
(ISNS) - 据两个独立的科学家团队称,人们有足够的能量从风中从风中获得满足全球所有力量需求,而没有根本改变地球的气候。
风能通常被吹捧为环保的,没有产生污染物。它是越来越流行的可再生能源来源,到2030年,美国的目标是通过风能发电的20%。尽管如此,鉴于它如何从大气中汲取能量,但仍有关于能量风能可以为世界供应多少,以及它实际上是绿色的。
为了了解更多信息,气候科学家凯瑟琳·奇迹(Katherine Marvel)在加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)和她的同事开发了一种全球气候模型,该模型分析了风力涡轮机将如何在大气上拖动大气中从地球表面和更高高度的风中收获能量。从历史上看,人们已经在地面和海洋中建造了风力涡轮机,但研究表明,风筝传播的涡轮机可以从更稳定,更快的高空风中产生更多的动力。
添加任何类型的风力涡轮机降低了风,Marvel和她的同事发现,增加一定数量的涡轮机将不再产生更多的电力。尽管如此,他们的模拟表明,至少可以从地面风中产生至少400吨(或400万亿瓦的功率),并且可以从整个大气中的风中从风中提取超过1,800吨的瓦特。相比之下,全球人们目前使用约18台电力。
模拟一个世纪的增大风能产生的价值表明,从这些风中收集最大的功率将对气候产生巨大的长期影响,从而触发大气循环的重大变化。
漫威说:“但是,重要的是要了解这些数量远远超过了当前或预计的全球能源需求。”
相比之下,只要风力涡轮机散布,提取足够的风能以满足当前的全球功率需求只会产生最小的气候影响。这样做可能会影响表面温度约0.1摄氏度,并影响平均降水量约为1%。
独立于漫威的研究,加利福尼亚州斯坦福大学的大气科学家马克·雅各布森(Mark Jacobson)和纽瓦克(Newark)特拉华大学的风能研究员克里斯蒂娜·阿切尔(Cristina Archer)使用了3-D计算机模型,该模型分析了全球大气,土地和海洋之间的相互作用,包括化学和水蒸气含量等因素。他们根据制造商的数据将风转换为电源的制造商数据,估计带有枢纽的能量涡轮机的量可能会提取330英尺。他们还模拟了地面上方6英里处的涡轮机,这是喷气流的典型高度。
他们发现,在回报率降低之前,大多数现代风力涡轮机的高峰上可用的风能量约为所有大陆上的80吨瓦特,如果可以将风力涡轮机放置在整个地球的整个地面,包括海洋,包括海洋,包括海洋。在喷气流的高度上,似乎有大约380台Terawatts。
两支球队的数量并不完全可比,部分原因是雅各布森和阿切尔考虑在大气中的特定高度上提取能量,而漫威和她的同事则更多地看着整个气氛。
阿切尔说:“这两个团队使用两种不同的方法得出了类似的结论,这使我们对我们的结果更有信心。”
更真实地,雅各布森(Jacobson)和阿彻(Archer)发现,在地球表面运行的400万兆瓦涡轮机可以提供多达7.5吨的电力,而不会对气候产生重大负面影响。这是2030年世界上力量需求的一半以上,因此,始终如一地假设所有能源都在那时转换为清洁能源。
研究人员建议将这些涡轮机放入海洋中,而其他涡轮机则需要地球地面的0.5%以上 - 大约是阿拉斯加地区的一半。实际上,该区域几乎不需要仅用于风,但也可以用作农田,牧场或野生动物保护区。在全球大风的地点(例如美国平原和撒哈拉沙漠)散布这些地面涡轮机,可以通过防止它们彼此窃取风能来提高效率,并减少其整体环境影响。
这两种模型都认为,无需考虑社会,环境或财务考虑,例如400万个风力涡轮机的成本,或者有多少涡轮机会如何影响迁移的鸟类,就可以在任何地方和任何地方安装风力涡轮机。
尽管这些研究人员专注于非常大规模风能的全球气候影响,但仍需要更多的研究。阿切尔说,调查结果表明,即使大量使用风能也可能是一种智能,安全和干净的产生能量的方式。
漫威说:“对于风的当地和地区气候后果,仍然有很多有趣的工作要做。”
Marvel和她的同事于9月9日在线详细介绍了他们的发现日记自然气候变化。雅各布森(Jacobson)和阿切尔(Archer)于9月10日在网上发表了他们的研究美国国家科学院期刊论文集。两支球队将在9月11日至12日在弗吉尼亚州汉普顿举行的空中风能会议上展示他们的作品。
查尔斯·乔(Charles Q. Choi)是位于纽约市的自由科学作家,曾为《纽约时报》,《科学美国人》,《连线》,《科学》,《科学》,《自然》和许多其他新闻媒体撰写过撰写。
内部科学新闻服务 得到美国物理研究所的支持。