Lentis/风能

北海比利时使用 5MW 涡轮机建造的近海风电场

风能是从风中获取的能量。它可以有多种形式，例如风力涡轮机发电，风车产生机械动力，风力泵，甚至船帆。大型风电场由许多风力涡轮机组成，可以位于海上或陆地上。近海风电场具有远离视线和提供更多能量的优点，但也具有更高的维护成本。

风能是一种可再生和清洁的能源，可以作为化石燃料的替代品。然而，风能存在许多问题，阻碍了它的发展。

历史

维基百科关于风力发电史的文章

除了交通之外，最早已知的风能利用是将其转换为机械动力，这发生在公元前 1000-200 年的波斯。转换器是一种垂直轴风车，它驱动磨石，将谷物磨成面粉。这种设计后来可能由十字军带到欧洲，风车在 13 世纪大量增加。 1888 年，查尔斯·布鲁什设计并建造了第一台风力涡轮机来发电，这些电力储存在电池中供他家庭使用。 该系统产生约 12KW 的电力，并持续使用约 20 年。1892 年，丹麦科学家丹·保罗·拉库尔根据空气动力学原理提出了第一台现代风力涡轮机的设计。

除电力以外的替代用途

伊朗亚兹德的杜拉塔巴德花园中的巴德吉尔，世界上最高的巴德吉尔，高达 34 米。

历史上，风被用于非发电技术，例如风捕器。风捕器已在伊朗中部用于建筑物自然通风几个世纪。这种结构将风引导到建筑物内部，并将空气从建筑物的另一侧抽出。建筑物内部通常有一个水池或装饰性喷泉。由于该地区空气湿度非常低，水的快速蒸发可以显著降低建筑物的温度，并充当天然空调系统。虽然风捕器早已被遗忘，甚至伊朗人可能都没有听说过它们，但它们有可能卷土重来。BBC 在 2007 年报道了一种零排放房屋的设计，声称它将为未来所有新房屋设定环境标准。主要组件之一是用于通风的风捕器。

风能的益处

由于化石燃料的使用对健康、环境和可持续经济增长构成威胁，而风能是清洁无污染的电力来源。风力涡轮机在运行过程中几乎不排放任何废气，在制造、安装、维护和拆卸过程中排放很少。根据美国能源部的数据，1990 年，加利福尼亚州的风力发电厂抵消了超过 25 亿磅二氧化碳的排放，以及原本会排放的 1500 万磅其他污染物。 要实现相同的空气质量，需要一片 9000 万至 1.75 亿棵树的森林。此外，风能可以为农村地区提供收入。

下表显示了不同能源每千瓦时的成本比较。直接成本包括维护和燃料成本，并根据装机容量进行加权。间接成本基于社会影响，例如健康成本、气候成本、废物处理和退役成本。

能源	直接成本	间接成本	总成本
煤炭	3.14	6.43	10.29
核能	2.16	0.25	3.31
天然气	4.95	2.27	8.09
太阳能	18.12	未量化	18.12
风能	3.14	未量化	3.45

到 2020 年，根据欧洲风能协会的预测，180GW 的风能将每年产生 425 TWh 的电力。，风力发电将带来以下年度节约：

• 2.15 亿吨 CO₂

• 261,000 吨 SO₂

• 333,000 吨 NO_x。

技术问题

产业冲突

风能的一个重大缺点是它对雷达系统的影响。风力涡轮机会产生阴影效应，隐藏其他飞行器的雷达信号，或因其雷达形状随转速变化而不断变化而使操作员感到困惑。。反过来，使用雷达的行业，例如商船、空中交通和天气预报，可能会受到影响。2014 年的一篇文章估计，由于雷达干扰，近 20GW 的风能被搁置。。

丹麦风力涡轮机公司维斯塔斯和英国国防承包商 QinetiQ 展示了第一台“隐形”风力涡轮机叶片。这项技术借鉴了隐形飞机技术。使用类似的涂层有助于消除塔架的信号，但会使叶片变得太重。叶片的建造使用了复合材料。这项技术只是解决方案的一部分，因为“关键因素包括使用的雷达类型、距雷达塔的距离以及风力涡轮机的类型和分布”。

法国是第一个建造“隐形”风电场的国家，并计划在 2015 年投入运营。该风电场将是当时法国最大的风电场，发电量将达到 96 兆瓦。据估计，由于可能干扰军用或气象雷达以及军用飞行训练，已有 6 吉瓦的风能项目被搁置。

