捕捉地鐵“隧道風(fēng)”

徐煒旋

很難想像，地鐵列車在隧道內(nèi)行駛時帶起的風(fēng)，將滿足北京地鐵站內(nèi)設(shè)施的用電需求。

北京五棵松地鐵站，一股狂風(fēng)從黑洞洞的隧道里沖出，迎面撲來，站臺上候車者們的衣領(lǐng)劇烈地抖動起來。緊跟在風(fēng)后的，是呼嘯進站的列車。趕車的人們?nèi)缤Ｒ粯幽_步匆匆，沒有誰在意那股一掠而過的陣風(fēng)——事實上，那股風(fēng)短短半分鐘內(nèi)便消失無蹤。

在站臺靠近隧道口的地方，幾片像風(fēng)車似地飛轉(zhuǎn)的小葉片停了下來。9m／s!——葉片下的儀表顯示。盯著儀表的幾個年輕人抬起頭來，一臉興奮——這意味著，剛才刮過的那陣風(fēng)，風(fēng)速符合回收利用的條件。

此時，是2009年1月7日上午。這幾人，是蔡波和他的同事們。他們在站臺上徘徊不去，卻一點沒有要坐地鐵的打算。他們是想抓住剛才那陣短暫的風(fēng)，用它來實現(xiàn)一項雄心勃勃的新能源開發(fā)計劃。

在為這項名為“地鐵隧道風(fēng)能回收利用”的計劃做測試時，他們沒有知會地鐵公司，因此只能拿著兩個葉輪風(fēng)速儀站在站臺盡頭靠近隧道口處，緊挨著“禁止入內(nèi)”的警告牌。蔡波有意選擇站臺人流較少的早上10點，以便使測試結(jié)果更精確。

無限動力，隨風(fēng)而來。風(fēng)能開發(fā)早已在大海邊和一些高山上如火如荼，而把這“捕風(fēng)”運動延伸到地底下，這還是第一次。

那陣一掠而過的風(fēng)

蔡波他們屬于鐘衍率領(lǐng)的一個團隊。

鐘衍是北京建筑技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司的副總經(jīng)理。地鐵隧道風(fēng)能開發(fā)項目的最初創(chuàng)意，起源于他2008年秋天一次本來相當乏味的出差。

這位技術(shù)員出身的年輕人駕車沿著京滬高速向山東飛馳而去，車行風(fēng)起，車窗外高速路邊綠化帶的葉片在劇烈地擺動。鐘衍腦海里靈光一閃，他突然想到，這股風(fēng)能不能加以利用呢?

這個念頭像火一樣把他燃燒起來。他已經(jīng)記不清那趟出差都干了些什么，一回到北京，馬上迫不及待地和幾個技術(shù)員說起這個想法。

但問題很快被提出——高速公路作為一種隨機、敞開的交通設(shè)施，多數(shù)路段是露天的。車輛行駛產(chǎn)生的風(fēng)，總能量或許可觀，但在時間和空間上都較為分散，可聚合性比較差，風(fēng)聚不起來，便不好利用。

幾個人于是把注意力轉(zhuǎn)向高速公路上的隧道。但高速路的隧道地段比較少，且隧道長度一般較短，也不利于風(fēng)能收集。

既要有便于風(fēng)能聚合的相對封閉的環(huán)境，又要有便于收集風(fēng)能的較長的隧道里程，綜合考慮這兩點，最后，鐘衍瞄上了地鐵隧道的風(fēng)。

可是，當去年10月，鐘衍第一次在公司里提起回收地鐵隧道風(fēng)能的設(shè)想時，大部分人都只是皺了一陣眉頭了事——打地鐵風(fēng)的主意?很難吧。

首先，地鐵屬于壟斷行業(yè)，能否容許外部力量介入地鐵資源的開發(fā)，大家都覺得心里沒底。此外，在這個新鮮的想法上在商業(yè)上到底具有多大的可行性，也不確定。

于是，“地鐵隧道風(fēng)能開發(fā)”的初步試驗，包括建國門、五棵松、朝陽門、西直門四個地鐵站的風(fēng)能測試，都只能在鐘衍、蔡波和團隊少數(shù)幾個人中間低調(diào)進行。直至今年春節(jié)過后，公司仍然在新年發(fā)展計劃中也只字未提及這一項目。

“這一項目相關(guān)的一些技術(shù)尚未獲得專利保護，太早宣布恐怕就要落入他人之手?！辩娧芙忉屨f。直到今年3月，當與此項目相關(guān)的兩項專利技術(shù)研發(fā)成功，并得知可以獲得兩項技術(shù)專利后，這項計劃才對外公布。

鐘衍為這個項目起的名有點拗口——“建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部運動風(fēng)力蓄能技術(shù)研究”。

在朝野上下將新能源產(chǎn)業(yè)視為金融危機下刺激經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)調(diào)整突破點的形勢下，項目終于6月2日獲得建設(shè)部的正式立項審批。

按計劃要求，鐘衍他們必須設(shè)計完成一套用于地鐵隧道風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，單臺發(fā)電機的設(shè)計發(fā)電功率要達到500瓦，設(shè)備使用壽命大于10年；整個系統(tǒng)的發(fā)電量要能夠滿足一座小型地鐵站的照明需求，同時還要不影響地鐵交通的正常運轉(zhuǎn)。

