用可再生能源发电的摩天大楼

□文/ 李忠东

海德拉大楼 捕捉雷电获取氢能源

用氢气发电燃烧干净，只排出水蒸气和热量，没有有害废气，是一种令人向往的清洁能源。然而，由于需要大量的能量才能生产氢燃料，因此使得这种清洁能源难以推广。现在，极富创意的美国海德拉摩天大楼以一种了不起的方法破解了这道难题。它能从不需要成本的雷电中获取能源，把水分解成氢和氧，让人深感震惊。

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雷电是一种常见的大气中的放电现象，通常产生于雷雨云形成的过程中。闪电的种类很多，有线状闪电、带状闪电、球状闪电、联珠闪电、超级闪电和黑色闪电等。全球雷电平均每天达800多万起，每年要发生30多亿起。全世界70%的闪电出现在热带地区，如新加坡、美国佛罗里达州中部、委内瑞拉和刚果民主共和国的基富卡等。那么一次闪电的能量究竟有多大呢？它可以让一只100瓦的灯泡亮3个月。一道闪电撕裂云层，破天而出，短的可能只有数百米，长的却可达到数千米，令人眼花缭乱，惊心动魄。闪电时放电通道中空气的温度突然加热到17 000℃ ~28 000℃之间，相当于太阳表面温度的3~5倍。雷电电荷在传导放电的过程中，产生很强的电流。它能将空气击穿成枝形放电，出现的光亮就是闪电。闪电的高热致使空气急剧膨胀，形成爆炸的冲击波，爆炸时产生的声音就是雷声。

海德拉摩天大楼其上层是闪电之顶，下层为未来派的超级塔式建筑。顶部的尖塔蜿蜒曲折，酷似一只水螅。外壳用石墨烯和一种超级碳材料制成，这种超级碳材料的硬度比钢强200倍，具有极好的导热导电性能。

雷电灾害被称为“电子时代的一大公害”。然而科技人员却通过海德拉摩天大楼驾驭雷电，变害为宝。在闪电攻击时，塔尖的石墨烯外壳能直接从闪电中把难以置信的大量能量引到大楼底部的电池里贮存起来，接着用这种电能通过电解作用从水中电解出氢气，提供源源不断的氢能源。

有趣的是，科技人员之所以把海德拉摩天大楼上层的闪电之顶建造成扭曲形状的塔形，灵感来自于多细胞无脊椎的淡水动物水螅。在大楼下层，建有一个研究中心、住房、科学家及其家人的休闲区。

防噪大楼 把噪音巧妙转换成电能

噪音是城市环境和人们日常生活中的一部分，已成为最普遍的污染形式之一，然而它又是一个重要的能量来源。由来自多个国家合作设计的防噪摩天大楼，不但可以防治城市噪音污染，而且还能把噪音转换成清洁能源。它的设计富有创新，环保功能极强，入围美国著名建筑杂志《eVolo》2013年度摩天大楼设计大赛。

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防噪摩天大楼高100米，外面安装了两层可以吸收噪音的材料，在它们上面有一个金属框架。金属框架外再装上84 000根电动纤毛，它们十分敏感，可以收集正在行驶的汽车、火车、人行道和路过飞机发出的噪音。每根电动纤毛装备有声音传感器，它们先将噪音的振动转换成动能，然后再采用一种新的驱动方法把动能转化为电能。电流由主存储室储存起来，随后再分配到各电网，作为正常用电来使用。

主要高速公路和铁路枢纽附近噪音最大，最需要被吸收掉，因此防噪摩天大楼将建造在这些地方。设计团队估计，在人口稠密的城市，每一座防噪摩天大楼全年能产生150兆瓦的电能，可以满足洛杉矶10%左右的照明需求。清洁能源还有助于减少城市的碳排放和对煤炭、石油和天然气等化石燃料的依赖。几个防噪大楼加起来，就能够使城市的用电紧张状况得到极大地缓解。

“毛发”式大楼 提取风能用压电技术发电

建筑师偶尔会突发奇想，设计出违背常规的另类建筑物，瑞典设计人员推出的可以发电的“毛发”式摩天大楼便是其中的代表。整个建筑被能提取风能的海葵般毛发所覆盖，高科技含量令人叹为观止。现代都市人口密集，拥挤不堪，似乎难以找到传统风力涡轮机的容身之处，建设风力发电场可谓是一种挑战。而“毛发”式摩天大楼向空中发展，不会占用太大的空间，不存在什么危险，能妥善地解决上述问题。

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摩天大楼发电系统利用压电技术，将动能转化成可存储供日后使用的电能。压电技术的原理是：当某些晶体受到机械力而发生拉伸或压缩时，晶体相对的两个表面会出现等量的异号电荷，这种现象叫做压电现象，具有压电现象的介质称为压电体。当压电体出现机械形变时，它的极化强度发生变化，导致表面吸附的自由电荷随之而变。如果将两个表面装上电极并用导线接通，变化的自由电荷便从一个极板移至另一极板，形成电流。“毛发”式摩天大楼不但可以发电，而且能够美化城市。覆盖在建筑物上的毛发会产生运动幻觉，使通常静态的城市天际线给人飘动的错觉。“毛发”式摩天大楼在瑞典斯德哥尔摩南塔的基础上建造，将以崭新的面貌和新的技术赋予旧塔新的生命，为斯德哥尔摩增加一道靓丽的风景。