用创意和坚持 “种”一棵高效的“能源树”
风能,是一种清洁环保的可再生能源,提到风力发电,人们常常会想到野外高大的风车装置,但其建设成本较高。而来自重庆大学的6名学生创新设计出一种小型风电装置(实物高约2.7米):采用双层导风板结构以及自主设计的风向自适应旋转阻风器,可全方位捕获风能;即使在城市环境中,也可使用文丘里管结构在较低风速时收集风能,并利用涡轮机发电。同时,采用漏斗形复合曲面集光器,还可实现高效太阳能发电。
这样一款小型风光发电集成装置,可广泛用于城市、道路或山区中丰富的自然风能和太阳能资源的利用,对节省一次能源和不可再生能源有重要意义。该装置的输出功率约为110.25W,如果在一平方千米中布置50台机组,预计1年可发电2.65×10^9 kW·h,与传统煤电相比,将等效节约标准煤约3.254万吨,减少二氧化碳排放量约90.07吨。不仅高效环保,还大大降低了建设成本。
令人惊艳的是,装置造型为树形结构,在提高新能源利用率的同时还能够美化城市。因此,他们给项目取了个浪漫的名字—“一树风光”。
在今年的第十三届全国大学生节能减排大赛社会实践与科技竞赛中,团队凭借“一树风光”项目,从4千余个作品中脱颖而出,最终斩获特等奖。决赛现场,作品的创新性和成员的出色表现得到了现场评委的肯定,也让众人看见了这棵“能源树”的魅力。
而在这个项目的背后,也有着许多故事。
互相“挑刺儿” 才有了最佳方案
此前,苏勇剑、韩熠熊与张瑞辰三人便一起搭档,参加过许多大大小小的比赛。但他们认为那些项目太循规蹈矩,不够创新,于是便萌生出新想法,要在新能源利用方面下功夫。后来,擅长于美工宣传的谭林、尽职尽责且低调的胡凯恒和幽默风趣的孙宇航也通过招募加入队伍。
“团队最怕太和气。”提到团队合作,韩熠熊笑着说。项目确立前,每个人都提出了自己的想法,经过不断争执、磨合后,才最终总结出一个好方案。而在项目的进行中,队友们也会互相“挑刺”,每次头脑风暴都会出现令人耳目一新的想法。
从零开始,“钻”就完事儿
由于项目极具创新性,团队的一切想法与实验都是从零开始的;而年初的一场新冠疫情,也打断了他们的实验进程。从最开始关于新能源利用的小小想法,到最后的成品出炉,这支队伍总在不断地攻坚克难。
“和以前跟着教科书做实验不同,这次的实验一切都是未知数”,没有固定的结果,无法保证成功,也没有任何参考数据。实验结果出问题时,大家只能硬着头皮去寻找原因,探索出一些从前没有注意到的影响因素。周而复始,他们的实验逐渐变得成熟、准确。
疫情期间,他们无法继续做实验,不能按照预期完成实物制作,便不断进行仿真模拟,提高理论数据的精确度。直到参加国赛时,团队才得以继续实验,在短短的一个月内,他们不仅完成了实物制作,还妥善准备好了参赛的所有图文视频材料。
“现在回过头想想,当初折磨人的问题却也促使着大家不断想出解决办法,找到更多创新点”,苏勇剑笑着回忆当时的场景,“睡一觉放松一下,醒来又充满了希望。”
“拿特等奖,我们是实至名归的”
“一树风光”是一个从零开始的项目,在赛场上是初来乍到的新面孔,却以其出彩的创新点打动了评委。回忆起团队这一路的打拼,他们终于可以骄傲地说:“我们的项目很值得,拿特等奖实至名归。
由于可供项目参考的资料和文献非常少,只能靠团队自己不断摸索。而项目的很多创新点常常来自日常生活中突发的一些小灵感,经过大量的实验与思考,灵感得以转化为成果。从前期调研,模型建立,数值模拟仿真分析,到进行风能发电实验,太阳能发电实验,室外验证实验,应用场景模拟,再到最后的成品,他们的每一步都走得稳健且踏实。
当然,特等奖,并不是团队的终点。本科毕业后,成员们都会选择继续攻读研究生,希望在科研领域贡献力量。对于这个项目,他们也还抱有很多期望:继续打磨升级,在其他比赛取得更多更好的成绩;能进一步在社会中推广应用,产生不错的经济效益与节能减排效益,发挥能源树独特的作用。尽管要达成这样的目标,还有很长的路要走,但对他们来说,有这群志同道合的伙伴一起,未来值得期待。
文字:程筱锦 李潇雨
指导:罗璇 来源:重庆大学