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城市良心—下水道不仅抗洪减灾,也是绿色能源! 精选

已有 5955 次阅读 2017-8-3 06:53 |系统分类:科研笔记|关键词:下水道,城建,基础设施,废水,污水,水处理,雨水,暴雨,泄洪,水淹,低水头,小水电,美国,欧洲,市政,良心工程| 下水道, 城建, 废水, 基础设施, 污水

今年又遇上创了某个历史段记录的高温洪涝,至于哪个历史段,各方也语焉不详,往大说百年不遇,往小说几十年不遇。很多地方突破40度,同期很多地方成泽国。仅展示2张网上搜罗的照片,看看有多触目惊心。

武汉暴雨开启看海模式.jpg

flooded-street-2017.png

其实,降雨也能带来大量的可再生能源,就看愿不愿意利用,以及怎样用。

年降雨量1000mm是地球各地的平均值。这个基数,加上城市每时每刻都在发生的生活污水排放,足够保证城市地下废水管网的众多关键接点处,能永不停息地有激流穿行。

因而,地下雨水废水排放释放的重力势能,也是颇有价值的清洁能源,基本能保证7x24不间断供应,而暴雨期间更是能量大丰收的时机,这比太阳能光伏技术受制于日夜变化要强得多。

随着智能化城市概念的兴起,市政部门很有兴趣实时监控排污管网内部的运作情况,期待像电力调度部门那样有个SCADA系统,监控厅布满显示器。但那些阴暗角落如何给传感器、信号变送器等装置供电,肯定是个头痛的问题。

城市地下废水排放管网,一旦星罗棋布地安装了咱千瓦厚研发的百叶窗式透平发电机,除了大笔售电额外收入进帐外,城市排水排污的智能化集中遥测监控问题也迎刃而解。

早在今年5月的一篇博文中,我就提炼出了计算低水头河流能量密度的公式:功率密度= 500V^3 瓦/平方米。乘以透平机的百叶窗面积,就是最大可开采的功率。

地下废水管网,虽不像地面河流有那么任性的巨大横截面积,但枢纽点的流速通常比河流要大很多倍,由于3次方的指数关系,可开采的能量仍然很高。

例如,某结点处的流速5米/秒,地下过水的水渠截面积3平方米,则此处安装的小水电发电机,可收获的能源功率约3*500*5*5*5 = 188千瓦。很可观啊,每小时产能188度电,按每度电5毛钱算,每天创收¥2256元!

虽然城市地下废水可能脏了点,甚至臭水也可能流过发电机,没关系啊,这个因素仅考验透平机的耐腐蚀能力,而不影响功率密度,所以获利仍是干净的嘛!只要是绿色能源都是值得点赞的,不是吗?

citysewer-drainage.jpg

上图的地下废水排放水头高度够猛,拿来搞小水电不错。适合常规转子型透平发电机。

sewer rain water drain.jpg

NYC_Sewer_CSO_NC_B5_090111_020.jpg

上两图的地下雨水排泄水渠,特别适合我发明的百叶窗式板条往复运动透平机,而常规转子透平机,则明显不便于安装且难以最大限度利用水能。




上3图摘自我以前的博文,展示了百叶窗式透平机的工作原理。

Taichung opera house under construction.jpg

上图为香港新建的地下集水排水宏大结构

drains of canada.jpg

上图为加拿大Toronto市为暴雨快速泄洪修建的地下排水渠

下水管网改造时,要铺设新的大口径水管。透平机可以直接预装,如下图所示一款。其转子较简单,采集水能远不如百叶窗式。但优势是成本低廉,可化整为零分布式在野外发电,为附近的遥控遥测设施供电。

Lucid_pipe_promo.jpg

Pipe Overflowing Into Canal.jpg

上图案例,适合用管道内嵌式小型发电机。

如不希望在路面随处开膛破肚搞改造的城市,可在已有地下雨水污水枢纽各出口处,加装百叶窗式透平机发电,不失为更务实的上上策!

城市良心的未来展望

西方发展成熟的城市,都很重视地下大型排水基础设施,肯花大本钱。

随着中国城市化进程的加快,城市防洪设施的落后状态逐渐显露出来:雨稍微下得急点,街道很快积水,不久甚至能行皮划艇。直到这时,人们这才意识到这是一个良心工程!

从前面图片可看出,难怪“吃惯高速发展快餐”的新兴城市不愿深度搞地下管网建设,所需投资真的不比搞地铁低太多。你看香港那个地下排水设施,不见得比地铁的几何尺度小多少。

钱花在面子上,一贯是传统文化的思维逻辑,政绩工程更是官员趋之若鹜的。里子不给力,面子很难撑,相信领导人终会理解这个道理。

大投资如果缺少大回报的期待,是会打击积极性的。我指明的这个清洁能源之回报,加上决策者慢慢意识到里子比面子更重要,推广我们的新能源理念定会前途无量。届时,市民也许再也不用担心:暴雨导致城市出现看海模式!

市场潜量估计

据业内人士估计,仅美国未来基建设施升级改造,尤其特朗普鼓吹的万亿基建投资蓝图,主干疏水管道内嵌发电机市场不下60亿美元,不需挖路的地下枢纽点就地改造,因简便易行而拥有更大市场空间。

欧洲国家因城建历史悠久,地下疏水“河流”纵横交错,非常适合:枢纽点因地制宜加装低水头小水电系统,其市场潜力大得难以估量。

青岛市的地下排水系统,是百多年前德国人精心打造出来的,全中国就数青岛最不怕水淹,这一亮点已广为人称道。其它姊妹城市的地下排水系统,与西方发达国家差距可不是一点点。但只要各地市政当局看准了自己的软肋,认真搞升级换代的基建工程,我们倡导的结合废水流清洁小水电升级模式,在中国市场的推广中,预期仍然一片光明!

参考文章:

1、百叶窗式透平机在浅滩河流的小水电应用 http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1057922.html

2、创新发明--百叶窗式低水头河流小水电装置 http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1057381.html

3、龙应台:下水道是城市的良心 http://www.weixinyidu.com/n_1879909

4、关于“城市良心” 雨果究竟是怎么说的

http://news.xinhuanet.com/city/2016-07/13/c_129142270.htm

5、下水道是「城市的良心」,日本首都圈为何不会淹水

http://www.sohu.com/a/102064421_113727




http://blog.sciencenet.cn/blog-2339914-1069259.html

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