Lentis/風能

北海比利時使用 5MW 渦輪機建造的近海風電場

風能是從風中獲取的能量。它可以有多種形式，例如風力渦輪機發電，風車產生機械動力，風力泵，甚至船帆。大型風電場由許多風力渦輪機組成，可以位於海上或陸地上。近海風電場具有遠離視線和提供更多能量的優點，但也具有更高的維護成本。

風能是一種可再生和清潔的能源，可以作為化石燃料的替代品。然而，風能存在許多問題，阻礙了它的發展。

歷史

維基百科關於風力發電史的文章

除了交通之外，最早已知的風能利用是將其轉換為機械動力，這發生在公元前 1000-200 年的波斯。轉換器是一種垂直軸風車，它驅動磨石，將穀物磨成麵粉。這種設計後來可能由十字軍帶到歐洲，風車在 13 世紀大量增加。 1888 年，查爾斯·布魯什設計並建造了第一臺風力渦輪機來發電，這些電力儲存在電池中供他家庭使用。 該系統產生約 12KW 的電力，並持續使用約 20 年。1892 年，丹麥科學家丹·保羅·拉庫爾根據空氣動力學原理提出了第一臺現代風力渦輪機的設計。

除電力以外的替代用途

伊朗亞茲德的杜拉塔巴德花園中的巴德吉爾，世界上最高的巴德吉爾，高達 34 米。

歷史上，風被用於非發電技術，例如風捕器。風捕器已在伊朗中部用於建築物自然通風幾個世紀。這種結構將風引導到建築物內部，並將空氣從建築物的另一側抽出。建築物內部通常有一個水池或裝飾性噴泉。由於該地區空氣溼度非常低，水的快速蒸發可以顯著降低建築物的溫度，並充當天然空調系統。雖然風捕器早已被遺忘，甚至伊朗人可能都沒有聽說過它們，但它們有可能捲土重來。BBC 在 2007 年報道了一種零排放房屋的設計，聲稱它將為未來所有新房屋設定環境標準。主要元件之一是用於通風的風捕器。

風能的益處

由於化石燃料的使用對健康、環境和可持續經濟增長構成威脅，而風能是清潔無汙染的電力來源。風力渦輪機在執行過程中幾乎不排放任何廢氣，在製造、安裝、維護和拆卸過程中排放很少。根據美國能源部的資料，1990 年，加利福尼亞州的風力發電廠抵消了超過 25 億磅二氧化碳的排放，以及原本會排放的 1500 萬磅其他汙染物。 要實現相同的空氣質量，需要一片 9000 萬至 1.75 億棵樹的森林。此外，風能可以為農村地區提供收入。

下表顯示了不同能源每千瓦時的成本比較。直接成本包括維護和燃料成本，並根據裝機容量進行加權。間接成本基於社會影響，例如健康成本、氣候成本、廢物處理和退役成本。

能源	直接成本	間接成本	總成本
煤炭	3.14	6.43	10.29
核能	2.16	0.25	3.31
天然氣	4.95	2.27	8.09
太陽能	18.12	未量化	18.12
風能	3.14	未量化	3.45

到 2020 年，根據歐洲風能協會的預測，180GW 的風能將每年產生 425 TWh 的電力。，風力發電將帶來以下年度節約：

• 2.15 億噸 CO₂

• 261,000 噸 SO₂

• 333,000 噸 NO_x。

技術問題

產業衝突

風能的一個重大缺點是它對雷達系統的影響。風力渦輪機會產生陰影效應，隱藏其他飛行器的雷達訊號，或因其雷達形狀隨轉速變化而不斷變化而使操作員感到困惑。。反過來，使用雷達的行業，例如商船、空中交通和天氣預報，可能會受到影響。2014 年的一篇文章估計，由於雷達干擾，近 20GW 的風能被擱置。。

丹麥風力渦輪機公司維斯塔斯和英國國防承包商 QinetiQ 展示了第一臺“隱形”風力渦輪機葉片。這項技術借鑑了隱形飛機技術。使用類似的塗層有助於消除塔架的訊號，但會使葉片變得太重。葉片的建造使用了複合材料。這項技術只是解決方案的一部分，因為“關鍵因素包括使用的雷達型別、距雷達塔的距離以及風力渦輪機的型別和分佈”。

法國是第一個建造“隱形”風電場的國家，並計劃在 2015 年投入運營。該風電場將是當時法國最大的風電場，發電量將達到 96 兆瓦。據估計，由於可能干擾軍用或氣象雷達以及軍用飛行訓練，已有 6 吉瓦的風能專案被擱置。

