陸地和近海的風力渦輪機可以輕易地提供目前全球總用電量的四倍以上。再加上從高空風中利用風箏或機器人飛機發電，那麼世界可以實際提取的電力大約是目前所用電力的100倍，而且對氣候的影響仍然微乎其微。
兩項新的計算機模型分析表明，風力發電的潛力幾乎沒有限制。勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的氣候建模師凱特·馬維爾解釋說：“儘管從風中獲取的能量在物理上存在限制，但這些限制遠高於全球總能源需求。”她領導了9月9日發表在《自然氣候變化》雜誌上的分析。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）目前的全球需求約為18太瓦。（一太瓦等於一萬億瓦特。）
考慮到減少電力生產中的溫室氣體排放的需求，從美國到中國，越來越多的風力發電場正在湧現——全球已安裝超過239吉瓦的風力渦輪機。但風力發電的最終貢獻潛力仍然不清楚。例如，一個複雜的問題是，任何利用風力發電的努力最終都會對風本身產生影響，降低風速，同時影響當地天氣和全球氣候。
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特拉華大學的環境科學家克里斯蒂娜·阿切爾和斯坦福大學的馬克·雅各布森利用全球氣象和陽光化學計算機模型，結合渦輪機制造商的發電資訊，分析了風力渦輪機何時可能達到飽和點——即增加更多渦輪機將減少發電量，而不是增加發電量的點。根據9月10日線上發表在《美國國家科學院院刊》上的結果，在100米高處——大致是陸地上現代大型風力渦輪機的輪轂高度——該飽和點將允許產生超過250太瓦的電力。“我們計算了可以從大氣中產生多少電能，”阿切爾解釋說，並指出在全球範圍內分佈的400萬臺渦輪機可以輕鬆且可持續地產生7.5太瓦的電力，或接近今天使用的全部電力的一半。
馬維爾和她的同事則研究了風力發電的地球物理限制，或者說，在全球風力中提取多少能量而不會產生重大影響。395米以下的表面風最終會消散，可以提供至少400太瓦的電力，而基於大氣物理學，較高海拔的風可以提供超過1800太瓦的電力。
然後，研究人員使用計算機模型模擬了一個世紀的全球氣候，以找出這種能量提取可能產生的影響。如果人類能夠弄清楚如何提取所有這些能量，全球氣溫可能會上升高達1攝氏度，降水量減少約10%。當然，這比目前整個人類文明消耗的能量多100倍以上，這表明風力發電的實際影響會小得多。“從文明的尺度來看，廣泛分佈的風力渦輪機對氣候的影響微不足道，”斯坦福大學卡內基研究所生態學系的共同作者、氣候建模師肯·卡爾德拉說，他是馬維爾的合作者。
如果
目前，利用高空風仍然遙不可及，儘管總部位於加利福尼亞州的Makani Power或義大利的KiteGen等公司正在為此努力。Makani公司採用計算機控制的飛機來收集300米高的近海風，並透過碳纖維和導電金屬繫繩將電力送回地面。在谷歌和高階研究計劃署 - 能源部的資助下，Makani希望在幾年內推出商業產品。本質上，自動駕駛飛機充當傳統風力渦輪機葉片的尖端，減去了其他一切。“這大大減少了質量，並提高了電力生產的一致性，”Makani執行長兼機械工程師科溫·哈德漢姆說。“所有這些都導致能源成本大幅降低。”KiteGen公司則使用一個風箏，該風箏持續飛行到大約500米的高度，機械地向上拉動其背後的繫繩，從而在地面上旋轉一個發電機。然後，風箏被收回到地面，重新開始這個過程。
如果高度更高——達到大約2公里，那裡的風甚至更穩定——那麼，無論是製造能夠承受這種力並將能量傳輸回地面的繫繩，還是製造能夠在這種條件下可靠地自主飛行的飛機，都開始超出目前材料或技術的能力。“我們的一小部分優勢來自於在高空飛行，”Makani公司的哈德漢姆指出。“它的質量很小，並且與更多的天空相互作用，”考慮到該空域的所有其他用途以及聯邦航空管理局的規定，這實際上是一個關鍵挑戰。
無論是在高空還是在靠近地面的地方，隨著風力發電的普及，適當的選址將成為一個挑戰。將渦輪機集中在特別多風的地方，無論是美國的大平原還是中國的草原或沙漠，也會導致渦輪機達到區域性飽和點，從而降低每個渦輪機的發電能力。“好的多風地點最初是最佳選擇，”特拉華大學的阿切爾指出。但“如果我們希望大規模滲透風力發電，那麼專注於少數‘主要’地點是不明智的。”
“渦輪機的位置很重要，”利弗莫爾的馬維爾補充說。“我們目前正在研究更區域性化的風能提取可能導致的區域氣候影響，例如夜間區域性溫度升高。”
此外，製造如此多的風力渦輪機——無論是像Makani那樣的碳纖維機翼，還是由塑膠、鋼鐵製成並安裝在水泥中的更傳統的渦輪機——本身也需要大量的能源，其中大部分由化石燃料提供。然而，風力渦輪機的氣候變化債務小於其他不排放溫室氣體的能源技術（如核反應堆）的債務。“渦輪機只需要幾個月——不到九個月——就可以抵消其與建造相關的溫室氣體排放，”阿切爾指出。“祝你好運，建造其他任何能夠以如此小的碳排放量產生所有這些能量的東西。”
目前，傳統的陸上風力渦輪機大約產生美國3%的電力——甚至更少的全球供應。風力發電的限制仍然是政治、社會和經濟方面的——簡而言之，除了地球物理學之外的所有方面。而且，燃燒天然氣發電仍然比利用風力發電更便宜，儘管風力發電很豐富——儘管在未來增加氣候變化方面將會付出代價。“我希望找到可持續的清潔能源，這些能源能夠為經濟增長和發展提供動力，而不會產生重大的不利副作用，”卡爾德拉說。“從這個角度來看，風力發電似乎提供了一個有吸引力的機會。”