最准确的风能增加模型将如何影响气候的模型

2019-10-14 17:10:16

所有大型能源系统都会对环境造成影响,比较可再生能源影响的能力是规划未来没有煤炭或天然气发电的重要一步。与21世纪变暖的当前预测相比,从风中提取能量产生的气候影响较小,但与将太阳能将美国的电力排放降低至零的影响相比,气候影响较大。10月4日发表在《焦耳》杂志上的研究报告报告了迄今为止最准确的风能建模如何影响气候的发现,发现大规模风力发电将使美国大陆升温0.24摄氏度,这是因为风力涡轮机会重新分配大气中的热量。

哈佛大学工程与公共政策教授戴维·基思(David Keith)说:“风能以任何环境措施击败煤炭,但这并不意味着其影响可以忽略不计。” “我们必须迅速从化石燃料过渡以停止碳排放。为此,我们必须在各种低碳技术之间做出选择,所有这些技术都会对社会和环境产生影响。”

第一作者李·米勒(Lee Miller)说:“风力涡轮机不仅发电,而且还能改变大气流量。” “这些影响会重新分配大气中的热量和水分,从而影响气候。我们试图在大陆范围内模拟这些影响。”

为了比较风和太阳能的影响,Keith和Miller首先使用标准天气预报模型为2012-2014年美国气候确定了基线。然后,他们增加了覆盖美国大陆三分之一的大气层的影响,其中有足够的风力涡轮机可以满足当今美国的电力需求。如果风能在本世纪下半叶在使能源系统脱碳中发挥重要作用,则这是一个相关的方案。这种情况会使美国大陆的表面温度升高0.24摄氏度。

他们的分析重点是比较气候影响和利益。他们发现,大约需要一个世纪的时间才能通过与风有关的温室气体浓度降低来抵消这种影响。此时间表大致独立于他们的方案中风力发电总量的具体选择。

基思说:“风力发电对气候的直接影响是即时的,而收益却是缓慢累积的。” “如果您的观点是未来十年,那么风力发电在某些方面实际上比煤炭或天然气对气候的影响更大。如果您的观点是未来一千年,那么风力发电将比煤炭或天然气清洁得多。”

现在已有十多项研究发现,美国风电场造成了局部变暖。Keith和Miller将他们模拟的升温与观测值进行了比较,发现观测值与模型之间存在大致的一致性。

他们还将风能的影响与太阳能对气候的影响的先前预测进行了比较。他们发现,在相同的能源产生速率下,太阳能的影响大约是风的10倍。但是两种能源都有其优点和缺点。

米勒说:“就每单位能源产生的温差而言,太阳能的影响比风的影响小约十倍。” “但是还有其他考虑因素。例如,太阳能农场密集,而风力涡轮机之间的土地可以被联合用于农业。” 风力涡轮机的密度及其运行的时间也会影响气候。

Keith和Miller的模拟并未考虑对全球气象的任何影响,因此仍不确定在这种风能的部署如何影响其他国家的气候。

Keith说:“不应将这项工作视为对风力发电的基本批判。某些风能对气候的影响可能是有益的。因此,应该将这项工作视为更加认真地评估这些影响的第一步。” “我们的希望是,我们的研究与最近的直接观察相结合,标志着一个转折点,风能的气候影响开始在有关使能源系统脱碳的战略决策中得到认真考虑。”

Keith和Miller还发表了一篇相关论文“基于观测的太阳能和风能发电的功率因数和功率密度”,该论文于10月4日发表在《环境研究快报》上,该论文使用观察结果验证了此处模拟的单位面积发电量。

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