USA skulle kunna generera 20 % av sin el på ett luftigt sätt inom 10 år enligt ny Cornell-forskning.

"USA producerar för närvarande cirka 7% av sin el från vindenergi, sa Sara C. Pryor, professor vid institutionen för geo- och atmosfärvetenskap. "Denna forskning visar att en fyrdubbling av vindkraftverkens installerade kapacitet från 2014 års nivåer kommer att göra det möjligt för oss att nå målet om 20 % av elektriciteten från vinden, utan att kräva ytterligare mark, eller negativa effekter på systemomfattande effektivitet eller lokala klimat."

Forskningen, "20 % av USA:s el från vind kommer att ha begränsad inverkan på systemeffektivitet och regionalt klimat, " publicerad 17 januari in Naturvetenskapliga rapporter . Forskningen finansieras av Office of Science vid U.S. Department of Energy och baseras på en omfattande serie högupplösta atmosfärssimuleringar.

Pryor arbetade med Rebecca J. Barthelmie, professor vid Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, och postdoktorn Tristan J. Shepherd för att utveckla scenarier för hur vindenergi kan expandera från nuvarande nivåer till en femtedel av hela USA:s elförsörjning år 2030, enligt beskrivningen av U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) 2008.

Kallas "20% vindscenario, " NREL-rapporten noterade att generering av 20% av USA:s el från vind skulle kunna eliminera cirka 825 miljoner ton koldioxidutsläpp i elenergisektorn 2030.

Från 2016 till 2017, vindgenererad el i USA växte med 12 % till 254 terawattimmar – och ökade sedan ytterligare 8,3 % till 275 terawattimmar 2018, sa forskarna. I sammanhanget, USA använder för närvarande cirka 310 till 320 terawattimmar el varje månad – genererad från kol, naturgas, kärnkraftverk och förnybar energi.

"Vindenergi spelar redan en nyckelroll för att minska koldioxidutsläppen i det globala energisystemet, ", sade Pryor. "Vindturbiner återbetalar livstidsutsläppen av koldioxid som är förknippade med deras utbyggnad och tillverkning på tre till sju månaders drift och ger nästan 30 år av praktiskt taget kolfri elproduktion."

Men, frågade forskarna, minskar en fyrdubbling av antalet vindkraftverk effektiviteten hos turbinflottor som samlar energi? Och kan den generationen påverka det lokala klimatet negativt?

I högdensitetsuppsättningar av stora vindturbiner, forskarna undersökte möjliga nedgångar i systemomfattande effektivitet i samband med ett fenomen som kallas "vindkraftverk, " där vindhastigheten bromsas av utvinning av momentum av vindkraftverk. Detta kölvatten eroderas genom att blandas med ostörd luft i atmosfären, men kan minska vindhastigheten som påverkar nedströms vindkraftverk.

"Stölden" av vind av uppströms vindkraftverk minskar den totala effekten som produceras av den totala ensemblen av vindkraftverk och den förbättrade blandningen (turbulensen) kan förändra lokala klimatförhållanden nära vindkraftverk, sa Barthelmie.

Forskarna erbjöd scenarier - som att förnya turbiner med förbättrad teknik - för att utöka den installerade kapaciteten för vindkraftverk utan att använda ytterligare mark. Forskarna visade att utbyggnad av den installerade kapaciteten har en liten inverkan på systemomfattande effektivitet och mycket små effekter på det lokala klimatet som minskas genom att använda stora, toppmoderna turbiner.