风能效率

风能，又称风力发电，是利用风力并将其转化为电能的手段。涡轮机的平均风效率在35-45%之间。

风电生产
由于局部或区域和全球范围内的地球温度差异，风在地球大气中产生。当温暖变热时，它会上升，离开气压低的地方；来自具有较高空气压力的较冷区域的空气进入以平衡气压。

风车和涡轮机利用动能或“动能”将空气或风从一个地方移动到另一个地方并将其转化为电能。风力涡轮机竖立在有风的地方，因此风可以移动涡轮机的叶片。这些叶片旋转电机，齿轮增加旋转足以产生电力。不同设计的涡轮机适用于不同的条件。

风效率和风容量系数
风效率不等同于风容量因数，这是人们想到能源效率时所讨论的内容。Wind Watch解释了这两种现象之间的区别。

风效率及其极限
风车和工人
风能效率是指风中的动能转化为机械能和电能的量。Betz Limit描述的物理定律说最大理论极限是 59.6%。风需要剩余的能量才能吹过叶片。这其实很好。如果涡轮机捕获了 100% 的能量，风将停止吹动，涡轮机的叶片将无法转动以产生电力。

然而，目前任何机器都不可能将所有被捕获的 59.6% 的动能从风能转化为电能。由于发电机的制造和设计方式存在限制，这进一步减少了最终转化为电能的能量。如上所述，目前的平均值为 35-45%。根据 Wind Watch 的说法，峰值性能的最大值可以达到 50%。澳大利亚政府文件 (NSW)也同意 50% 是可以获得的最大风能效率（第 3 页）。

能源效率不像风能系数那样变化很大，后者在很大程度上取决于位置和天气条件。

风量系数
根据Green Tech Media的说法，风能系数是发电机产生的能量与发电机始终以峰值容量运行时所能产生的能量的比值。风能系数往往因地而异，在一年中的不同时间也会有所不同，即使使用相同的涡轮机也是如此，因为它取决于风速、风密度和扫掠面积，这取决于发电机的大小，Open EI指出. 可以通过选择全年或大部分时间都有理想风力条件的地方来优化风容量系数。因此，重要的是要考虑风容量因素和影响它的条件以最大化功率输出。

根据 Wind Watch，风速低于每小时 30 英里时产生的能量很少。根据 Open EI，即使是速度的小幅增加也可以转化为产生的功率的大幅增加。产生的电力是风速的立方，解释了Wind EIS。
较冷地区和海平面的空气密度高于山区。因此，根据 Open EI，理想的风密度高的地方是温度较低的海域。这是海上风电大规模扩张的原因之一。
更大更高的涡轮机可以利用离地面更高的风和更大的叶片跨度。因此，经济方面的考虑在这里变得很重要。
随着技术的改进，容量系数不断增加。据 Green Tech Media 报道，2014 年建造的风力涡轮机的容量系数达到 41.2%，而 2004 年至 2011 年间建造的涡轮机容量系数为 31.2%。然而，风能的容量因素不仅受技术影响，还受风能可用性本身的影响。因此，Green Tech Media 解释说，由于“风旱”，2015 年涡轮机的容量系数低于往年的平均水平。

与其他电源的比较
风的能源效率优于煤炭的能源效率。煤炭中只有 29-37% 的能量转化为电能，而天然气的效率几乎与风能相同，因为天然气中 32-50% 的能量可以转化为电能。

然而，根据美国能源信息署 (EIA)的数据，就容量因素而言， 2016 年美国的化石燃料表现优于风能。

可再生能源与工厂美国的燃煤电厂以其产能的 52.7% 运行。
美国天然气厂的容量系数为 56%。
根据非化石燃料的 EIA 数据，核电的容量系数为 92.5% 。
水电容量系数为38%。
风电容量系数为34.7%。
在比较不同能源的功率输出时，最好不仅要考虑容量因素，还要考虑它们的能效。这就是与化石燃料相比，增加风力发电具有竞争力和可行性的原因，化石燃料也受到它们造成的污染问题的困扰。

间歇性影响风能输出
风能存在间歇性问题，因为风并不总是可用的，而且风速会变化，这意味着发电量的水平不一致。能量间歇性是由于许多人无法控制的因素导致能量不能连续获得的现象。因此，供应存在差异。

间歇性解决方案
风力涡轮机
美国科学家解释说，由于风力涡轮机的发电量每小时甚至每秒都在波动，电力供应商需要有更大的能源储备来满足和维持稳定的电力供应水平。间歇性不仅意味着短缺，还意味着过剩的时期；这也提供了一个可能的解决方案。美国科学家解释说，随着风力资源数量的增加，当地天气和风力条件的差异可以平衡不足和过剩。

改进的天气预报和建模也使得更容易考虑风力发电的短期变化。为了平衡风力发电的昼夜或季节差异，混合来源也是必要的。

根据Clean Technica的说法，无论间歇性如何，美国各地广泛分布的新风电场实际上有助于稳定电力供应，尤其是在德克萨斯州的极端天气期间。

成本
2017 年，《独立报》宣布，风能发电比化石燃料发电便宜。2017 年生产一兆瓦时 (MWh) 的成本为 50 美元。随着技术的改进，成本不断下降，使其比传统的污染能源更具吸引力。美国希望通过提供政府激励措施来推动这一运动，以增加风力发电的份额，根据EIA的数据，风力发电在 2016 年提供了 6% 的电力。

Wind EIS 指出，80% 的成本是安装涡轮机所涉及的资本成本，20% 是运营成本。然而，由于不涉及燃料成本，并且考虑到其整个生命周期的发电量，风能具有竞争力。

无碳能源
风能是化石燃料能源更有效的替代品之一。据预测，到 2050 年，目前使用世界 99% 能源的 139 个国家可能会使用 100% 的可再生能源。根据2017 年世界论坛报告，风能和太阳能可以共同提供高达 97% 的能源。这有助于将全球变暖控制在 1.5C 以下。无论是山坡上还是海岸线上的风电场，风力涡轮机技术都提供了一种比不可再生的传统能源更有效的方式来产生可用电力。