千瓦厚能源与生态实验室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/kiwaho 太阳文火炖地球,洒遍人间光和热。新鲜的能量随手可汲,何必舍近求远挖地球?自由能源万岁!

博文

城市良心—下水道不仅抗洪减灾,也是绿色能源! 精选

已有 11494 次阅读 2017-8-3 06:53 |系统分类:科研笔记| 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




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

上一篇:同位素201Hg全部剔除后的水银还是温敏液金属?
下一篇:基于电子直线急刹车的超低能热中微子发生器
收藏 IP: 192.168.0.*| 热度|

31 钟炳 尤明庆 朱晓刚 张云 杨学祥 侯沉 宁利中 代恒伟 陈楷翰 侯成亚 焦豹 李学宽 张晓良 黄永义 张操 李颖业 樊采薇 晏成和 郭奕棣 郭新磊 zjzhaokeqin DavidHK EarlyMuddyBee rdebug lyyng azzx sciguru techsavvy xlsd dulizhi95 yinda7216

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (33 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-11-19 17:24

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部