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編者注：此問答是《大眾科學》進行的一項調查的一部分，該調查物件是參與開發和實施非化石燃料能源技術的公司高管。
目前，哪些技術障礙最限制風力發電的發展？在不久的將來和更長遠的時間內，克服這些障礙的前景如何？
無論是建在陸地上還是海上，幾乎所有的風力渦輪機都面臨著相同的技術問題，這與風的自然變異性有關。如今，最佳地點的最佳機器現在的“負載係數”或效率水平約為 35%。渦輪機設計中最大的問題不是葉片，而是我們看不到的東西。它是機器的內部結構——容納在機艙或渦輪機主體中的工程部件，它將動能轉化為電能——需要改進。
機艙的主要主力是發電機。這些機器最初於 1831 年為煤炭行業開發，它們使銅線穿過磁鐵以將機械能轉化為電能。該系統的基本原理並沒有發生太大變化。發電機在穩定的輸入能源（如煤炭或水力發電）下執行良好，並且在這種穩定的原動機下，它們可以以高達 90% 以上的峰值效率執行。這種水平的能量輸入被稱為“最佳狀態”。不幸的是，在最佳狀態之外的速度下，發電機的效率會急劇下降，大量可用能量會被浪費。
如果風速超過這個最佳狀態，軸會加速，扭矩會超過發電機的容量，因此工程師會“槳距”葉片，字面上將它們轉出風向，並讓多餘的能量吹過，實際上假裝風仍然以每小時 30 英里的速度穩定吹拂。如果風速低於最佳狀態，軸會減速，導致發電機效率下降。為了補償，工程師會接合齒輪箱以人為地加速軸。齒輪箱“欺騙”發電機，使其認為風仍然穩定吹拂，但會導致嚴重的效率損失。
齒輪箱是風力發電的致命弱點，它有許多運動部件，需要頻繁維護，並且經常導致渦輪機停運長達 10% 的時間。此外，它們非常重，需要稀有且昂貴的起重機才能將發電機吊入機艙外殼，從而阻礙了建設專案。最後，為了提高發電機的強度，工程師傳統上會擴大機器的直徑。這限制了它們的尺寸，使其不超過道路的寬度，否則就無法運輸。
對於海上風電，該行業將需要透過設計更堅固可靠的裝置來解決可靠性和技術難題。首先，港口通常不適合管理海上渦輪機的龐大尺寸。其次，海上渦輪機的故障率非常高，而且維修成本甚至比陸上渦輪機更高。再次，齒輪箱被證明是風力發電的致命弱點。此外，海上渦輪機必須與惡劣的環境和海水的鏽蝕特性作鬥爭。與陸上故障一樣，海上問題也可能嚴重損害開發商的回報。
這些技術挑戰意味著目前只有風力強勁的地點才適合風力發電，據估計，美國只有 18,000 平方英里的此類地點。為了使風力發電真正具有與化石燃料的成本競爭力，必須有更多的地點變得可行，並且新技術必須進步以在風的變異性中蓬勃發展，而不是掙扎求生。
為此，ExRo Technologies 重新發明了發電機，使其能夠在峰值效率（90% 以上）下執行，無論風速有多快或多慢，或者其速度變化有多頻繁。這種靈活性和可擴充套件性的功能是透過控制器（機艙的“大腦”）以電子方式實現的，從而消除了對容易發生故障的齒輪箱的需求。可變輸入電力發電機或 VIEG（發音為“veej”）能夠透過提高其發電能力或即時調整自身以適應可用風力，從而從接近零到非常高的風力產生能量。這提高了任何地點風力發電的可靠性，特別是那些由於風速低而被認為不適合風力發電的地點。
將風力發電規模擴大到為更大的國家或全球客戶群服務是否存在障礙？
土地的可用性和將風力發電與更大的電網系統整合是擴大風力發電規模的兩個障礙。在美國，幾乎每個目前被認為可行的地點都已被搶佔。擴大風力發電規模意味著找到在風力太小而無法被開發商視為有利可圖的投資的土地上產生風力發電的方法。這意味著開發新技術，例如 ExRo 的 VIEG，即使在接近零風力的情況下也能產生能量。這將開闢廣闊的城鄉土地資源，並最佳化現有風電場的產量。
