人们常常认为风能没有上限它是最具可扩展性的电源之一

导读 人们通常认为风力发电没有上限 - 它是最具可扩展性的电源之一,哈佛应用物理学家David Keith说。毕竟,在油井干涸的方式上,阵风和微风

人们通常认为风力发电没有上限 - 它是最具可扩展性的电源之一,”哈佛应用物理学家David Keith说。毕竟,在油井干涸的方式上,阵风和微风似乎不会在全球范围内“耗尽”。

然而,2月25日发表在“ 环境研究快报”上的最新中尺度大气模拟研究表明,大型风电场的发电能力被高估了。

每个风力涡轮机在其后面形成“风影”,其中空气已经被涡轮机叶片上的阻力减慢。理想的风力发电场达到平衡,尽可能多地将涡轮机包装在陆地上,同时将它们隔开足以减少这些风影的影响。但随着风电场变大,它们开始相互作用,区域尺度的风力模式更为重要。

基思的研究表明,超大型风力发电装置(大于100平方公里)的发电量可能达到每平方米0.5至1瓦之间。之前的估计忽略了涡轮机对风的减速影响,将这个数字设在每平方米2到7瓦之间。

简而言之,我们可能无法获得科学家们所想的那样多的风能。

作为国际知名的气候科学与技术政策专家,Keith任命哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)应用物理学教授Gordon McKay为哈佛大学肯尼迪学院公共政策教授。合着者Amanda S. Adams以前是Keith的博士后研究员,现在是北卡罗来纳大学夏洛特分校的地理和地球科学助理教授。

“风能的固有挑战之一是,一旦你开始开发风电场并收获资源,你就会改变资源,难以评估真正可用的资源,”亚当斯说。

但是,当然,拥有真正准确的估算对于追求碳中性能源非常重要。例如,太阳能,风能和水力发电都可以在满足煤炭或石油目前满足的能源需求方面发挥作用。

“如果风力发电对全球能源需求做出贡献,那将是严重的10%或20%或更多,那么它确实必须在未来半个世纪或更短时间内对太瓦的规模作出贡献,”基思说。

如果我们用风力发电场覆盖整个地球,他指出,“该系统可能产生巨大的能量,远远超过100太瓦,但就此而言,根据我们的气候模型,我的猜测就是效果那对全球风,因此对气候,将是严重的-也许增加了一倍CO的影响更大2 “。

“我们的研究结果并不意味着我们不应该追求风力发电 - 风能比传统的煤气更好 - 但如果我们真的想要将风力发电量提高到三分之一,那么这些地球物理限制可能是有意义的,让我们说,我们的主要能量,“基思补充道。

涡轮阻力的气候效应不是唯一的约束; 地理和经济也很重要。

“如果你不关心用风力涡轮机覆盖整个世界的影响,风力发电的理论上限很明显,”基思说。“有什么不清楚 - 这是未来研究的主题 - 如果你考虑所有现实世界的限制条件,风电的实际限制是什么。你必须假设风力涡轮机需要定位相对接近人们居住的地方和风力供应相当稳定的地方,他们必须应对环境限制。你不能把它们放在任何地方。“

“真正的妙语,”他补充道,“如果你不能获得超过半瓦的功率,并且你接受不能把它们放到任何地方,那么你可能会开始达到一个重要的极限。 “

Keith估计,为了稳定地球的气候,世界将需要确定人类一生中几十万亿无电力的来源。与此同时,政策制定者还必须决定如何分配资源以开发利用这种能源的新技术。

在这样做时,基思说:“值得询问每种潜在能源的可扩展性 - 是否可以提供3太瓦,这将占我们全球能源需求的10%,或者它是否更像是0.3太瓦时和1%。“

“风力发电处于中间地带,”他说。“它仍然是最具可扩展性的可再生能源之一,但我们的研究表明,如果我们试图将其扩展到几兆瓦以上,我们就需要关注它的极限和气候影响。

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