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风能的优点和缺点分析(风能的利与弊)

创业点子 非凡说能源 46浏览

风能已经存在了几千年,地球上自由而丰富的风过去和现在都被用来航行、磨谷物和抽水。直到近代,人类才开始利用这种能量发电,它在电力供应中所占的比例已经相当可观,而且还在不断增长。目前,全球电力中有6.6%的电力有风电供应,我国电力中有7.3%的电力有风电供应,西班牙电力中有23.1%的电力有风电供应。

风能有很多好处:它是一种相对简单的可再生能源,一旦使用,不需要大量的维护,也不会污染空气和水。最重要的是,在一个我们都开始感受到气候危机直接影响的世界里,风力涡轮机发电时不排放温室气体。

然而,这种清洁能源也带来了挑战,也有一些缺点,最大的两个是它的环境影响和风的固有变异性。尽管有一些措施缓解了这些缺点,但它们当然不应该被忽视或轻视。从经济上讲,风能的前期成本很高,实际上大多数能源形式也是如此,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。

01 风能的优点

风能最显著的优势是,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。但它也有一些其他独特的环境和经济效益。

1、环境效益

风能不会导致气候变化。虽然制造和运输涡轮机有能源成本,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节省二氧化碳来回报。2019年,利用风能发电避免了相当于4300万辆汽车的二氧化碳排放。

1)可再生能源。风能从不短缺,也不会枯竭,所以风能是可再生的、可持续的能量供应。这些能源不需要从地下挖出来,也不需要通过火车或卡车运输,因为火车或卡车需要额外的能源和排放,还会增加燃烧化石燃料的工厂的成本。而且新型风力涡轮机的效率都在不断提高。

2)零排放。一旦选址和安装,风力涡轮机或风电场不会产生废水或排放。不需要擦洗烟囱,不需要处理、搬运、倾倒或掩埋有毒物质。

3)不需要建在水源附近。运行风力涡轮机不需要水,也不需要水用于冷却机器或任何其他用途,所以风力涡轮机不需要建在水道附近或与水源相连。

2 、经济收益

1)低运营成本。一旦安装,风力涡轮机的运行成本很低。

2)没有资源的成本。风能是免费的,所以能源成本是零。这些成本节约意味着它比目前广泛应用的燃煤电厂更便宜。2016年的一项金融研究发现,无补贴的风电项目每兆瓦时的成本在32至62美元之间。煤电的成本在每兆瓦时57到148美元之间。在一个应对气候变化的世界里,随着风力的增强,成本预计将会下降,这可能意味着未来几年从风能中获得的电力将会更多。

3)农村地区也从中受益。风能设施也有利于农村经济,因为大多数风电场位于人口较少的农村地区。

4)风力发电能让人们负担得起,可能需要更少的补贴。所有大型能源输送系统都得到政府补贴,包括燃煤电厂和风电场。但化石燃料行业可能会比可再生能源行业获得更高的拨款和税收减免,这取决于考虑到哪些因素。在公共土地上人为压低的采矿成本应该算作补贴吗?环境分析师和金融分析师对此意见不一。

5)风力涡轮机不会造成空气污染和相关的健康危害。燃煤电厂已经被证明对人们的健康有负面影响,这会导致医疗费用。这些通常不被认为是生产燃煤电力的“成本”。无论这是一种经济影响还是对人类健康的影响,或者两者兼而有之,对于风能来说,这都值得考虑作为一种成本或成本节约。

6)风能是灵活的,可以实现能源系统的独立。与化石燃料不同的是,通常需要一个集中的发电厂来有效地发电,风能在规模和空间上都是灵活的。(即使是家用燃油发电机在紧急情况下也会使用,只是它们效率低,而且还会污染当地的空气。)

7)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。一想到风力发电,人们就会联想到拥有数百台涡轮机的风电场,但也有小型和中型涡轮机单独工作,或成对工作,或三台工作,为有需要的人提供所谓的分布式电力。在美国,能源部的报告称,有超过85000个这样的小型涡轮机,可以提供1145兆瓦的电力。

8)可伸缩性。小型涡轮机可以为家庭、牧场、农场或建筑物供电; 较大的涡轮机可用于工业或社区需求的。

02 风能的缺点

风力发电面临着一些重大挑战,其中最显著的是对鸟类和蝙蝠的生态影响。反对者还认为,涡轮机产生的噪音会影响附近居民的生活质量。

1、可靠性问题

1)风的可靠性可变化。尽管涡轮机可能在90%的时间内产生能量,但它们可能不会利用100%的装机容量,平均利用装机容量是35%。

2)不可预测性。低风或无风会关闭风力涡轮机,风太大(保护机器)也会关闭。风太大可能导致涡轮机着火。在此期间,维持正常的电力流动需要从电池或其他电源中储存风能。

2、 噪音及视觉污染

1)噪声污染。风力涡轮机可能产生嘈杂的声音,声音是在40-60分贝范围内(相当于一个中型窗口交流机组),这显然会干扰住在甚至更小涡轮机附近的人,但关于风力涡轮机噪音对健康的影响,研究数据还没有定论。

2)影响野生动物。风力涡轮机的噪音也可能会影响野生动物,尤其是鸟类和蝙蝠,但也会影响其他使用发声来交流的动物。

3)美学问题。有些人认为风力涡轮机很难看,不喜欢在陆地上或水上看到它们。

4)阴影闪烁。这是一种由风力涡轮机旋转的叶片与低地平线上的太阳配对产生的现象。这投射了一个移动的阴影,被认为是一个闪烁的叶片移动。虽然它往往只发生在特定的、有时间限制的情况下,但对于住在涡轮机附近的人来说,它可能会使人迷失方向,感到不安。阴影闪烁效果可以计算和减轻影响,较小的涡轮机一般不会有太多的阴影闪烁的问题,因为它们叶片较短,所以这主要是较大的涡轮机的问题。

3、生态的影响

1)鸟的碰撞。风力涡轮机是导致大量鸟类死亡的原因。一项最著名的关于鸟类在风力发电厂碰撞死亡的研究发现,在美国大陆,风力涡轮机每年杀死14万到32万8千只鸟类。有一些解决措施 (如建风电场远离大量的这些动物,或安装雷达,当鸟类或蝙蝠靠近时关闭涡轮机),但尚不知道这些措施能否有效。无叶片涡轮可能是解决这一重大问题的另一个办法。

2)对当地生态系统的影响。风电场,就像任何其他大规模的工业发展一样,会对当地的生态系统产生影响。虽然风电场的大部分土地可以被动物用作栖息地,但仍有维修道路和其他基础设施,特别是电线,这可能会对该地区的野生动物产生负面影响。

3)潜在的影响。风力发电厂的生态效应还不清楚,可能会产生意想不到的后果。例如,在印度进行的研究发现,风力发电厂附近的食肉鸟类减少了,而蜥蜴更多,这破坏了当地捕食者和猎物的平衡。

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