作為降低人類對化石燃料依賴的替代能源之一，全球風電場的產(chǎn)能正在急速增長。
在剛剛過去的一年，風力發(fā)電提交了一份相當亮眼的“成績單”：2017年，美國全國風電累計裝機容量達到89077兆瓦，遍布41個州；英國從風能獲取的電能是煤炭發(fā)電的2倍；德國剛剛建成世界上最大的單體風力渦輪機；丹麥更是打破了一項風力發(fā)電紀錄，2017年風力發(fā)電占全國總發(fā)電量的43.4%……
再將目光轉(zhuǎn)向國內(nèi)。2018年年初，國家能源局發(fā)布2017年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。截至2017年底，全國并網(wǎng)風電裝機容量達16367萬千瓦，其中2017年新增并網(wǎng)風電裝機容量1503萬千瓦。
在風力發(fā)電勢頭正勁的當下，一項發(fā)表于《自然·地球科學》雜志的新研究就顯得有些“煞風景”了：全球變暖或?qū)κ澜绶秶鷥?nèi)的風能資源分布產(chǎn)生深遠影響，未來氣候變化可能導(dǎo)致北半球風能資源減少。
“北”消“南”長
風存在的原因之一，是因為地球上不同地方接收到的太陽輻射能不同，這就導(dǎo)致地球周圍的氣壓有所差異，繼而影響空氣從一個地方流向另一個地方。
如今，科學家們已經(jīng)清楚地了解到，全球氣溫變化——尤其是在像北極等相較于其他地區(qū)氣候變化發(fā)生得更為迅速的地區(qū)——可能影響地球周圍空氣的流動。而所有這些變化都可能對風力渦輪機的發(fā)電量產(chǎn)生顯著影響，因為后者正是通過周圍流動的空氣來收集電量的。
在此前一些類似的研究中，研究人員曾通過單個氣候模型或者觀察地球上某個特定區(qū)域等方式，在小范圍內(nèi)研究過這一問題。但正如這項研究的作者們所指出的，這項新研究的意義在于，它首次在全球尺度上，通過利用不同的氣候模型聚焦了這一問題。
在這項全新的研究中，研究人員利用超級計算機的模擬結(jié)果，對未來可能出現(xiàn)的兩種不同的溫室氣體排放場景下風能資源的演變進行了分析：一種場景較為嚴重，即假設(shè)到本世紀末全球平均氣溫上升超過5攝氏度；另一種場景則較為溫和，即更接近巴黎氣候協(xié)議承諾實現(xiàn)的目標。
研究結(jié)果顯示，不論在哪一種場景下，北半球的風能資源均顯示會有所減少，而具體的變化幅度則因地而異。比如，研究顯示，到2050年，美國中部地區(qū)的風能資源將會減少8%~10%；而在北半球的其他地區(qū)，到本世紀末，風能資源最高將可能減少40%。
而另一方面，計算結(jié)果顯示，南半球的風能資源則會有所增加，這或許能在一定程度上緩解北半球風能資源減少的狀況。但諷刺的是，這種此消彼長的情況只出現(xiàn)于上述第一種氣候變化更為嚴峻的場景中。
在研究主要作者、科羅拉多大學波爾得分校的Kristopher Karnauskas看來，即便是在這樣的條件下，南半球的風能資源增長也不太可能彌補北半球的風能資源損失。“南半球既不是大部分風力發(fā)電廠的所在地，也不是大部分風能的消費地。”
并未參加此項研究的美國加州大學伯克利分校能源政策專家Daniel Kammen表示，這項研究無疑印證了此前其他研究中的類似發(fā)現(xiàn)。對于這一結(jié)果，他表示“雖然令人擔憂，但卻在意料之中”。
一把“雙刃劍”
在北半球各個國家紛紛卯足了勁大力推廣風力發(fā)電的時候，風能資源將會減少的消息無疑是一個“噩耗”。但值得欣慰的是，這項研究帶來的也不全是壞消息。
在緯度較高的地區(qū)，嚴寒是阻礙風力發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的一個重要因素。在溫度低下的潮濕空氣中，風力渦輪機的葉片一旦結(jié)冰，其將會失去平衡、阻力增大，風電轉(zhuǎn)換的效率將因此降低，甚至還可能引發(fā)安全隱患。
因此，在這些地區(qū)，或許氣候變暖對于風電發(fā)展來說不啻為一個好消息。根據(jù)超級計算機的模擬結(jié)果，到本世紀末，無論氣溫上升幅度大小，高緯度地區(qū)的霜期均會有明顯縮短，結(jié)冰頻數(shù)大幅下降。同時，高緯度帶也會更頻繁地受到鋒面氣旋系統(tǒng)的影響，屆時潛在的風能資源將變得更加充足。
Karnauskas認為，這項研究對于北半球風能資源減少的預(yù)測結(jié)果“并非無足輕重”，雖然其并未消除風能作為可再生能源的競爭力，也不足以阻止決策者繼續(xù)擴大對風能的開發(fā)，但它卻建議全球不同地區(qū)的能源規(guī)劃者，在制定可再生能源長期戰(zhàn)略，或者平衡不同可再生能源組合（包括太陽能和水電力）時，應(yīng)該將未來的氣候變化因素考慮在內(nèi)。
“而就地方層面而言，我認為這項研究能夠在資金有限的情況下，為新建風電場選址的資源規(guī)劃、分配或者選擇延期維護的風電場方面提供一些重要幫助。”Karnauskas表示。
最后，研究者們還希望人們認識到，風能資源的基線并不是恒定不變的。 “作為減少碳排放和其他（環(huán)境問題）戰(zhàn)略的一部分，風能仍應(yīng)被視為可再生能源組合的重要成分。而且，作為戰(zhàn)略的一部分，充分了解可再生資源對于確保掌握該戰(zhàn)略的潛在功效會如何隨問題本身同步變化是很重要的。”Karnauskas補充說。■