中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近日，在美國(guó)馬薩諸塞州和紐約州沿海，開發(fā)商正準(zhǔn)備建造美國(guó)首批獲得聯(lián)邦政府批準(zhǔn)的公用事業(yè)規(guī)模海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，該風(fēng)電場(chǎng)共74臺(tái)渦輪機(jī)，可為47萬戶家庭供電。此外，美國(guó)東海岸還有10多個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目正在等待審批。
美國(guó)政府的目標(biāo)是，到2030年海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到30吉瓦，足以為1000多萬戶家庭供電。
用風(fēng)能等清潔能源取代化石燃料對(duì)阻止氣候變化至關(guān)重要。但這種轉(zhuǎn)變發(fā)生的速度還不夠快，不足以阻止全球變暖。人類活動(dòng)向大氣中注入了大量二氧化碳，因此還必須從空氣中捕集二氧化碳并永久封存。海上風(fēng)電場(chǎng)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，既能做到這兩點(diǎn)，又能省錢。
研究人員一直在探索將風(fēng)力渦輪機(jī)與直接從空氣中捕集二氧化碳并將其封存在海底天然儲(chǔ)存庫(kù)的技術(shù)相結(jié)合的可能性。這些技術(shù)的結(jié)合，可以降低碳捕集的能源成本，把對(duì)陸上管道的需求降至最低，從而減少對(duì)環(huán)境的影響。
幾家研究團(tuán)隊(duì)和科技初創(chuàng)企業(yè)正在測(cè)試直接從大氣中吸收二氧化碳的直接空氣捕集裝置。這些裝置使用過濾器或溶液，從吹過的空氣中捕集二氧化碳。過濾器一旦裝滿，就需要用電力和熱來釋放二氧化碳并重新開始捕集循環(huán)。這一過程要想實(shí)現(xiàn)凈負(fù)排放，能源必須是零碳的。
目前，世界上最大的主動(dòng)式直接空氣捕集廠通過使用廢熱和可再生能源來捕集二氧化碳。該廠位于冰島，能將從空氣中捕集的二氧化碳注入地下的玄武巖中，在地下，二氧化碳與玄武巖發(fā)生反應(yīng)并鈣化，變成固體礦物。而類似的碳捕集過程也可以在海上風(fēng)力渦輪機(jī)上實(shí)現(xiàn)。
如果把直接空氣捕集系統(tǒng)與海上風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)合起來，它們將直接從多余的風(fēng)能獲得清潔能源，并可將捕集的二氧化碳直接輸送至海底儲(chǔ)存，從而減少大規(guī)模管道系統(tǒng)建設(shè)成本。
研究人員正在研究直接空氣捕集系統(tǒng)在海洋條件下如何運(yùn)轉(zhuǎn)。直接從空氣中捕集二氧化碳的技術(shù)在陸地上的應(yīng)用才剛剛開始，這項(xiàng)技術(shù)還需要進(jìn)一步改進(jìn)，以適應(yīng)比陸地條件更加“惡劣”的海洋環(huán)境。但是現(xiàn)在就應(yīng)該開始規(guī)劃海上風(fēng)電場(chǎng)碳捕集項(xiàng)目，以使風(fēng)電場(chǎng)定位為碳封存的場(chǎng)所，并設(shè)計(jì)建設(shè)可共享平臺(tái)、海底基礎(chǔ)設(shè)施和電纜的網(wǎng)絡(luò)。
風(fēng)能是間歇式能源。人們對(duì)能源的需求也會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電能力大于需求時(shí)，生產(chǎn)就會(huì)減少，可以使用的電力就會(huì)流失。利用風(fēng)力發(fā)電的多余電力來捕集空氣中的二氧化碳并將其封存，提高了風(fēng)能利用率。
例如，紐約州的目標(biāo)是到2035年建成9吉瓦的海上風(fēng)電裝機(jī)容量，預(yù)計(jì)每年可提供27.5太瓦時(shí)的電力。根據(jù)美國(guó)此前的棄風(fēng)率，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要進(jìn)一步擴(kuò)建海上風(fēng)力發(fā)電廠，預(yù)計(jì)到時(shí)每年將有825兆瓦時(shí)的電力盈余。假定直接從空氣中捕集二氧化碳的效率繼續(xù)提高并可以實(shí)現(xiàn)商業(yè)目標(biāo)，這些多余的能源可用于每年捕集和封存超過50萬噸二氧化碳。
僅僅使用多余的風(fēng)能，就已能捕集超過50萬噸二氧化碳，如果風(fēng)電場(chǎng)碳捕集系統(tǒng)可以使用更多風(fēng)能，其碳捕集和封存的潛力都會(huì)增大。
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）預(yù)計(jì)，為把全球變暖幅度控制在比工業(yè)化前水平低1.5攝氏度以內(nèi)，本世紀(jì)必須從大氣中捕集1000億~1萬億噸二氧化碳。
研究人員估計(jì)，美國(guó)東海岸計(jì)劃開發(fā)的海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目附近的海底地質(zhì)構(gòu)造能夠封存超過5000億噸二氧化碳。玄武巖很可能也存在于該地區(qū)一連串被掩埋的盆地中，這可以進(jìn)一步增強(qiáng)封存能力，使二氧化碳與玄武巖發(fā)生反應(yīng)并隨著時(shí)間的推移而固化，但地質(zhì)勘探尚未對(duì)這些沉積物進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)規(guī)劃發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和碳捕集，既能節(jié)約時(shí)間，又能降低成本。
新建具有直接空氣捕集能力的海上風(fēng)電場(chǎng)，既可向電網(wǎng)輸送可再生能源，又可為碳捕集和封存提供多余的電力，從而優(yōu)化大規(guī)模海上風(fēng)電項(xiàng)目投資，實(shí)現(xiàn)直接的氣候效益。
但這需要在施工前很早就開始進(jìn)行規(guī)劃，啟動(dòng)風(fēng)電與碳捕集并舉的海洋地球物理調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)和審批流程，以節(jié)省建設(shè)時(shí)間、改善環(huán)境管理。
李維維 譯自美國(guó)油價(jià)網(wǎng)