多普勒雷達系統上風暴和風力渦輪機回報的視覺比較

據估計，2009 年英國有近 10 吉瓦的風能專案因雷達干擾而被擱置。2009 年，英國正在與總部位於加拿大的雷神公司合作開發能夠識別風力渦輪機等固定物體並忽略其訊號的訊號處理演算法。雷神公司預計將在 2011 年推出這些產品，“用於短程和遠端雷達系統，並將證明它們不僅可以從雷達螢幕上消除風電場，而且可以保留有效固定目標，例如熱氣球或氣象氣球。”

在美國，許多風能專案因雷達干擾問題而被叫停或放緩，例如馬薩諸塞州的開普角風電場。由於靠近奧蒂斯空軍基地和其他兩個雷達站，該專案被擱置。美國國土安全部委託的一項研究提出了一種解決方案，即“用現代數字裝置替換老化的模擬雷達站”。聯邦航空局正在與開普角風電場就這一解決方案進行談判，以解決風電專案的難題。這以及使用類似於雷神雷達專案的雷達產品將有利於雷達基礎設施和風能專案。

供應和儲存問題

風能的最佳選擇是作為分散式能源 。風力發電產生的電力在幾個不同的時間尺度上可能會有很大差異：從每小時到每天，再到季節性。風能也往往與太陽能互補。這意味著風能是一種間歇性技術，只有在資源可用時才能使用。風的間歇性阻礙了這種資源的經濟競爭力，因為瞬時發電和消費必須保持平衡才能保持電網穩定。

成本問題

儘管過去十年風力發電的成本大幅下降，但該技術需要比化石燃料發電機更高的初始投資。風能生產的間歇性和不可排程性會提高監管成本、增量執行儲備成本，並可能需要增加現有能源需求管理或儲能解決方案。

環境問題

雖然風力發電廠對環境的影響相對較小，與化石燃料發電廠相比，但環境問題包括渦輪機在景觀中的外觀、它們發出的聲音以及它們對鳥類和其他野生動物的影響。吉利德電力公司是一家總部位於安大略的再生能源開發公司，它提出了一項廣泛的計劃，以監測奧斯特蘭德角風能公園對周圍生態系統的影響。該計劃包括如果結果不符合當時制定的聯邦法規的應急措施。擬議的施工後觀察將評估對“繁殖鳥類、遷徙陸鳥、遷徙猛禽（秋季）和蝙蝠的死亡率、對繁殖鳥類、遷徙陸鳥和兩棲動物的干擾影響；以及以修復和管理阿爾瓦形式進行的緩解措施的有效性”。

噪音

像所有機械系統一樣，風力渦輪機在執行時會產生一些噪音。近年來，工程師們在設計上做了一些改變，以降低風力渦輪機的噪音。次聲和低頻噪音是健康和環境影響辯論的核心。次聲和低頻噪音被認為會導致使用可聽定位的物種的交配習慣受到干擾，並且是風力渦輪機綜合症的主要貢獻者，這一點將在後面詳細討論。風能的特定反對者在其網頁的特定部分專門宣傳噪音對野生動物的生物影響，例如 www.windturbinewildlifehell.org 網站。

禽鳥/蝙蝠死亡

鳥類和蝙蝠死亡是與風力渦輪機相關的最具爭議性的生物問題之一。魚類和野生動物管理機構以及保護組織對風電場場址的鳥類和蝙蝠死亡表示擔憂。

• 衡量問題

《野生動物學會公報》在 2013 年 3 月進行了一項研究，該研究“估計每年有 888,000 只蝙蝠和 573,000 只鳥類死亡” 這是在美國發生的，僅僅在美國。為了使這種死亡人數更直觀，有 9.7 億隻鳥撞到建築物上，1.75 億隻撞到電線上，7200 萬隻死於農藥，100 萬隻死於石油和天然氣洩漏。 。

• 立法

2013 年 11 月，美國政府裁定，杜克能源公司因承認殺害 14 只鷹和 149 只其他鳥類而被罰款 100 萬美元。這是美國曆史上第一次政府強制執行保護鳥類免受風力渦輪機農場傷害的環境法律。 。該裁決可能是唯一的此類裁決，因為奧巴馬政府在幾周後的 12 月 6 日宣佈，“將允許一些公司在長達 30 年的時間內殺死或傷害白頭鷹和金鷹而不受懲罰，這是一項旨在刺激綠色能源的發展和投資並平衡其環境後果的努力”。 。這一決定並非沒有反對意見，因為環保組織擔心，免費通行證將導致鳥類死亡數量增加，而不是鼓勵開發更安全的風電場。

