新研究周一发表的研究发现，海洋上空的风能潜力如此之大，理论上它可以用来产生“文明规模的电力”——假设我们愿意用涡轮机覆盖大片海域，并且可以产生“文明规模的电力”以及在极端海洋环境中安装和维护它们的方法。
研究发现，我们不太可能建造如此规模的开放式海洋涡轮机——事实上，这样做甚至可能改变地球的气候。 但更温和的信息是，公海上的风能具有巨大的潜力，这强化了这样一种观点，即在非常深的水域上漂浮的风电场可能是风能技术的下一个重大步骤。
加州斯坦福卡内基科学研究所的肯·卡尔代拉 (Ken Caldeira) 表示：“从地球物理学的角度来看，我认为这为该行业开了绿灯。”
该研究，在美国国家科学院院刊，由卡内基研究员 Anna Possner 领导，她与 Caldeira 合作。
这项研究首先以先前的研究为基础，该研究发现陆地上的风电场可产生的能量可能存在上限。
出现这种限制的原因不仅是因为陆地上的自然和人类结构会产生摩擦力，从而减慢风速，还因为每个单独的风力涡轮机都会提取一些风能并将其转化为我们可以使用的电力 - 留下更少的风能其他涡轮机收集。
“如果每个涡轮机消除了大约一半的能量流经它，那么当你到达第二排时，你只会获得四分之一的能量，依此类推，”卡尔代拉解释道。
海洋则不同。 首先，风速可能比陆地上高 70%。 但更重要的是所谓的风能补给。
这项新研究发现，在中纬度海洋上空，风暴经常将强大的风能从较高海拔转移到海面，这意味着涡轮机可以捕获的能量上限要高得多。
“在陆地上，涡轮机只是从大气层最低部分刮掉动能，而在海洋上空，它正在耗尽大部分对流层或大气层下部的动能，”说卡尔代拉。
该研究比较了位于美国上空（以堪萨斯州为中心）或大西洋沿岸近 200 万平方公里的理论风电场。
研究发现，用风力发电场覆盖美国中部大部分地区仍不足以为美国和中国提供电力，而这两国每年需要约 7 太瓦的发电量（1 太瓦相当于 1 万亿瓦）。
但从理论上讲，北大西洋可以为这两个国家以及其他一些国家提供电力。 在相同面积的情况下，可以在海洋上提取的势能“至少高三倍”。
研究发现，需要在海洋上建造一个更大的 300 万平方公里风力发电装置才能满足人类当前的电力需求，即 18 太瓦。 这个面积甚至比格陵兰岛还要大。
因此，该研究得出的结论是，“按年平均计算，北大西洋可用的风力足以为世界提供电力”。
但必须强调的是，这些纯粹是理论计算。
它们受到许多实际因素的阻碍，包括风在所有季节的强度并不相同，而且目前还不存在以如此规模捕获能量的技术，更不用说将其转移到岸上了。
哦，还有另一个大问题：研究中进行的建模模拟表明，从大自然中提取如此多的风能会产生全球范围的影响，包括使北极部分地区降温高达 13 摄氏度。
卡尔代拉说：“试图从风力中获取文明规模的电力有点自找麻烦。”
但他表示，如果利用的能源量从这些极高的数字中减少，并且风电场在全球范围内的分布更加分散，那么对气候的影响就会更小。
卡尔代拉说：“我认为这符合我们希望使用一系列技术的想法，而不仅仅是依赖于此。”
能源大师有长说在可再生能源中，太阳能最有潜力扩大规模并产生太瓦级电力，足以满足人类大部分能源需求。 卡尔代拉对此并不否认。
但他的研究表明，至少如果有一天开放的海洋风变得可用，它也可能具有相当大的潜力。
麻省理工学院机械工程教授亚历山大·斯洛库姆（Alexander Slocum）专注于海上风电及其潜力，并未参与这项研究，他表示，他认为这篇论文是“非常好的研究”，而且似乎没有偏见。
“论文所暗示的结论是，公海风能发电场可以满足我们大部分的能源需求，这也得到了历史的支持：当一项技术变得受到限制（例如，马车）或垄断（欧佩克）时，就会出现环顾四周的动机寻求替代方案，”斯洛库姆在电子邮件中继续说道。
“汽车对马造成了这种影响，美国通过水力压裂对欧佩克造成了这种影响，现在可再生能源正在对碳氢化合物行业进行这种影响。”
科罗拉多大学风能研究员 Julie Lundquist 补充道：“作者确实承认，在实际从这些遥远的离岸地点收集能源时存在相当大的技术挑战，但我很欣赏他们对资源规模的关注。” ，博尔德。
“我希望这项工作能够进一步激发人们对深水风能的兴趣。”
为了强调计算的理论性质，伦德奎斯特通过电子邮件补充道，“当前和可预见的陆上和海上风力涡轮机部署量远小于达到这项工作和其他工作所关注的大气能量限制所需的规模。”
该研究指出了风能的第三幕。 在陆地上，涡轮机已经非常完善，并且每年都会安装更多的涡轮机。
与此同时，在近海，沿海地区现在也安装了越来越多的涡轮机，但仍然位于相对较浅的水域。
但是，要飞越公海（那里的海深通常超过一英里），预计还需要另一种技术——可能是一个浮式涡轮机，它延伸到水面以上，坐落在某种非常大的水下漂浮结构之上，伴随着通过将整个涡轮机固定在海底的电缆。
该技术的实验已经在进行：挪威国家石油公司正在移动在苏格兰海岸建造一座大型浮动风电场，该风电场将位于约100米深的水域，发电能力为15兆瓦（百万瓦）。
涡轮机高 253 米（830 英尺），但其中 78 米（256 英尺）的长度是指海面以下的漂浮部分。
卡尔代拉说：“我们所描述的事情在今天可能不会具有经济效益，但一旦你拥有一个朝这个方向发展的行业，就应该为该行业的发展提供动力。”
2017 ©华盛顿邮报
本文最初发表于华盛顿邮报。
