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科技.人文聯合講座/避免風電「靜止」 強化風力氣候預測

2020年全球風電裝機容量達到743吉瓦,提供全球約百分之六以上的電力。記者黃義書/攝影
2020年全球風電裝機容量達到743吉瓦,提供全球約百分之六以上的電力。記者黃義書/攝影

二○二○年全球風電裝機容量達到七四三吉瓦(七○七點四吉瓦在陸上),提供全球約百分之六以上的電力,讓全球減少超過十一億噸二氧化碳。但若要確保世界到五○年實現淨零排放,全球未來十年風電安裝速度需要提高三倍。

與其他氣象要素(包括溫度、降雨等)不同,風的變化具有明顯局部性和間歇性。即使全球目前擁有豐富的風速數據,但各種氣候模型對風速預測要比預測溫度出現甚高的不確定性。風速的微小變化會導致發電量產生更大的變化,因為渦輪機輸出的功率與風速的三次方成正比。

一七年瑞典哥德堡大學的氣候學家,注意到全球靠近陸地表面的平均風速有降低的趨勢。根據一九六○年代以來的觀測數據顯示,雖然降低現象在地球並不均勻,但陸地平均風速每十年下降○點五公里每小時(○點三英里/小時),稱為「靜止」(The stilling) 現象。

一九年在《自然氣候變化》雜誌上一項研究則發現,前述靜止狀態已在一○年左右發生逆轉,全球陸地風速已經恢復。北美、歐洲和亞洲大部分地區的風速增長速度更快。在不到十年的時間裡,全球平均風速從大約七英里每小時增加到七點四英里每小時。

但在二一年四月至九月,英國及北海地區發生六十年來風速明顯降低現象,平均風速為每秒七點八公尺,低於歷年同期平均速度每秒八點六公尺。英國能源公司SSE表示由於風速降低,使得風力發電比預期減少百分之三十二,對SSE營收利潤產生嚴重影響。此外德國公用事業公司RWE,丹麥能源公司Orsted亦發表了類似評論。風電減少,導致歐洲對天然氣需求增加,使得天然氣價格暴增。

英國布里斯托大學學者,研究去年歐洲發生的「風旱」(Wind-droughts),認為係由於寒冷的北極變暖速度要比赤道地區快,造成冷熱地區之間的溫差減少,使得在全球範圍內驅動大規模風的熱風平衡(thermal wind balance)力量減弱所造成。這種「靜止」或「風旱」現象,並不符合極端天氣(如豪雨或颶風)的傳統定義,但可能成為未來風電系統面臨的最大挑戰。

去年中國限電以至歐洲的能源危機,部分皆由於中國遼寧省及英國北海風力減弱,導致風力發電驟減造成,亦充分暴露風力發電「靠天吃飯」的特性。

我國全力推動風能發電,為避免「靜止」現象可能衝擊,建議政府應啟動專案,研究氣候變遷對台灣沿海風場風力的影響,強化風力氣候預測能力,才能夠藉由智能管理確保我國電力穩定供應。(作者為退休教授)

英國 氣候變遷 北極

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