种一棵树，家里一辈子都不用交电费了…… 还有这种好事？！
来源： 科普中国 发布时间：2023-12-08
图片来源：sratup
2011 年的一天，法国工程师 jerome michaud-lariviere 正在广场散步，看到路边的树叶在一丝丝的微风中摇曳，突然灵光一闪：是不是可以做一棵树，然后不需要太大的风，只利用微风就可以吹动叶片获得电力。
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于是乎，他组建了一个工程师团队，经过三年的研究，开发出了一个近8米高的原型机，叫作 wind tree，它的外形像一棵树，每一个枝节中分布着很多个小型的垂直风力涡轮叶片，像树叶一样随风摇动。
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它安装在法国西北部布列塔尼的普勒默尔-博杜公社。当然 jerome 不希望这是唯一一台微风树形发电机，而是家家户户院子里都有一棵可以发电的树（前提是你有院子）。
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这棵树刚发明那会儿，价格快飙上天了，售价达 56000 美元，折合人民币快 40 万。
由于它发电所需风速并不高，大约每秒 2 米的风速就可以发电了，不需要在风力大的海边或草原，只需要几乎人类无法察觉的微风，也可以正常工作。这也意味着它的单个树叶发电效率并不高，最大只有约 300w，相对于传统的风力涡轮发电机差得太多。
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但得益于每个枝节上都有 36 个叶片，它们可以相互协调，增加发电效率，理想条件下整棵树发电功率达 5868w，可以输送 110/230v 的电压。根据亚博电竞网官网的显示，“种”一棵树形发电机发的电，相当于烧 864 公斤的煤，这是相当的环保啊！如下图所示，风越大，树形发电机的发电量越大。
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不过 jerome 自己也承认，如果想要有更好的发电效率，那就得把树形发电机“种”高一点，最好到 50 米左右，这样就可以获得更稳定的风力，毕竟好处不是啥都有。
但树形发电机也有着无可比拟的优势，比如造型相对于风力涡轮发电机更优美，与周围环境和谐融合，不会破坏风景。而且它的主要结构采用了轻量级的材料，pvc 塑料板制作的叶子，它们都可以更换，因此可长期使用。
相比于大型的扇叶涡轮，树形发电机的叶片是垂直式的涡轮，它们在运转时不会发出巨大的噪音，而是像树叶一样轻轻摆动，对人类和动物没有影响。
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为了迎合不同人的审美，还弄了 3 种不同颜色的叶片，除了平平无奇的绿色，还有蓝色的，有橙色的。
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原型机很快取得了成功。他们在 2015 年开始了树形发电机商业化生产，并在法国、比利时、德国等地安装了多个试验项目。在 2017 年这个项目获得了欧盟的创新奖。原本计划在 2020 年之前在全球范围内推广树形发电机的，但这个目标到现在还有些距离。因为太贵了……
卢森堡，一棵太阳能-风能混合树 图源：new world wind
jerome 希望这棵树可以和其他发电方式结合起来，比如光伏发电、地热发电以及节能建筑。他在发明树形发电机时就声称，只要你在自家院子里种了这棵树，你就再也不用交电费了。这是真的吗？
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这要根据不同地区的风力情况和家庭用电量来计算。我们可以假设一个家庭一年的用电量为 4000 千瓦时（kwh），一个树形发电机一年可以运行 280 天（假设每天运行 10 小时），那么每天需要产生 4000/280=14.29 kwh 的电量。
假设天气没那么好，达不到前面说的 5868w，一棵树形发电机可以产生 3.1 千瓦（kw）的电量，那么每小时可以产生 3.1 kwh 的电量，那么每天需要运行 14.29/3.1=4.61 小时。这意味着，如果一个地区的平均风速大于 2m/s，并且每天有至少 4.61 小时的风力，那么一个树形发电机就可以满足一个家庭一年的用电需求。
当然，这只是一个理想化的计算，实际上，风力发电的稳定性和可靠性还受到很多因素的影响，如风速的变化、风向的变化、叶片的磨损、发电机的损耗等。因此，树形发电机更适合作为一种补充能源，与其他能源方式相结合，为节能环保做出贡献。
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当然前提是，你有一个院子……还得愿意花 40 万买一棵“树”……
参考文献
[1]https://www.newworldwind.com/windbush
[2]https://www.cleanenergy.org/blog/windtree-
策划制作
来源丨把科学带回家（id：steamforkids）
作者｜苏澄宇
审校丨skin 《万物》杂志编辑
责编丨杨雅萍
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