风电场导致更多的环境影响而不是先前的想法

涉及能源生产的时候，不幸的是，没有免费午餐。

由于世界开始对低碳能源的大规模过渡，因此每种类型的利弊都很好地理解和可再生能源的环境影响，小于它们与煤气和煤气相比，被考虑。

在两篇论文中 - 今天在期刊上发表了期刊，哈维尔 - 哈佛大学研究人员发现，美国的过渡到风或太阳能的过渡将需要五到20倍的土地，而不是先前的思想，如果这样的大型风电场建造，将大陆的平均水平温度温暖0.24摄氏度。

“风击败了任何环境措施的煤炭，但这并不意味着它的影响是可以忽略不计的，”哈佛约翰A.保尔森工程和应用科学学院（SEA）的哈佛大学学院的应用物理学教授David Keith说论文的高级作者。“我们必须迅速过渡到化石燃料以停止碳排放。在这样做时，我们必须在各种低碳技术之间做出选择，所有这些都具有一些社会和环境影响。“

Keith是哈佛肯尼迪学校的公共政策教授。

理解可再生技术对环境影响的第一个步骤之一是了解满足未来美国的需求需要多少的土地。甚至从今天的能源需求开始，所需的土地面积和相关电力密度长期以来一直被能源专家争论。

在以前的研究中，基思和共同作者建模了大型风电场的发电能力，并得出结论，现实世界的风力发电被高估了，因为他们忽略了准确地占涡轮机和大气之间的相互作用。

2013年，Keith描述了每个风力涡轮机如何在涡轮机的刀片上速度减慢时产生的“风阴影”。今天的商业规模风电场认真的太空涡轮机减少了这些风阴影的影响，但由于期望风电场将继续扩大，因为随着对风力推导的需求而增加，无法避免相互作用和相关气候冲击。

然而，以前的研究中缺少的是观察支持建模的观察结果。然后，几个月前，美国地质调查使用此数据集发布了57,636个风力涡轮机的地点，与其他一些美国政府数据库，Keith和博士后的李米勒能够量化411的功率密度在2016年，在美国运营的风电场和1,150个太阳能光伏植物。

“对于风，我们发现平均功率密度 - 意味着风厂的包围面积的能量产生率 - 超过一些领先的能源专家的估算量高达100倍，”米勒是第一个这篇论文的作者。“大多数这些估计未能考虑涡轮机 - 大气相互作用。对于孤立的风力涡轮机，互动根本不重要，但一旦风电场深度超过五到10公里，这些相互作用对功率密度有重大影响。“

基于观察的风电密度也远低于美国能源部和政府间气候变化小组的重要估计。

对于太阳能，平均功率密度（以每米方形的瓦特测量）比风力高10倍，但也远低于领先的能源专家的估计。

该研究表明，风电场不仅需要更多的土地来达到拟议的可再生能源目标，而且还可以在这种大规模中成为气候系统中的积极参与者。

如joule杂志所探讨的下一个问题是这种大型风电场如何影响气候系统。

为了估算风力发电的影响，基思和米勒使用标准天气预报模型建立了2012-2014美国气候的基线。然后，他们覆盖了大陆美国的三分之一。有足够的风力涡轮机，以满足当天的美国电力需求。研究人员发现这种情况会使大陆U.S.的表面温度温暖0.24摄氏度，当表面温度增加到1.5度时，晚上发生的最大变化。这种变暖是风力涡轮机主动将气氛混合在地面附近和高举的同时从大气的运动中提取。

该研究支持10个以上的其他研究，观察到在运营的美国风电场附近的变暖。米勒和克特将其模拟与北德克萨斯州北德克萨斯州的卫星的观测研究进行了比较，发现大致一致的温度升高。

米勒和基思很快就能指出美国的不核心，因为它们在其场景中模拟时产生了多大的风力，但局部的变暖发生在更小的预测中。然后，在减少排放的越来越多的益处大致等于风力发电的近瞬时​​影响时，就会了解所谓的问题。

哈佛大学的研究人员发现，美国大陆风力涡轮机的变暖效果实际上大于其运作的一世纪排放减少的影响。这是因为温暖效应主要是风电场的局部，而温室气体浓度必须在实现益处之前在全球范围内降低。

米勒和基特重复了太阳能的计算，发现其气候影响大约比风的10倍。

“风电的直接气候影响是即时的，而减少排放的益处缓慢累积，”基思说。“如果你的观点是未来10年，风权实际上有 - 在某些方面 - 比煤炭或天然气更多的气候影响。如果您的角度是下一千年，那么风力力量比煤或气体的气候效果差不多。

“这项工作不应该被视为风力的根本批判，”他说。“一些风的气候影响将是有益的 - 若干全球研究表明，风力电源很酷。相反，工作应该被视为在评估所有可再生能源的这些影响方面更加认真的第一步。我们的希望是，我们的研究与最近的直接观察结合起来，标志着风力的气候影响开始接受关于脱碳能源系统的战略决策的认真考虑的转折点。“