• 最先進技術

人們提出了許多預防措施來減少風力渦輪機對鳥類和蝙蝠種群的影響。一些技術包括用黑色或紫外線油漆塗抹渦輪機葉片、使用雷達跟蹤鳥群、在鳥群靠近時手動關閉渦輪機以及在常見飛行路徑周圍建造渦輪機。對這些預防技術的探索仍處於早期階段，研究人員試圖確定鳥類撞擊渦輪機的原因以及如何降低發生率。

健康問題

風力渦輪機綜合症

有人認為風力渦輪機可能對人類健康和生活質量產生影響。反風能活動家妮娜·皮爾蓬特博士首先提出了“風力渦輪機綜合症”問題。她在 2009 年自費出版的書中，將睡眠剝奪、頭痛、頭暈、焦慮和眩暈等症狀歸因於風力渦輪機產生的次聲和低頻噪音 。自從皮爾蓬特博士發表她的研究以來，來自世界各地的農民和城鎮居民紛紛站出來聲稱他們確實遭受了這些症狀。

美國風能協會 (AWEA) 和美國能源部等風能的支持者反駁了這些說法，他們引用了一些研究，這些研究將這些症狀與煩惱和壓力聯絡起來，而不是與身體健康影響聯絡起來。批評者還指出，皮爾蓬特沒有使用有效的樣本量，她沒有親自見過她的受試者，她的工作沒有經過適當的同行評審，並且在她研究之前沒有記錄過投訴。 。這意味著，在對這種現象進行進一步研究之前，“風力渦輪機綜合症”不能作為阻礙風電場建設的唯一理由。

政治因素

美國

風力發電在美國是一個新興行業，因此公眾接觸有限。隨著對可再生能源的興趣日益濃厚，新聞媒體正在報道更多關於風能的故事。儘管媒體關注度有所提高，但克利克和史密斯 (2010) 在一項針對 600 人進行的風能研究中發現，公眾意見並不強烈。 。

風能是美國 2008 年和 2012 年總統大選期間兩大政黨可再生能源平臺的一部分。民主黨和共和黨都認識到風能作為清潔能源的潛力，並在 2008 年的選舉綱領中，提出了政府激勵措施和資金以增加可再生能源。四年後的 2012 年，民主黨繼續保持其在可再生能源（包括風能）方面的雄心勃勃的議程，而共和黨則不再是執政黨，將他們的可再生能源宣告縮減為幾句話，鼓勵持續的可再生能源開發，但要在沒有納稅人資金的市場中進行。由於可再生能源是一個日益突出的政治問題，風能將繼續成為國家能源辯論的焦點。

歐盟

20-20-20 計劃

2007 年，歐盟通過了一項氣候和能源計劃，以減少整個歐盟的碳排放。該計劃提出了三個到 2020 年要達成的目標，被稱為“20-20-20”目標。它們包括將歐盟溫室氣體排放量比 1990 年水平降低 20%，20% 的歐盟能源來自可再生資源，以及歐盟能源效率提高 20%。該計劃的目標是促進整個歐洲可再生資源的開發，以確保全球平均氣溫上升不超過 2°C。風能將成為歐洲可再生能源的主要來源，歐洲風能協會希望風能能夠提供高達 35% 的歐盟電力需求，從而將二氧化碳排放量減少約 6 億噸。風能也得到了公眾的強力支援，根據歐盟委員會 2007 年的一份報告，高達 71% 的歐盟人口支援風能。

雖然歐盟成員國支援 20-20-20 計劃的目標，但一些成員國對如何實施該計劃存在分歧。主要批評涉及可再生能源的經濟性。曼哈頓研究所能源政策作家、美國能源政策的強烈批評者羅伯特·布萊斯聲稱，這項環境計劃大幅增加了成本，卻帶來了微不足道的額外效益。雖然可再生能源的每兆瓦成本正在接近化石燃料來源，但它們的可變能源生產率意味著必須保持這些不可再生能源。這需要補貼來維護閒置的反應堆，以防可再生能源生產不理想。

波蘭等東歐國家聲稱，他們之前制定的國家目標將不公平地擾亂其經濟。東歐不像西歐國家那樣依賴天然氣，而是主要依賴煤炭，煤炭在歷史上一直更容易獲得。例如，波蘭高達 94% 的能源來自煤炭。2010 年，前波蘭環境部長安傑伊·克拉謝夫斯基批評轉向可再生能源是減少碳排放的一種方式。他指出，能源成本上升將損害歐洲在全球經濟中的競爭力。此外，減少煤炭消費需要與俄羅斯等當地天然氣供應商進行貿易談判，以建立儲備能力，從而降低這些成員國的能源獨立性。儘管對經濟影響存在擔憂，但波蘭公眾支援轉向可再生能源，59% 的人表示他們希望總理唐納德·圖斯克支援到 2030 年將排放量減少 40% 的努力。

