在美国马萨诸塞州和纽约州海岸，开发商正准备建造美国第一个政府批准规模的海上风力发电场——总共74个涡轮机，可为47万户家庭供电。美国 东海岸还有10多个其他海上风力发电项目正等待批准。
美国政府的目标是到2030年前拥有30吉瓦的海上风电，足够为1000万户家庭供电。
用风电等清洁能源取代化石燃料为基础的能源，对于阻止气候变化导致的日益恶化的影响至关重要。 但这种转变的速度还不足以阻止全球气候变暖。 人类活动向大气中排放了如此多的二氧化碳，我们也必须将二氧化碳从大气中去除，并将其永久封存起来。
海上风力发电场具有这种独特的优势，既能做到这两点，又能省钱。
美国大西洋沿岸的可再生能源租赁区大多位于大西洋中部各州和马萨诸塞州附近。 纽约湾大约48万英亩的土地计划在今年2月拍卖，用于建造风力发电场。
作为海洋地球物理学专家，研究者一直在探索将风力涡轮机与直接从大气中捕获二氧化碳并将其储存在海底天然储层中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，最大限度地减少对陆上管道的需求以及减少对环境的影响。
从大气中直接捕获二氧化碳
一些研究小组和科技初创公司正在测试直接从大气中捕捉二氧化碳的设备，这种设备可以直接从大气中吸收二氧化碳。 这项技术是可行的，但到目前为止，早期的项目都是代价昂贵且是能源密集性的项目。
这个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。 一旦过滤器满了，就需要电力和热量来释放二氧化碳，并重新启动捕获循环。
为了实现净负排放，电源必须是无碳的。
目前，世界上最大的主动直接空气捕获厂通过利用废热和可再生能源来实现这一目标。 然后，位于冰岛的这种工厂将捕获的二氧化碳泵入底层的玄武岩中，在那里，二氧化碳与玄武岩发生反应并钙化，变成固体矿物。
类似的过程也可以用海上风力涡轮机实现。
如果直接空气捕获系统与海上风力涡轮机一起建造，它们将从过剩的风力发电中获得直接的清洁电力，并可以将捕获的二氧化碳直接泵送到海底下储存，从而减少对大规模管道系统的需求。
瑞士的Climeworks公司拥有15个空气直捕工厂，将二氧化碳从大气中去除。
研究人员目前正在研究这些系统在海上条件下是如何工作的。 空气直接捕获技术在陆地上的应用才刚刚开始，而且这项技术可能还需要进行改进，以适应恶劣的海上环境。 但现在就应该开始规划，这样风电项目就能充分利用碳储存地点，并在设计上实现平台、海底基础设施和电缆网络的共享。
合理利用过剩风电
从本质上讲，风电是间歇性的。 对风电的需求也各不相同。 当风能产生的电力超过需求时，风电产量就会减少，本可以使用的电力就会损失。
这些未使用的电力可以用来去除大气中的二氧化碳，并将其封存起来。
例如，美国纽约州的目标是到2035年前拥有9吉瓦的海上风力发电。 预计这9吉瓦发电能力每年将提供27.5太瓦时的电力。
根据美国历史上的风缩减率，随着海上风力发电场的扩大，预计每年将有825兆瓦时的电力过剩。 假设空气直接捕获的效率继续提高并达到商业目标，这些过剩的电力每年可用于捕获和储存50万吨以上的二氧化碳。
如果系统不利用剩余电力，那么这些剩余电力就会被浪费掉。 如果系统使用更多的风电，其碳捕获和储存潜力将会增加。
一些租借给海上风力发电场的大西洋中部地区也有在海底储存二氧化碳的潜力。 这种能力是以每平方公里排放数百万吨二氧化碳为单位来衡量的。 美国每年从能源中产生大约45亿吨二氧化碳。
政府间气候变化专门委员会预测，为了将全球气候变暖控制在与工业化前水平相比的1.5摄氏度(2.7华氏度)以内，在本世纪内必须从大气中去除1000至10000亿吨二氧化碳。
据研究人员估计，在美国东海岸计划进行的海上风力开发项目附近的海底地质构造具有储存超过5000亿吨二氧化碳的能力。 玄武岩有可能也存在于这一地区的一系列地下盆地中，这将增加更多的储存能力，并使二氧化碳与玄武岩反应，随着时间的推移而固化，尽管地质调查还没有测试这些沉积物。
同时计划捕获和储存可以节省时间和成本
用空气直接捕获技术建造的新风电场可以向电网交付可再生电力，并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，以获得直接气候效益。
但这需要在建设之前就做好规划。 同时启动风电和储存的海上地球物理调查、环境监测要求和审批流程，可以节省时间，避免冲突，改善环境管理工作。
来源：中国石化新闻网
