如今，風力發(fā)電提供了越來越多的廉價可再生能源，并已經(jīng)取得了顯著的成功。但是這種趨勢能否持續(xù)幾十年，以供應(yīng)越來越多的可再生能源？來自德國耶拿的馬克斯普朗克生物地球化學研究所的科學家發(fā)布的一項新研究表明，人們將會降低大規(guī)模使用風能的預(yù)期。

小型風力發(fā)電場

那么最多可以產(chǎn)生多少風能？當人們需要越來越多的渦輪機產(chǎn)生更多可再生能源時，渦輪機的效率如何？這些問題在在美國國家科學院院學報發(fā)表的一項研究中得到了解決。每個渦輪機從風中移除能量，使得許多在大規(guī)模運行的渦輪機應(yīng)該降低大氣流的風速。對于許多渦輪機來說，這種效應(yīng)延伸到每個渦輪機后面的即刻尾流，并且導致風速的降低。這種風速降低卻減少了每個渦輪機可以從風中提取的能量。

報告的作者解釋了這種減速效應(yīng)。他指出，通過對當?shù)氐娘L速觀測以及對于小型風電場的風能的估計，發(fā)現(xiàn)了其能源與氣候模型的大規(guī)模估計要低得多。這個研究報告的第一作者里伊 米勒博士解釋說： 人們不應(yīng)該假設(shè)一個地區(qū)的許多風力發(fā)電機的風速保持不變，氣候模式中的恒定風速可能并不現(xiàn)實，而氣候模型可以模擬許多風力渦輪機對風速的影響，而觀測卻能精確獲知它們的效果。風速的降低將大大降低渦輪發(fā)電的效率。通過計算，當在給定區(qū)域中使用風能處于其最大值時，在存在許多其它渦輪機的情況下，與單獨的渦輪機將產(chǎn)生的電力相比，這些大量部署的每個渦輪機所產(chǎn)生的電力約為前者的20％。

研究人員采用了氣候研究中常用的全球氣候模式。他們在全球各大洲測試了不同風能用途的情景，以了解最多能產(chǎn)生多少風能。他們確定在陸地上每平方米土地表面生產(chǎn)超過1.0瓦的電力的潛力只有3％-4％，而通常情況生產(chǎn)的電力約為0.5瓦特每平方米。這些估計與以前的氣候模型研究相似，但是與觀測到的風速所估計相比約低10倍。這種強烈的差異解釋了氣候模型模擬中的風速大約減少了40-50％。由于風速不成比例地影響風力渦輪機的發(fā)電效率，較低的風速導致由氣候模型獲得風能潛力要低得多。

馬克斯普朗克生物地球化學研究所集團領(lǐng)導阿克勒 科雷頓博士承認，這些風能場景是假設(shè)的。然而，他認為這些結(jié)果與風能的擴張間距相關(guān)。他說， 我們發(fā)現(xiàn)當前陸地風電場上的風力渦輪機的間距不同，將有一些戲劇性的效果。 科雷頓計劃研究當前風力發(fā)電場的觀測結(jié)果，觀察是否具有這種效應(yīng)。這種影響意味著為了保持當今的高渦輪機效率和有利的經(jīng)濟性，風力渦輪機的未來安裝部署應(yīng)當比現(xiàn)在的風力發(fā)電設(shè)備安裝間距要更大。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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