所有大型能源系統(tǒng)都會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響，比較可再生能源影響的能力是規(guī)劃未來(lái)沒(méi)有煤炭或天然氣發(fā)電的重要一步。與21世紀(jì)變暖的當(dāng)前預(yù)測(cè)相比，從風(fēng)中提取能量產(chǎn)生的氣候影響較小，但是與將太陽(yáng)能將美國(guó)的電力排放降低至零的影響相比，氣候影響較大。10月4日發(fā)表在《焦耳》雜志上的研究報(bào)告報(bào)告了迄今為止最準(zhǔn)確的風(fēng)能發(fā)電建模將如何影響氣候的模型，發(fā)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電將使美國(guó)大陸升溫0.24攝氏度，因?yàn)轱L(fēng)力渦輪機(jī)會(huì)在大氣中重新分配熱量。

 

哈佛大學(xué)工程與公共政策教授戴維·基思(David Keith)說(shuō)：“風(fēng)能以任何環(huán)境措施擊敗煤炭，但這并不意味著其影響可以忽略不計(jì)。”“我們必須迅速?gòu)幕剂线^(guò)渡以停止碳排放。為此，我們必須在各種低碳技術(shù)之間做出選擇，所有這些技術(shù)都會(huì)對(duì)社會(huì)和環(huán)境產(chǎn)生影響。”

 

第一作者李·米勒(Lee Miller)說(shuō)：“風(fēng)力渦輪機(jī)不僅發(fā)電，而且還能改變大氣流量。”“這些影響會(huì)重新分配大氣中的熱量和水分，從而影響氣候。我們?cè)噲D在大陸范圍內(nèi)模擬這些影響。”

 

為了比較風(fēng)能和太陽(yáng)能的影響，Keith和Miller首先使用標(biāo)準(zhǔn)天氣預(yù)報(bào)模型為2012-2014年美國(guó)氣候確定了基線。然后，他們?cè)黾恿藢?duì)美國(guó)大氣的影響，使其擁有足夠的風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)覆蓋美國(guó)大陸的三分之一，以滿足當(dāng)今美國(guó)的電力需求。如果風(fēng)能在本世紀(jì)下半葉在使能源系統(tǒng)脫碳中發(fā)揮重要作用，則這是一個(gè)相關(guān)的方案。這種情況會(huì)使美國(guó)大陸的表面溫度升高0.24攝氏度。

 

他們的分析重點(diǎn)是比較氣候影響和利益。他們發(fā)現(xiàn)，大約需要一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才能通過(guò)與風(fēng)有關(guān)的溫室氣體濃度降低來(lái)抵消這種影響。此時(shí)間表大致獨(dú)立于他們的方案中風(fēng)力發(fā)電總量的具體選擇。

 

基思說(shuō)：“風(fēng)力發(fā)電對(duì)氣候的直接影響是立竿見(jiàn)影的，而收益卻是緩慢累積的。”“如果您的觀點(diǎn)是未來(lái)十年，那么風(fēng)力發(fā)電在某些方面實(shí)際上比煤炭或天然氣對(duì)氣候的影響更大。如果您的觀點(diǎn)是未來(lái)一千年，那么風(fēng)力發(fā)電將比煤炭或天然氣清潔得多。”

 

現(xiàn)在，已有十多項(xiàng)研究觀察到美國(guó)風(fēng)電場(chǎng)引起的局部變暖。Keith和Miller將他們模擬的升溫與觀測(cè)值進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值與模型之間存在大致一致性。

 

他們還將風(fēng)能的影響與太陽(yáng)能對(duì)氣候的影響的先前預(yù)測(cè)進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，在相同的能源產(chǎn)生速率下，太陽(yáng)能的影響將比風(fēng)的影響小約10倍。但是兩種能源都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

 

米勒說(shuō)：“就每單位能源產(chǎn)生的溫差而言，太陽(yáng)能產(chǎn)生的影響比風(fēng)產(chǎn)生的影響少約十倍。”“但是還有其他考慮因素。例如，太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)密集，而風(fēng)力渦輪機(jī)之間的土地可以被聯(lián)合用于農(nóng)業(yè)。”風(fēng)力渦輪機(jī)的密度及其運(yùn)行的時(shí)間也會(huì)影響氣候影響。

 

Keith和Miller的模擬并未考慮對(duì)全球氣象的任何影響，因此仍不確定在這種風(fēng)能的部署如何影響其他國(guó)家的氣候。

 

Keith說(shuō)：“不應(yīng)將這項(xiàng)工作視為對(duì)風(fēng)力發(fā)電的基本批判。某些風(fēng)的氣候影響可能是有益的。因此，應(yīng)該將這項(xiàng)工作視為對(duì)評(píng)估這些影響進(jìn)行更認(rèn)真評(píng)估的第一步。”“我們的希望是，我們的研究與最近的直接觀察相結(jié)合，標(biāo)志著一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，風(fēng)能的氣候影響開(kāi)始在有關(guān)使能源系統(tǒng)脫碳的戰(zhàn)略決策中得到認(rèn)真考慮。”

 

Keith和Miller還發(fā)表了一篇相關(guān)論文“基于觀測(cè)的太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電的功率因數(shù)和功率密度”，該論文于10月4日發(fā)表在《環(huán)境研究快報(bào)》上，該論文使用觀測(cè)值驗(yàn)證了此處模擬的單位面積發(fā)電量。