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风是一种丰富而强大的自然资源，可以作为低碳排放的能源。所以，我们不得不问：风能到底是什么，它如何帮助缓解气候变化？

风能是通过风力涡轮机将移动的空气转化为能量。每生产千瓦时，陆上风电排放 11 克，海上风电在生命周期基础上排放 12 克 CO 2 。风能有助于应对气候变化，并具有各种额外的环境效益。

风能有助于避免燃烧化石燃料（例如煤、石油、天然气）产生的温室气体 (GHG) 排放。它被归类为可再生能源，因为资源（风）会随着时间的推移自然地自我替代。

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一、风能是如何定义的

风能被定义为通过使用风力涡轮机将移动的空气转化为电能。

剑桥词典：“风：一种大致水平移动的气流，尤指强到可以感觉到的气流”

风是太阳能的一种形式，它是由地表受热不均、地表不规则和地球自转引起的。世界各地的风型和风速差异很大，并且会受到水体、植被和地形差异的影响。

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二、风能有哪些不同类型

风能有两种主要类型：

陆上风能：风力涡轮机位于陆地上。将电力从陆上涡轮机传输到消费者所需的建设、运输、维护成本和基础设施成本很低。

世界上最大的陆上风电场是位于中国的甘肃风电场。它由横跨多个风电场的大约7,000 台风力涡轮机组成，虽然仍在建设中，但计划容量为20（吉瓦）吉瓦，当前装机容量为8 吉瓦。

海上风能：风力涡轮机位于海洋或淡水中。将电力从海上涡轮机传输到消费者所需的建设、运输、维护成本和基础设施成本很高。海上涡轮机比陆上涡轮机大得多，成本可能高出20%，与陆上涡轮机相比，噪音污染、土地使用和野生动物影响问题最小。

世界上最大的海上风电场是位于爱尔兰海的Walney Extension 风电场。87 台风力涡轮机占地56 平方英里（149 平方公里），发电潜力为659 兆瓦(MW)。这足以为英国 600,000 户家庭供电。

简而言之，陆上风能的效率可能低于海上风能，因为陆上风速和风向可能无法预测，而海上风速和风向保持相对固定。然而，海上风能发电的潜力远高于陆上风能发电，因为风速和风向更加恒定。

两种类型的风力涡轮机是：

（1）水平轴风力涡轮机（HAWT）：叶片组装在平行于地面的水平轴上。他们只能正面接收和处理风。

（2）垂直轴风力涡轮机（VAWT）：叶片组装在垂直于地面的垂直轴上。它们可以接收和处理来自各个方向的风，从而赋予它们更大的发电潜力。

风力涡轮机可以根据它们产生的功率分为三类：

小型（单个）涡轮机：可产生高达100 千瓦(kW) 的功率，足以为家庭或水泵站供电。

大型涡轮机：由260 英尺（80 米（m））高的塔和130 英尺（40m）长的叶片组成，可产生高达1.8 兆瓦的电力。

商用涡轮机：由780 英尺（240 米）高的塔和530 英尺（162 米）长的叶片组成，可产生4.8 至 9.5 兆瓦的功率。

风能包括各种材料、技术和环境影响。所以接下来让我们仔细看看这些。

什么是风能	风能被定义为通过使用风力涡轮机将移动的空气转化为电能。
风能有哪些不同类型	两种类型的风能是陆上风能和陆上风能。风力涡轮机可以根据方向（水平或垂直）和发电量（小型、大型、商业）进行分类。
风能的工作原理	风能的工作原理是利用移动空气的能量，从而转动涡轮机并旋转发电机来发电。
全球风能容量	风能约占所有可再生能源发电的 23%。中国、美国、德国、印度和西班牙是世界上最大的风能生产国。
风能的碳足迹	在生命周期的基础上，陆上风能排放 11 克，海上风能每千瓦时发电排放 12 克 CO 2当量。
风能的环境效益	风能保护空气质量，产生少量废物，减缓气候变化，促进能源独立，并创造就业机会。
风能的环境弊端	风能会对土地利用、野生动物和公共健康产生不利影响。
风能与气候变化	风能通过减缓与全球变暖相关的温度上升、海平面上升、冰层融化和海洋酸化来应对气候变化。

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三、风能是如何工作的

为了利用风能，风使涡轮叶片围绕转子转动，转子带动发电机发电。

风能如何实际产生能量

单个风力涡轮机使用来自转子叶片的空气动力将动能转化为电能。涡轮机集群（风电场）一起工作以产生大量电力。

风能以下列方式运行：

（1）风流过涡轮叶片，在叶片两侧产生气压差

（2）叶片响应旋转，从而旋转转子

（3）旋转转子驱动发电机发电

小型涡轮机的平均年风速为每小时 9 英里(mph) 或每秒 4 米 (m/s)，公用事业级涡轮机的平均年风速为13mph (5.8m/s)，这对于经济地利用风能是必要的。

