既省钱又环保？美教授：大力发展海上风电用于捕获二氧化碳

• 2022-02-10 07:48:08 来源：凤凰网

参考消息网2月10日报道美国《大众科学》月刊网站近日发布题为《海上风力发电场可以在需求低的日子里储存二氧化碳》的文章，作者为美国哥伦比亚大学教授戴维·戈德伯格，现将文章编译如下：

在美国马萨诸塞州和纽约州沿海，开发商们正准备建造美国首批得到联邦政府批准的公用事业规模的海上风力发电场——总共74台涡轮机，可以为47万户家庭供电。还有十多个东海岸的海上风电项目正在等待审批。

拜登政府的目标是，到2030年使海上风力发电量达到30千兆瓦，足以为1000多万户家庭供电。

用风能等清洁能源取代以化石燃料为基础的能源对阻止气候变化造成的日益严重的影响至关重要。但这种转变发生的速度不够快，不足以阻止全球变暖。人类活动向大气中注入了大量二氧化碳，因此我们还必须从空气中清除二氧化碳并永久封存。

海上风电场具有独特的优势，既能做到这两点，又能省钱。

作为一名海洋地球物理学家，我一直在探索将风力涡轮机与直接从空气中捕获二氧化碳并将其储存在海底天然储存库的技术相结合的可能性。这些技术结合起来，可以降低碳捕获的能源成本，把对陆上管道的需求降至最低，从而减少对环境的影响。

有几个研究团队和科技初创企业正在测试能够直接从大气中吸收二氧化碳的直接空气捕获装置。这项技术行得通，但迄今为止的早期项目既昂贵又耗费能源。

这些系统使用过滤器或液体溶液，从吹过的空气中捕获二氧化碳。过滤器一旦满了，就需要用电力和热来释放二氧化碳并重新开始捕获循环。

这一过程要想实现净负排放，能源必须是无碳的。

目前世界上最大的主动式直接空气捕集厂通过使用废热和可再生能源来做到这一点。这个位于冰岛的工厂随后将捕获的二氧化碳注入地下的玄武岩中，在那里，二氧化碳与玄武岩发生反应并钙化，变成固体矿物。

类似的过程也可以在海上风力涡轮机上实现。

如果把直接空气捕获系统与海上风力涡轮机结合起来，它们将直接从多余的风能获得清洁能源，并可以将捕获的二氧化碳直接输送至海底之下储存，从而减少对大规模管道系统的需求。

研究人员目前正在研究这些系统在海洋条件下如何运转。直接空气捕获技术在陆地上的应用才刚刚开始，而这项技术很可能需要进行改进，以适应恶劣的海洋环境。但现在就应该开始进行规划，以便使风电项目定位为利用碳储存场所，并设计成可以共享平台、海底基础设施和电缆网络。

使用不需要的多余风能。

风能本质上是间歇性的。对能源的需求也会发生变化。当风力发电能力大于需求时，生产就会减少，可以使用的电力就会流失。

未使用的电力可用来清除空气中的碳并将其封存。

例如，纽约州的目标是到2035年拥有9千兆瓦的海上风力发电。预计这9千兆瓦每年可提供27.5太瓦时的电力。

根据美国历史上的弃风率，随着海上风力发电厂的扩建以实现这一目标，预计每年将有825兆瓦时的电力盈余。假定直接空气捕获的效率继续提高并达到商业目标，这些多余的能源可用于每年捕获和储存超过50万吨二氧化碳。

这是在系统只使用会导致浪费的多余能源的情况下。如果系统使用更多风能，其碳捕获和储存潜力会增加。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）预计，为把全球变暖幅度控制在比工业化前水平低1.5摄氏度以内，本世纪必须从大气中清除1000亿至1万亿吨二氧化碳。

研究人员估计，美国东海岸计划开发的海上风力发电项目附近的海底地质构造能够储存超过5000亿吨的二氧化碳。玄武岩很可能也存在于该地区的一连串被掩埋的盆地中，从而增加储存能力，使二氧化碳能够与玄武岩发生反应并随着时间的推移而固化，但地质勘探尚未对这些沉积物进行测试。

同时规划这两件事既能节约时间又能节约成本。

新建带有直接空气捕捉能力的风电场既可向电网输送可再生能源，又可为碳捕获和储存提供多余的电力，从而优化这一大规模投资，实现直接的气候效益。

但这需要在施工前很早就开始进行规划。启动风电与储存并举的海洋地球物理调查、环境监测要求和审批流程可以节省时间，避免冲突和改善环境管理。（编译/王海昉）

标签： 二氧化碳 能源 空气 电力 风能 风力 海上风电 玄武岩 海

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