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风力发电的利弊

2022-10-11发布,浏览次数:50

  已经存在了数千年。地球上自由而充沛的风曾经——现在仍然——用来航行船只、碾磨谷物和抽水。直到最近,人类才利用这种电力来发电,但它已经是电力组合中重要且不断增长的一部分,为美国约8.4%的电网和全球6%的电网供电,并且容量更大。

  风能有很多好处:它是一种相对简单的可再生能源,一旦到位,不需要大量维护,也不会污染空气或水。最重要的是,在我们都开始感受到气候危机的直接影响的世界里,风力涡轮机在不排放温室气体的情况下发电。

  然而,这种清洁能源也带来了挑战并且有一些缺点——最大的两个是它对环境的影响和风的固有可变性。这些都有缓解措施,但它们当然不应该被忽视或淡化。在经济上,风能的前期成本很高,但大多数形式的能源也是如此,化石燃料发电厂需要更多的维护,这意味着更高的运营成本。

  什么是风能

  风是地球自然过程的自然、自由和丰富的副作用,而风能是捕获该能量并将其转换为机械能或电能的任何系统。

  风车是一种古老的风能形式,通过将风的动能转化为机械能,利用风来研磨谷物或抽水。风力涡轮机,如风车,具有利用风的叶片,但随后将能量转化为电力,添加到电网或存储在电池中。

  风能的优势

  风能最显着的优势是它发电时不会污染空气或水,也不会向大气中增加温室气体。但它还具有其他一些独特的环境和经济效益。

  环境效益

  风不会导致气候变化。虽然制造和运输涡轮机存在能源成本,但一项关于风力涡轮机生命周期的研究发现,它们的碳足迹在仅仅六个月的运行中就可以通过减少二氧化碳排放来回报。2019年,风能发电减少了相当于4300万辆汽车的二氧化碳排放量。

  可再生能源。风不短缺,也不会枯竭,因此风能的基础是可再生、可持续的供应。这种能源不需要从地下挖掘或通过火车或卡车运输——这需要额外的能源和排放,并增加化石燃料燃烧工厂的成本。。新型号的风力涡轮机每天都在变得更加高效

  零排放。一旦选址和放置,风力涡轮机或风电场不会产生污水或排放物。烟囱不需要擦洗,有毒物质不需要处理、运走、倾倒或掩埋。

  附近不需要水源。运行风力涡轮机不需要水,冷却机或任何其他用途也不需要水,因此风力涡轮机不需要安装在水道附近或连接到水源。

  经济效益

  运营成本低。安装后,风力涡轮机的运行成本很低。

  没有来源成本。风是免费的,因此能源成本为0美元。这些成本节省意味着它比美国最流行的电力形式——燃煤电厂更便宜。2016年的一项财务研究发现,无补贴风电项目的成本在每兆瓦时32至62美元之间。煤炭成本在每兆瓦时57至148美元之间。成本会下降随着气候变化的世界中风的强度预计会增加,预计,这可能意味着未来几年风能产生的能量会更大。

  农村社区也受益。风能装置也有利于农村经济,因为大多数风电场都位于人口较少的地区。例如,明尼苏达州的莫尔县在2018年产生了超过230万美元的风能相关税收。

  风能可能需要更少的补贴才能使其负担得起。所有较大的能源输送系统都获得政府补贴,包括燃煤电厂和风电场。但化石燃料行业可能比可再生能源获得更高的补助金和税收减免,具体取决于考虑哪些因素。在公共土地上人为地降低采矿成本是否应计入补贴?环境和金融分析师在这个问题上意见不一。

  风力涡轮机不会造成空气污染和相关的健康危害。燃煤电厂已被证明会对人们的健康产生负面影响,这会导致医疗费用。这些通常不被视为生产燃煤电力的“成本”。无论这是经济影响还是人类健康,或两者兼而有之,在风力发电方面,值得将其视为成本或成本节约。

  风力发电是灵活的,允许能源独立。与通常需要集中式发电厂来高效发电的化石燃料不同,风能在规模和空间上具有灵活性。(即使是烧油的家用发电机也只能用于紧急停电——它们效率低下,还会污染当地的空气。)

  风力涡轮机的大小和数量可以根据位置和能源需求而变化。虽然风能的想法可能会让人联想到拥有数百台涡轮机的风电场,但也有中小型涡轮机单独、成对或三组工作,为需要它的人提供所谓的分布式电力。在美国,能源部报告说,这些小型涡轮机中有超过85,000台,可带来1,145兆瓦的电力。

  可扩展性。小型涡轮机可以为家庭、牧场、农场或建筑物供电;更大的涡轮机可用于本地发电以满足工业或社区的需要。

  风能的缺点

  风力发电面临着一些重大挑战,其中最著名的是它们对鸟类和蝙蝠的生态影响。涡轮机产生的噪音也被反对者认为是附近居民的生活质量问题。

  可靠性

  风的可靠性可能会有所不同。尽管涡轮机可能在90%的时间内产生能量,但它们可能无法以100%的容量工作——平均容量为35%。

  不可预测性。低风或无风将关闭风力涡轮机,风过强(以保护机器)也会关闭。在此期间,维持正常的电力流动将需要来自电池或其他电源的存储风能。

  噪音和视觉污染

  噪音污染。风力涡轮机可能很嘈杂,产生的声音在40-60分贝范围内(与中型窗式空调装置相当)。这显然会扰乱居住在更小的涡轮机附近的人们,但有关风力涡轮机噪音对健康的影响的数据尚无定论。

  野生动物。风力涡轮机的噪音也可能影响野生动物,尤其是鸟类和蝙蝠,以及其他使用发声进行交流的动物。

  美学。有些人认为风力涡轮机很丑,不喜欢在景观或水上看到它们。

  影子闪烁。这是由风力涡轮机的旋转叶片与低地平线太阳配对产生的现象。这会投射出移动的阴影,当刀片移动时,该阴影会被视为闪烁。对于居住在涡轮机附近的人来说,这可能会让人迷失方向和不安,尽管它往往只在特定的、有时间限制的情况下发生。可以计算和减轻阴影闪烁效果,以最大限度地减少影响。较小的涡轮机不存在阴影闪烁问题,因为它们更短,所以这主要是较大涡轮机的问题。

  生态效应

  鸟类碰撞。风力涡轮机是造成大量鸟类死亡的原因。最著名的关于风力设施鸟类碰撞死亡率的研究发现,在美国大陆,风力涡轮机每年杀死140,000至328,000只鸟类。有一些缓解措施(在远离这些动物的大量种群的地方建造风电场,或者安装一个雷达,当鸟类或蝙蝠靠近时关闭涡轮机),但尚不清楚这些调整的效果如何。无叶片涡轮机可能是解决这一重大问题的另一种方法。

  对当地生态系统的影响。与任何其他大规模工业发展一样,风电场将对当地生态系统产生影响。虽然风电场的大部分土地可供动物用于栖息地需求,但仍有维护道路和其他基础设施,尤其是电力线,可能对该地区的野生动物产生负面影响。

  潜在影响。风电场的一系列生态影响尚不清楚,可能会出现意想不到的后果。例如,在印度进行的研究发现,风电场附近的掠食性鸟类较少,而蜥蜴却更多,这破坏了当地捕食者和猎物的平衡。

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