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四、风能的全球容量是多少

在全球范围内，风能是一种快速增长的可再生能源，到 2021 年约占所有可再生能源发电量的 23% 。

现代可再生能源消耗的例证

我们的数据世界：可再生能源发电，世界

能源生产的规模因国家而异。中国、美国、德国、印度和西班牙是世界上最大的风能生产国，合计超过537 吉瓦。

风力发电图解，2021 年

我们的数据世界：风力发电，2021

由于居家订单和供应链中断， COVID-19 大流行导致化石燃料排放减少。在此期间，风能同比增长53%，新增发电量超过 93 吉瓦。陆上风电新增86.9 吉瓦，海上风电新增6.1 吉瓦，全球累计风电装机容量增至743 吉瓦。

为了实现到 2050 年净零排放情景中确定的目标，风力发电量必须在 2021-2030年期间每年增长 18% 。我们还必须每年增加310 吉瓦的陆上风电容量和80 吉瓦的海上风电容量。

由于风能是发展最快的低碳可再生能源技术之一，因此了解其碳足迹以及其碳排放如何影响全球气候变化过程非常重要。

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五、什么是风能的碳足迹

碳足迹是我们衡量人类引起的全球气候变化影响的方法之一。它主要关注与消费相关的温室气体 (GHG) 排放，包括其他排放，例如甲烷 (CH 4 )、一氧化二氮和氯氟烃(CFC)。

“碳足迹：在给定时期内某些事物（例如人的活动或产品的制造和运输）排放的温室气体量，特别是二氧化碳量”韦伯斯特。

基本上，它是一项活动或组织排放的碳量。这包括我们直接燃烧的燃料（例如，取暖、驾驶汽车）产生的温室气体排放，以及制造我们使用的产品（例如，发电厂、工厂和垃圾填埋场）产生的温室气体排放。

在生命周期的基础上，陆上风能排放11 克，海上风能每千瓦时排放12 克 CO 2当量，是所有燃料类型中最低的。

查看下图，了解不同能源的平均生命周期 CO 2当量排放量以及它们与风能的比较。

世界核协会：平均生命周期 CO 2当量排放

在讨论风能的碳足迹时，我们必须考虑能源建设、运营和建设后期阶段的碳排放。

风能的生命周期阶段	每个阶段的碳足迹
风能建设	风电场建设CO 2排放及电力输送机制
风能运行	几乎没有 CO 2排放或废物
重建风能	风力涡轮机退役和土地恢复产生的CO 2排放

在其整个生命周期中，风能每单位电力产生的 CO 2排放量是煤炭产生量的0.02%。而且，在运行3 到 6 个月后，风力涡轮机有效地抵消了其建造过程中的所有排放，这意味着它可以在其剩余的生命周期内几乎无碳地运行。

风力涡轮机需要每6 个月进行一次例行维护，使用寿命约为20 年。风力涡轮机本身就是宝贵的资源来源。塔、地基、发电机和齿轮箱通常是回收利用的，因为它们是由混凝土、钢和铸铁制成的。风力涡轮机叶片更难处理，因为它们是由复合材料制成的。水泥协同处理最常用于处理叶片废料。

由于风能在全球可再生能源发电中所占的比例越来越大，因此了解其碳足迹是什么以及其碳排放如何影响全球气候变化过程非常重要。

相关：您对风能的碳足迹感兴趣吗？在这里查看这篇文章：“风能的碳足迹是什么？”

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六、风能有多环保

风能对环境的影响很大程度上取决于风电场的建设地点。

总体而言，风能是可持续的，因为它不排放温室气体，并且可以通过风电场的适当规划和选址来减轻土地使用、野生动物影响和公共卫生问题。

风能的环境效益是什么

以下是风能对环境有益的方式：

保护空气质量：风力涡轮机不是燃烧材料，而是利用风的动能发电。涡轮机不产生温室气体，也不排放二氧化硫或氮氧化物。

很少有废物：风电场不会产生可测量的固体废物副产品。

减缓气候变化：风能的平均生命周期 CO 2当量排放值远低于煤炭，每千瓦时 11 克CO 2（陆上）和12 克 CO 2（海上）当量，而每千瓦时820 克 CO 2当量千瓦时，分别。这种 CO 2排放量的减少反过来又减少了全球气候变化的影响，包括温度升高、海平面上升、海冰融化、降水模式变化和海洋酸化。

