我們需要多少台風力發電機才能為整個地球提供電力?

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偷偷告訴你:很多

風力是一種被嚴重低估的資源。根據美國風力能源協會(American Wind Energy Association,AWEA),美國雖然去年投資了145億美元的風力發電項目,但風力發電廠仍然只提供全國電力的4%

在全球範圍內,這個百分比大致相同,哈佛大學的研究人員估計,非都會風力發電場有技術上的潛力,來生產全世界消耗電力的40倍。一個由風力提供電力的世界究竟是什麼樣子?

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光用風力發電為世界供電的需要的面積

全球風能協會(Global Wind Energy Council)秘書長Steve Sawyer做了數學計算:21,000兆瓦小時(全球年平均電力消耗)除以每台風力發電機的年均風力發電量0.005256兆瓦小時(terawatt-hours),等於大約3,995,434台陸上渦輪機。

Sawyer說:「在土地利用方面,如果它們靠近在一起,這3,995,434台渦輪機將佔據阿拉斯加大小的一半。」

取決於位置,世界各地的風力發電項目具有不同的空間比;從要求每0.04平方英哩(1平方公里)產生百萬瓦(megawatt,MW),到每0.02平方英哩(0.5平方公里)產生百萬瓦。

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如果渦輪機相隔更遠,390萬渦輪機將會用到比西班牙小一點的土地。

為了進行計算,Sawyer考慮平均風力發電機的功率為2MW,而全球效率為30%。

這意味著它可以在30%的時間內達到其全部發電潛力,因為風並不總是一直在吹,而且風力發電場有時會關閉以進行例行性維護。

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該百分比也考慮到電網中的限制,例如,如果電網從風力發電場接收到超過它所能處理的功率,管理者將關閉幾個渦輪機。

正如AWEA的John Hensley在先前指出,30%實際上是相當有效率的。做個比較,太陽能項目的平均效率為20%,而化石燃料生產設施的平均運行容量為其全部容量的40%至60%。

當您將風力發電機的平均潛力(2 MW)乘上30%的年能源效率和一年中的8,760小時的時候,您可以獲得Sawyer對每台渦輪機每年可生產的百萬瓦小時的估算(5,265百萬瓦小時,或是0.005265兆瓦小時)。

根據渦輪機的尺寸(更大的可以產生更多電力),整體來說,我們可能需要更少的風力渦輪機。

如果我們只使用非常高效率的渦輪機(也就是40%的容量產生4百萬瓦功率的渦輪機),大約149萬台渦輪機就可以供應全世界的電力消耗。

由於風力渦輪機技術的進步,自1980年代以來,部署風能(wind energy)的成本已經降低了90%

Hensley說:「風力發電機現在也可以建造得比以往更高、更大,使他們能夠比過去控制更多的電力。」

與陸上渦輪機相比,離岸風力發電場的渦輪機安裝在海洋而不是陸地,由於在海面上風比在陸地上更多,因此可以提供三倍的功率量。

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達成一個全球共識,全世界應該安裝數百萬台渦輪機將是一個牽強的計畫,即使最近的成本降低。

但是對化石燃料的依賴性越來越低,總是一個值得的目標。

這篇文章最初是由新聞網站商業內幕(Business Insider)發布。

來源:ScienceAlert