多普勒雷达系统上风暴和风力涡轮机回报的视觉比较

据估计，2009 年英国有近 10 吉瓦的风能项目因雷达干扰而被搁置。2009 年，英国正在与总部位于加拿大的雷神公司合作开发能够识别风力涡轮机等固定物体并忽略其信号的信号处理算法。雷神公司预计将在 2011 年推出这些产品，“用于短程和远程雷达系统，并将证明它们不仅可以从雷达屏幕上消除风电场，而且可以保留有效固定目标，例如热气球或气象气球。”

在美国，许多风能项目因雷达干扰问题而被叫停或放缓，例如马萨诸塞州的开普角风电场。由于靠近奥蒂斯空军基地和其他两个雷达站，该项目被搁置。美国国土安全部委托的一项研究提出了一种解决方案，即“用现代数字设备替换老化的模拟雷达站”。联邦航空局正在与开普角风电场就这一解决方案进行谈判，以解决风电项目的难题。这以及使用类似于雷神雷达项目的雷达产品将有利于雷达基础设施和风能项目。

供应和储存问题

风能的最佳选择是作为分布式能源 。风力发电产生的电力在几个不同的时间尺度上可能会有很大差异：从每小时到每天，再到季节性。风能也往往与太阳能互补。这意味着风能是一种间歇性技术，只有在资源可用时才能使用。风的间歇性阻碍了这种资源的经济竞争力，因为瞬时发电和消费必须保持平衡才能保持电网稳定。

成本问题

尽管过去十年风力发电的成本大幅下降，但该技术需要比化石燃料发电机更高的初始投资。风能生产的间歇性和不可调度性会提高监管成本、增量运行储备成本，并可能需要增加现有能源需求管理或储能解决方案。

环境问题

虽然风力发电厂对环境的影响相对较小，与化石燃料发电厂相比，但环境问题包括涡轮机在景观中的外观、它们发出的声音以及它们对鸟类和其他野生动物的影响。吉利德电力公司是一家总部位于安大略的再生能源开发公司，它提出了一项广泛的计划，以监测奥斯特兰德角风能公园对周围生态系统的影响。该计划包括如果结果不符合当时制定的联邦法规的应急措施。拟议的施工后观察将评估对“繁殖鸟类、迁徙陆鸟、迁徙猛禽（秋季）和蝙蝠的死亡率、对繁殖鸟类、迁徙陆鸟和两栖动物的干扰影响；以及以修复和管理阿尔瓦形式进行的缓解措施的有效性”。

噪音

像所有机械系统一样，风力涡轮机在运行时会产生一些噪音。近年来，工程师们在设计上做了一些改变，以降低风力涡轮机的噪音。次声和低频噪音是健康和环境影响辩论的核心。次声和低频噪音被认为会导致使用可听定位的物种的交配习惯受到干扰，并且是风力涡轮机综合症的主要贡献者，这一点将在后面详细讨论。风能的特定反对者在其网页的特定部分专门宣传噪音对野生动物的生物影响，例如 www.windturbinewildlifehell.org 网站。

禽鸟/蝙蝠死亡

鸟类和蝙蝠死亡是与风力涡轮机相关的最具争议性的生物问题之一。鱼类和野生动物管理机构以及保护组织对风电场场址的鸟类和蝙蝠死亡表示担忧。

• 衡量问题

《野生动物学会公报》在 2013 年 3 月进行了一项研究，该研究“估计每年有 888,000 只蝙蝠和 573,000 只鸟类死亡” 这是在美国发生的，仅仅在美国。为了使这种死亡人数更直观，有 9.7 亿只鸟撞到建筑物上，1.75 亿只撞到电线上，7200 万只死于农药，100 万只死于石油和天然气泄漏。 。

• 立法

2013 年 11 月，美国政府裁定，杜克能源公司因承认杀害 14 只鹰和 149 只其他鸟类而被罚款 100 万美元。这是美国历史上第一次政府强制执行保护鸟类免受风力涡轮机农场伤害的环境法律。 。该裁决可能是唯一的此类裁决，因为奥巴马政府在几周后的 12 月 6 日宣布，“将允许一些公司在长达 30 年的时间内杀死或伤害白头鹰和金鹰而不受惩罚，这是一项旨在刺激绿色能源的发展和投资并平衡其环境后果的努力”。 。这一决定并非没有反对意见，因为环保组织担心，免费通行证将导致鸟类死亡数量增加，而不是鼓励开发更安全的风电场。