這個發(fā)電系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期要控制在四到五年之內(nèi)。

把地鐵站變成發(fā)電廠

得知夢想有可能照進現(xiàn)實，鐘衍和他的團隊變得更忙碌，一邊是繼續(xù)機型測試和設(shè)計，一邊聯(lián)系地鐵公司和投資單位。

6月14日，這項技術(shù)的模型在北京節(jié)能環(huán)保展上亮相。在北京建筑技術(shù)公司的沙盤邊緣，桶形的小風(fēng)輪立在圓柱形的底盤上，一列“地鐵列車”駛過模擬隧道，旁邊豎立的幾個小風(fēng)輪立即飛快轉(zhuǎn)動，引來不少觀眾駐足。

“這只是模型，投入實用時，安裝的真正的風(fēng)輪將是一種細長的桶形風(fēng)輪，它將被架在地鐵隧道兩側(cè)的壁面上。”鐘衍解釋說，風(fēng)輪設(shè)計成細長的外形，是考慮到地鐵隧道比較狹窄，而且風(fēng)輪安裝不可以破壞隧道結(jié)構(gòu)和妨礙地鐵交通。

而設(shè)計為桶形，是為了使風(fēng)輪可承受的風(fēng)速更大一些。根據(jù)初步測試，地鐵最高車速約70公里，折成風(fēng)速大約是14-15m／s，因此這一項目設(shè)計的風(fēng)輪預(yù)計最少能承受20rids的風(fēng)速。

在蔡波他們對五棵松、朝陽門、西直門、建國門等四個地鐵站的測試中，列車經(jīng)過的風(fēng)速大約在5-7m／s之間，最高達到15m／s。實際測試與數(shù)據(jù)測算結(jié)果基本相符，看來這一設(shè)計標準是具備可行性的。

如果鐘衍的計劃順利進行，最快兩年后，當列車駛過地鐵隧道時，將能帶動隧道兩側(cè)的風(fēng)機轉(zhuǎn)動，然后通過輸送、蓄能、并網(wǎng)等環(huán)節(jié)傳送到地鐵站臺，解決地鐵站的照明及廣告牌用電。

根據(jù)蔡波他們的考察，北京地鐵每天運行約200班次，每班次有效風(fēng)速持續(xù)時間為30秒。鐘衍的團隊目前為他們的風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計的額定發(fā)電功率是5003Z／臺，則每臺發(fā)電機在一年365天的發(fā)電量約為300千瓦時。

而北京地鐵兩個站臺之間的間距約為1.2公里，全速行駛區(qū)段在800米左右，按照初步設(shè)計，將每隔5米在隧道雙側(cè)安裝風(fēng)輪，這樣一個站點之間將安裝約320個風(fēng)輪，一年總發(fā)電量可達到96000千瓦時，基本可以滿足一座小型地鐵站的照明用電。

北京地鐵一號線、二號線、十號線、五號線地下部分可供進行風(fēng)能開發(fā)的，總共有74個車站，假設(shè)每座地鐵站的一年總發(fā)電量都可達到96000千瓦時，則74車站一年的隧道風(fēng)將可轉(zhuǎn)化為7104000千瓦時的電能。

在旨在擴大內(nèi)需的基建熱潮下，全國目前共有12個城市的36條城市軌道交通線路在建。如果鐘衍的計劃成行，未來這些為數(shù)眾多的地鐵站將可能被改裝成一個個小型的“發(fā)電廠”，那股一掠而過的風(fēng)將可節(jié)省一筆可觀的能源。

對于地鐵系統(tǒng)的用電，鐘衍介紹說，地鐵系統(tǒng)本身用電量很大，靠能量回收是無法滿足需求的，機車和設(shè)備的動力電依然需要常規(guī)的供電系統(tǒng)提供電能。

鐘衍認為，目前隧道內(nèi)風(fēng)能的回收利用在技術(shù)理論上已經(jīng)沒有問題，下一步將考慮進行地鐵模擬試驗，并對采集器等設(shè)備的設(shè)計、材料進行進一步研究。

但他承認，目前這項技術(shù)實踐應(yīng)用之路還有很長。包括風(fēng)輪的設(shè)計、風(fēng)輪之間的距離都是技術(shù)研發(fā)中尚未確定的環(huán)節(jié)。

風(fēng)投的新獵物

目前，對于鐘衍來說，最迫切的是能與地鐵方面達成合作，因為真正的模擬實驗需要風(fēng)道，而與地鐵公司可以利用現(xiàn)成的風(fēng)道。

另一方面，他也希望能夠利用地鐵的蓄電等設(shè)備，以降低成本。鐘衍透露，目前已經(jīng)與地鐵方面聯(lián)系，但由于正處于測試階段，還沒有正面接洽。

而另一問題，是解決投入與產(chǎn)出的問題。北京建筑技術(shù)公司對于地鐵風(fēng)能回收利用的投入計劃是70萬。鐘衍告訴記者，70萬將用于做模擬、小樣機、搭個試驗臺的研發(fā)工作，以及合作的勞務(wù)費。

但顯然70萬只是一個起步，在這一階段的研究之后，要進一步進行深度研發(fā)、試驗測試和市場開發(fā)，則需要通過投資公司尋找融資渠道。具體的投資額目前項目組尚未核算出來。

鐘衍希望能夠引進風(fēng)險投資，但他必須說服風(fēng)險投資客，制訂該項目投資的可行性報告。