能源独立：能够在没有外国援助的情况下在美国生产我们自己的电力是帮助我们变得更加自给自足的重要一步。前总统乔治·W·布什签署了2007 年能源独立与安全法案，以减少美国对石油的依赖，扩大可再生燃料的生产（并应对全球气候变化）。

就业机会：2019年，可再生能源部门在全球共雇用了1200 万人。随着我们开始意识到可再生能源对我们的环境有多么有益，可再生能源工作岗位继续增加。

风能的环境缺点是什么

与风能相关的三个主要问题是土地利用、野生动物影响和公共卫生。

土地利用：风力发电场占用大量土地，但涡轮机之间和周围的区域可用于放牧、农业、高速公路和远足径。建造涡轮机时干扰的土地数量很少，它们可以选址在废弃的土地上，以进一步减少对土地的影响。

野生动物影响：涡轮叶片很大，对鸟类和蝙蝠等飞行的野生动物构成威胁。虽然这是真的，但威胁非常小。广泛的研究和技术进步减少了涡轮机造成的野生动物死亡。例如，当风速较低时，涡轮机保持不动，因为蝙蝠在这些速度下最为活跃。

公共卫生：涡轮机在靠近居民区建造时会造成机械和空气动力噪声污染。在偏远地区或废弃土地上选址风电场可以减少这种影响。

风电场的适当规划和选址有助于减轻这些环境缺陷。

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七、为什么风能对应对气候变化很重要

气候变化可以说是化石燃料燃烧对全球最严重、最长期的影响。每年，燃烧化石燃料会排放大约33 bt 的 CO 2。化石燃料中的碳与空气中的氧气反应生成 CO 2。这通过充当加热毯来温暖地球，而温暖的地球会带来许多负面影响。

使用风能代替化石燃料能源有助于减轻气候变化的以下负面影响：

气温升高：自 1880 年以来，地球大气已升温 1.5℃。这可能看起来不多，但这些温度会造成区域和季节性极端温度，减少海冰，加剧降雨和干旱严重程度，并改变动植物的栖息地范围。

海平面上升：自 1880 年以来，全球海平面上升了大约 8-9 英寸，导致沿海岸线生活的人们流离失所并破坏了沿海栖息地。如果海平面上升不受控制，道路、桥梁、地铁、供水、石油和天然气井、发电厂、污水处理厂和垃圾填埋场仍然处于危险之中。

海冰融化：自 1979 年以来，北极海冰减少了 30%。海冰通过将阳光反射到太空并为动物物种提供栖息地，在调节地球气候方面发挥着重要作用。如果地球上所有的冰川都融化，海平面将上升大约70 英尺，有效地淹没地球上每个沿海城市。

不断变化的降水模式：极端天气事件（例如，飓风、洪水、干旱）正变得越来越普遍和更加激烈。受风暴影响的地区将经历更多的降水和洪水，而远离风暴路径的地区将经历减少的降水和干旱。

海洋酸化：海洋吸收了30%释放到大气中的 CO 2，这会降低海洋的 pH 值（增加酸度）。在过去的 200 年里，海洋的 pH 值下降了0.1 个 pH 单位，这意味着酸度增加了 30%。无法适应这种快速酸化的水生生物将会死亡。一个典型的例子是珊瑚白化，由于温度、光线或营养物质的变化，珊瑚会排出生活在其组织中的藻类（虫黄藻）。

我们减少的 CO 2排放越多，我们就越能减缓温度上升、海平面上升、冰融化和海洋酸化的速度。当这些速度减慢时，地球的生物多样性不必努力适应温度和 pH 值的变化。人们不会因为沿海地区的洪水而流离失所。冰山将继续提供气候调节。

如《巴黎协定》所述，为帮助将全球气温上升控制在 1.5 摄氏度以下，我们必须将至少 80% 的发电量转向低碳能源。超过120 个国家已经提出了 2050 年或 2060 年的净零碳排放目标。但迄今为止，只有12 个国家提出或颁布了任何立法，这表明还有更多工作要做。

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八、最后的想法

目前，风能占所有可再生能源发电的近四分之一。通过风力涡轮机，移动的空气使涡轮机转动并旋转发电机来发电。如果维护得当，风力涡轮机可以使用 20 年并提供低碳排放的能源。风能是一种环境友好型能源，在其建设、运营和建设后期阶段具有低碳足迹。它在所有能源类型中产生最低的 CO 2排放量，同时创造就业机会和促进能源独立。环境问题，例如野生动植物的影响，土地使用和噪音污染，都可以通过适当的地点来缓解。当我们展望以可再生能源为动力的未来时，风能是一种可持续的能源，对我们的大气和地球生物群都有好处。