如今，風(fēng)力發(fā)電提供了越來越多的廉價(jià)可再生能源，并已經(jīng)取得了顯著的成功。但是這種趨勢(shì)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(guó)耶拿的馬克斯普朗克生物地球化學(xué)研究所的科學(xué)家發(fā)布的一項(xiàng)新研究表明，人們將會(huì)降低大規(guī)模使用風(fēng)能的預(yù)期。
那么最多可以產(chǎn)生多少風(fēng)能?當(dāng)人們需要越來越多的渦輪機(jī)產(chǎn)生更多可再生能源時(shí)，渦輪機(jī)的效率如何?這些問題在在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院學(xué)報(bào)發(fā)表的一項(xiàng)研究中得到了解決。每個(gè)渦輪機(jī)從風(fēng)中移除能量，使得許多在大規(guī)模運(yùn)行的渦輪機(jī)應(yīng)該降低大氣流的風(fēng)速。對(duì)于許多渦輪機(jī)來說，這種效應(yīng)延伸到每個(gè)渦輪機(jī)后面的即刻尾流，并且導(dǎo)致風(fēng)速的降低。這種風(fēng)速降低卻減少了每個(gè)渦輪機(jī)可以從風(fēng)中提取的能量。
報(bào)告的作者解釋了這種減速效應(yīng)。他指出，通過對(duì)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速觀測(cè)以及對(duì)于小型風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)能的估計(jì)，發(fā)現(xiàn)了其能源與氣候模型的大規(guī)模估計(jì)要低得多。這個(gè)研究報(bào)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(gè)地區(qū)的許多風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速保持不變，氣候模式中的恒定風(fēng)速可能并不現(xiàn)實(shí)，而氣候模型可以模擬許多風(fēng)力渦輪機(jī)對(duì)風(fēng)速的影響，而觀測(cè)卻能精確獲知它們的效果。風(fēng)速的降低將大大降低渦輪發(fā)電的效率。通過計(jì)算，當(dāng)在給定區(qū)域中使用風(fēng)能處于其最大值時(shí)，在存在許多其它渦輪機(jī)的情況下，與單獨(dú)的渦輪機(jī)將產(chǎn)生的電力相比，這些大量部署的每個(gè)渦輪機(jī)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?cè)谌蚋鞔笾逌y(cè)試了不同風(fēng)能用途的情景，以了解最多能產(chǎn)生多少風(fēng)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(jì)與以前的氣候模型研究相似，但是與觀測(cè)到的風(fēng)速所估計(jì)相比約低10倍。這種強(qiáng)烈的差異解釋了氣候模型模擬中的風(fēng)速大約減少了40-50%。由于風(fēng)速不成比例地影響風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)電效率，較低的風(fēng)速導(dǎo)致由氣候模型獲得風(fēng)能潛力要低得多。
馬克斯普朗克生物地球化學(xué)研究所集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)阿克勒•科雷頓博士承認(rèn)，這些風(fēng)能場(chǎng)景是假設(shè)的。然而，他認(rèn)為這些結(jié)果與風(fēng)能的擴(kuò)張間距相關(guān)。他說，“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)前陸地風(fēng)電場(chǎng)上的風(fēng)力渦輪機(jī)的間距不同，將有一些戲劇性的效果。”科雷頓計(jì)劃研究當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的觀測(cè)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(dāng)今的高渦輪機(jī)效率和有利的經(jīng)濟(jì)性，風(fēng)力渦輪機(jī)的未來安裝部署應(yīng)當(dāng)比現(xiàn)在的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝間距要更大。