• 最先进技术

人们提出了许多预防措施来减少风力涡轮机对鸟类和蝙蝠种群的影响。一些技术包括用黑色或紫外线油漆涂抹涡轮机叶片、使用雷达跟踪鸟群、在鸟群靠近时手动关闭涡轮机以及在常见飞行路径周围建造涡轮机。对这些预防技术的探索仍处于早期阶段，研究人员试图确定鸟类撞击涡轮机的原因以及如何降低发生率。

健康问题

风力涡轮机综合症

有人认为风力涡轮机可能对人类健康和生活质量产生影响。反风能活动家妮娜·皮尔蓬特博士首先提出了“风力涡轮机综合症”问题。她在 2009 年自费出版的书中，将睡眠剥夺、头痛、头晕、焦虑和眩晕等症状归因于风力涡轮机产生的次声和低频噪音 。自从皮尔蓬特博士发表她的研究以来，来自世界各地的农民和城镇居民纷纷站出来声称他们确实遭受了这些症状。

美国风能协会 (AWEA) 和美国能源部等风能的支持者反驳了这些说法，他们引用了一些研究，这些研究将这些症状与烦恼和压力联系起来，而不是与身体健康影响联系起来。批评者还指出，皮尔蓬特没有使用有效的样本量，她没有亲自见过她的受试者，她的工作没有经过适当的同行评审，并且在她研究之前没有记录过投诉。 。这意味着，在对这种现象进行进一步研究之前，“风力涡轮机综合症”不能作为阻碍风电场建设的唯一理由。

政治因素

美国

风力发电在美国是一个新兴行业，因此公众接触有限。随着对可再生能源的兴趣日益浓厚，新闻媒体正在报道更多关于风能的故事。尽管媒体关注度有所提高，但克利克和史密斯 (2010) 在一项针对 600 人进行的风能研究中发现，公众意见并不强烈。 。

风能是美国 2008 年和 2012 年总统大选期间两大政党可再生能源平台的一部分。民主党和共和党都认识到风能作为清洁能源的潜力，并在 2008 年的选举纲领中，提出了政府激励措施和资金以增加可再生能源。四年后的 2012 年，民主党继续保持其在可再生能源（包括风能）方面的雄心勃勃的议程，而共和党则不再是执政党，将他们的可再生能源声明缩减为几句话，鼓励持续的可再生能源开发，但要在没有纳税人资金的市场中进行。由于可再生能源是一个日益突出的政治问题，风能将继续成为国家能源辩论的焦点。

欧盟

20-20-20 计划

2007 年，欧盟通过了一项气候和能源计划，以减少整个欧盟的碳排放。该计划提出了三个到 2020 年要达成的目标，被称为“20-20-20”目标。它们包括将欧盟温室气体排放量比 1990 年水平降低 20%，20% 的欧盟能源来自可再生资源，以及欧盟能源效率提高 20%。该计划的目标是促进整个欧洲可再生资源的开发，以确保全球平均气温上升不超过 2°C。风能将成为欧洲可再生能源的主要来源，欧洲风能协会希望风能能够提供高达 35% 的欧盟电力需求，从而将二氧化碳排放量减少约 6 亿吨。风能也得到了公众的强力支持，根据欧盟委员会 2007 年的一份报告，高达 71% 的欧盟人口支持风能。

虽然欧盟成员国支持 20-20-20 计划的目标，但一些成员国对如何实施该计划存在分歧。主要批评涉及可再生能源的经济性。曼哈顿研究所能源政策作家、美国能源政策的强烈批评者罗伯特·布莱斯声称，这项环境计划大幅增加了成本，却带来了微不足道的额外效益。虽然可再生能源的每兆瓦成本正在接近化石燃料来源，但它们的可变能源生产率意味着必须保持这些不可再生能源。这需要补贴来维护闲置的反应堆，以防可再生能源生产不理想。

波兰等东欧国家声称，他们之前制定的国家目标将不公平地扰乱其经济。东欧不像西欧国家那样依赖天然气，而是主要依赖煤炭，煤炭在历史上一直更容易获得。例如，波兰高达 94% 的能源来自煤炭。2010 年，前波兰环境部长安杰伊·克拉谢夫斯基批评转向可再生能源是减少碳排放的一种方式。他指出，能源成本上升将损害欧洲在全球经济中的竞争力。此外，减少煤炭消费需要与俄罗斯等当地天然气供应商进行贸易谈判，以建立储备能力，从而降低这些成员国的能源独立性。尽管对经济影响存在担忧，但波兰公众支持转向可再生能源，59% 的人表示他们希望总理唐纳德·图斯克支持到 2030 年将排放量减少 40% 的努力。

