光谷東，武漢未來(lái)科技城。
7月漫長(zhǎng)的梅雨季，讓地標(biāo)“馬蹄蓮”飲飽了雨水。順著花盤(pán)，雨淅瀝而下，進(jìn)入中水回用系統(tǒng)。放晴的日子，太陽(yáng)能光伏板鋪就的巨大花盤(pán)，又迎著風(fēng)和陽(yáng)光熠熠生輝。
一花五葉一蓓蕾，日月星辰澆灌之。
圖丨位于武漢未來(lái)科技城的“馬蹄蓮”新能源大樓
自2014年建成投用，這朵令人嘆為觀止的“新能源之花”，在四季輪回間，不斷釋放著它蓬勃的創(chuàng)新生命力——128米高的辦公大樓，電、光、水、熱等一切能耗，都與每天灑向大地的陽(yáng)光、天空落下的雨水、湖畔吹過(guò)的清風(fēng)密不可分。
但，作為光谷的象征，“馬蹄蓮”的秘密和能量遠(yuǎn)不止于此。在“花朵”內(nèi)部，武漢新能源研究院所在地，50家在孵高科技企業(yè)和團(tuán)隊(duì)，每天都在為能源而戰(zhàn)。一個(gè)個(gè)或?qū)⒏膶?xiě)未來(lái)能源格局的創(chuàng)新，正在發(fā)生。
年發(fā)電30萬(wàn)度，節(jié)水4800噸
超級(jí)建筑“馬蹄蓮”的秘密
7月28日，走進(jìn)“馬蹄蓮”大樓的能源管理系統(tǒng)控制中心，巨大的屏幕上，圍繞“馬蹄蓮”的建模圖，各項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)不停閃爍。一幢樓，動(dòng)用的先進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)達(dá)11項(xiàng)。
“大樓頂部花盤(pán)3000平方米的太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，每年能發(fā)電約30萬(wàn)度，占整個(gè)大樓年能耗的25%?！蔽錆h新能源研究院院長(zhǎng)楊凱介紹，這相當(dāng)于大樓公共照明的用電量，每年因此減排的二氧化碳超過(guò)250噸。
作為國(guó)內(nèi)最大的綠色仿生建筑，靈感源于自然的“馬蹄蓮”，設(shè)計(jì)處處藏有玄機(jī)。面向太陽(yáng)的花盤(pán)角度，是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的20°傾斜角，以最大程度吸收太陽(yáng)能。花盤(pán)上的“花蕊”，是一個(gè)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。發(fā)電效率，一時(shí)“風(fēng)光”無(wú)兩。
為其操刀的荷蘭設(shè)計(jì)師沃特·羅曼斯在闡述設(shè)計(jì)理念時(shí)說(shuō)，巨大的大坡面花盤(pán)，不僅僅是為了光伏發(fā)電，也希望盡可能多地儲(chǔ)存雨水進(jìn)行重新利用，比如澆灌植物。由于武漢夏季高溫可達(dá)40℃，獨(dú)特的花盤(pán)設(shè)計(jì)，還能充當(dāng)大樓的“太陽(yáng)帽”，為大樓遮蔭，減少能源消耗。
雨水在頂樓的屋頂花園集中收集處理后，可用于大樓衛(wèi)生間保潔、消防、植物灌溉等用水。據(jù)測(cè)算，通過(guò)“馬蹄蓮”的中水回用系統(tǒng)，每年節(jié)水可達(dá)4800噸，占大樓用水量的31%。
在“馬蹄蓮”的花莖中軸內(nèi)，設(shè)有熱塔。冷梁系統(tǒng)利用冷熱空氣交換原理，為建筑自然送風(fēng)。
漫步在“馬蹄蓮”腳下的廣場(chǎng)草坪，一個(gè)個(gè)足球大小的透明玻璃罩，錯(cuò)落點(diǎn)綴其間。楊凱說(shuō)，這33個(gè)光導(dǎo)照明燈，是為地下停車(chē)場(chǎng)安裝的光導(dǎo)照明系統(tǒng)。利用光學(xué)原理，自然光被導(dǎo)入地下空間，在白天，地下車(chē)庫(kù)大部分區(qū)域都可依靠自然光照明。到了夜間，甚至還可利用明亮的月光進(jìn)行照明。僅此一項(xiàng)，每年就可節(jié)電5萬(wàn)度。
據(jù)了解，武漢新能源研究院已著手計(jì)劃在“馬蹄蓮”花盤(pán)四周，鋪設(shè)一圈定日鏡組成的鏡場(chǎng)，無(wú)論太陽(yáng)在哪個(gè)方向，都能精準(zhǔn)將陽(yáng)光反射聚焦在“花蕊”上，形成10千瓦以上的光熱發(fā)電裝置，進(jìn)一步提高太陽(yáng)能利用率。
年內(nèi)，我省首個(gè)深層地巖熱示范項(xiàng)目，也將在“馬蹄蓮”啟動(dòng)。工程人員將打一口2500米深的地?zé)峋?，直至溫?0℃-80℃的地巖層，用地?zé)釣椤榜R蹄蓮”大樓供暖。
氫氣有“房”住，“發(fā)電站”拖著跑
50家新能源企業(yè)的創(chuàng)新攀登
“我手里這片電池片，可以發(fā)40瓦的電。如果25片疊在一起就是電堆，能發(fā)1000瓦的電。”7月24日，在武漢華科福賽新能源有限責(zé)任公司的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，總經(jīng)理李鋒拿著一塊乒乓球拍大小的方形電池片，眉飛色舞。
他手里的電池片，是固體氧化物燃料電池。這是一種在中高溫下，直接將儲(chǔ)存在燃料中的化學(xué)能，高效轉(zhuǎn)換為電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。
2015年，在國(guó)家“863計(jì)劃”支持下，華中科技大學(xué)燃料電池研究中心李箭教授團(tuán)隊(duì)，自主研制出5千瓦固體氧化物燃料電池獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)4.82千瓦的功率輸出，標(biāo)志著我國(guó)這一獨(dú)立發(fā)電技術(shù)取得新突破。
