В атмосфере достаточно ветра, чтобы удовлетворить энергетические потребности

В ветрах достаточно энергии, чтобы покрыть энергетические потребности во всем мире.

Атмосферные турбины, преобразующие более стабильные и более быстрые высотные ветры в энергию, способны произвести больше мощности, чем наземные и наводные установки.

Новое исследование, проведенное Кеном Калдейрой, исследует пределы объемов мощности, которую можно собрать из ветров, а также эффекты высокоатмосферной ветряной энергии, которые могут повлиять на климат в целом.

Результаты работы опубликованы в издании Nature Climate Change, освещающем инновации в экологии и альтернативной энергетике.

Ученые во главе с Кейт Марвел из Национальной лаборатории Лоуренса Ливмо использовали модели, чтобы определить объем мощности, которая вырабатывается из поверхностных и атмосферных ветров, а также определить потенциальную степень покрытия энергетических потребностей. Поверхностные ветры были определены как те, к которым могут получить доступ наземные и наводные турбины. Высотные ветры — это те, которые доступны для технологий, совмещающих турбины и бумажных змеев. Исследование анализировало лишь геофизические ограничения этих методов, а не технические и экономические факторы.

Турбины формируют сопротивление, которое устраняет из ветров импульс и имеет тенденцию замедлять их. С повышением числа ветряных турбин объем извлекаемой энергии возрастает. Однако в некоторый момент ветры замедлены настолько, что добавление большего количества турбин не будет производить больше электричества. Данное исследование сосредоточено на том, чтобы найти точку, в которой извлекается больше всего энергии.

С помощью моделей ученые поняли, что из поверхностных ветров можно извлечь свыше 400 терраватт мощности, а с помощью ветров во всей атмосфере — свыше 1800 терраватт.

Современная цивилизация потребляет примерно 18 терраватт мощности. Поверхностные ветры способны обеспечить в 20 раз больше энергии, чем требуется во всем мире, а высотные — покрыть в 100 раз большие энергетические потребности.

На максимальном уровне извлечения мощности возникли бы существенные климатические эффекты для сбора ветряной энергии. Однако исследование показало, что эти эффекты сравнительно малы, когда турбины рассредоточены в атмосфере, а не сгруппированы. На глобальном уровне ветряные турбины способны повысить температуру воздуха на 0,1 градуса Цельсия, а осадки увеличить примерно на 1%. Воздействие на окружающую среду в целом признано несущественным.

«Если смотреть на картину в целом, более вероятно, что рост ветряных турбин вследствие энергетических потребностей во всем мире определяют экономические, технологические и политические факторы, а не геофизические ограничения», заключил Калдейра.

10.09.2012