到2050年，超【chāo】过三分之二【èr】的人类将生活在【zài】城市中，科学家和【hé】科【kē】技公司正在寻【xún】找在建【jiàn】筑环境中利用可再生能【néng】源发电【diàn】的新方【fāng】法。
将【jiāng】来，我们的办【bàn】公【gōng】室窗户可以通【tōng】过【guò】太阳照射获【huò】取能量，而街道【dào】上的灯柱则在混凝土中【zhōng】储存电力。
当车辆【liàng】呼【hū】啸而【ér】过时，垂直风【fēng】力【lì】涡轮机将会旋转产生能量。人行道和公路将会从通勤者【zhě】、公共【gòng】汽车以及【jí】卡车【chē】运动中产生【shēng】少量【liàng】能量。无人驾驶出租车车队【duì】将【jiāng】把多余的能【néng】源【yuán】回馈给电网，城【chéng】市通常会更【gèng】有效地利用它们所消耗的能源【yuán】。
至少，这是许多技术专【zhuān】家【jiā】、环保主义者和城市规划者【zhě】的能源愿景。但【dàn】它是【shì】否真能成为现【xiàn】实?
新材料的发展，展示出了更光明的前途。
使用KGP水泥混合物储存和传输电能
由发电站废料制成的【de】水泥混合物可以把建【jiàn】筑物变成电池。这些钾土溶胶(KGP)复合材料【liào】比普通水泥【ní】便【biàn】宜，每【měi】平【píng】方米可【kě】以储存500瓦【wǎ】电【diàn】力。
研究【jiū】人员表示，普通的街灯【dēng】每【měi】晚【wǎn】耗【hào】电700瓦，而由KGP制造、配有小型太阳能电池板的6米高灯柱可以储存足够多的电力，可供整个晚上使用。
混凝土灯柱可以变成电池，储存整夜工作所需的电力
英国【guó】兰卡斯特大学教授穆罕【hǎn】默德⋅萨菲(Mohamed Saafi)说：“我【wǒ】们已经证明，KGP水泥【ní】混合物【wù】可以【yǐ】用来储存和传输【shū】电能，而不需【xū】要【yào】昂贵的或有【yǒu】害的添加剂【jì】。”
这些小水泥块能给未来的城市提供电力吗?
大量使用KGP建造【zào】的建筑也可以用来存【cún】储和释放过剩【shèng】的电能，以帮【bāng】助【zhù】满足【zú】城市【shì】电【diàn】网的需求。
太阳能成为城市中最常见的能源
新材料【liào】也有助【zhù】于使太阳能电池板【bǎn】变得更【gèng】便宜，更具成【chéng】本效益【yì】。太阳能是城市中最常【cháng】见【jiàn】的可再【zài】生能源，且其发电成本继【jì】续下跌【diē】，从十年前每【měi】瓦约3英镑降至今天的0.4英镑。
在英国，超过三分【fèn】之一【yī】的公司已【yǐ】经开始自己发电，主要使用【yòng】屋顶太阳能【néng】电【diàn】池板。但制造硅基太【tài】阳能电池板需要耗费大量能源，它需要1400摄【shè】氏度以【yǐ】上的【de】温度【dù】，而且硅的纯【chún】度【dù】必须达【dá】到99.9999%。
美国【guó】布【bù】朗大【dà】学工程学教授尼廷【tíng】⋅帕杜尔(Nitin Padture)表示，钙钛矿(perovskites)材料【liào】制【zhì】成的太阳能电池【chí】面板，可【kě】以制【zhì】成更薄、更【gèng】便宜、所需温度【dù】更低的面板。由于它们是部分透【tòu】明的，也可以用于窗户上【shàng】的玻【bō】璃。但其缺点是它【tā】们中【zhōng】的大多数都【dōu】含有铅，而铅是一种有毒的金属。
不过，帕杜尔教【jiāo】授和他的团队目前【qián】正【zhèng】在研究【jiū】一种方法【fǎ】：用钛来【lái】取代铅。
他说：“钛很常见，但没有人想到用它来取【qǔ】代钙钛矿太阳能电池板【bǎn】中【zhōng】的铅。我们目【mù】前还不打【dǎ】算【suàn】取代现【xiàn】有【yǒu】的硅技术，但【dàn】我们希望推动它向前发【fā】展【zhǎn】。”
道路两旁的垂直风机成为一道城市风景
风能是另一【yī】种最常见的可再生能【néng】源，传统的涡【wō】轮机在【zài】建造【zào】区【qū】域不能很好地【dì】工作，因为风向变化很【hěn】大。
为此，研究人员尼【ní】古拉斯·奥雷【léi】拉瓦纳(Nicolas Orellana)和亚森·诺兰尼(Yaseen Noorani)提出了【le】制造球【qiú】形风力涡轮【lún】机的设【shè】想，解【jiě】决风向变【biàn】化【huà】的问题。
奥雷【léi】拉瓦纳【nà】与诺兰尼开发的O-Wind型风力涡轮机已经赢得了英国2018年詹【zhān】姆斯【sī】戴【dài】森大奖(James Dyson Award)，它是一个【gè】球【qiú】形装置，无论风从任何【hé】方向吹来【lái】，它都能旋转。
