中國儲能網(wǎng)訊：近日，在美國馬薩諸塞州和紐約州沿海，開發(fā)商正準備建造美國首批獲得聯(lián)邦政府批準的公用事業(yè)規(guī)模海上風力發(fā)電場，該風電場共74臺渦輪機，可為47萬戶家庭供電。此外，美國東海岸還有10多個海上風電項目正在等待審批。
美國政府的目標是，到2030年海上風電裝機容量將達到30吉瓦，足以為1000多萬戶家庭供電。
用風能等清潔能源取代化石燃料對阻止氣候變化至關重要。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。海上風電場具有獨特的優(yōu)勢，既能做到這兩點，又能省錢。
研究人員一直在探索將風力渦輪機與直接從空氣中捕集二氧化碳并將其封存在海底天然儲存庫的技術相結合的可能性。這些技術的結合，可以降低碳捕集的能源成本，把對陸上管道的需求降至最低，從而減少對環(huán)境的影響。
幾家研究團隊和科技初創(chuàng)企業(yè)正在測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)。這一過程要想實現(xiàn)凈負排放，能源必須是零碳的。
目前，世界上最大的主動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力渦輪機上實現(xiàn)。
如果把直接空氣捕集系統(tǒng)與海上風力渦輪機結合起來，它們將直接從多余的風能獲得清潔能源，并可將捕集的二氧化碳直接輸送至海底儲存，從而減少大規(guī)模管道系統(tǒng)建設成本。
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轉(zhuǎn)。直接從空氣中捕集二氧化碳的技術在陸地上的應用才剛剛開始，這項技術還需要進一步改進，以適應比陸地條件更加“惡劣”的海洋環(huán)境。但是現(xiàn)在就應該開始規(guī)劃海上風電場碳捕集項目，以使風電場定位為碳封存的場所，并設計建設可共享平臺、海底基礎設施和電纜的網(wǎng)絡。
風能是間歇式能源。人們對能源的需求也會發(fā)生變化。當風力發(fā)電能力大于需求時，生產(chǎn)就會減少，可以使用的電力就會流失。利用風力發(fā)電的多余電力來捕集空氣中的二氧化碳并將其封存，提高了風能利用率。
例如，紐約州的目標是到2035年建成9吉瓦的海上風電裝機容量，預計每年可提供27.5太瓦時的電力。根據(jù)美國此前的棄風率，要實現(xiàn)這一目標需要進一步擴建海上風力發(fā)電廠，預計到時每年將有825兆瓦時的電力盈余。假定直接從空氣中捕集二氧化碳的效率繼續(xù)提高并可以實現(xiàn)商業(yè)目標，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。
僅僅使用多余的風能，就已能捕集超過50萬噸二氧化碳，如果風電場碳捕集系統(tǒng)可以使用更多風能，其碳捕集和封存的潛力都會增大。
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）預計，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)，本世紀必須從大氣中捕集1000億~1萬億噸二氧化碳。
研究人員估計，美國東海岸計劃開發(fā)的海上風力發(fā)電項目附近的海底地質(zhì)構造能夠封存超過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，這可以進一步增強封存能力，使二氧化碳與玄武巖發(fā)生反應并隨著時間的推移而固化，但地質(zhì)勘探尚未對這些沉積物進行測試。同時規(guī)劃發(fā)展風力發(fā)電和碳捕集，既能節(jié)約時間，又能降低成本。
新建具有直接空氣捕集能力的海上風電場，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)模海上風電項目投資，實現(xiàn)直接的氣候效益。
但這需要在施工前很早就開始進行規(guī)劃，啟動風電與碳捕集并舉的海洋地球物理調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測和審批流程，以節(jié)省建設時間、改善環(huán)境管理。
李維維 譯自美國油價網(wǎng)
