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”（Smart City）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Henning Ellermann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Bernd Tischler告诉记者，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。
Bernd Tischler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Herbert Jung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Bernd Tischler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Anna Fabinder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。Anna Fabinder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。”Anna Fabinder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-Georg Schmelz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Hans Schfers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。Henning Ellermann接受记者采访时也表示，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。”Henning Ellermann说。
Henning Ellermann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？
Henning Ellermann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Bernd Tischler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。
Bernd Tischler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。”Bernd Tischler说。
在Henning Ellermann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Bernd Tischler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。