風況不太有利但更靠近能源消耗點的土地，如果配備 VIEG 渦輪機，則可以盈利。這緩解了與所有可再生能源發電相關的輸電問題，並降低了建設新基礎設施的鉅額成本。陸上和海上風電場都需要新的電力線路，除了費用之外，還經常面臨當地社群的反對。
但也許更大的難題是讓風能線上發出電網想要且可以使用的訊號。傳統上，風電廠的訊號會根據風的變異性而波動，從而產生不均勻的電壓和訊號頻率。這導致風力發電被嚴重低估。它通常以甚至 30% 的折扣率出售給一些公用事業公司。
為了補償，風力渦輪機制造商採用複雜的電力電子裝置來在將訊號傳送到電網之前“清潔”訊號。這種發電機後訊號處理非常昂貴，不僅是因為昂貴的裝置，還因為電力輸出效率的降低。
透過將發電機配置與可用的源能量相匹配，ExRo 的 VIEG 可以協調輸出電壓和系統電阻與電網要求。這意味著任何給定地點為電網提供更高的容量和可靠性，從而允許將更多的可再生能源納入電網發電組合中，併為風電廠運營商帶來顯著的經濟收益。
現有的能源基礎設施能否應對風力發電的增長？或者這是否也需要進一步修改？
風力發電很少在用電現場產生，因此改進目前的電網至關重要。為了真正擴大風能規模，需要長距離輸送大量電力，而通常風最大的地點也是最偏遠的地點。通常，專案開發商必須與公用事業公司合作，將電力線路延伸到現場。僅僅這一前景就讓一些專案望而卻步。
為了改進這一點，電網本身必須更新為所謂的跨越全國的高壓骨幹網。這方面的一個模型可以從印第安納州到俄亥俄州再到弗吉尼亞州找到，該公司名為美國電力公司。
鑑於當前的經濟危機，您的行業能否獲得必要的資金（來自公共或私人來源）來充分資助其增長？
鑑於所有這些技術障礙，根據美國風能協會的資料，2008 年美國風力發電的增長率仍然達到了創紀錄的 50%。隨著銀行業危機後融資枯竭，專家預計 2009 年新上線風力發電量將減少。[編者注：本次調查是在經濟刺激法案簽署成為法律之前提交的。]
然而，由於風電行業面臨的製造瓶頸，已經計劃和付費的專案很可能會繼續進行。此外，風電專案往往在三年內完成規劃，這為風電開發商提供了機會，可以為其風電場訂購 VIEG 發電機，從而從其場地獲得更多的風能。
從戰略角度來看，風能更大的競爭對手是：現有煤炭、石油和天然氣技術還是其他替代能源技術？
煤炭和天然氣是風能最大的競爭對手。當涉及到發電時，成本是王道。在風力發電的生產成本（並提供給消費者）低於燃煤發電之前，它將繼續成為購電方的第二選擇。嚴酷的現實是，30% 的容量係數根本不足以將替代能源的成本降至煤炭成本以下，並且透過稍微好一點的齒輪箱或稍微好一點的脫落系統擠出另一個百分點根本無法使國家達到能源部 20% 的風能容量目標。
您和您行業中的其他人是否計劃在五年內實現成本目標？
ExRo 的任務是“比煤炭更便宜”。目前，根據美國能源資訊管理局的資料，煤炭發電量佔所有電力（美國為 50%）的 40% 以上。這是因為它是最便宜的能源形式，低至每千瓦時 (kWh) 2 美分。為了達到平價上網，該行業必須將其成本/千瓦時從某些地區高達 5 美分/千瓦時降下來。其他地方的風力發電成本低至 3.5 美分/千瓦時，並且隨著先進渦輪機技術的出現，預計這一數字在未來幾年將下降。然而，來自略微好一點的齒輪箱或渦輪葉片新塗層的小幅改進並不能解決問題。
需要能夠應對風的變異性和間歇性的技術來克服與煤炭的價格戰。透過第三方測試表明渦輪機的效率有潛力實現兩位數的增長，VIEG 有望迎接這一挑戰。效率的這種提高將大大降低風力發電的成本/千瓦時，並將建造新風電場的選擇從利他主義的選擇轉變為經濟的選擇。