關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業 訂閱。 透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續講述關於發現和塑造我們當今世界的想法的具有影響力的故事。
編者注：此問答是《大眾科學》進行的關於從事開發和實施非化石燃料能源技術的公司高管的調查的一部分。
目前，哪些技術障礙最阻礙風力發電的發展？在不久的將來和長期來看，克服這些障礙的前景如何？
主要障礙之一是平衡發電、負荷和隨時間推移的儲存，因為風能是一種可變電源。隨著美國各地開發更多公用事業規模的風能專案，特定區域內執行的風力渦輪機數量將會增加。這已被證明可以內在地降低風能總體生產的可變性，使其更具可預測性和可靠性。經驗還表明，使用執行良好的提前一小時和提前一天的市場，以及擴大這些市場的准入是應對風能可變性的有效工具。一個深入的即時市場是為可變輸出的風電廠提供平衡能源的最經濟方法。然而，美國的一些地區缺乏集中市場，因此我們需要不斷尋求方法來提供平衡和相關服務。
與許多傳統電源不同，風能無法按需獲取。風能是一種能源，而不是一種容量資源。容量資源是按需提供的，以滿足系統峰值負荷。將風能納入電力系統執行和規劃需要對能源進行新的思考方式。迄今為止，尚未增加風能的備用容量。由於風能是一種間歇性資源，因此在可用時使用。因此，在與客戶使用模式不匹配的時間段內，剩餘風能可能會大幅增長。我們迫切需要找到儲存這些剩餘能量的方法。兩種提議的剩餘能量的非高峰電力用途是部署帶有非高峰充電的插電式混合動力汽車和生產氫氣為車輛提供動力。
另一個主要技術障礙是缺乏輸電基礎設施，無法有效實現能源資源的輸送和交易。為了利用美國擁有的可觀的風能資源，需要大量新的輸電線路。美國的每個時代都伴隨著新的輸電線路的建設。上一個重大建設時期發生在 20 世紀 60 年代和 1970 年代。事實上，在過去二十年中，輸電投資已大幅滯後。
能源部 (DOE) 去年釋出了一份名為“到 2030 年實現 20% 風能”的報告，詳細說明了我們國家如何到 2030 年實現 20% 的能源來自風能。一個關鍵組成部分是對新輸電線路的大量投資。能源部提議，需要建設 12,650 英里的 765 千伏 (kV) 線路才能滿足到 2030 年實現 20% 的情景。正如國家可再生能源實驗室所建議的那樣，這相當於從現在到 2030 年間投資 600 億美元。這需要大量的輸電規劃、新輸電投資成本的分配、成本回收的保證以及新輸電線路的選址——所有這些都需要大量的時間和精力。
儘管這將是一個挑戰，但我們相信巴拉克·奧巴馬總統將憑藉其積極的清潔能源計劃在該領域取得進展。我們相信，他將使我們的國家走上實現到 2030 年 20% 風能目標的正確道路。作為該計劃的一部分，他希望利用智慧計量、分散式儲存和其他先進技術，對我們的國家公用電網進行重大投資，以適應 21 世紀的能源需求。他還希望部署一個“智慧電網”，該電網將利用先進技術來管理峰值負荷削減、智慧計量、分散式發電和蓄電系統。
區域輸電建設規劃也在制定中。我們地區的一項此類工作是 CapX2020，這是明尼蘇達州地區 11 家輸電公用事業公司之間的一項聯合倡議，旨在建設四條 230–345 千伏輸電線路，連線明尼蘇達州、威斯康星州和達科他州。儘管這些型別的努力在短期內是有益的，但真正能將我們已安裝的風力發電能力提升到新水平的是擬議中的國家輸電系統。
擴大風力發電規模以服務更大的國家或全球客戶群是否存在障礙？
美國主要的風能資源集中在美國中部平原各州。而這恰恰是輸電資源最匱乏的地區。為了將風能從資源豐富的地區輸送到人口中心最多的地區，我們需要更強大的輸電基礎設施。
現有的能源基礎設施能否應對風力發電的增長？或者這也需要進一步改造嗎？
現有基礎設施無法容納在當前的能源結構中增加大量的風力發電。能源部的“高速公路”計劃（如對第一個問題的答覆中所述）將提供所需的特定基礎設施。這涉及建設超過 12,000 英里的新的 765 千伏輸電線路，以滿足風能專案的需求。國家輸電系統的一個額外好處是它為風力發電提供了地域多樣性。風能是一種間歇性資源。當您連線地理上間歇性的資源時，您可以獲得更可持續的資源。
鑑於當前的經濟危機，您的行業能否獲得必要的資本（來自公共或私人來源）來充分資助其增長？
儘管我們專案的融資都沒有撤回，但為新專案籌集資金變得更具挑戰性。風能的大部分融資都基於獲得聯邦生產稅收抵免 (PTC)。當美國企業不確定其盈利能力時，它們對稅收抵免的需求就會減少。可退還的稅收抵免或贈款計劃將有助於緩解這個問題。
從戰略角度來看，風能更大的競爭對手是：現有的煤炭、石油和天然氣技術還是其他替代能源技術？
一旦技術發展到更經濟的程度，太陽能和地熱能將是最具競爭力的。
在五年內，您和您行業中的其他公司是否設定了成本目標？
我們確實看到風力發電開發的資本成本將在未來五年內開始下降。目前，開發一兆瓦的風能需要 200 萬至 250 萬美元的成本。鋼鐵和風力渦輪機其他部件成本的增加導致了價格上漲。我們相信，隨著美國渦輪機制造業的增長，以及更充足的輸電設施的可用，以及渦輪機技術的進步，風力發電開發的資本成本將呈下降趨勢。
根據美國風能協會的資料，自 2005 年以來，美國本土的渦輪機制造廠增長了 20% 以上。這在過去兩年中促成了 70 家新的或已宣佈的工廠，僅去年一年就新增了 13,000 個就業崗位。