通过道路隧道和通风井中的热流及压力驱动的气流来发电

《Energy, Sustainability and Society》：Generation of electricity through thermal and pressure-driven airflows in road tunnels and ventilation shafts

　　

摘要

背景

隧道是山区和人口密集的城市地区高效交通网络的重要组成部分。然而，隧道运营需要消耗大量能源，这导致了高昂的运营成本和显著的二氧化碳排放。鉴于高昂的能源成本以及减少二氧化碳排放的必要性，需要考虑其他供电方案。本文评估了在存在热流或压力驱动气流的情况下，反向运行现有隧道通风系统以发电的可能性。为了为这一想法提供坚实的理论基础，奥地利科学基金启动了一个研究项目。这里展示的工作是一项可行性研究，旨在为未来更详细的评估提供基本信息。

结果

研究人员对不同长度的标准双车道公路隧道以及各种气象压力差进行了分析。作为评估这一可能性的第一步，他们在28条奥地利公路隧道中记录了隧道入口之间的压力差或通风井底部与顶部之间的压力差。随后，选择了那些表现出相对较高气象诱导压力差的隧道进行进一步研究。在考虑了相关的空气动力学条件和生产链中的预期效率后，估算了每年的发电潜力。研究发现，直接将现有风扇用作发电机并不合适，这主要是由于这两种运行模式下的要求不同。在压力驱动或浮力驱动模式下，风扇作为发电机所产生的功率比通风模式下用于灭火所需的功率小几个数量级。然而，如果安装与通风风扇并行的额外风扇所需的努力是可以接受的，那么在具有高通风井的隧道中可能会存在较大的发电潜力。

结论

如果要进一步推进这一想法，就需要进行针对具体应用的详细研究，不仅要考虑技术可行性，还要考虑成本效益方面。