美國《大眾科學》月刊網站近日釋出題為《海上風力發電場可以在需求低的日子裡儲存二氧化碳》的文章，作者為美國哥倫比亞大學教授戴維·戈德伯格，現將文章編譯如下：
在美國馬薩諸塞州和紐約州沿海，開發商們正準備建造美國首批得到聯邦政府批准的公用事業規模的海上風力發電場——總共74臺渦輪機，可以為47萬戶家庭供電。還有十多個東海岸的海上風電專案正在等待審批。
拜登政府的目標是，到2030年使海上風力發電量達到30千兆瓦，足以為1000多萬戶家庭供電。
用風能等清潔能源取代以化石燃料為基礎的能源對阻止氣候變化造成的日益嚴重的影響至關重要。但這種轉變發生的速度不夠快，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，因此我們還必須從空氣中清除二氧化碳並永久封存。
海上風電場具有獨特的優勢，既能做到這兩點，又能省錢。
作為一名海洋地球物理學家，我一直在探索將風力渦輪機與直接從空氣中捕獲二氧化碳並將其儲存在海底天然儲存庫的技術相結合的可能性。這些技術結合起來，可以降低碳捕獲的能源成本，把對陸上管道的需求降至最低，從而減少對環境的影響。
有幾個研究團隊和科技初創企業正在測試能夠直接從大氣中吸收二氧化碳的直接空氣捕獲裝置。這項技術行得通，但迄今為止的早期專案既昂貴又耗費能源。
這些系統使用過濾器或液體溶液，從吹過的空氣中捕獲二氧化碳。過濾器一旦滿了，就需要用電力和熱來釋放二氧化碳並重新開始捕獲迴圈。
這一過程要想實現淨負排放，能源必須是無碳的。
目前世界上最大的主動式直接空氣捕集廠透過使用廢熱和可再生能源來做到這一點。這個位於冰島的工廠隨後將捕獲的二氧化碳注入地下的玄武岩中，在那裡，二氧化碳與玄武岩發生反應並鈣化，變成固體礦物。
類似的過程也可以在海上風力渦輪機上實現。
如果把直接空氣捕獲系統與海上風力渦輪機結合起來，它們將直接從多餘的風能獲得清潔能源，並可以將捕獲的二氧化碳直接輸送至海底之下儲存，從而減少對大規模管道系統的需求。
研究人員目前正在研究這些系統在海洋條件下如何運轉。直接空氣捕獲技術在陸地上的應用才剛剛開始，而這項技術很可能需要進行改進，以適應惡劣的海洋環境。但現在就應該開始進行規劃，以便使風電專案定位為利用碳儲存場所，並設計成可以共享平臺、海底基礎設施和電纜網路。
使用不需要的多餘風能。
風能本質上是間歇性的。對能源的需求也會發生變化。當風力發電能力大於需求時，生產就會減少，可以使用的電力就會流失。
未使用的電力可用來清除空氣中的碳並將其封存。
例如，紐約州的目標是到2035年擁有9千兆瓦的海上風力發電。預計這9千兆瓦每年可提供27.5太瓦時的電力。
根據美國曆史上的棄風率，隨著海上風力發電廠的擴建以實現這一目標，預計每年將有825兆瓦時的電力盈餘。假定直接空氣捕獲的效率繼續提高並達到商業目標，這些多餘的能源可用於每年捕獲和儲存超過50萬噸二氧化碳。
這是在系統只使用會導致浪費的多餘能源的情況下。如果系統使用更多風能，其碳捕獲和儲存潛力會增加。
聯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化前水平低1.5攝氏度以內，本世紀必須從大氣中清除1000億至1萬億噸二氧化碳。
研究人員估計，美國東海岸計劃開發的海上風力發電專案附近的海底地質構造能夠儲存超過5000億噸的二氧化碳。玄武岩很可能也存在於該地區的一連串被掩埋的盆地中，從而增加儲存能力，使二氧化碳能夠與玄武岩發生反應並隨著時間的推移而固化，但地質勘探尚未對這些沉積物進行測試。
同時規劃這兩件事既能節約時間又能節約成本。
新建帶有直接空氣捕捉能力的風電場既可向電網輸送可再生能源，又可為碳捕獲和儲存提供多餘的電力，從而最佳化這一大規模投資，實現直接的氣候效益。
但這需要在施工前很早就開始進行規劃。啟動風電與儲存並舉的海洋地球物理調查、環境監測要求和審批流程可以節省時間，避免衝突和改善環境管理。（編譯/王海昉）
來源：參考訊息網
