转型智慧城市的德国样本

在德国柏林举办的“智慧城市 ”(SmartCity)展会,一些超前的创新技术和设备为未来生活提供了更多可能性。在现实中,这些带有未来概念的技术和设备已经在德国许多城市投入使用,成为德国“智慧城市”计划中的一部分。

 

 

当电动汽车因为急需充电而四处寻找充电桩时,也许路边林立的电线杆可以化身充电桩即时解决充电难题;当路灯可以感应到街面运动从而调节自身的发光量,或许能为城市节约大量能源;当急需wifi信号时,一个飘浮在空中的无线基站将解决这些问题……

 

在德国柏林举办的“智慧城市”(SmartCity)展会,一些超前的创新技术和设备为未来生活提供了更多可能性。在现实中,这些带有未来概念的技术和设备已经在德国许多城市投入使用,成为德国“智慧城市”计划中的一部分。

 

“智慧城市”的试验在德国各地展开,涉及环保、交通 、基础设施建设、垃圾处理、新能源、数字化等诸多方面,其背后是德国雄心勃勃的“能源转型”国家战略。

 

在国家战略的驱动下,德国中央政府、地方政府、事业机构、私营企业、研究机构、各地居民等“齿轮”纷纷咬合,在资金支持下探讨多种可能性,德国的这些创新或许可为中国的城市建设发展带来借鉴。

 

解决小城市能耗问题

 

德国的能源转型计划提出要在2050年创造可持续能源系统,届时德国二氧化碳排放量要下降80%,能源消耗量要下降50%,可再生能源的使用占比要达到60%。

 

数据显示,在全球能源消耗中,城市的能源消耗占了四分之三。德国是城市化程度很高的国家,约有75%的人口住在城市中,但其中只有16%的人口住在大都市里。所以在德国联邦外贸与投资署(GTAI)能源效率部门专家HenningEllermann看来,德国要解决的城市问题实际是小城市问题。

 

博特罗普(Bottrop),一个典型的小城市正在将自己变成一个“城市实验室”,进行着大量节能技术试验。位于德国北威州鲁尔工业区北缘的博特罗普,同许多资源型城市一样,随着煤炭资源的枯竭,面临经济转型问题。

 

该市市长BerndTischler告诉《财经》记者,上世纪80年代,博特罗普开始探索转型,如今,博特罗普已经关闭了许多煤矿,到2018年,将关闭最后两座煤矿。

 

但仅仅关停煤矿并不能解决劳动力就业的问题。2010年初鲁尔工业区内约70家公司 组织的未来城市气候竞赛给博特罗普带来了新的机会。这项竞赛的目的是在十年内将二氧化碳排放减半,同时提高生活质量。

 

迄今为止博特罗普已经启动了约300个项目。虽然许多煤炭企业关停,但博特罗普的失业率(7.7%)却低于北威州的平均水平。

 

BerndTischler介绍说,过去五年,博特罗普二氧化碳排放量已降低38%,距离十年减半的目标已经十分接近。“我们已经在2011年和2015年间实现15.3%的能源现代化率(即转换使用可持续性能源的比率),考虑到德国年度能源现代化率只有0.8%-1.4%,这是一个巨大的成功。”

 

未来之屋

 

未来之屋,是博特罗普的创新项目之一。

 

这栋三层住房外观上就与众不同,人字形的屋顶及一侧墙面都被黑色的太阳能光伏板覆盖。房子内部,窗户被加宽加厚,用于增加采光面积,保持屋内热量;地下室装置有一套设备,可以将地下的地热转换为屋内的热能,并提供热水;最高层的阁楼间安装有一套通风设备,这样一来就可以在不开窗的情况下保持空气流通。

 