德国

在最近发生的福岛核事故等事件之后，德国一直在努力将很大一部分能源基础设施转向可再生能源，被称为“能源转型”。德国大约 30% 的能源来自可再生能源，希望到 2035 年将这一比例提高到 45%。德国制定了自己的目标，超出了“20-20-20”计划中设定的目标，包括将排放量比 1990 年水平降低 95%，将主要能源供应量提高到 60% 的可再生能源，以及每年能源效率提高 2%。虽然大部分能源仍然来自煤炭和核能，但强烈希望减少碳排放和对环境灾难的恐惧促使德国迅速转向可再生能源。

截至 2011 年，仅风能一项，德国就贡献了约 29000 兆瓦的能源，约占欧洲风能总量的四分之一。德国国内生产的 10% 来自风能，包括陆上和海上风电场。这些高比例的风能是通过积极的补贴推动的，2015 年总计 220 亿欧元。这种热情得到了私营部门的回应，大型电力公司，如 EON 和西门子，正在剥离其以化石燃料为基础的部门，专注于绿色能源的未来。由于这种向可再生能源的推动与到 2022 年关闭所有核电站的推动相吻合，人们对“能源转型”的可行性表示担忧。由于可再生能源的生产水平存在差异，因此会出现可再生能源生产不足以满足需求的时候。德国联邦网络局发布的一份报告指出，如果德国没有提供足够的储备能力，可能会出现停电。这通过与奥地利等国家的贸易协议得到抵消，尽管这降低了德国的能源独立性。

“宁愿我不要”现象

维基百科关于“宁愿我不要”现象的条目

随着美国试图通过增加使用清洁的替代能源来减少碳排放，公众对风能的看法一直很积极。美国风能协会 2010 年 3 月进行的一项调查发现，89% 的美国选民认为美国应该增加风能的使用。此外，77% 的人支持实施一项国家可再生能源标准（RES），该标准将强制规定从可再生能源获得的能源数量。

尽管美国转向更多可再生能源的呼声很高，但全国范围内风能技术的安装仍然面临着住在拟建场地附近的人们的强烈反对。当地对风能的反对被称为“宁愿我不要”（NIMBY，“不是在我的后院”）。“宁愿我不要者”指的是那些反对某事是因为此事离他们很近，或者支持某项事业（例如风能），但不想为此做出任何牺牲的人，就像搭便车的人一样。

对于风能来说，这些牺牲可能包括上述问题，以及仅与住在拟建风力涡轮机附近的人有关的其他问题。与风险感知一致，研究表明，住在拟建风电场附近的人尤其反对风电场，因为距离和风险感知之间存在线性关系。同样，住在现有风电场更远的人反对进一步的风电开发，因为他们缺乏当地经验来缓解风险，如下图所示。

改编自范德霍斯特 2007 年《宁愿我不要还是不是？探讨地点相关性以及可再生能源选址争议中表达意见的政治》中的图 1，基于沃伦等 2005 年《绿色对绿色：苏格兰和爱尔兰公众对风能的认知》的数据

由于风力涡轮机综合征的医学合法性存在争议，有人认为这种疾病是由“反对在自己家附近发展风能项目的人”（NIMBY）杜撰出来的，以支持他们反对风能项目的立场。

涉及风能的案例

科德角风电场

科德角风电场是位于科德角附近的一座已获批的离岸风电项目，最初于 2001 年由吉姆·戈登及其公司 科德角风电公司 提出，该项目将在南塔基特海峡名为马蹄礁的浅水、高风区域安装 130 台风力涡轮机。该公司宣称，这座风力发电场将能够供应科德角和岛屿所需的 75% 的电力。

该项目提出后，保护南塔基特海峡联盟 成立。该组织被反对者贴上了“反对在自己家附近发展风能项目的人”的标签，他们认为科德角风电项目方向是对的，但位置不对。他们认为科德角风电场会对野生动物、经济、公共安全和风景造成损害。有两张从岸边拍摄的风电场拟建位置的计算机生成模拟图显示了反对派是如何利用图像来影响人们的认知的。 尽管这两张图片拍摄的位置距离科德角风电场拟建位置的距离相同，但很明显，细微的差异旨在说服观众接受其中一种观点。除了图像之外，两方都用他们声称的事实来支持自己的论点。然后，这些事实被对方称为谣言。最受争议的问题包括电价、对海洋生物的影响以及风力涡轮机在视野中的可见性。