德國

在最近發生的福島核事故等事件之後，德國一直在努力將很大一部分能源基礎設施轉向可再生能源，被稱為“能源轉型”。德國大約 30% 的能源來自可再生能源，希望到 2035 年將這一比例提高到 45%。德國制定了自己的目標，超出了“20-20-20”計劃中設定的目標，包括將排放量比 1990 年水平降低 95%，將主要能源供應量提高到 60% 的可再生能源，以及每年能源效率提高 2%。雖然大部分能源仍然來自煤炭和核能，但強烈希望減少碳排放和對環境災難的恐懼促使德國迅速轉向可再生能源。

截至 2011 年，僅風能一項，德國就貢獻了約 29000 兆瓦的能源，約佔歐洲風能總量的四分之一。德國國內生產的 10% 來自風能，包括陸上和海上風電場。這些高比例的風能是透過積極的補貼推動的，2015 年總計 220 億歐元。這種熱情得到了私營部門的回應，大型電力公司，如 EON 和西門子，正在剝離其以化石燃料為基礎的部門，專注於綠色能源的未來。由於這種向可再生能源的推動與到 2022 年關閉所有核電站的推動相吻合，人們對“能源轉型”的可行性表示擔憂。由於可再生能源的生產水平存在差異，因此會出現可再生能源生產不足以滿足需求的時候。德國聯邦網路局釋出的一份報告指出，如果德國沒有提供足夠的儲備能力，可能會出現停電。這透過與奧地利等國家的貿易協議得到抵消，儘管這降低了德國的能源獨立性。

“寧願我不要”現象

維基百科關於“寧願我不要”現象的條目

隨著美國試圖透過增加使用清潔的替代能源來減少碳排放，公眾對風能的看法一直很積極。美國風能協會 2010 年 3 月進行的一項調查發現，89% 的美國選民認為美國應該增加風能的使用。此外，77% 的人支援實施一項國家可再生能源標準（RES），該標準將強制規定從可再生能源獲得的能源數量。

儘管美國轉向更多可再生能源的呼聲很高，但全國範圍內風能技術的安裝仍然面臨著住在擬建場地附近的人們的強烈反對。當地對風能的反對被稱為“寧願我不要”（NIMBY，“不是在我的後院”）。“寧願我不要者”指的是那些反對某事是因為此事離他們很近，或者支援某項事業（例如風能），但不想為此做出任何犧牲的人，就像搭便車的人一樣。

對於風能來說，這些犧牲可能包括上述問題，以及僅與住在擬建風力渦輪機附近的人有關的其他問題。與風險感知一致，研究表明，住在擬建風電場附近的人尤其反對風電場，因為距離和風險感知之間存線上性關係。同樣，住在現有風電場更遠的人反對進一步的風電開發，因為他們缺乏當地經驗來緩解風險，如下圖所示。

改編自範德霍斯特 2007 年《寧願我不要還是不是？探討地點相關性以及可再生能源選址爭議中表達意見的政治》中的圖 1，基於沃倫等 2005 年《綠色對綠色：蘇格蘭和愛爾蘭公眾對風能的認知》的資料

由於風力渦輪機綜合徵的醫學合法性存在爭議，有人認為這種疾病是由“反對在自己家附近發展風能專案的人”（NIMBY）杜撰出來的，以支援他們反對風能專案的立場。

涉及風能的案例

科德角風電場

科德角風電場是位於科德角附近的一座已獲批的離岸風電專案，最初於 2001 年由吉姆·戈登及其公司 科德角風電公司 提出，該專案將在南塔基特海峽名為馬蹄礁的淺水、高風區域安裝 130 颱風力渦輪機。該公司宣稱，這座風力發電場將能夠供應科德角和島嶼所需的 75% 的電力。

該專案提出後，保護南塔基特海峽聯盟 成立。該組織被反對者貼上了“反對在自己家附近發展風能專案的人”的標籤，他們認為科德角風電專案方向是對的，但位置不對。他們認為科德角風電場會對野生動物、經濟、公共安全和風景造成損害。有兩張從岸邊拍攝的風電場擬建位置的計算機生成模擬圖顯示了反對派是如何利用影像來影響人們的認知的。 儘管這兩張圖片拍攝的位置距離科德角風電場擬建位置的距離相同，但很明顯，細微的差異旨在說服觀眾接受其中一種觀點。除了影像之外，兩方都用他們聲稱的事實來支援自己的論點。然後，這些事實被對方稱為謠言。最受爭議的問題包括電價、對海洋生物的影響以及風力渦輪機在視野中的可見性。

