的叶子,它们都可以更换,因此可长期使用。
相比于大型的扇叶涡轮,树形发电机的叶片是垂直式的涡轮,它们在运转时不会发出巨大的噪音,而是像树叶一样轻轻摆动,对人类和动物没有影响。
为了迎合不同人的审美,还弄了3种不同颜色的叶片,除了平平无奇的绿色,还有蓝色的,有橙色的。
原型机很快取得了成功。他们在2015年开始了树形发电机商业化生产,并在法国、比利时、德国等地安装了多个试验项目。在2017年这个项目获得了欧盟的创新奖。原本计划在2020年之前在全球范围内推广树形发电机的,但这个目标到现在还有些距离。因为太贵了……
Jerome希望这棵树可以和其他发电方式结合起来,比如光伏发电、地热发电以及节能建筑。他在发明树形发电机时就声称,只要你在自家院子里种了这棵树,你就再也不用交电费了。这是真的吗?
这要根据不同地区的风力情况和家庭用电量来计算。我们可以假设一个家庭一年的用电量为4000千瓦时(kWh),一个树形发电机一年可以运行280天(假设每天运行10小时),那么每天需要产生4000/280=14.29 kWh的电量。
假设天气没那么好,达不到前面说的5868w,一棵树形发电机可以产生3.1千瓦(kW)的电量,那么每小时可以产生3.1 kWh的电量,那么每天需要运行14.29/3.1=4.61小时。这意味着,如果一个地区的平均风速大于2m/s,并且每天有至少4.61小时的风力,那么一个树形发电机就可以满足一个家庭一年的用电需求。
当然,这只是一个理想化的计算,实际上,风力发电的稳定性和可靠性还受到很多因素的影响,如风速的变化、风向的变化、叶片的磨损、发电机的损耗等。因此,树形发电机更适合作为一种补充能源,与其他能源方式相结合,为节能环保做出贡献。