人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)

人類未來能源的七種選擇(風能Wind Energy)
知識通訊評論第71期

風力最強地點人口通常不稠密，故風力發電需要基礎建設，尤其是外海的設施。

風能
快速成長，但能量穩定性和密度不高

風力發電擴張速度之快，遠出乎支持者幾年前的想像。美國在二○○七年的風力發電量提高五十三億瓦，相當於該國新增電力的百分之三十五，未來還計畫增加二千二百五十億瓦，美國風力發電計畫總量超過燃煤與天然氣電廠總和。以全球而言，根據全球風力發電理事會資料，過去五年風力發電量年年成長近百分之二十五。

《風力發電月刊》估計，截至二○○八年元月，全球現有風力發電量為九百四十億瓦，若維持年成長百分之二十一的幅度不變，六年內就會增加三倍。不過這個數字在全球仍然很低，尤其過去風車的效能僅發揮二成。

成本
風力發電每百萬瓦陸上建置成本約一百八十萬美元，海上成本介於二百四十萬美元至三百萬美元，等於每度電○點○五美元至○點○九美元，故價格上可與燃煤發電競爭。再加上許多國家補助風力發電，故價格比燃煤更低，促進這項技術普及。目前風力發電建置的最大阻力，在於製造商生產渦輪的速度供不應求。

科技大幅進步壓低上述成本，一九八一年的風車可能裝設五萬瓦渦輪，每度電成本約○點四美元，如今渦輪產能成長三十倍，價格只剩五分之一，無發運作期也縮短許多。

產能
地球大氣能帶動的風力能源十分龐大，至少有數百兆瓦，史丹佛大學兩位研究員於二○○五的報告中估算，只要將全球每秒風速超過六點九公尺中百分之十三的地點，裝設二百五十萬座現有大型渦輪，就能生產至少七十二兆瓦的電力。

優點
風力和水力發電的優點在於不需要燃料，唯一成本為興建設備以及渦輪與電線維護，渦輪規模和可靠性不斷成長，高海拔風力發電科技既能減少碳足跡，也能永續發電。

渦輪轉動時會降低風速，可能提高大型風車農場周遭氣溫，奇斯與研究團隊估計，每二兆瓦的風力發電會影響氣溫攝氏○點五度，使中海拔地區增溫、兩極地區降溫，或許在這方面也能抵銷全球暖化效應。

缺點
風力最大限制為穩定性，以風力提供全球二成用電並不困難，但若要再提高比重，設施與電網運作就得想辦法因應風力變化，另一項短期困難在於風力最強地點人口通常不稠密，故風力發電需要基礎建設，尤其是外海的設施。

除穩定性之外，風力發電與其他可再生能源密度都不夠高。大型風車農場每平方公尺只能生產幾瓦電力，十瓦便已算很高，故風力發電需仰賴廉價土地與可同時有多用途的土地，而且在以無風車景觀為號召的高價住宅區，也很難建置相關設施。

風力在全球分布亦不平均，對外海風力較強、陸上風大與擁有廣闊平原的國家有利。德國在境內強風地區幾乎都已設置渦輪，雖然起步較早，但二百二十億瓦發電量占該國總電力需求還不到百分之七；英國則後發先至，坐擁歐洲最大外海風力資源，英國風力發電協會指出，最大發電量可比全國總電力需求高三倍。產業界評估，歐盟只要開發不到百分之五的北海風力發電，即可滿足現有電力需求的四分之一。

加拿大卡加利大學能源暨環境系統研究主持人奇斯（David Keith）的研究指出，此種全球性風力發電計畫，會因改變風動模式，影響地方甚至全球氣候。風力具有降溫功能，但因渦輪轉動時會降低風速，可能提高大型風車農場周遭氣溫，奇斯與研究團隊估計，每二兆瓦的風力發電會影響氣溫攝氏○點五度，使中海拔地區增溫、兩極地區降溫，或許在這方面也能抵銷全球暖化效應。

總結
只要加強在美國與中國平原地區建置，並且降低外海風力發電成本，產能要突破一兆瓦不無可能。