为什么“屋顶风能”无法与屋顶太阳能竞争

说到可再生能源，你可能会想到太阳能电池板和风力涡轮机。利用太阳能，你可以建造一个大型太阳能发电场，产生数兆瓦的电力，或者简单地在屋顶上安装一些太阳能电池板，为家庭供电。然而，说到风能，我们通常只看到遍布全球农村地区的大型风力涡轮机。我们是否错过了屋顶风力涡轮机的机会？

遗憾的是，我们不太可能在短期内看到屋顶风力发电成为一种充满活力的可再生能源。这只是因为它的效果不太好。马萨诸塞大学阿默斯特分校机械与工业工程教授马修·莱克纳告诉《大众科学》，风能的缩小规模不如太阳能。

“如果你比较大型太阳能发电场与家用太阳能发电场，就会发现大型太阳能发电场的单位能源成本更低，这完全是因为规模经济。但现在太阳能电池板非常便宜，因此在家庭中安装太阳能电池板仍然具有一定的经济意义，”拉克纳说。“对于风能来说，存在一些问题。其中之一是风力涡轮机——它涉及许多空间缩放因素。”

拉克纳说，你可以投资安装大型工业风力涡轮机，因为它们能产生大量电力。如果你在家里安装小型风力涡轮机，那么投资就不值得了——它们产生的电力可能不足以证明购买和安装涡轮机的合理性。他说，对于风力发电，你需要安装带有高塔的风力涡轮机，这些塔高耸入云，以吸收树木、建筑物和其他障碍物上方的真正强劲风速。一般来说，由于障碍物较少且气压较低，海拔越高，风力就越强。

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“说到住宅区，大多数地区对在房屋或类似设施上安装的塔架数量都有限制，因此涡轮机无法安装得太高，”拉克纳说。“此外，在大多数住宅区，周围都是其他房屋和树木等阻挡低处风力的东西，因此靠近房屋的风速往往非常低。”

如果你独自住在山顶的农场里，那么安装风力涡轮机可能是值得的，但对于大多数其他家庭来说，效果并不好。话虽如此，风力涡轮机可能能够为较大的办公楼产生一些电力。

一家名为 Accelerate Wind 的初创公司正在利用小型风力涡轮机对风向的影响，向办公楼推销小型风力涡轮机。风在进入这些大型建筑并越过它们时会加速，因为建筑通过迫使风沿着墙壁向上移动并越过顶部来增加压力。该公司可以将小型涡轮机倾斜到边缘附近以捕获风能。这家初创公司表示，这项技术可以满足建筑物四分之一的能源需求。

拉克纳表示，风力涡轮机可能还有另一个机会。他说，如果社区有合适的空间并愿意投资，他可以想象一个社区拥有自己的微型风力发电场。丹麦和苏格兰等地就有这种社区拥有的风力发电场。

“我认为为个人住宅提供电力不太合理，但如果开发区位于山顶而非山脚下比较开阔的地方，我可以想象 50-100 千瓦的电力可以为开发区内的数十户住宅供电，”拉克纳说。

这是一个非常特殊的情况，因此除非出现一些新的创新，否则住宅风力发电似乎不太可能很快流行起来。与此同时，也许可以考虑将你的社区纳入微电网。