這個漂浮的風力渦輪機設計最近贏得康菲能源獎。
為了減緩全球變暖，大力發展清潔能源、可再生能源的呼聲越來越高。風能是清潔能源的一個重要方面，風能資源的利用在全球許多地區得到廣泛的發展，越來越多的大型風電場正在建立和投入運行。
在風電場建設發展中，人們對天氣氣候條件、氣候變化對風電場的影響做了很多研究。但是，任何事物的作用都是相互的，風電場的建設是否會對氣溫、風速、甚至是氣候變化產生影響？在不久前召開的以“推進氣像科技創新,提高防災減災和應對氣候變化能力”為主題的第28屆中國氣像學會年會上，很多研究者對此話題展開了討論。
風電場使下游風速變慢
清華大學地球系統科學研究中心趙宗慈教授表示，近年來國內外一些專家，利用氣像觀測資料，對風電場建設前後、風電場上下游區域的各氣像要素進行對比；同時，利用氣候模式模擬風電場的局地氣候效應，對風電場對局地風速的影響進行了研究。
“國內外都得到了一致結論，即風電場對局地風速有明顯影響，會造成下游風速減校”趙宗慈說。
趙宗慈以丹麥一個風電場的觀測資料為例，說明了風電場對局地風速的影響——進入這個風電場的風速是8至9米/秒，經過風電場運行對動量的吸收，以及風機的摩擦力作用，在風電場的下風方向觀測的風速明顯減弱，其下風處6公裡的風速與原有風速比率為0.86，下風8公裡處的比率是0.88，下風11公裡處的比率是0.90，雖然隨著距離增加風速在緩慢回升，但仍未恢復到原有水平。
國外一些科學家利用數值模擬，證實了風電場對風速的衰減效應。中國氣像局公共氣像服務中心高級工程師江瀅說，國外科學家利用一個中尺度模式，在900平方公裡的範圍內分別設置了1個、9個和36個風電場，計算相應風速在不同位置的變化。計算結果表明，風電場的作用使得風速明顯衰減，進入風電場的風速是8至9米/秒，風電場最大衰減後風速只有5米/秒，在20公裡範圍內保持大的衰減，距離更遠風速開始回升，風電場影響風速衰減的距離可以達到30公裡至60公裡。
局地氣溫明顯變化
風電場除了使下游風速減慢，對局地氣候還有哪些影響？國內外科學家的結論是，風電場會使下游氣溫產生變化。
趙宗慈教授列舉了美國加州一個風電場觀測數據——這個風電場風機高23米，葉片長8.5米，共有41排，間隔120米。風電場上風位置和下風位置的測風塔，給出了1989年6月中到8月初近兩個月內每天的氣溫觀測數據。
“從數據上看，風電場從凌晨1時至早7時具有增暖效應；在白天13時至晚上21時則具有降溫效應，而且這種效應很明顯。”趙宗慈說。
江瀅介紹說，國外專家利用區域大氣模擬系統，選擇2008年至2009年四個季節作了306個模擬試驗。設計在美國西部加入一個小風電場，共有21個風機，每個渦輪高100米，旋轉葉片直徑100米。利用數值模式計算，得到了與觀測數據基本一致的結果。
是什麼原因導致了風電場對氣溫的影響？這種影響又為什麼是時而增溫、時而降溫？趙宗慈解釋說，風電場在工作期間加強了垂直混合：夜間穩定大氣的暖層在冷層之上，加強垂直混合，造成暖空氣下行冷空氣上行，導致近地面變暖；白天不穩定大氣的冷空氣在暖空氣上面，湍流促進混合，冷空氣下行暖空氣上行，造成近地面變冷。風電場對氣溫的影響取決於近地大氣層的穩定度，不同的穩定度造成風電場對近地層氣溫或變暖或變冷的效應。
對全球氣候變化的影響尚待研究
在研究風電場對局地氣候影響的同時，風電場對全球氣候的影響，也是國內外氣像專家研究和爭論的另一個重點。 據專家介紹，國外一些數值模擬研究表明，全球大面積風電場的建立和運行可能對氣候變化產生影響。例如，可能造成到21世紀後期全球年平均增暖0.05℃至0.73℃，全球風速將可能明顯減小，還可能引起相應其它的氣候變化。
江瀅說，國外有些科學家曾利用美國兩個全球大氣環流模式，在北美中部、歐洲和東亞三個風能資源豐富的區域設置風電場，假設到2100年全球使用風能占總能源的10%以上，研究對全球氣候的影響。數值計算得出這樣的結論，即風電場的影響不只是局地的，大面積風電場的設置對全球和洲際尺度氣候變化的影響不可忽視，特別是風電場對某些地區近地層氣溫影響可高達±1℃至2℃。
但是，趙宗慈也坦言，到目前為止國內外的研究只是基於氣候模式得出的結論。由於風電場對全球氣候變化影響的研究還比較少，加之氣候模式的不確定性以及風電場模擬試驗設計的不確定性，因此大面積建立風電場的全球氣候效應在業內還存在很多分歧和爭論，需要做更多的數值試驗和研究。
由於風電場對局地氣候會產生一定的影響，專家建議，在風電場的建設中需要注意風電場之間的間距，以便減小風電場之間不必要的相互干擾和影響；另外，氣像觀測場需要與風電場保持一定距離，以確保氣像觀測資料的准確性和不受風電場干擾；同時，可以通過改造風機，提高風機效益，選取風力資源豐富、下墊面適合的地區建立風電場，以減小風電場對局地氣候的影響。
延伸閱讀
美公司設計空中風電場
發電效率更高
據美國探索頻道報道，目前美國一些技術公司正在研發一系列新設計，利用雲層中的風能發電。與安裝在地面上的風力發電設備相比，這種空中風電場的效率更高。
觀測數據表明，距地面600米高處的風力是近百米高風塔的8倍。美國公司的設計采用輕型復合鋁材料制成的渦輪葉片，四周被一個環形層壓材料遮蔽結構環繞，在“聚焦”風力的同時讓渦輪機保持漂浮狀態。設計者萊恩說：“這一設計與風帆或者降落傘並沒有太大差異。”
這個100千瓦的軟式小飛艇產生的電量可滿足大約40個家庭的用電需求，但萊恩表示他們的銷售對像並非城市家庭。萊恩希望向偏遠的軍事基地、訓練營地或者沒有通上電的小村落推廣這種空中渦輪機。現在，這些地方依靠昂貴的柴油發電機滿足用電需求。空中渦輪機可以裝進集裝箱運到災區，是進行人道主義援助的理想之選，解決急需電力供應的災區的燃眉之急。
所有這些漂浮風力渦輪機設計均將部署在鳥類和蝙蝠的遷徙路線之上，對環境造成的影響小於地面渦輪機，而這正是環保組織所追求的。