让海风来得更猛烈些吧！美国看好海上风电可再生能源前景

导读：美国《大众科学》网站刊登文章，分析了海上风能在美国的开发和利用问题。

美国《大众科学》网站刊登文章，分析了海上风能在美国的开发和利用问题。现将文章编译如下：美国总统拜登4月份宣布，计划到2030年将导致气候变暖的碳排放量减少一半。为防止我们快速走向灾难性气候变化不可逆转的一天，这是一项必要的任务。

但是，增加清洁能源并非没有自身要考虑的棘手因素。一个问题是，把所有这些可再生能源放在哪里。根据彭博社和美国普林斯顿大学发表的一篇分析文章，如果到2050年太阳能和风能占全球能源消费总量的98%，那么能源生产所需的土地将翻两番。

这就是为什么决策者们考虑到海上寻找解决办法。拜登最近还承诺到2030年开发30吉瓦海上风能——如果这个目标得以实现，可能会减轻能源开发给土地造成的压力。

如今，美国只有两家小型海上风电场。但美国能源部的报告显示，目前美国正在建设海上风电场，即将实现28581兆瓦的海上风电产能。以下是这些项目可以如何帮助我们实现美国的清洁能源目标。

海上风能如何运作

海上风力涡轮机产生的电力通过埋设在海底的电缆系统将电力输送到岸上。海面上的涡轮机与陆地上的风力机看起来并没有多大不同——除了大小不一样。海上涡轮机的大小差不多是陆地上的风力机的两倍，从水面到涡轮机叶尖约有500多英尺（1英尺约合0.3米，下同）。

它们之所以是理想的解决办法，不仅因为避免了占用土地，还因为海上风电场还可以产生更多的电力，原因是海上大风往往吹得更猛烈，而且持续不断。这只是因为大风在海上刮起来毫无障碍——没有高山、峡谷或建筑物。

海上涡轮机通常安装在插入海底的固定平台上，这就使得建设工程仅限于在水深不到200英尺的海面。但是，新的漂浮式海上风电技术可以使开发人员在更深的海域安装涡轮机，这种技术可以使涡轮机漂浮的同时用系泊缆将它们固定在适当的位置。有一种诱人的可能性——美国一半以上的潜在海上风能资源位于水深超过200英尺的水域。

海上风电涡轮机能提供大量电力

美国国家可再生能源实验室的研究人员估计，海上风能资源可能提供的能源总量或许是美国人目前消耗的能源量的近2倍。美国国家可再生能源实验室海上风能研究项目负责人沃尔特·穆夏尔说：“我们永远无法做到那样，但这可以让你知道我们有多少风能资源。”开放的沿海水域对于捕鱼等其他用途是必要的，许多内陆州更适合陆上能源生产。穆夏尔说：“你不一定要利用海上风力资源来为堪萨斯城供电。”

然而，由于美国约80%的人口生活在沿海地区，开发利用海上风能资源可能被证明具有无可估量的价值，尤其是在东北部这样的没有开发能源的空间的地方。

至于到2030年能否实现30吉瓦的目标？穆夏尔说，这绝对是可以做到的，但并非毫无障碍。

开发海上风能的障碍

要引入涡轮机，联邦政府必须将海洋水域租赁给风力开发公司，这是一个提出申请和批准的过程，可能要持续数年时间。这还要求与需要进入这些水域的其他组织进行谈判，其中包括军方、航运和渔业公司。渔民对这种事态发展会如何将他们排除在渔场之外表示担忧。近海开发责任联盟执行主任安妮·霍金斯最近对《纽约时报》记者说：“我们对渔业的监管已经比世界上其他任何地方都严格，因此渔民改变作业方式、到其他地方捕鱼不是那么的简单。”

另一个问题是在陆地上建传输基础设施。尽管最初海上风电场可以像化石燃料发电厂以前那样接入电网，但最终将需要有新的输电线路。为了摆脱化石燃料，不仅汽车需要利用电网充电，许多电器也需要使用电力；这意味着我们未来的能源需求将大得多，因此需要更多的传输基础设施。由于这需要各级政府和土地所有者的批准，所以设计和建设这些输电线路可能具有挑战性。穆夏尔说：“这比建风电场要复杂得多。”

对于这些设施将给海洋生物造成怎样的影响，这也是一些未知数。当风力涡轮机被固定安装到海床时，安装过程可能在水下产生噪声。一条直径10英尺的管道插入海底，发出叮当响声，这可能会令濒危的露脊鲸等海洋动物焦虑不安。幸运的是，现在有了减少噪音的技术。

为什么海上风能是一种低成本高效益且可靠的资源

尽管并非毫无挑战，但海上风能可以为美国未来的电力需求提供一个大的楔子。与太阳能发电很相似，自首批涡轮机出现以来，风能成本（包括海上风能）已下降了。尽管美国目前几乎没有海上风力涡轮机，但欧洲和亚洲的海上风电场发展已导致成本大幅下降。在劳伦斯伯克利国家实验室专门研究电力市场和政策制定的资深科学家瑞安·威斯尔说：“与5年前相比，海上风力发电如今在成本方面竞争力比过去大得多。而且事实上，这是越来越多的州——尤其是东海岸各州，但或许不远的将来西海岸也会这么做——确定了更加大胆的海上风能目标的主要原因之一。”

威斯尔和劳伦斯伯克利国家实验室的其他研究人员估计，到2050年，风能的价格（包括海上风能）可能会降至2015年的一半。威斯尔说：“确实，最近的一些研究表明，即使电力行业深度脱碳，我们在谈论的成本和价格也很可能与我们今天所看到的情况没有多大区别。而原因很简单，那就是，几项关键的低碳技术的成本已加速下降。”

穆夏尔最常面对的荒诞说法是，对太阳能和风能的依赖会导致电力供应不那么可靠。但电网运营商已经应对全天和四季电力需求不断波动的问题。他说，有了适当的清洁能源组合，我们的电力供应就足够了。

穆夏尔说：“关于海上风能或任何可再生能源系统的最关键一点是，电网传输电力的可靠性和灵活性不会改变。”虽然我们需要采用新技术来储存电力，但太阳和风力的波动并非不可逾越的障碍。“电网的可靠性将下降是一种误解。”（编译/宋彩萍）