超級計算未來的風力發電

2019年全球風電激增，但可持續嗎?全球超過340,000臺風力渦輪機產生了超過591吉瓦的電力。在美國，風力發電為3200萬戶家庭供電，并維持了500家美國工廠。更重要的是，得益于美國和中國蓬勃發展的海上和陸上項目，2019年風電增長了19%。

康奈爾大學研究人員的一項研究使用超級計算機研究了如何在美國實現更大的風能發電容量的未來

“這項研究是第一個詳細研究，旨在為風能如何從目前美國電力供應的7%擴展到實現美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)概述的到2030年達到20%的目標的情況進行設想。 )。”該研究的合著者，康奈爾大學地球與大氣研究系教授Sara C. Pryor說。普賴爾(Pryor)和合著者在2020年2月的《自然科學報告》上發表了風力發電研究。

康奈爾大學(Cornell)的研究調查了在不使用額外土地的情況下如何實現風力渦輪機裝機容量擴展的合理情況。他們的結果表明，美國可以將裝機容量提高一倍甚至四倍，而對整個系統的效率幾乎不變。而且，額外的容量對當地的氣候影響很小。這部分是通過部署下一代大型風力發電機來實現的。

這項研究著眼于潛在的陷阱，即在給定區域內添加更多的渦輪機是否會降低其發電量甚至破壞當地的氣候，這種現象是由“風力渦輪機尾流”引起的。就像摩托艇后面的水流一樣，風力渦輪機會產生一股緩慢，斷斷續續的空氣，最終散布并恢復其動量。

普賴爾說：“這種影響已經受到業界廣泛的建模多年了，建模仍然是一個高度復雜的動力。”

研究人員使用由國家大氣研究中心開發的廣泛使用的天氣研究預測(WRF)模型進行了模擬。他們在美國東部地區應用了該模型，而美國東部是目前全國風能容量的一半。

普賴爾說：“然后，我們找到了在美國東部運行的所有18,200臺風力渦輪機的位置以及它們的渦輪機類型。” 她補充說，這些位置來自2014年NREL研究發表時的數據。