次年，華科福賽成立，實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，專注固體氧化物燃料電池的研發(fā)和應(yīng)用推廣。截至目前，該公司已成功研制出300至5000瓦的獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，掌握了從原材料、單電池、電池堆到發(fā)電系統(tǒng)的完整產(chǎn)品鏈。
“這個(gè)電堆，就相當(dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)，發(fā)電效率超過(guò)50%，是目前世界上發(fā)電效率最高的發(fā)電裝置?！崩钿h介紹，有了這個(gè)電池，“發(fā)電站”就能拖著跑，在分布式電站、應(yīng)急電源、交通運(yùn)輸、軍事和海洋等領(lǐng)域，前景廣闊。
華科福賽，只是武漢新能源研究院入駐的50家創(chuàng)業(yè)公司之一。圍繞電池材料、儲(chǔ)能材料、納米材料等重點(diǎn)方向，一個(gè)個(gè)新能源創(chuàng)新成果，從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。
2019年，武漢新能源研究院、英國(guó)利物浦大學(xué)和華中科技大學(xué)，共同組建的中英納米能源材料研究中心正式運(yùn)行。英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)院士安德魯·庫(kù)珀出任中心主任，推動(dòng)國(guó)際化協(xié)同創(chuàng)新。
研究中心里，數(shù)不清的瓶瓶罐罐堆滿了操作臺(tái)。有的瓶子里裝著粉末，有的裝著小顆粒，他們都有一個(gè)共同的本領(lǐng)——超強(qiáng)吸附力。
中英納米能源材料研究中心實(shí)驗(yàn)室。(湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 李墨 攝)
“這可不是普通的粉末和顆粒。”該中心執(zhí)行主任、華中科技大學(xué)教授譚必恩笑著說(shuō)，這是一種多孔有機(jī)聚合物材料，有的擅長(zhǎng)存儲(chǔ)氫氣和天然氣等氣體，有的擅長(zhǎng)吸附油脂和液體，有的擅長(zhǎng)凈化血液中的毒素。制備1克這樣的材料，所有孔洞面積加起來(lái)和一個(gè)足球場(chǎng)差不多，把氫氣等氣體裝進(jìn)這些孔洞里，給它一個(gè)“房子”住，就能實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)輸。
目前，該團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域已形成十幾項(xiàng)核心專利。
坐擁14個(gè)國(guó)家及省部級(jí)平臺(tái)
特色工研院開(kāi)出“能源之花”
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制改革的啟動(dòng)和不斷深化，科技體制的結(jié)構(gòu)性缺陷逐漸顯露：科技與經(jīng)濟(jì)“兩張皮”，科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)制與渠道缺乏，難以應(yīng)對(duì)全球新技術(shù)革命挑戰(zhàn)。
2009年開(kāi)始，光谷在借鑒臺(tái)灣工研院、深圳清華大學(xué)研究院、東莞華中科技大學(xué)制造工程研究院等工研院的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，以武漢市政府與高校共建、事業(yè)單位企業(yè)化運(yùn)行等模式，組建了11家工業(yè)技術(shù)研究院，為“政產(chǎn)學(xué)研用”和高?？萍汲晒D(zhuǎn)化探索一條新路徑。
2016年，依托華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院、能源與動(dòng)力工程學(xué)院等“雙一流”強(qiáng)勢(shì)學(xué)科，武漢新能源研究院由武漢光谷產(chǎn)業(yè)投資有限公司代表政府出資和華中科技大學(xué)共建成立，旨在整合國(guó)內(nèi)外新能源人才和技術(shù)資源，在新能源智能材料、能量轉(zhuǎn)換器件與裝備、能源互聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。
經(jīng)過(guò)4年發(fā)展，該院已初步形成新能源電動(dòng)船、低品位風(fēng)力發(fā)電裝備、特種電力電子裝備、綜合能源服務(wù)（能源互聯(lián)網(wǎng)）等四大研發(fā)產(chǎn)品線。除了50家在孵企業(yè)外，9個(gè)在孵團(tuán)隊(duì)也捷報(bào)頻傳：胡興華團(tuán)隊(duì)自由活塞式斯特林發(fā)電機(jī)突破國(guó)外技術(shù)封鎖，江建軍團(tuán)隊(duì)的吸波材料中試取得階段性成果，韓建濤團(tuán)隊(duì)的硬碳負(fù)極材料研發(fā)中試生產(chǎn)線全流程打通……
楊凱介紹，該院擁有新能源國(guó)家專業(yè)化眾創(chuàng)空間等14個(gè)國(guó)家及省部級(jí)平臺(tái)、2個(gè)院士工作站。其中，研究院與程時(shí)杰院士團(tuán)隊(duì)合作開(kāi)發(fā)的安全型高能量密度固態(tài)電池，已順利完成中試，項(xiàng)目融資達(dá)6000余萬(wàn)元。
截至目前，武漢新能源研究院申請(qǐng)專利70多項(xiàng)，40%為發(fā)明專利。
? 轉(zhuǎn)自丨湖北日?qǐng)?bào) 記者李墨 通訊員邱嬋、舒睿