風電場支持者認為，大多數反對意見源於對房地產價值的擔憂。他們聲稱，反對者並非真的關心野生動物或健康，而是擔心風力渦輪機會損害他們地產的價值。一個著名的例子是羅伯特·肯尼迪小，他在風電場擬建位置附近擁有房地產。肯尼迪表示，他支援風能，但反對這個具體專案。

儘管存在這些反對意見，但 2007 年的一項民意調查發現，84% 的馬薩諸塞州居民支援該專案，科德角地區的 58% 的居民也表示支援。

歐洲離岸風電部署中心

歐洲離岸風電部署中心最初於 2003 年提出，計劃在阿伯丁灣巴爾梅德海岸 2 公里處建造，用於測試未來蘇格蘭風電專案中將使用的全新風力渦輪機設計。 2011 年 8 月，在兩家公司 (瓦滕法爾和 Technip) 的支援下提交了規劃申請。

然而，這片土地歸私人擁有的梅尼莊園所有，巴爾梅德，阿伯丁郡，蘇格蘭，該莊園於 2006 年被唐納德·特朗普買下，計劃作為一座頂級旗艦 連桿式 高爾夫球場的場地，作為 16 億美元的“度假村”的一部分，該度假村還包括第二個高爾夫球場、一家酒店、豪華度假屋和一個居民區”。 特朗普一直阻礙該中心的開發，因為他擔心風力渦輪機會破壞他新莊園的景觀和價值。2011 年 9 月，特朗普對規劃申請提出反對，並暫停了他新度假村的建設。 除了法律糾紛之外，他還經常公開宣傳風能批評者關於鳥類死亡率和健康問題的說法。

特朗普只能延緩該專案的程序，而無法完全阻止該中心的建設。2013 年 3 月，蘇格蘭最終批准了在阿伯丁灣巴爾梅德海岸 2 公里處建造風力發電測試區的計劃。在最後關頭，特朗普對蘇格蘭批准該風電場的計劃發起了法律挑戰， 但該挑戰於 2014 年 2 月被駁回，導致特朗普放棄了他在阿伯丁的計劃。

最初反對該風電場的另一個參與者是皇家鳥類保護協會 (RSPB)。他們擔心海岸上的野生動物，並在 2006 年表達了擔憂。 但是，他們在 2012 年放棄了反對，原因是計劃中的風力渦輪機數量減少以及佈局重新設計。

諾曼底

2011 年，法國提出在庫爾蘇勒敘梅爾海岸約 6 英里處建造一座離岸風電場，該地點是加拿大步兵在諾曼底登陸的地點。擬建的風電場擁有 75 颱風力渦輪機，預計發電量約為 450 兆瓦。建設工作原定於 2015 年開始。該計劃宣佈後，遭到反風電組織的攻擊，例如歐洲反風電平臺，該組織組織了一項反對該專案的請願活動。該組織認為，這些海灘是一個歷史遺蹟，在徵求戰爭老兵意見之前不應改變這些海灘。他們得到了“重返 D 日”組織的約翰·菲普斯的支援，該組織為英國退伍軍人組織了諾曼底之旅，他表示，諾曼底的海灘上有風電場就“不太一樣了”。然而，其他組織的領導人，例如諾曼底退伍軍人協會的全國秘書喬治·巴茨，支援該專案，只要風力渦輪機不在海灘上。儘管風電場的面積已經縮減，但風電場不會遷移，因為這可能會影響捕魚或其他海上活動。截至 2014 年 12 月，風電場的建設工作仍計劃於 2015 年開始。

結論

從風能技術的社會介面中可以吸取一些經驗教訓。

• 技術路徑依賴。 技術可能會朝著一個方向發展，然後那個方向或路徑就成為未來發展的重點，而替代方案則難以獲得相關性。
• 不同技術在世界不同地區的可行性。 並非所有技術都適合所有地區。經濟、文化和地理因素會影響技術實施。例如，風力渦輪機在風大的地方經濟上可行，而風塔僅在溼度極低的氣候條件下才可行。
• NIMBY。人們可能會支援一個總體上的想法，但當它的缺點直接影響到他們時，他們就會反對。大多數人會根據利益做出決策，優先考慮個人利益而非公共利益。提供個人利益的技術會蓬勃發展，即使它們對環境有害。我們在世界各地都看到了這種現象，人們或企業根據最大化利潤做出決策，而忽略了環境影響。為了成功拯救環境，我們必須開發既能提供個人利益又能提供環境效益的技術。