科學家:在北大西洋建巨大風電場,理論上可為全球提供充足電力

作者 | 發布日期 2017 年 10 月 13 日 8:02 | 分類 能源科技 , 風力 follow us in feedly

一份新研究指出,如果人類願意用渦輪機覆蓋大片海域收集海上風能,則北大西洋冬季可產生的海上風電便足以為全球提供足夠動力──當然,這純粹只是理論計算,實際上光是想法子在極端海洋環境中安裝、維護那些渦輪機就令人頭疼。研究人員想表達的是,遠洋環境的浮動風電場比陸上風電場帶來高出 3 倍以上的發電量,這可能會成為風能技術鎖定的下一個重要里程碑。



早些時候,有研究表明陸上風電場只能提供每平方公尺 1.5W 功率,而不是過去估計的 7W,而現在,來自美國卡內基科學院研究人員發表在美國國家科學院院刊的研究預測,若是在北大西洋建設海上風電場,年發電量可能達每平方公尺 6W 以上,足足高出陸地 3 倍有餘,這是因為海面比陸地平坦得多,沒有摩天大樓或巨型雕像干擾風的流動。此外,陸地的渦輪機只能從大氣層最低層收穫動能,但海洋大氣環流模式允許海上渦輪機利用整個對流層的動能。

報告還指出,北大西洋的海上風速比陸地風速高出 70% 以上,這是陸地永遠可望不可及的境界,因為陸地渦輪機受限於土地和人造設施影響而產生風寂區(wind shadow),加上每個單獨風力渦輪機在提取風能的同時會減少其他渦輪機的收集量。卡內基科學院大氣科學家肯尼思·卡爾德拉(Kenneth Caldeira)解釋說:「每當風吹過第一排渦輪機,第二排渦輪機就只剩下四分之一能量可捕捉。」

從年平均值來看的話,北大西洋的風力發電足以提供全世界動力。研究人員計算,如果可以在北大西洋擴展約 300 萬平方公里建設商業化海上風力發電場(比格陵蘭島地區還要大),就能滿足目前全球能源的 18TW 需求量。

當然,研究只是一種理論,因為北大西洋海上風在夏季並沒有那麼強大,此時風電場甚至無法為整個歐洲提供足夠電力,而龐大規模的風能捕獲技術到現在也還不存在,更不用說要將這些電力運送到岸上了。

目前,陸地的風力渦輪機安裝量逐年增加,沿海地區的風力渦輪機安裝量也逐漸看長,不過深海開放式風力渦輪機還不多,這種技術需要漂在水面上的浮動渦輪、非常大的浮動結構,以及將整個渦輪機錨固到海底的電纜。肯尼思·卡爾德拉說,今天的研究尚不會發揮規模經濟效益,但一旦開始思考,就能激勵這個產業。

(首圖來源:pixabay)