官网到2030年,风能为世界一半供电
发布时间:2020-03-31 12:09
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到2030年,风能为世界一半供电

aufbau offshore-windpark ormonde,英国

jan oelker / repower

斯坦福大学科学家最新发表的一项研究详细介绍了他们开发的先进天气模型,该模型表明,到2030年,有足够的风力来提供世界一半的电力,如果安装了足够的涡轮机,风力可能超过总需求数倍

斯坦福大学和特拉华大学的最新研究表明,如果世界要转向清洁能源,那么风能发电将发挥重要作用,而风能所产生的电力将绰绰有余

斯坦福大学工程学院和特拉华大学的研究人员开发出了最复杂的天气模型,该模型表明,不仅陆地和附近海岸有大量风能提供全球一半的电力,而且足以超过总发电量即使考虑到涡轮机引起的风速降低,需求也要增加数倍

研究结果由斯坦福大学的土木与环境工程教授mark z. jacobson和美国大学地理与物理海洋科学与工程学副教授克里斯蒂娜·阿彻(cristina archer)发表在《美国国家科学院院刊》(pnas)上

特拉华州

高分辨率模型

在他们的研究中,jacobson和archer改编了称为gator-gcmom的三维海洋海洋计算机模型,以考虑到涡轮减少的风速,从而计算出理论上行星上的最大风力潜力

他们的模型假设风力涡轮机可以安装在任何地方,而无需考虑社会,环境,气候或经济因素

这份新论文与两项较早的研究相矛盾,后者说风能远没有达到积极的目标,因为每个涡轮机都从其他涡轮机中窃取了太多的风能,而且涡轮机会带来有害的气候后果,从而抵消了可再生风能的某些积极方面

通过将大气中的风分隔成一个假想的盒子,使之彼此叠放,新的计算机模型提供了比以前更复杂的外观

每个盒子都有自己的风速和天气

在他们的模型中,jacobson和archer一次将单个涡轮机暴露在来自数个盒子的风中,早期的全局模型在分辨率上并不匹配

雅各布森说,对风力涡轮机的气候后果进行建模是一门复杂的科学

该软件首次允许该级别的细节

研究人员能够计算模型中每个风力涡轮机在空间和时间上变化的风的暴露量

此外,该模型还考虑了涡轮所要求的风

然后,计算这些风速变化对全球温度,湿度,云层和气候的影响

潜在能力 太阳2

研究人员了解到的最有希望的事情是,风中存在数百兆瓦的巨大潜力

但是,到某个时候,建造新涡轮机的回报将达到平稳状态,达到即使安装更多涡轮机也无法提取额外能量的水平

阿彻说,每台涡轮机都减少了可供其他人使用的能量

但是,只有在安装大量涡轮机之后,这种减少才变得意义重大,远远超过了以往所需要的数量

这就是我们发现非常重要的一点,阿切尔说

研究人员将这一点称为饱和风力发电潜力

他们说,如果我们能在地球的整个陆地和水域上放置一支100米高的风力涡轮机,那么饱和潜力将超过250太瓦

另外,如果我们仅将它们放置在陆地(南极洲除外)和沿海海洋上,则仍有约80兆瓦的可用功率,大约是所有文明的总电力需求的7倍

在大气层上方6英里处的喷射流中运行的假想涡轮机可提取多达380太瓦

并不是说,到处都是涡轮机,但是我们已经表明,到2030年从风能获得世界通用功率的一半甚至几倍没有根本障碍

如果我们能够制造足够的涡轮机,那么潜力就在那里

多少?

知道存在这种潜力之后,研究人员将注意力转向了需要多少台涡轮机才能满足2030年清洁能源经济中世界一半的电力需求(约5.75太瓦)

为了达到这个目标,他们探索了各种场景,他们称固定风能为使用特定数量的风力涡轮机可以提取的最大功率

阿彻(archer)和雅各布森(jacobson)的研究表明,每台可在100米高处运行并产生5兆瓦功率的400万台涡轮机可提供高达7.5太瓦的功率,占世界通用电力需求的一半以上,而不会对气候造成重大负面影响

官网 但是,要到达那里,我们还有很长的路要走

雅各布森说,今天,我们已安装了所需风能的1%多一点

雅各布森和阿彻将把400万台涡轮机中的一半置于水上

剩下的200万只需要占地球陆地表面1%的一半的一半,约占阿拉斯加州一半的面积

但是,实际上,该区域中没有一个将仅用于风能,而是可以用于双重目的,例如开放空间,农田,牧场或野生动植物保护区

阿彻和雅各布森并没有把所有的涡轮机放在一个地方,而是最好的和最有效的方法是将风力发电厂分布在戈壁滩,美国平原和撒哈拉以南的高风地区

雅各布森说,对风电场进行精心选址将使成本和全球风电基础设施对环境的总体影响降至最低

但是,正如这些结果所表明的那样,风能的饱和不会限制清洁能源的经济性

该研究的资金来源包括美国国家科学基金会,美国环境保护署和美国国家航空航天局高端计算机计划

官网综合报道

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