把水电站塞进水管：我们正在开启世界上最大的“免费用电”入口？

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买一座水电站，让它穿过哆啦A梦的缩小隧道，然后再把它装进自来水管里。

恭喜你，你找到了这个世界上最大的免费用电入口，它就是——管道内水轮发电。（In-pipe Hydropower）。

虽然我们每天都在用自来水，却很少意识到，把水送到咱们家里，其实是一件极其耗电的工程。首先，水源需要从河流、湖泊或者地下几百米深处被抽出来，这就需要巨大的电泵。接着，水被送到净水厂进行复杂的过滤和净化。最关键的环节在后面：为了让水流能通过城市几千公里的管网，精准地推送到每一个高层建筑的角落，供水系统必须有一整套强大的加压系统。

根据国际能源署（IEA）和相关能源报告的数据，全球范围内，供水和污水处理系统的能耗约占人类总能源消耗的4%左右。 这是一个什么概念？它产生的碳排放量已经接近整个航空业的水平。换句话说，我们每用一吨水，背后都消耗了大量的电力。城市水网本质上就是一个巨大的隐形耗能机器，而且这个成本最终都平摊到了每个人的水费和电费里。

但其中最让人受不了的是，这些好不容易加压产生的能量，并没有被完全利用，反而被人为地浪费掉了。

为了保证你打开水龙头时水流够大，供水系统必须维持较高的压力。但压力又不能无限制增高，否则老旧的水管会爆裂。所以，在城市管网中，每隔一段距离就必须安装一种叫减压阀（PRV）的装置。它的作用非常简单且粗暴：当水压超过安全值时，它就强行制造阻力把压力释放掉，让水流恢复到安全范围。

这在能源逻辑上是极其荒谬的——我们先消耗大量电力把水加压，将其储存为势能，然后又在管网末端亲手把这些势能全部释放掉，转化成毫无用处的热能和噪音。 这就好比你开着车，为了不超速，一边猛踩油门，一边又猛踩刹车，那些磨掉的刹车片就是流失的真金白银。

你会甘心吗？反正有人是不甘心，于是他们发明了管道内水轮机。而这玩意儿做的事，就是把这个过程反过来。

它用一个微型水轮发电机替代了传统减压阀的位置。当湍急的水流经过这里时，不再是简单地撞墙降压，而是推动高强度的叶片旋转，带动外部的发电机产生电流。整个过程中，水流依然被减压到了安全水平，但在这个过程中，原本被白白浪费的压力转化成了绿色的电力。

从原理上说，这和水电站完全一样。 只不过传统水电站利用的是大坝的高度差，而这里利用的是城市供水系统本身已经存在的压力差。而且这种系统采用了食品级材料，安装在旁通管道上，完全不会影响供水安全，也不会减少水量，它只是“顺手”把废能回收了回来。

这些系统有的已经在现实当中成熟运行了。例如在美国波特兰，供水管道中的 LucidPipe 发电系统已经运行多年。这些管道直径超过一米，产生的电力直接并入城市电网，为路灯和市政基站供电。在土耳其的马尼萨，这种技术甚至让供水公司实现了电力自给自足，多余的电还能卖钱。

美国能源部的估算认为，仅美国现有的供水系统，如果全面加装这种装置，就有可能提供超过1吉瓦（1000兆瓦）的发电能力。 这相当于一百万户普通家庭的用电规模，或者一座大型核电站的输出量。

更重要的是，这种技术几乎不需要额外占用地面空间，也不需要改变现有的城市结构，非常适合人口密集的城市。在像印度或东南亚这种大规模建设新城的地区，如果从规划阶段就把发电系统整合进水网，成本会更低，潜力也更大。

此外，这些装在水管里的发电机还能兼职当“监测器”。因为它们需要实时监控水流和压力，所以能第一时间发现管道哪里漏水了、哪里压力异常了。要知道，很多城市管网的漏损率高达20%以上，这种自供电的监测能力，能帮市政省下大笔的维修费。

你看，人类花了上百年，把水送进城市，过去我们只盯着水本身。但现在，在全球追求碳中和的大背景下，我们终于开始意识到，在把水送来的同时，那些奔腾在管道里的压力，其实也是源源不断的电。

能量从来没有消失，它只是换了一种方式守候在我们的脚下。现在，是时候把它们收回来了。

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