陆地和近海的风力涡轮机可以轻易地提供目前全球总用电量的四倍以上。再加上从高空风中利用风筝或机器人飞机发电，那么世界可以实际提取的电力大约是目前所用电力的100倍，而且对气候的影响仍然微乎其微。
两项新的计算机模型分析表明，风力发电的潜力几乎没有限制。劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的气候建模师凯特·马维尔解释说：“尽管从风中获取的能量在物理上存在限制，但这些限制远高于全球总能源需求。”她领导了9月9日发表在《自然气候变化》杂志上的分析。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）目前的全球需求约为18太瓦。（一太瓦等于一万亿瓦特。）
考虑到减少电力生产中的温室气体排放的需求，从美国到中国，越来越多的风力发电场正在涌现——全球已安装超过239吉瓦的风力涡轮机。但风力发电的最终贡献潜力仍然不清楚。例如，一个复杂的问题是，任何利用风力发电的努力最终都会对风本身产生影响，降低风速，同时影响当地天气和全球气候。
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特拉华大学的环境科学家克里斯蒂娜·阿切尔和斯坦福大学的马克·雅各布森利用全球气象和阳光化学计算机模型，结合涡轮机制造商的发电信息，分析了风力涡轮机何时可能达到饱和点——即增加更多涡轮机将减少发电量，而不是增加发电量的点。根据9月10日在线发表在《美国国家科学院院刊》上的结果，在100米高处——大致是陆地上现代大型风力涡轮机的轮毂高度——该饱和点将允许产生超过250太瓦的电力。“我们计算了可以从大气中产生多少电能，”阿切尔解释说，并指出在全球范围内分布的400万台涡轮机可以轻松且可持续地产生7.5太瓦的电力，或接近今天使用的全部电力的一半。
马维尔和她的同事则研究了风力发电的地球物理限制，或者说，在全球风力中提取多少能量而不会产生重大影响。395米以下的表面风最终会消散，可以提供至少400太瓦的电力，而基于大气物理学，较高海拔的风可以提供超过1800太瓦的电力。
然后，研究人员使用计算机模型模拟了一个世纪的全球气候，以找出这种能量提取可能产生的影响。如果人类能够弄清楚如何提取所有这些能量，全球气温可能会上升高达1摄氏度，降水量减少约10%。当然，这比目前整个人类文明消耗的能量多100倍以上，这表明风力发电的实际影响会小得多。“从文明的尺度来看，广泛分布的风力涡轮机对气候的影响微不足道，”斯坦福大学卡内基研究所生态学系的共同作者、气候建模师肯·卡尔德拉说，他是马维尔的合作者。
如果
目前，利用高空风仍然遥不可及，尽管总部位于加利福尼亚州的Makani Power或意大利的KiteGen等公司正在为此努力。Makani公司采用计算机控制的飞机来收集300米高的近海风，并通过碳纤维和导电金属系绳将电力送回地面。在谷歌和高级研究计划署 - 能源部的资助下，Makani希望在几年内推出商业产品。本质上，自动驾驶飞机充当传统风力涡轮机叶片的尖端，减去了其他一切。“这大大减少了质量，并提高了电力生产的一致性，”Makani首席执行官兼机械工程师科温·哈德汉姆说。“所有这些都导致能源成本大幅降低。”KiteGen公司则使用一个风筝，该风筝持续飞行到大约500米的高度，机械地向上拉动其背后的系绳，从而在地面上旋转一个发电机。然后，风筝被收回到地面，重新开始这个过程。
如果高度更高——达到大约2公里，那里的风甚至更稳定——那么，无论是制造能够承受这种力并将能量传输回地面的系绳，还是制造能够在这种条件下可靠地自主飞行的飞机，都开始超出目前材料或技术的能力。“我们的一小部分优势来自于在高空飞行，”Makani公司的哈德汉姆指出。“它的质量很小，并且与更多的天空相互作用，”考虑到该空域的所有其他用途以及联邦航空管理局的规定，这实际上是一个关键挑战。
无论是在高空还是在靠近地面的地方，随着风力发电的普及，适当的选址将成为一个挑战。将涡轮机集中在特别多风的地方，无论是美国的大平原还是中国的草原或沙漠，也会导致涡轮机达到局部饱和点，从而降低每个涡轮机的发电能力。“好的多风地点最初是最佳选择，”特拉华大学的阿切尔指出。但“如果我们希望大规模渗透风力发电，那么专注于少数‘主要’地点是不明智的。”
“涡轮机的位置很重要，”利弗莫尔的马维尔补充说。“我们目前正在研究更局部化的风能提取可能导致的区域气候影响，例如夜间局部温度升高。”
此外，制造如此多的风力涡轮机——无论是像Makani那样的碳纤维机翼，还是由塑料、钢铁制成并安装在水泥中的更传统的涡轮机——本身也需要大量的能源，其中大部分由化石燃料提供。然而，风力涡轮机的气候变化债务小于其他不排放温室气体的能源技术（如核反应堆）的债务。“涡轮机只需要几个月——不到九个月——就可以抵消其与建造相关的温室气体排放，”阿切尔指出。“祝你好运，建造其他任何能够以如此小的碳排放量产生所有这些能量的东西。”
目前，传统的陆上风力涡轮机大约产生美国3%的电力——甚至更少的全球供应。风力发电的限制仍然是政治、社会和经济方面的——简而言之，除了地球物理学之外的所有方面。而且，燃烧天然气发电仍然比利用风力发电更便宜，尽管风力发电很丰富——尽管在未来增加气候变化方面将会付出代价。“我希望找到可持续的清洁能源，这些能源能够为经济增长和发展提供动力，而不会产生重大的不利副作用，”卡尔德拉说。“从这个角度来看，风力发电似乎提供了一个有吸引力的机会。”