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风力发电也会造成气候暖化?哈佛研究:10年内冲击不输燃煤

随着风力发电成本效益比逐渐高升,各国渐渐认为风能是个有望取代化石燃料的无碳技术,更可有效缓解气候暖化,但根据美国佛大学最新研究,风能会重组大气中的热量与湿度并混合上下方冷暖空气,若大规模发展风力发电,风厂地面温度会上升摄氏0.54度,发展风力发电也会造成全球暖化,10年内...  

随着风力发电成本效益比逐渐高升,各国渐渐认为风能是个有望取代化石燃料的无碳技术,更可有效缓解气候暖化,但根据美国佛大学最新研究,风能会重组大气中的热量与湿度并混合上下方冷暖空气,若大规模发展风力发电,风厂地面温度会上升摄氏 0.54 度,发展风力发电也会造成全球暖化,10 年内环境冲击甚至比燃煤发电厂大。

全球平均气温自 19 世纪末起上升摄氏 1 度,因此巴黎气候会议 2016 年开始呼吁各国采取行动、要求各国将气温控制在摄氏 1.5 度至 2 度以内,自此全球掀起一股风力发电、太阳能等绿色技术热潮,大家都希望可借此缓解气候变迁与极端气候。

但天下没有白吃的午餐,任何事情都有其代价,人们在降低碳排放的同时,也一直在各种绿色技术之间做选择,但无论如何都会对社会与环境产生影响,哈佛大学工程与公共政策教授 David Keith 表示,虽然风力发电在各种环境测量下都优于传统发电厂,但并不表示其带来的环境冲击就可忽略不谈。

通常在建设风电厂时,厂商都为以一字排开或是交错的方式来排列风机、进一步扩大整体风电厂面积,这是因为风吹过叶片时,会产生风寂区(wind shadow,也称为背风区),造成后排的风量减弱。而根据哈佛大学在《Joule》发表的研究,过去研究都忽略了风力发电与大气之间的交互作用,风机会混合地面与高空的气流,造成地面温度上升,若风电厂商持续增加电厂用地范围,风力发电对大气的影响将无可避免。

由于没有考虑到风能与大气的交互作用,风力发电的功率密度(power density)一直以来也都被科学家高估,其实实际上只有目前的百分之一而已。论文第一作者 Lee Miller 指出,如果单看独立风机,风机-大气交互作用其实不算什么大问题,但对于那些绵延 5-10 公里的大规模风电场来说,交互作用就会对功率密度产生重大影响。

因此为估算风力发电对环境的冲击,团队利用标准天气预报模型建立 2012-2014 美国气候的基线,并发现如果要以大规模风力发电满足美国用电需求,风厂地面温度会上升摄氏 0.54 度,美国整体温度也会提高 0.24 度,而当温度提升摄氏 1.5 度,夜晚的地面气温变化会更加明显,显示风力发电也会造成气温上升。

相较之下,太阳能的功率密度是风力发电的10倍,若以太阳能发电供应全美电力,对气候造成的影响仅风力的十分之一。

Keith表示,风力发电对气候冲击可说是立即性的,好处累积速度则相当缓慢。放眼未来 10 年,风力发电在某方面对气候的影响会比燃煤或天然气电厂更严重,但着眼将来 1,000 年,风能或许就可完胜传统发电厂。

不过哈佛团队的气候模型仅限美国地区,尚未考量到全球的气候与地理因素,风力发电与大气的交互作用或许对于某些地方来说,恰好可满足当地所需,像是根据伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究,在沙漠地区大规模建盖太阳能电池板与风力发电厂,将能让当地降雨量提高 1.5 倍,平均每天降雨量增加到 0.59 毫米,有望促进沙漠植被生长,显示风力发电会如何影响全球,至今仍不好说。

  • Large-scale wind power would require more land and cause more environmental impact than previously thought

(首图来源:哈佛大学。文/DaisyChuang)

今天刊登了《风力发电也会造成气候暖化?哈佛研究:10年内冲击不输燃煤》一文


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