如果纽约市的城市规划师们工作进展顺利的话，在那里将会耸立世界最高的风力发电机组，这或许会成为可再生能源的旗舰项目。但纽约市的居民是否对风力发电做好了思想准备？乔纳森·奈特（Jonathan Knight）对此进行了专门研究。

在美国，每个人都不会忘记2001年9月11日这一天他们本人在哪里。建筑工程师西尼萨·斯坦科维奇当时在英国牛津附近的卢瑟夫·阿普尔顿实验室参加为期一天的可再生能源研讨会。当纽约世贸中心遭恐怖袭击的消息传来时，他正在会上介绍这两年对如何将风力涡轮发电机安装到城市建筑物上所进行的研究。

目前，按照斯坦科维奇别出心裁的创意进行的一项在曼哈顿世贸中心遗址“零点”地块的重建计划，可能会对城市风力发电起到推动作用。纽约未来的标志性建筑“自由塔”（Freedom Tower）在2004年7月4日美国独立日这天破土动工——在“自由塔”上将安装世界上最高的风力发电机。

如果能按计划施工，“自由塔”将成为全世界最引人注目的可再生能源的象征。在塔的顶层将装上36台风力涡轮发电机组，可为这一建筑物提供它所需要的1/5的电能。现以伦敦为基地的生态设计顾问BDSP合伙公司的奠基人斯坦科维奇说：“`零点’地块的涡轮发电机建成后将会产生利润，而且会激发起人们对风力发电的更大兴趣。”

许多风能热心人士认为，当矿物燃料供应减少，而城市电力需求日益增加时，架设在屋顶上的风力发电机将会发挥更大的作用。而另外一些人则怀疑，城市风力发电是否会有如此大的功效，有人甚至怀疑“自由塔”上的风力涡轮发电机是否真的能建造起来。

今天，绝大多数的风力发电都是由建立在偏远乡村或距海岸较近的风力发电站进行的，那里的风力平均要比城市大两倍。这些带有旋转叶片的涡轮发电机，每台能生产5兆瓦的电，足以供应一座大型办公楼的用电需要。

多伦多市引以自豪的一座30层楼高的湖边“风车”，当它转动时发出的电能可供250家住宅使用，受到当地社区的热情支持，50%的安装成本都是由他们集资解决的。

发电效率有待提高

尽管风力涡轮发电机在安装和运行上都要比太阳能板便宜一些，但在屋顶上安装的却少见。按照风能专家的说法，大楼业主担心涡轮机可能太重，而且噪音太大。还有人认为巨大的叶片不美观，甚至有危险。

城市风力发电的热心人士相信，这些问题都是可以解决的。“我们认为风力发电要比一些原始的东西更适合于城市的环境”，斯坦科维奇说。

据欧盟专家称，到2010年，它的成员国消耗的能源将有大约12%来自可再生能源；而英国则力求到2020年有20%的能源是可再生能源。要想达到这些目标，就得让消费者乐意接受利用太阳能板或风力涡轮发电机生产一些他们自己用的能源。

1998年，斯坦科维奇参与了一个由欧洲委员会资助的将风力发电引进城市（WEB）的开发项目。该项目要求：无论是新设计的或翻新改进的装有风力涡轮发电机的建筑物，必须有至少20%的用电来自风能发电，以证明它们的安装成本是合算的。为达到此目的，建筑物的造型设计应充分考虑怎样使风力发电机达到最大的效率。

WEB项目的试验结果得出结论：广场上的楼群会扰乱空气的流动，而且易造成湍流。因此，安装涡轮机的建筑物表面需要设计成曲线形或利用导管，以保持风力顺畅地流向叶片。

噪音是大问题

WEB项目组的成员设计了一台两层的设计样机，以表明此样机安装进两座塔式建筑物之间的涡轮机的发电效率可能比一台独立的设备高出25%。每座塔的基座形状如同飞镖一样，它能加速涡轮机上空的空气流动，并防止湍流的产生。“通过使风集中流动”，斯坦科维奇说：“建筑物可以提高风力涡轮机的效率。”

然而一些批评意见则认为，在城市中安装大型风力涡轮发电机存在几方面的问题，如果叶片破碎容易造成人身和财产伤害。涡轮叶片的重量可达几百公斤，飞出来的碎片速度可超过100公里/小时，因此，一块飞离的碎片可能会造成相当大的危害。