来自土耳其的科技公司Devici提供了另【lìng】一个解决方案，即【jí】在【zài】道【dào】路上使用垂直风力涡【wō】轮机，由过【guò】往车【chē】辆的气流提供动力【lì】。
该公司表示，其Enlil涡轮机【jī】目前【qián】正在伊斯坦布尔进行测试，每小时可以产生1千瓦的【de】能【néng】量【liàng】，足以【yǐ】满足两户【hù】家庭【tíng】的【de】电力需求。该公司【sī】还称【chēng】，这种涡轮机还可以安装太阳【yáng】能电池板和地震传感器。
伊斯坦布尔街道上的垂直风力涡轮机
光伏发电道路的尝试一直在进行
但并不是所有的城市能源【yuán】开【kāi】采【cǎi】项目都具有商业意义。例如【rú】，在法国，工程公司【sī】Colas已【yǐ】经【jīng】在全国各【gè】地，以及美国和日本，开辟出光伏道路【lù】。
Colas已经在【zài】诺曼【màn】底【dǐ】铺设【shè】了长近1公里的单行车道，投资430万英镑【bàng】。在【zài】美国【guó】建成的1.6公里双车道公【gōng】路成本则【zé】为380万英镑。
还【hái】有【yǒu】一个问题是它们【men】的能源生产能【néng】力有多强?太阳能电池板是平放在地面上【shàng】的，而【ér】不是朝向太阳，为【wéi】此可【kě】能受到交【jiāo】通堵塞【sāi】的影【yǐng】响，有时也会被雪、泥【ní】或水覆盖。
Colas公【gōng】司估【gū】计，在拥有5000名【míng】居民的小镇，1公里长的道【dào】路就【jiù】可【kě】以为公【gōng】共照明提供足够电力
2014年【nián】，阿姆斯特丹建成了长70米的太阳【yáng】能自【zì】行车车道，建设成本为260万英镑。它在建成后【hòu】第【dì】一年就生产了【le】3000千瓦时电力【lì】。而260万【wàn】英镑的建设【shè】成本，这座城市【shì】可以在【zài】公开市场上购【gòu】买6500万千【qiān】瓦【wǎ】时的电力【lì】。
让汽车和行人生产能源的捕能公路
另一项在商业【yè】上难以证【zhèng】明其合【hé】理性【xìng】的技术是压【yā】电技术。如果【guǒ】你挤压【yā】某些材【cái】料，如石【shí】英【yīng】，就可以使电流通过它们。因此【cǐ】，汽车和卡车在配备压电装置【zhì】的特【tè】殊【shū】路面上行驶可以【yǐ】产生电力。行人也可【kě】以在特制的人行【háng】道上这样做【zuò】。
2009年，以色列公司Innowattech试验了捕能【néng】公路，现在【zài】美国的Pyro-E公司也在加【jiā】州【zhōu】弗雷斯诺的一小段公【gōng】路上展【zhǎn】示类似【sì】的技术【shù】。然而【ér】，尽管此举在技术上是可行的【de】，但【dàn】目前的成本却【què】高得令【lìng】人望而却【què】步。
有些人通过计算【suàn】发【fā】现，在美国建造【zào】1公里长的双向捕能公路，需要13000台压电【diàn】设备，为建【jiàn】设成本增加30.7万【wàn】英镑开支。即使【shǐ】不考【kǎo】虑制造或安装成本，也需要大约【yuē】12年【nián】的时【shí】间才能【néng】赚回这【zhè】笔钱【qián】。
英国的Pavegen公司已经开发【fā】出【chū】了【le】发电人行道【dào】，行人每走一步【bù】就能产生2到4焦耳的能量。这条人行【háng】道【dào】每【měi】平方米的成本约为【wéi】2350英镑，现在已经在【zài】全球超过【guò】200个地点安装，比【bǐ】如交通枢【shū】纽和购【gòu】物【wù】中【zhōng】心等。
Pavegen公司在伦【lún】敦【dūn】建成的发电人【rén】行道【dào】，但它【tā】是否会【huì】具有成本效益呢?
这听起来可能很【hěn】贵，但太阳能【néng】电池板刚【gāng】上市时也是如此。Pavegen创始人【rén】兼首席执行官劳伦斯·凯姆鲍尔-库克【kè】(Laurence Kemball-Cook)表示：“我【wǒ】们相信，将我【wǒ】们的【de】城【chéng】市变得更好的将不【bú】仅仅【jǐn】是科技【jì】，还【hái】有人。”
凯【kǎi】姆鲍尔-库【kù】克还称：“重【chóng】要【yào】的是，我们通过应用【yòng】程序对【duì】人们的互动【dòng】进行【háng】奖励。因此，通过在零售环境或街道上选【xuǎn】择更健康的发电【diàn】人【rén】行【háng】道【dào】，你可以帮【bāng】助【zhù】所在城市变得更加可持续【xù】性发展，并可从中获得回报。”
