
(ISNS) - 據兩個獨立的科學家團隊稱,人們有足夠的能量從風中從風中獲得滿足全球所有力量需求,而沒有根本改變地球的氣候。
風能通常被吹捧為環保的,沒有產生污染物。它是越來越流行的可再生能源來源,到2030年,美國的目標是通過風能發電的20%。儘管如此,鑑於它如何從大氣中汲取能量,但仍有關於能量風能可以為世界供應多少,以及它實際上是綠色的。
為了了解更多信息,氣候科學家凱瑟琳·奇蹟(Katherine Marvel)在加利福尼亞州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)和她的同事開發了一種全球氣候模型,該模型分析了風力渦輪機將如何在大氣上拖動大氣中從地球表面和更高高度的風中收穫能量。從歷史上看,人們已經在地面和海洋中建造了風力渦輪機,但研究表明,風箏傳播的渦輪機可以從更穩定,更快的高空風中產生更多的動力。
添加任何類型的風力渦輪機降低了風,Marvel和她的同事發現,增加一定數量的渦輪機將不再產生更多的電力。儘管如此,他們的模擬表明,至少可以從地面風中產生至少400噸(或400萬億瓦的功率),並且可以從整個大氣中的風中從風中提取超過1,800噸的瓦特。相比之下,全球人們目前使用約18台電力。
模擬一個世紀的增大風能產生的價值表明,從這些風中收集最大的功率將對氣候產生巨大的長期影響,從而觸發大氣循環的重大變化。
漫威說:“但是,重要的是要了解這些數量遠遠超過了當前或預計的全球能源需求。”
相比之下,只要風力渦輪機散佈,提取足夠的風能以滿足當前的全球功率需求只會產生最小的氣候影響。這樣做可能會影響表面溫度約0.1攝氏度,並影響平均降水量約為1%。
獨立於漫威的研究,加利福尼亞州斯坦福大學的大氣科學家馬克·雅各布森(Mark Jacobson)和紐瓦克(Newark)特拉華大學的風能研究員克里斯蒂娜·阿切爾(Cristina Archer)使用了3-D計算機模型,該模型分析了全球大氣,土地和海洋之間的相互作用,包括化學和水蒸氣含量等因素。他們根據製造商的數據將風轉換為電源的製造商數據,估計帶有樞紐的能量渦輪機的量可能會提取330英尺。他們還模擬了地面上方6英里處的渦輪機,這是噴氣流的典型高度。
他們發現,在回報率降低之前,大多數現代風力渦輪機的高峰上可用的風能量約為所有大陸上的80噸瓦特,如果可以將風力渦輪機放置在整個地球的整個地面,包括海洋,包括海洋,包括海洋。在噴氣流的高度上,似乎有大約380台Terawatts。
兩支球隊的數量並不完全可比,部分原因是雅各布森和阿切爾考慮在大氣中的特定高度上提取能量,而漫威和她的同事則更多地看著整個氣氛。
阿切爾說:“這兩個團隊使用兩種不同的方法得出了類似的結論,這使我們對我們的結果更有信心。”
更真實地,雅各布森(Jacobson)和阿徹(Archer)發現,在地球表面運行的400萬兆瓦渦輪機可以提供多達7.5噸的電力,而不會對氣候產生重大負面影響。這是2030年世界上力量需求的一半以上,因此,始終如一地假設所有能源都在那時轉換為清潔能源。
研究人員建議將這些渦輪機放入海洋中,而其他渦輪機則需要地球地面的0.5%以上 - 大約是阿拉斯加地區的一半。實際上,該區域幾乎不需要僅用於風,但也可以用作農田,牧場或野生動物保護區。在全球大風的地點(例如美國平原和撒哈拉沙漠)散佈這些地面渦輪機,可以通過防止它們彼此竊取風能來提高效率,並減少其整體環境影響。
這兩種模型都認為,無需考慮社會,環境或財務考慮,例如400萬個風力渦輪機的成本,或者有多少渦輪機會如何影響遷移的鳥類,就可以在任何地方和任何地方安裝風力渦輪機。
儘管這些研究人員專注於非常大規模風能的全球氣候影響,但仍需要更多的研究。阿切爾說,調查結果表明,即使大量使用風能也可能是一種智能,安全和乾淨的產生能量的方式。
漫威說:“對於風的當地和地區氣候後果,仍然有很多有趣的工作要做。”
Marvel和她的同事於9月9日在線詳細介紹了他們的發現日記自然氣候變化。雅各布森(Jacobson)和阿切爾(Archer)於9月10日在網上發表了他們的研究美國國家科學院期刊論文集。兩支球隊將在9月11日至12日在弗吉尼亞州漢普頓舉行的空中風能會議上展示他們的作品。
查爾斯·喬(Charles Q. Choi)是位於紐約市的自由科學作家,曾為《紐約時報》,《科學美國人》,《連線》,《科學》,《科學》,《自然》和許多其他新聞媒體撰寫過撰寫。
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