美國的四倍風機可以實現2030年的風能目標

根據康奈爾(Cornell)的最新研究，美國可以在10年內以輕柔的方式發電20%的電力。
地球與大氣科學系教授SaraC.Pryor說：“美國目前約有7%的風能來自電力。”“這項研究表
明，將風力渦輪機的裝機容量從2014年的水平提高三倍，將使我們實現20%的風力發電目
標，而無需增加土地，也不會對整個系統的效率或當地氣候造成負面影響。”
這項研究名為“美國20%的風能發電對系統效率和區域氣候的影響有限”，該研究于1月17
日在《自然科學報告》上發表。這項研究由美國能源部科學辦公室資助，并且基于一系列廣
泛的高分辨率大氣模擬。
Pryor與Sibley機械與航空航天學院教授RebeccaJ.Barthelmie以及博士后研究員TristanJ.
Shepherd合作，研究了到2030年風能如何從目前水平擴展到整個美國電力供應的五分之一
的方案，如美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)在2008年所概述。
NREL報告稱這是“20%的風能情景”，該報告指出，到2030年，美國20%的風能產生的電
力可消除約8.25億公噸的二氧化碳排放。
研究人員說，從2016年到2017年，美國的風力發電量增長了12%，達到254兆瓦時，然后
在2018年又增長了8.3%，達到275兆瓦時。在這種情況下，美國目前每月使用大約310至
320兆瓦時的電力，這些電力來自煤炭，天然氣，核能和可再生能源發電廠。
普賴爾說：“風能已經在使全球能源體系脫碳中發揮了關鍵作用。”“風力發電機償還他們的
三至七個月操作的部署和制造相關的壽命的碳排放量，并提供近30年來幾乎無碳的電力產
生。”
但是，研究人員問道，將風力渦輪機數量增加四倍是否會降低收集能量的渦輪機機隊的效率?
那一代人會對當地氣候產生負面影響嗎?
在大型風力渦輪機的高密度陣列中，研究人員研究了與稱為“風力渦輪機尾流”的現象相關
的系統范圍效率的可能下降，在這種現象中，風力渦輪機提取動量會降低風速。此喚醒是通
過與大氣中的空氣原狀混合侵蝕，但可以降低風速，關于下游風輪機撞擊。
Barthelmie說：“上游風力渦輪機對風的'盜竊'降低了整個風力渦輪機集合所產生的總功率，
并且增強的混合(湍流)可以改變風力渦輪機附近的當地氣候條件。”
研究人員提供了一些方案，例如使用改進的技術為渦輪機提供動力，以在不使用額外土地的
情況下擴大風力渦輪機的安裝能力。研究人員證明，裝機容量的擴展對系統范圍的效率影響
很小，而對當地氣候的影響則很小，而通過部署大型，先進的渦輪機可以減少這種影響。