到2050年，超【chāo】过三分【fèn】之二的人类将生【shēng】活在【zài】城市中，科【kē】学家和科技【jì】公司正在【zài】寻找在建【jiàn】筑环境【jìng】中利用可再生能源发电的新方法。
将来，我们的办公室窗户可以通过太阳【yáng】照射获取【qǔ】能量【liàng】，而【ér】街道上的灯柱则在混【hún】凝土【tǔ】中储【chǔ】存电力。
当车辆呼啸而过【guò】时，垂直风力涡轮【lún】机【jī】将会旋转产生能量。人行【háng】道【dào】和公路将会从通勤者、公共汽车以及卡【kǎ】车运动【dòng】中【zhōng】产生少【shǎo】量能量。无人驾驶出租【zū】车车队将把多余的能源回馈【kuì】给电网，城市通常【cháng】会更有效地利用它们【men】所消【xiāo】耗的能【néng】源。
至少，这是许多技术【shù】专家、环【huán】保主义者和城市规【guī】划者的能源愿【yuàn】景。但它【tā】是否真能【néng】成为现实【shí】?
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水泥混合物可以把建【jiàn】筑物【wù】变成电【diàn】池。这些钾土溶胶【jiāo】(KGP)复合材【cái】料比【bǐ】普通水泥便宜【yí】，每【měi】平方米可【kě】以储【chǔ】存500瓦电力【lì】。
研究人员表示，普【pǔ】通的街灯每【měi】晚耗【hào】电【diàn】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
英国兰卡【kǎ】斯【sī】特大学教授穆【mù】罕默德【dé】⋅萨菲(Mohamed Saafi)说：“我们【men】已【yǐ】经证明，KGP水泥混合【hé】物可以用来储存和传输电能，而不【bú】需【xū】要昂贵的或有害的添加【jiā】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【jiàn】造的建筑【zhù】也可【kě】以用来存储和释放过剩的电【diàn】能，以【yǐ】帮助满【mǎn】足城市电网的需【xū】求。
太阳能成为城市中最常见的能源
新材料也有助于使太阳能电池板【bǎn】变得更便宜，更具成【chéng】本效益。太【tài】阳【yáng】能是【shì】城市中最常见的可再生【shēng】能源【yuán】，且其发电【diàn】成本继续【xù】下跌，从【cóng】十【shí】年前每瓦约3英【yīng】镑降至今天的0.4英镑。
在【zài】英【yīng】国，超过三分之一的公司已经开【kāi】始自己发电，主要使用屋顶太阳【yáng】能电【diàn】池板。但制造硅基太阳【yáng】能电池板【bǎn】需要耗费大量【liàng】能【néng】源，它需要1400摄氏度以上【shàng】的温度，而且硅【guī】的纯度必须达到99.9999%。
美国布朗大学工【gōng】程学教授【shòu】尼廷⋅帕【pà】杜尔(Nitin Padture)表【biǎo】示，钙钛矿(perovskites)材料制成的太阳能电池面【miàn】板，可【kě】以制【zhì】成更薄、更【gèng】便宜【yí】、所需温度更低的面【miàn】板。由【yóu】于它们【men】是部分透明的，也可以用于窗户上的玻璃。但其缺点是它们中的大【dà】多【duō】数【shù】都含有【yǒu】铅，而铅【qiān】是一种有毒的【de】金属。
不【bú】过，帕杜尔教授和【hé】他【tā】的团队目前【qián】正在研究【jiū】一种方法：用钛来取代铅。
他说：“钛很常见，但没【méi】有人想到用它来【lái】取代钙钛矿太阳能电池【chí】板中【zhōng】的铅。我们目前还【hái】不【bú】打【dǎ】算取代【dài】现有的硅【guī】技术，但我们希望推动它向【xiàng】前发展。”
道路两旁的垂直风机成为一道城市风景
风能是【shì】另一种最常见【jiàn】的可再生能源，传统【tǒng】的涡轮机在建【jiàn】造区域【yù】不能很好地【dì】工【gōng】作，因【yīn】为风向变化很大。
为【wéi】此【cǐ】，研【yán】究人【rén】员尼古拉斯·奥【ào】雷拉瓦纳(Nicolas Orellana)和亚森·诺兰尼(Yaseen Noorani)提【tí】出了制造球形风【fēng】力涡轮机的设想，解决风【fēng】向变化的问【wèn】题。
奥雷拉瓦纳与【yǔ】诺兰尼开发的【de】O-Wind型风力涡【wō】轮机已经赢得了英国2018年詹姆斯戴【dài】森大奖(James Dyson Award)，它是一个【gè】球形【xíng】装置，无【wú】论风从任何方【fāng】向吹【chuī】来，它【tā】都能旋转。