城市风力发电的拥护者认为，这样的担心是毫无根据的。现代的涡轮机具有良好的安全性能，包括速度控制和叶片质量。这种叶片在遭遇风暴时可以使进入的风力减弱。也许，在大楼上安装涡轮发电机遭遇的最大挑战是噪音。

叶片中出现的任何轻微的不平衡，都会被离心力放大，从而使涡轮机在叶片转动时产生摇动。北方电力系统公司总裁克林特·吉托（Clint Jito）在风力发电方面有30年的工作经历，他说：“没有一种旋转的机械是百分之百平衡的。任何一种不平衡都会在旋转中显示出来，人们对它却无能为力。”

如果涡轮机的转速与周围的结构件如承重梁的谐合共振频率相匹配，则大楼本身也会发生振动，而将噪音放大。伯尔格风能公司的麦克·伯尔格说：“这些噪音可以将你的楼顶变成一个巨大的麦克风。”伯尔格认为，如果风力涡轮发电机是原始设计的一部分，就像‘自由塔’那样，它就应该有可能通过安装支撑结构来减少振动。但这样做的代价太高了。

当建筑师们在2004年年初开始寻找一家风能公司来设计他们的涡轮发电机时，伯尔格风能公司决定不参与竞标，他们认为这样做成本太高。“我怀疑在`自由塔’顶上也许根本就不可能安装风力涡轮机”，伯尔格说。

设计师斯基德莫尔（Skidmore）所在公司的一位发言人拒绝回答《自然》杂志关于“自由塔”安装涡轮机方面的问题，或者说是否有一家工程公司已经被选中来建造这些设备。但一家参与“自由塔”项目竞标的风能公司却称，已经找到了解决振动问题的办法——垂直涡轮机。与传统的风车不同，垂直涡轮机带有曲线形叶片，其两端都与一根垂直的轴接触。无论风向如何，它们都能旋转。

总部设在密执安的McKenzie Bay国际公司的总裁加利·威斯特荷尔姆指出，垂直涡轮机在给定的旋转速度下产生的振动较小，这是因为叶片受拉力的影响较小。

为了进一步减轻振动，威斯特荷尔姆建议在“自由塔”上安装30台100千瓦的小型涡轮机，而不是几台大型涡轮机。如果它们接近任何构件的共振频率时，这些涡轮机就会自动变速。

垂直涡轮机遭遇挑战

楼层不多的城市建筑，不论其大小如何，都没有安装30台涡轮机的空间，而且还受到风力弱和性能不可靠的影响。因此，在苏格兰进行的一项旨在探索通过将小型涡轮机与减少大楼对能源需要的其他技术结合起来的计划，该计划实施的最终目的是吸引更多地建筑师参与这方面的设计工作。

苏格兰著名的设计师查尔斯·瑞尼·麦金托施当初设计的格拉斯哥1895灯塔大楼，是建筑物中的一件精品。当它在1999年翻修时，就添装风力和太阳能发电设备一事，曾向斯特拉斯克莱德大学能源系统研究分部（ESRU）的工程师们进行了咨询。

新的设计方案是在灯塔大楼的屋顶线下方加开一些口子，以引导气流上升，然后通过穿越涡轮机的导管将上升的气流逸出屋顶，导管具有多种优点，通过引导风的流向，可以在气流遇到叶片之前减少它的湍流现象。“它们还可以将涡轮机掩蔽起来，防止碎裂的叶片飞出来造成伤害”，ESRU的乔·克拉克如是说。

灯塔大楼建筑的另外一些特点包括：能在冬天保暖、夏天排热的窗户；能确保只有住人的房间才被传感器运作供暖；当有足够的日光时就会自动变暗的电灯。将这些技术结合在一起，能使该大楼的效率比英国最好的实用标准要求高70%。其结果，风力涡轮发电机能生产出占大楼年电能消耗总量1/3的电能。

虽然目前还没有像“自由塔”那样有雄心壮志的项目建造起来，但小型风力发电机的数量确实在增加。在荷兰，许许多多的小型风力发电机已出现在海牙和阿姆斯特丹的屋顶上。自2004年5月起，苏格兰政府开始资助一项试验工程——在弗夫的部分小学的屋顶上安装小型风力涡轮发电机。

参观“自由塔”平台的旅游者不会不注意到它的爱国主义象征性。建成后的塔式大楼将高达1776英尺——象征美国独立年（1776年），它的塔尖反映了“自由女神”像抬起的手臂。然而，参观者是否真会看见摩天大楼间的“风车”？到2015年也许还不会。