

在俄勒冈州波特兰市的一条街道下20英尺处,苏珊·普里迪站在50英尺长的城市供水管道中间。这些管道里装有四台大小如同啤酒桶的涡轮机,看起来像巨大的打蛋器——只不过它们产生的是水力发电。“我们正在捕获原本会流失的能量,”波特兰初创公司Lucid Energy的运营总监普里迪说。
1月份,Lucid成为美国首家安装商业微型水力发电系统的公司,每年启动1100兆瓦的可再生能源发电。Lucid的首席执行官格雷格·塞姆勒说:“我热衷于解决大问题。做别人没做过的事情。”塞姆勒在2011年被招募担任Lucid的领导者之前,已经做了10年的清洁能源企业家。在他的指导下,波特兰项目每年将产生足够的电力来供150户家庭使用。在接下来的二十年里,这相当于卖给当地公用事业公司的价值200万美元的能源。其意义更为重大。
全世界的城市地下都有奔腾的水流;以波特兰为例,水流平均每分钟达到39,000加仑。Lucid利用其极其简单的系统来利用这种能量。水管中唯一的技术是五叶球形涡轮机,直径42英寸,由不锈钢和复合纤维制成。其他大部分部件——密封件、轴承、电网连接——都位于其外部。普里迪说:“整个系统设计得使供水永不中断。”安装在水管中的涡轮机也没有任何环境成本。这与可能杀死鱼类并危害其他野生动物的水力大坝形成了鲜明对比。
“我们正在捕获原本会流失的能量。”
Lucid的系统适用于重力供水管道,这使得它们非常适合西部和东北部地区,那里的水向下流向淋浴和喷洒器。管道中的传感器提供水压和水质数据,可以预警管道破裂或水污染。然而,让城市使用该系统可能是一个艰难的推销。
水务部门在采用新技术时往往规避风险:他们的首要任务是提供清洁、安全的饮用水,而不是发电。但2012年加州河滨市的一个试点项目展示了Lucid设计的系统的安全性和潜力。因此,该公司的涡轮机已获得在输送市政饮用水以及工业、灌溉和废水管道中使用的认证。公用事业部门的预算也很紧张,这就是为什么Lucid引入了投资公司Harbourton Alternative Energy来支付波特兰100万美元的安装费用。该市、波特兰水务局和投资者将在未来20年内分享涡轮机产生的收入。然后,公用事业部门就可以完全拥有它们。由于供水管道可以使用50年或更长时间,额外的收入可能非常可观。塞姆勒说:“这可以为水务设施提供一种新的收入来源。”
他们将需要它。据估计,每年有24万根供水管道破裂。美国环境保护署表示,该国管道状况如此糟糕,需要6500亿美元才能全部修复。
自安装波特兰项目以来,Lucid已经收到了来自中国、巴西、加拿大和韩国等世界各地水供应商的咨询。“地方性的、更清洁的能源,”塞姆勒说,“确实能引起人们的共鸣。”
工作原理

在波特兰42英寸宽的市政供水管道内,Lucid Energy大约每12英尺安装了四台五叶涡轮机。
当水从高处流向低处时,管道内的压力会增加。涡轮机通过管道顶部的发电机将这种压力转化为电能。
安装在管道内的传感器可检测水压变化,有助于预测管道破裂,并监测饮用水中的污染物。
本文最初发表于2015年6月的《大众科学》杂志,是我们“能源新面孔”专题报道的一部分。