来自土耳其的科技公【gōng】司Devici提供了另一个解决方案【àn】，即在道路上【shàng】使用垂直风力涡轮机，由过【guò】往车辆【liàng】的气流【liú】提供动【dòng】力。
该【gāi】公司【sī】表示【shì】，其Enlil涡轮【lún】机目前正在伊斯坦布尔进【jìn】行测试，每小时可以产生1千【qiān】瓦的能量，足以满足【zú】两户【hù】家庭【tíng】的电力需求。该公司还称，这种涡【wō】轮机还可以安装太【tài】阳能电池板和【hé】地震传感【gǎn】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【bú】是所有的【de】城【chéng】市能源开采项目都具有商【shāng】业意【yì】义。例如，在法国，工程公【gōng】司Colas已经【jīng】在全国各地，以及美国和日本，开辟出【chū】光伏道【dào】路。
Colas已经在诺曼底【dǐ】铺设了长近1公里的单行车道【dào】，投资【zī】430万英镑。在美【měi】国【guó】建成【chéng】的1.6公里双车道公路成本则【zé】为380万英镑【bàng】。
还有一【yī】个问题是它们的【de】能源生产能力有多强?太阳能电池板【bǎn】是平放在地面上的，而不是【shì】朝【cháo】向【xiàng】太阳，为此可能受到交通堵【dǔ】塞【sāi】的影响【xiǎng】，有时也会【huì】被雪、泥【ní】或【huò】水覆盖【gài】。
Colas公司估计【jì】，在拥有【yǒu】5000名居民【mín】的小镇，1公里长的道路就可以为公共【gòng】照明【míng】提供足够电力【lì】
2014年，阿姆斯特丹建成【chéng】了【le】长70米的太阳能【néng】自行车车【chē】道，建设成本【běn】为【wéi】260万英镑【bàng】。它在建成后第一【yī】年【nián】就【jiù】生【shēng】产了3000千瓦时电力。而260万【wàn】英镑的建设成本，这座城【chéng】市可以在公开市场上【shàng】购买6500万千瓦【wǎ】时的电力。
让汽车和行人生产能源的捕能公路
另一项在【zài】商业上难以证明【míng】其合理性的技术是【shì】压电【diàn】技术。如【rú】果你【nǐ】挤压某些材料，如石英，就可以使电流通过它们。因此【cǐ】，汽车和【hé】卡车在【zài】配备压电装置的特殊路面上行驶【shǐ】可以产生【shēng】电力。行【háng】人也可【kě】以在【zài】特制的人【rén】行【háng】道上这样做【zuò】。
2009年，以色列公司Innowattech试验了捕能公路【lù】，现在美国的【de】Pyro-E公司也在加州【zhōu】弗雷斯诺的【de】一小【xiǎo】段公【gōng】路上展示类似的【de】技术。然而，尽【jìn】管此举【jǔ】在【zài】技术【shù】上是【shì】可行的，但目前的成本却高【gāo】得令【lìng】人望而却步。
有些人通过计算发【fā】现，在【zài】美国建【jiàn】造1公【gōng】里长的双【shuāng】向【xiàng】捕能【néng】公路【lù】，需要13000台【tái】压电设备，为建设成【chéng】本增加30.7万英镑开支。即使不考虑【lǜ】制造或安装成本，也需要大约12年的时间才【cái】能【néng】赚回这笔钱【qián】。
英国的Pavegen公司已经开发出了发电人行【háng】道，行人每【měi】走一步就能产【chǎn】生【shēng】2到4焦【jiāo】耳【ěr】的能量。这【zhè】条人行道【dào】每平【píng】方【fāng】米的成本【běn】约为2350英镑【bàng】，现在已【yǐ】经在全球超过200个地【dì】点安装，比如交通枢【shū】纽和购物中心等。
Pavegen公司在伦敦建【jiàn】成的【de】发电人【rén】行道，但它【tā】是否会具有成本效益【yì】呢【ne】?
这听起来可【kě】能很【hěn】贵，但【dàn】太阳能电池【chí】板刚上市【shì】时也是如此【cǐ】。Pavegen创始人兼首席执行官劳伦斯·凯【kǎi】姆鲍尔-库克(Laurence Kemball-Cook)表【biǎo】示：“我【wǒ】们相信，将我们的城市变【biàn】得更好的将不仅仅是科【kē】技，还有人【rén】。”
凯姆鲍尔-库克【kè】还【hái】称：“重【chóng】要的是，我们通过应用程序对人们的互动进行奖励。因此，通【tōng】过在零售环境或【huò】街道上选【xuǎn】择更健康的【de】发电【diàn】人行道，你可【kě】以帮助所在【zài】城市变得更加可【kě】持续性【xìng】发展，并【bìng】可从中获得回报。”
