上周我们回顾了风能的历史，包括其抽水和发电的用途。本周，我们将看看风力发电的技术现状以及未来的发展趋势。

在过去的十年里，风力发电的发展可谓惊人。根据世界风能协会的数据，从1998年到2008年的十年间，世界风能装机容量增加了12倍多，从9700兆瓦增加到121000兆瓦。在同一时期，美国风力发电能力增加了近13倍，从1946兆瓦增至25170兆瓦。在1997年之前，美国一直是世界风力发电的领导者，但在接下来的十年里，美国将这一地位输给了德国，但在2008年，美国以比2007年显著增加49.7%的容量，重新夺回了世界领先地位。这仍然只是我们总发电量的一小部分，但它比其他能源增长得更快。

这一增长的绝大部分不是用于家庭或企业的单个风力涡轮机，而是公用事业规模的“风力发电场”，这些“风力发电场”聚集了多个风力涡轮机，并将电力输送到公用事业电网。通过将多个风力涡轮机放置在一起，操作和维护可以更加高效。第一批大型风力发电场建于20世纪80年代，位于加州一些风特别大的山区，如蒂哈查比山口和阿尔塔蒙特山口，在那里安装了数千台风力涡轮机。按照今天的标准，这些早期的涡轮机很小——通常只有35千瓦的容量。

在过去的十年里，风力发电的大部分装机容量都是由更大的风力涡轮机完成的——有些风力涡轮机高达3兆瓦(几乎是80年代加州风力涡轮机装机容量的100倍)。风能具有显著的规模经济效益——越大越好。这在一定程度上是因为更大的风力涡轮机更高，可以达到300或400英尺的高度，那里的风速比接近地面的风速要大得多。但这些新的、更大的涡轮机还受益于最新的空气动力学设计，因此它们更高效，而且每单位输出的涡轮机也便宜得多。风能咨询公司DNV Global energy Concepts的高级工程师托尼·罗杰斯(Tony Rogers)表示，最先进的风力涡轮机的效率高达51%——这意味着它们能将截获的风能中超过一半的能量转化为电能(相比之下，光伏电池板将不到四分之一的阳光转化为电能)。

大型机器的另一个优点是叶片旋转速度较慢。35千瓦风力涡轮机的叶片在强风中几乎是看不见的模糊，而1兆瓦风力涡轮机的叶片在旋转时很容易看到。这大大减少了鸟类的死亡——诚然，这是自20世纪80年代以来加州风力发电场的一个重要问题。如今，兆瓦级风力涡轮机造成的鸟类死亡人数非常低。

虽然我是风力发电的超级粉丝，但说实话，这种发电方式的局限性很重要。当一个燃煤电厂或核电站的额定功率为1000兆瓦时，我们可以有信心，它将在大部分时间运行。公用事业部门的人提到了“容量因素”，也就是在给定的一段时间内产生的电量，与电厂在整个时期内按额定功率运行所产生的电量相比。在美国，燃煤电厂的平均容量系数为74%，核电厂为92%，而大多数风电场的容量系数只有25-40%，这是由于风力的间歇性。因此，用风力取代1000兆瓦的燃煤电厂将需要2000 - 3000兆瓦的风力发电能力，即使这样，发电量也常常无法满足电力需求。

为了能够从风能中分配电力，需要有一个强大的配电网络。由于风电场的性质是分散的，而且通常位于偏远地区，因此这种分布的成本可能非常昂贵。在美国，平原各州拥有最大的风力资源，但对电力的最大需求是在东西海岸。(刚刚通过的经济刺激方案的组成部分之一是为改善国家电网提供资金，这在一定程度上是为了促进对风力和太阳能等分布式能源的依赖。)

最后，一些人以审美为由反对风力发电场。在楠塔基特湾(Nantucket Sound)建设海上风电场的提议或许是高调反对的最好例子，参议员泰德•肯尼迪(Ted Kennedy)和他的环保主义者侄子鲍比•肯尼迪(Bobby Kennedy)都坚决反对，但在绿山州(Green Mountain State)也有很多地方反对的例子。我碰巧觉得风力涡轮机很有吸引力——也许是因为我把它们和清洁能源联系在一起。当我开车经过威尔明顿时，我喜欢看到11个涡轮机、6兆瓦的西尔斯堡风力发电设施，或者从8号公路上更好地观察涡轮机。虽然有上述的显著的规模经济，也许一个合理的妥协，更原始的山脊线将保持风力涡轮机足够小(像Searsburg模型)，飞机警示灯是不需要的。

在未来，如果风力发电继续以这样的速度增长，总有一天风力发电会超过需求。然后发生了什么?一种可能是大型风力发电场利用多余的电力生产氢(通过电解，将水分子分解成氧和氢)。氢气将被储存起来，用于燃料电池驱动的汽车和公共汽车——这些汽车的排气管只产生水。冰岛已经在试验这种方法，作为努力成为世界上第一个碳中和国家的一部分。在佛蒙特州，风力发电并不能满足我们大部分的能源需求，但它可以而且应该成为多样化的可再生能源战略的一部分，从而帮助绿山州实现绿色发展。