提取能源的风力涡轮机可以对环境有害吗?

Question

风力涡轮机的工作将从风的能量转换为电能。有可能有太多的涡轮机,导致他们把太多的精力从风?我不是一个环境科学家,但我猜风中的能量在环境中扮演一些至关重要的作用。

那么将会发生什么如果我们删除过多的能量?

Answer 1

简短的回答是肯定的,这是有可能的。,它还可以减少伤害。

总结的变化

这里有一个简短的总结时发生的变化从一个风力涡轮机发电,而不是从化石或核电站:

• 风的能量被进一步比它原本是逆风
• 有更多的动荡只是顺风风力涡轮机
• 低品位热量少投入化石周围的环境或核电站被拒绝,或关闭,因为现在的电力供应来自风能。

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全球影响

我们可以告诉不太可能会有全球影响在全球部署的任何合理的水平(比方说,太瓦的平均功率,但低于数万太瓦)。但一行涡轮机就足以导致当地的影响,这些可能是积极的还是消极的。

有一个公开讨论文献中关于删除兆瓦的风力发电的影响。但这是一个理论的讨论,而不是真正有意义的,因为它将完全取决于提取。

风的能量会发生什么变化?

最终,几乎所有能源在风中最终低品位热量。不管它会通过风力涡轮机或没有。如果不是,它最终会由于摩擦而消散,就环境低品位热量。如果是,那么它会转换成电能,然后一些能源服务(如灯光),然后周围低品位热量。

所以部署大量的风力涡轮机在哪里风的能量被取出,但没有多少。

最多一个开式涡轮可以提取16/27ths(59.3%)的风的动能,这是贝茨极限。在实践中,它更像是20 - 50%。这是E82-Enercon 3 mw汽轮机的功率曲线接近的风力小册子:

轻曲线,绘制垂直轴在右边,显示的比例风的动能转换为电能。约9米/秒风速,高峰比例在50%左右。更小比例(~ 2)涡轮内部转换损失。

什么是能量变化,和在哪里?

完整的情况更为复杂。从化石/核转向风是否会改变能源服务需求的模式,和能源效率,是一个开放的问题,所以有大量的涟漪效应。但是,把这些用于简化,就从化石/核转向风不会创建新的低级热水槽:照明将在同一时间和地点进行习惯一样。会发生什么是,能源将会在新的地方提取风:发电机,而不是进一步的顺风,将由摩擦耗散的能量。会改变的另一件事是,不再会有额外的低品位热量的来源,这些化石和核电站。现在,他们相当强烈的热量来源:核或煤电厂通常把150% - 200%的能量当地热量,像电力。这是一个重要的热输入当地的天气系统,这将不再是当他们关闭因为风而不是被提供的电力。

快速通过文学的闹剧

史密斯Barthelmie &之前使用原位观察大型陆上风电场的影响在近地表温度、湍流强度和风速资料。他们发现,在白天,没有可观察到的温度变化一旦超过2公里顺风涡轮机。然而,有夜间温度的增加地面2.5米(因此风力涡轮机的农民使用防霜)

上面我写的,我们也有很多造型在文献中。现在,这在很大程度上是一个论点之间不同的假设:选择你想要的答案,并相应地调整你的假设。然而,这些论文是写的基本立场不同的人,所以你会发现一系列可能的结果,你可以自己决定哪些假设或多或少可能。

马克雅各布森Z写了一本关于大气模型的基本原理,并从微观层面上建立。他的最近的一篇论文显示的潜在益处减少飓风的能量到达岸边,我们知道这将是积极的一阶影响。

罗伊和餐厅看着风力发电场对表面气温的影响,发现重要的局部效应,为缓解和选项。

王& Prinn看着潜在的长期全球multi-terawatt-scale设施的影响,发现大规模陆上风力涡轮机可能导致一些变暖在陆地上(尽管比煤炭和天然气工厂他们将取代),和大规模的海上风力涡轮机可能导致一些全球变冷。的造型是由假设涡轮交互会表现得像一个通用的表面粗糙度的增加;的另一个关键的假设是,细节的损失从细观模拟结果没有显著影响。

柯克*大卫杜夫和基思王,Prinn一样,通过添加异常粗细观模型用于表面粗糙度系数。大陆范围内的风电场,他们发现很少的全球气温的变化,但当地的变化可能为2 k。

Rooijmans‘大师’论文(项目乌得勒支,2004)看着一个巨大的影响(9  000公里²)海上风电场的降雨模式,利用中尺度环流模型,并发现降水的分布可以改变,有更多的雨在海上,和更少的岸上。模拟风电场将大约四倍最大的设想离岸风力农场。

结果和结论

分布的热影响天气和气候。因此,部署大量的风力涡轮机可以改变当地的蒸发和降雨模式。他们还可以改变霜模式:涡轮增加湍流流动,靠近地面,减少霜冻:有农场部署涡轮机为了利用防霜:你甚至可以(HT scruss)购买风力机致力于生产,没有风湍流条件(具有讽刺意味的是,这些风机器通常是由化石燃料)。

这是最终的变化:能源将从风进一步上游比以前;有更少的热量放入系统冷却系统的化石和核电站。这些都是当地的天气效果,可能是有益的,有害的或中性的。

Answer 2

驯服飓风海上风力涡轮机的数组自然气候变化4,195 - 200 (2014)

发现大型涡轮机数组(300 +千瓦装机容量)可能降低近地表峰值飓风风速25-41 m s−1(56 - 92英里每小时)和风暴潮6 - 79%。

海上涡轮机的数组在特定位置有潜在好处大大减少飓风的破坏性影响的沿海生态系统。

Answer 3

然而EnergyNumbers的回答是正确的全球范围内风力机对野生动物有不同的影响,可以有其他长期后果:

1. 噪音污染可以打扰当地野生动物;这尤其是当风力磨坊构建在水中噪声进行进一步的地方。

2. 风力涡轮机通常杀死鸟类(和更大数量的蝙蝠),少量的风车这种影响很小,但如果你有大量的风力磨坊的鸟类数量增长,这可能会导致他们死亡甚至灭绝。因为鸟类经常携带种子和吃害虫失去它们可能对环境造成严重后果。

如果这两点结合风车太多对环境可能是一个风险。

Answer 4

本文讨论一件事被忽略是损失的能量在一个大自然的主冷却系统。通过降低风的能量,我们也降低风冷却的能力