光谷東，武漢未來科技城。
7月漫長的梅雨季，讓地標“馬蹄蓮”飲飽了雨水。順著花盤，雨淅瀝而下，進入中水回用系統(tǒng)。放晴的日子，太陽能光伏板鋪就的巨大花盤，又迎著風和陽光熠熠生輝。
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光、天空落下的雨水、湖畔吹過的清風密不可分。
但，作為光谷的象征，“馬蹄蓮”的秘密和能量遠不止于此。在“花朵”內部，武漢新能源研究院所在地，50家在孵高科技企業(yè)和團隊，每天都在為能源而戰(zhàn)。一個個或將改寫未來能源格局的創(chuàng)新，正在發(fā)生。
年發(fā)電30萬度，節(jié)水4800噸
超級建筑“馬蹄蓮”的秘密
7月28日，走進“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，各項能耗數(shù)據(jù)不停閃爍。一幢樓，動用的先進節(jié)能環(huán)保技術達11項。
“大樓頂部花盤3000平方米的太陽能光伏系統(tǒng)，每年能發(fā)電約30萬度，占整個大樓年能耗的25%?！蔽錆h新能源研究院院長楊凱介紹，這相當于大樓公共照明的用電量，每年因此減排的二氧化碳超過250噸。
作為國內最大的綠色仿生建筑，靈感源于自然的“馬蹄蓮”，設計處處藏有玄機。面向太陽的花盤角度，是經(jīng)過精心設計的20°傾斜角，以最大程度吸收太陽能?；ūP上的“花蕊”，是一個垂直軸風力發(fā)電機。發(fā)電效率，一時“風光”無兩。
為其操刀的荷蘭設計師沃特·羅曼斯在闡述設計理念時說，巨大的大坡面花盤，不僅僅是為了光伏發(fā)電，也希望盡可能多地儲存雨水進行重新利用，比如澆灌植物。由于武漢夏季高溫可達40℃，獨特的花盤設計，還能充當大樓的“太陽帽”，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)測算，通過“馬蹄蓮”的中水回用系統(tǒng)，每年節(jié)水可達4800噸，占大樓用水量的31%。
在“馬蹄蓮”的花莖中軸內，設有熱塔。冷梁系統(tǒng)利用冷熱空氣交換原理，為建筑自然送風。
漫步在“馬蹄蓮”腳下的廣場草坪，一個個足球大小的透明玻璃罩，錯落點綴其間。楊凱說，這33個光導照明燈，是為地下停車場安裝的光導照明系統(tǒng)。利用光學原理，自然光被導入地下空間，在白天，地下車庫大部分區(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行照明。僅此一項，每年就可節(jié)電5萬度。
據(jù)了解，武漢新能源研究院已著手計劃在“馬蹄蓮”花盤四周，鋪設一圈定日鏡組成的鏡場，無論太陽在哪個方向，都能精準將陽光反射聚焦在“花蕊”上，形成10千瓦以上的光熱發(fā)電裝置，進一步提高太陽能利用率。
年內，我省首個深層地巖熱示范項目，也將在“馬蹄蓮”啟動。工程人員將打一口2500米深的地熱井，直至溫度70℃-80℃的地巖層，用地熱為“馬蹄蓮”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?！?月24日，在武漢華科福賽新能源有限責任公司的研發(fā)實驗室，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，直接將儲存在燃料中的化學能，高效轉換為電能的全固態(tài)化學發(fā)電裝置。
2015年，在國家“863計劃”支持下，華中科技大學燃料電池研究中心李箭教授團隊，自主研制出5千瓦固體氧化物燃料電池獨立發(fā)電系統(tǒng)，并實現(xiàn)4.82千瓦的功率輸出，標志著我國這一獨立發(fā)電技術取得新突破。
次年，華科福賽成立，實現(xiàn)成果轉化，專注固體氧化物燃料電池的研發(fā)和應用推廣。截至目前，該公司已成功研制出300至5000瓦的獨立發(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)的完整產品鏈。
“這個電堆，就相當于一個發(fā)電機，發(fā)電效率超過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，有了這個電池，“發(fā)電站”就能拖著跑，在分布式電站、應急電源、交通運輸、軍事和海洋等領域，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、儲能材料、納米材料等重點方向，一個個新能源創(chuàng)新成果，從實驗室走向市場。
2019年，武漢新能源研究院、英國利物浦大學和華中科技大學，共同組建的中英納米能源材料研究中心正式運行。英國皇家化學會院士安德魯·庫珀出任中心主任，推動國際化協(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。有的瓶子里裝著粉末，有的裝著小顆粒，他們都有一個共同的本領——超強吸附力。
中英納米能源材料研究中心實驗室。(湖北日報全媒記者 李墨 攝)
“這可不是普通的粉末和顆粒?！痹撝行膱?zhí)行主任、華中科技大學教授譚必恩笑著說，這是一種多孔有機聚合物材料，有的擅長存儲氫氣和天然氣等氣體，有的擅長吸附油脂和液體，有的擅長凈化血液中的毒素。制備1克這樣的材料，所有孔洞面積加起來和一個足球場差不多，把氫氣等氣體裝進這些孔洞里，給它一個“房子”住，就能實現(xiàn)安全運輸。
目前，該團隊在這一領域已形成十幾項核心專利。
坐擁14個國家及省部級平臺
特色工研院開出“能源之花”
改革開放以來，隨著我國經(jīng)濟體制改革的啟動和不斷深化，科技體制的結構性缺陷逐漸顯露：科技與經(jīng)濟“兩張皮”，科技成果轉化機制與渠道缺乏，難以應對全球新技術革命挑戰(zhàn)。
2009年開始，光谷在借鑒臺灣工研院、深圳清華大學研究院、東莞華中科技大學制造工程研究院等工研院的經(jīng)驗基礎上，以武漢市政府與高校共建、事業(yè)單位企業(yè)化運行等模式，組建了11家工業(yè)技術研究院，為“政產學研用”和高?？萍汲晒D化探索一條新路徑。
2016年，依托華中科技大學電氣與電子工程學院、能源與動力工程學院等“雙一流”強勢學科，武漢新能源研究院由武漢光谷產業(yè)投資有限公司代表政府出資和華中科技大學共建成立，旨在整合國內外新能源人才和技術資源，在新能源智能材料、能量轉換器件與裝備、能源互聯(lián)網(wǎng)、節(jié)能環(huán)保等領域實現(xiàn)重大突破。
經(jīng)過4年發(fā)展，該院已初步形成新能源電動船、低品位風力發(fā)電裝備、特種電力電子裝備、綜合能源服務（能源互聯(lián)網(wǎng)）等四大研發(fā)產品線。除了50家在孵企業(yè)外，9個在孵團隊也捷報頻傳：胡興華團隊自由活塞式斯特林發(fā)電機突破國外技術封鎖，江建軍團隊的吸波材料中試取得階段性成果，韓建濤團隊的硬碳負極材料研發(fā)中試生產線全流程打通……
楊凱介紹，該院擁有新能源國家專業(yè)化眾創(chuàng)空間等14個國家及省部級平臺、2個院士工作站。其中，研究院與程時杰院士團隊合作開發(fā)的安全型高能量密度固態(tài)電池，已順利完成中試，項目融資達6000余萬元。
截至目前，武漢新能源研究院申請專利70多項，40%為發(fā)明專利。
? 轉自丨湖北日報 記者李墨 通訊員邱嬋、舒睿
