美国的四倍涡轮机可以实现2030年的风能目标

 
根据康奈尔(Cornell)的最新研究，美国可以在10年内以轻柔的方式发电20%的电力。
地球与大气科学系教授Sara C. Pryor说：“美国目前约有7%的风能来自电力。” “这项研究表明，将风力涡轮机的装机容量从2014年的水平提高三倍，将使我们能够实现20%的风力发电目标，而无需增加土地，也不会对整个系统的效率或当地气候造成负面影响。”
这项研究名为“美国20%的风电对系统效率和区域气候的影响有限”，该研究于1月17日在《自然科学报告》上发表。该研究由美国能源部科学办公室资助，并且基于一系列广泛的高分辨率大气模拟。
Pryor与Sibley机械与航空航天学院教授Rebecca J. Barthelmie以及博士后研究员Tristan J. Shepherd合作，研究了到2030年风能如何从目前水平扩展到整个美国电力供应的五分之一的方案，如美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)在2008年所概述。
NREL报告称这是“ 20%的风能情景”，该报告指出，到2030年，风能在美国产生20%的电力，可以消除约8.25亿公吨的二氧化碳排放。
研究人员说，从2016年到2017年，美国的风力发电量增长了12%，达到254太瓦小时-然后在2018年又增长了8.3%至275太瓦小时。在上下文中，美国目前每月使用大约310到320太瓦小时的电力，这些电力来自煤炭，天然气，核能和可再生能源发电厂。
普赖尔说：“风能已经在使全球能源体系脱碳中发挥了关键作用。” “风力涡轮机可以在运行三到七个月内偿还与部署和制造相关的终生碳排放，并提供近30年的几乎无碳发电。”
但是，研究人员问道，将风力涡轮机数量增加四倍是否会降低收集能量的涡轮机机队的效率?那一代人会对当地气候产生负面影响吗?
在大型风力涡轮机的高密度阵列中，研究人员研究了与称为“风力涡轮机尾流”的现象相关的系统范围内效率的可能下降，在这种现象中，风力涡轮机提取动量会降低风速。尾流通过与大气中未扰动的空气混合而被侵蚀，但是会降低撞击下游风力涡轮机的风速。
Barthelmie说：“上游风力涡轮机对风的’盗窃’降低了整个风力涡轮机集合所产生的总功率，而增强的混合(湍流)可以改变风力涡轮机附近的当地气候条件。”
研究人员提供了一些方案，例如使用改进的技术为涡轮机提供动力，以在不使用额外土地的情况下扩大风力涡轮机的装机容量。研究人员证明，装机容量的扩展对系统范围的效率影响很小，而对局部气候的影响则很小，这可以通过部署大型，先进的涡轮机来减少。