虽然耗电的设备很多,但“未来之屋”却可以达到节能的效果。“未来之屋”项目负责人HerbertJung介绍说,房间内所需的电能均来自于太阳能及地热能源,这些能量不但可使房子自给自足,且还有盈余,多余能量可以为包括电动汽车在内的电动设备充电。客厅中的电视装有专用智能 软件,家中所有能量变化可以通过软件界面一览无余。“未来之屋”已经有人租住,租户几乎不用缴纳电费。

 

目前在博特罗普,改造好的“未来之屋”还有三栋。虽然节能效果好于预期,但其改造成本高昂,每平方米造价约为1900欧元。据BerndTischler介绍,如果有房主想依此改造自己的住房,政府将补贴改造费用的七分之一。

 

“未来之屋”的改造贴合了博特罗普“创新城市”项目的主题之一——更新建筑群的能源效率。

 

数据显示,德国建筑物占能源总消耗的40%,其中80%是热能而非电能。其中部分原因是德国在19世纪末和“二战”后的数十年间,建筑物激增,但这些建筑欠缺现代保温技术和最新建筑技术。“未来之屋”的原型房屋就始建于1963年,2014年房地产商VIVAWEST公司对其进行了改造。

 

污水厂电能自给自足

 

柏林的一家天然气储存工厂 在废弃后被改造为一个交通、能源等领域的初创企业孵化基地,名为EUREF园区,改造费用花费近千万欧元,园区内一个高80米的储气罐被改造为可举办大型活动的交流活动中心。

 

这个园区的改造,将如何利用可再生能源作为重点——这是在能源转型计划下,德国很多创新项目的侧重点。

 

据项目经理AnnaFabinder介绍,在改造中对能源供应方式做了调整,建造了系列设备利用风能、太阳能进行发电。

 

园区内还有一套能源管理系统,可精确计算出即时的发电量,盈余时通知基地内的电动车充电,亏损时则用电网的常规用电补足。AnnaFabinder称,基地已经可以实现能源自给自足。

 

“整个园区的耗能已达到德国2020年的目标,相比上世纪90年代,二氧化碳的排放量已经减少一半,50%的能源来自于可再生能源。”AnnaFabinder说。

 

走在节能转型前列的博特罗普也有类似案例 。

 

流经鲁尔工业区的埃姆歇河(Emscher)一直受到污染的困扰,埃姆歇河污水处理厂建成于1928年,如今是德国最大的污水处理厂,拥有职工225人。近年来,该厂在对污水进行传统处理的基础上,开始进行节能技术改造。

 

埃姆歇河污水处理厂一方面对污水进行物理处理和生物处理,把“清洗”之后的水重新注入埃姆歇河;另一方面,污水处理厂还在利用处理污泥,自己产生能量。

 

该厂所在的埃姆歇河水处理组织的Karl-GeorgSchmelz教授介绍说,污水处理厂处理污泥时可利用污泥产生沼气,同时脱水污泥燃烧后也可以产生电能。目前,通过这两种方式产生的能源仍不够自用,需要外来电力支援。但他表示,未来这里将引进太阳能发电、风能发电,同时加入处理其他垃圾提高沼气产能等方式,预计明年将不再需要外来电能。

 

厂区的改造费用共约1800万欧元,这笔费用出自政府和购买污水处理服务的企业,企业根据污水处理的多少来支付相应的费用。

 

这一节能模式并非个例,在德国,已有接近10个污水厂可以自给自足电能。

 

柏林火车南站也在进行节能改造,这里在地下埋藏了一个公交 车充电桩,电动公交车驶入充电桩区域直接进行无线充电,所需电能来自于火车站自身的风力、太阳能发电设备。

 

太阳能、风能、沼气等可再生能源投入应用有着巨大潜力,但其发展瓶颈是这些可再生能源的产生不稳定,如何将这些能源储存起来以保持供能的稳定?

