风能的自然极限

时间：2022-03-29 08:16:52 来源：

风力涡轮机可以提取地球系统中可用的能量，如果除去足够的能量，将会影响世界气候。这些惊人的结论来自德国耶拿大学的最新分析报告（http://www.earth-syst-dynam.net/2/1/2011/esd-2-1-2011.html）。人类总共以17 TW（太瓦）的速度使用能源，其中87％由化石燃料提供。为了减少碳排放和气候变化，人们寻求无碳可再生能源，特别是风能。从简单的工程角度来看，在全球放置更多的风力涡轮机，可以提取的能量更多，而对大气流的总能量没有特别的影响。

从使用的各种模拟中可以推断出，可以从大气边界层提取18-68 TW的机械风能，并覆盖所有非冰川土地表面。尽管单个风力涡轮机不会影响全球大气，但安装大量此类设备会干扰大气环流并降低大规模提取效率，因为任何动量提取都会与自然风竞争-边界层中湍流的能量消散。

使用这种“自上而下”的热力学方法评估的可提取能量的数量大大少于使用“自下而上”的工程模型基于风力涡轮机特性和风速测量值（高达1700 TW）的估算值。如果以人类对能源的需求量（17 TW）来提取风能，占可用能源总量的50 -95％，那么将对气候产生重大影响。这是由于模拟涡轮机增加了湍流并在更高的高度夹带了空气。在更高的海拔高度，空气可能会变暖，并通过与表面混合而加热靠近表面的空气。增暖效果类似于从大气中CO2浓度升高到720 ppm所预测的效果。

尽管目前在2008年仅从风中提取了0.03 TW的能量，并且该技术仍有相当大的扩展空间，但对气候的影响相对较小，但在全球范围内任何未来的扩展都必须考虑到提取风的潜力根据地球系统的性质，能量是有限的。人们还认为，随着大气中CO2浓度的增加（随着化石燃料的持续燃烧而必须这样做），大气中动能的产生将减少，从而进一步减少了风力涡轮机可能明智地提取出的能量。规模非常大。

通过。克里斯·罗兹教授

克里斯·罗德斯（Chris Rhodes）教授是一位作家和研究员。他在萨塞克斯大学（Sussex University）学习化学，并获得了理学学士学位和博士学位（D.Phil。）。在34岁时成为英国最年轻的物理化学教授。克里斯（Chris）是一位多产的作家，已发表了400多篇研究和科普文章（有些在国家报纸上：《独立和每日电讯报》）他最近出版了他的第一部小说《大学混乱》，该小说于2009年4月出版（Melrose Books）。 http://universityshambles.com

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