Vindmølleparker forårsager global opvarmning

Når det kommer til energiproduktion, er der desværre ikke sådan en gratis frokost, desværre.

Når verden begynder sin store overgang til energikilder med lavt kulstofindhold, er det vigtigt, at fordele og ulemper ved hver type er godt forstået og miljøpåvirkningerne af vedvarende energi, små som de kan være i sammenligning med kul og gas, overvejes.

I to artikler - offentliggjort i dag i tidsskrifterne Environmental Research Letters   Joule - Forskere fra Harvard University finder ud af, at overgangen til vind- eller solenergi i USA ville kræve fem til 20 gange mere jord end tidligere antaget, og hvis sådanne store vindmølleparker blev bygget, ville de varme gennemsnitlige overfladetemperaturer over det kontinentale USA af 0.24 grader Celsius.

“Vind slår kul ved enhver miljømæssig foranstaltning, men det betyder ikke, at dens virkninger er ubetydelige,” sagde David Keith, Gordon McKay-professor i anvendt fysik ved Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og senior forfatter af papirerne. ”Vi skal hurtigt gå over fra fossile brændstoffer for at stoppe kulstofemissioner. Dermed skal vi træffe valg mellem forskellige teknologier med lavt kulstofindhold, som alle har nogle sociale og miljømæssige konsekvenser. ”

Keith er også professor i offentlig politik ved Harvard Kennedy-skolen.

Et af de første skridt til at forstå miljøpåvirkningen af ​​vedvarende teknologier er at forstå, hvor meget jord der kræves for at imødekomme de fremtidige amerikanske energikrav. Selv med at starte med dagens energibehov er landområdet og de dertil knyttede krævede strømtætheder længe drøftet af energieksperter.

I tidligere forskning modellerede Keith og medforfattere produktionskapaciteten for store vindmølleparker og konkluderede, at vindkraftproduktion i den virkelige verden var blevet overvurderet, fordi de forsømte at nøjagtigt redegøre for samspillet mellem turbiner og atmosfæren.

I 2013-forskning beskrev Keith, hvordan hver vindmølle skaber en ”vindskygge” bag sig, hvor luften er blevet bremset af turbinens klinger. Dagens vindmølleparker i kommerciel skala rumturbiner omhyggeligt for at reducere påvirkningen af ​​disse vindskygger, men i betragtning af forventningen om, at vindmølleparker vil fortsætte med at ekspandere, når efterspørgslen efter vindafledt elektricitet øges, kan interaktion og tilknyttede klimatiske virkninger ikke undgås.

Hvad der manglede i denne tidligere forskning, var imidlertid observationer til støtte for modelleringen. Derefter frigav den amerikanske geologiske undersøgelse for et par måneder siden placeringerne af 57,636-vindmøller rundt om i USA Ved hjælp af dette datasæt i kombination med flere andre amerikanske regeringsdatabaser kunne Keith og postdoktor Lee Miller beregne effektdensiteten af ​​411 vindmølleparker og 1,150 solcelleanlæg, der opererer i USA under 2016.

”For vind fandt vi ud af, at den gennemsnitlige effekttæthed - hvilket vil sige hastigheden for energiproduktion divideret med vindanlæggets omfattende område - var op til 100 gange lavere end estimeret af nogle førende energieksperter,” sagde Miller, som er den første forfatter af begge papirer. ”De fleste af disse skøn overvejede ikke interaktionen mellem turbine og atmosfære. For en isoleret vindmølle er interaktioner slet ikke vigtige, men når vindmølleparkerne er mere end fem til ti kilometer dybe, har disse interaktioner stor indflydelse på effekttætheden. ”

De observationsbaserede vindkraftdensiteter er også meget lavere end vigtige skøn fra det amerikanske energiministerium og det mellemstatslige panel for klimaændringer.

For solenergi er den gennemsnitlige effekttæthed (målt i watt pr. Kvadratmeter) 10 gange højere end vindkraft, men også meget lavere end anslået af førende energieksperter.

Denne forskning antyder, at vindmølleparker ikke kun kræver mere jord for at nå de foreslåede mål for vedvarende energi, men også i en så stor skala ville blive en aktiv aktør i klimasystemet.

Det næste spørgsmål, som undersøgt i tidsskriftet Joule, var, hvordan sådanne store vindmølleparker ville påvirke klimasystemet.

For at estimere virkningerne af vindkraft etablerede Keith og Miller en basislinje for 2012 ‒ 2014 amerikansk klima ved hjælp af en standard vejrprognosemodel. Derefter dækkede de en tredjedel af det kontinentale USA med tilstrækkelige vindmøller til at imødekomme nutidens amerikansk elefterspørgsel. Forskerne fandt, at dette scenario ville varme overfladetemperaturen i det kontinentale USA med 0.24 grader Celsius, med de største ændringer, der forekommer om natten, når overfladetemperaturerne steg med op til 1.5 grader. Denne opvarmning er resultatet af, at vindmøller, der aktivt blander atmosfæren nær jorden og højde, samtidig med at de trækker ud fra atmosfærens bevægelse.

Læs hele historien her ...