风电场支持者认为，大多数反对意见源于对房地产价值的担忧。他们声称，反对者并非真的关心野生动物或健康，而是担心风力涡轮机会损害他们地产的价值。一个著名的例子是罗伯特·肯尼迪小，他在风电场拟建位置附近拥有房地产。肯尼迪表示，他支持风能，但反对这个具体项目。

尽管存在这些反对意见，但 2007 年的一项民意调查发现，84% 的马萨诸塞州居民支持该项目，科德角地区的 58% 的居民也表示支持。

欧洲离岸风电部署中心

欧洲离岸风电部署中心最初于 2003 年提出，计划在阿伯丁湾巴尔梅德海岸 2 公里处建造，用于测试未来苏格兰风电项目中将使用的全新风力涡轮机设计。 2011 年 8 月，在两家公司 (瓦滕法尔和 Technip) 的支持下提交了规划申请。

然而，这片土地归私人拥有的梅尼庄园所有，巴尔梅德，阿伯丁郡，苏格兰，该庄园于 2006 年被唐纳德·特朗普买下，计划作为一座顶级旗舰 连杆式 高尔夫球场的场地，作为 16 亿美元的“度假村”的一部分，该度假村还包括第二个高尔夫球场、一家酒店、豪华度假屋和一个居民区”。 特朗普一直阻碍该中心的开发，因为他担心风力涡轮机会破坏他新庄园的景观和价值。2011 年 9 月，特朗普对规划申请提出反对，并暂停了他新度假村的建设。 除了法律纠纷之外，他还经常公开宣传风能批评者关于鸟类死亡率和健康问题的说法。

特朗普只能延缓该项目的进程，而无法完全阻止该中心的建设。2013 年 3 月，苏格兰最终批准了在阿伯丁湾巴尔梅德海岸 2 公里处建造风力发电测试区的计划。在最后关头，特朗普对苏格兰批准该风电场的计划发起了法律挑战， 但该挑战于 2014 年 2 月被驳回，导致特朗普放弃了他在阿伯丁的计划。

最初反对该风电场的另一个参与者是皇家鸟类保护协会 (RSPB)。他们担心海岸上的野生动物，并在 2006 年表达了担忧。 但是，他们在 2012 年放弃了反对，原因是计划中的风力涡轮机数量减少以及布局重新设计。

诺曼底

2011 年，法国提出在库尔苏勒叙梅尔海岸约 6 英里处建造一座离岸风电场，该地点是加拿大步兵在诺曼底登陆的地点。拟建的风电场拥有 75 台风力涡轮机，预计发电量约为 450 兆瓦。建设工作原定于 2015 年开始。该计划宣布后，遭到反风电组织的攻击，例如欧洲反风电平台，该组织组织了一项反对该项目的请愿活动。该组织认为，这些海滩是一个历史遗迹，在征求战争老兵意见之前不应改变这些海滩。他们得到了“重返 D 日”组织的约翰·菲普斯的支持，该组织为英国退伍军人组织了诺曼底之旅，他表示，诺曼底的海滩上有风电场就“不太一样了”。然而，其他组织的领导人，例如诺曼底退伍军人协会的全国秘书乔治·巴茨，支持该项目，只要风力涡轮机不在海滩上。尽管风电场的面积已经缩减，但风电场不会迁移，因为这可能会影响捕鱼或其他海上活动。截至 2014 年 12 月，风电场的建设工作仍计划于 2015 年开始。

结论

从风能技术的社会界面中可以吸取一些经验教训。

• 技术路径依赖。 技术可能会朝着一个方向发展，然后那个方向或路径就成为未来发展的重点，而替代方案则难以获得相关性。
• 不同技术在世界不同地区的可行性。 并非所有技术都适合所有地区。经济、文化和地理因素会影响技术实施。例如，风力涡轮机在风大的地方经济上可行，而风塔仅在湿度极低的气候条件下才可行。
• NIMBY。人们可能会支持一个总体上的想法，但当它的缺点直接影响到他们时，他们就会反对。大多数人会根据利益做出决策，优先考虑个人利益而非公共利益。提供个人利益的技术会蓬勃发展，即使它们对环境有害。我们在世界各地都看到了这种现象，人们或企业根据最大化利润做出决策，而忽略了环境影响。为了成功拯救环境，我们必须开发既能提供个人利益又能提供环境效益的技术。