 

为此,德国政府投资730万欧元在汉堡应用技术大学对能量储存进行研究。

 

汉堡应用技术大学的博士HansSchfers介绍,目前有三种办法处理过量的新能源:第一,将风能、太阳能、沼气能源产生的电能储存在锂电池中;第二,通过计算和调配,把多余的能源快速消耗掉,提高能源使用效率;第三种就是汉堡大学正在研究的能量储存计划,通过一系列设备,将电能转换成天然气储存起来。

 

虽然整套系统的能源转换率理论上仅有30%,但一些地区还是从中看到了未来。汉堡州和石荷州一起申请了这个储能项目,今年,两州将建立起一些示范点,预算达1.2亿欧元,其中60%来自政府,40%来自企业。

 

活力自下而上

 

与各地如火如荼的试验相比,德国中央政府层面并没有一个关于“智慧城市”项目的总体规划和政策文件。HenningEllermann接受《财经》记者采访时也表示,德国没有一家专门机构负责“智慧城市”项目。

 

但这并未影响各地创建“智慧城市”的活力。“德国城市都有很大自主权,中央虽然没有强制要求各地进行尝试,但在能源转型的大背景下,让城市变得更节能更智能,已经是一种共识。”HenningEllermann说。

 

HenningEllermann介绍说,在各地的“智慧城市”建设中,国家只起到协调作用,最关键的是城市要想清楚自己的方向。

 

德国正在形成一个研究“智慧城市”的论坛,任何人都可以把关于“智慧城市”的想法提交给论坛,论坛结束后会形成一份报告,城市可以从中找到适合自身发展的想法。

 

城市发展“智慧城市”的资金从哪里来?

 

HenningEllermann说,由于地方的预算有限,地方政府都想从中央政府、欧盟拿钱。国家有6亿欧元的资助,但这并不是“智慧城市”项目的专项资金,毕竟“智慧城市”的内容涵盖广泛,这些钱分散在各个项目中,比如基建、环保、数字化等等。如果城市申请了这些项目,而项目又符合政策支持的条件,城市将可以获得一部分中央资金。

 

另一方面,除政府外,企业、研究机构、民众等是项目得以顺利上马的重要因素。

 

博特罗普的转型便获得了民众、企业界的强烈支持,这种转型甚至是“自下而上”的,动力来自于企业和基层民众。

 

博特罗普市长BerndTischler举例说,博特罗普正在申请“创新城市鲁尔区”的头衔,获得当地居民的支持尤为重要,政府已经获得了2万个支持签名(全市有约11.7万人)。

 

在不少德国城市,人们普遍反对大型项目,但在博特罗普,市民告诉政府,他们为作为这种典范工程的一部分而感到骄傲。

 

作为“创新城市”项目的一部分,博特罗普提出只要居民愿意按照政府的标准 进行节能改造,政府将给予一定的补贴,目前已经有1500户民居要进行节能改造。

 

BerndTischler说,博特罗普市希望将城市作为一个成果展示场地,以吸引企业界对改造项目的支持。该市正在邀请世界各地的企业在博特罗普落实他们的创新理念,许多企业已经开始在博特罗普应用它们的技术。

 

例如粉煤灰企业STEAG电力矿业集团生产的产品,可用于建筑物表面、铺路石等,帮助减少空气中有害氮氧化物粒子的水平。

 

“在我们的创新城市建设中,民众希望提高生活质量;企业希望通过博特罗普的成功案例进行展示,开拓市场;政府希望城市可持续发展。共同的目标使得创新城市建设保持活力,无人中途退场。”BerndTischler说。

 

在HenningEllermann看来,博特罗普成功解决了持续推进创新城市建设的问题——在有些城市,由于各部门各司其职,欠缺统筹安排,“智慧城市”的项目难以推进。

 

虽然国情不同,但德国的“智慧城市”建设也可为中国的城市发展提供借鉴。博特罗普市长BerndTischler在今年5月和中国环保部部长陈吉宁进行会面交流,也于去年8月到河南平顶山市交流经验。

 

作为煤炭大市,平顶山面临和博特罗普相似的能源转型问题,而博特罗普的创新转型之路或许可为其提供参考供鉴。 

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