美國《大眾科學》網站刊登文章，分析了海上風能在美國的開發和利用問題。現將文章編譯如下：美國總統拜登4月份宣布，計劃到2030年將導致氣候變暖的碳排放量減少一半。為防止我們快速走向災難性氣候變化不可逆轉的一天，這是一項必要的任務。
但是，增加清潔能源並非沒有自身要考慮的棘手因素。一個問題是，把所有這些可再生能源放在哪裡。根據彭博社和美國普林斯頓大學發表的一篇分析文章，如果到2050年太陽能和風能佔全球能源消費總量的98%，那麼能源生產所需的土地將翻兩番。
這就是為什麼決策者們考慮到海上尋找解決辦法。拜登最近還承諾到2030年開發30吉瓦海上風能——如果這個目標得以實現，可能會減輕能源開發給土地造成的壓力。
如今，美國只有兩家小型海上風電場。但美國能源部的報告顯示，目前美國正在建設海上風電場，即將實現28581兆瓦的海上風電產能。以下是這些項目可以如何幫助我們實現美國的清潔能源目標。
海上風能如何運作
海上風力渦輪機產生的電力通過埋設在海底的電纜系統將電力輸送到岸上。海面上的渦輪機與陸地上的風力機看起來並沒有多大不同——除了大小不一樣。海上渦輪機的大小差不多是陸地上的風力機的兩倍，從水面到渦輪機葉尖約有500多英尺（1英尺約合0.3米，下同）。
它們之所以是理想的解決辦法，不僅因為避免了佔用土地，還因為海上風電場還可以產生更多的電力，原因是海上大風往往吹得更猛烈，而且持續不斷。這只是因為大風在海上刮起來毫無障礙——沒有高山、峽谷或建築物。
海上渦輪機通常安裝在插入海底的固定平台上，這就使得建設工程僅限於在水深不到200英尺的海面。但是，新的漂浮式海上風電技術可以使開發人員在更深的海域安裝渦輪機，這種技術可以使渦輪機漂浮的同時用系泊纜將它們固定在適當的位置。有一種誘人的可能性——美國一半以上的潛在海上風能資源位於水深超過200英尺的水域。
海上風電渦輪機能提供大量電力
美國國家可再生能源實驗室的研究人員估計，海上風能資源可能提供的能源總量或許是美國人目前消耗的能源量的近2倍。美國國家可再生能源實驗室海上風能研究項目負責人沃爾特·穆夏爾說：“我們永遠無法做到那樣，但這可以讓你知道我們有多少風能資源。”開放的沿海水域對於捕魚等其他用途是必要的，許多內陸州更適合陸上能源生產。穆夏爾說：“你不一定要利用海上風力資源來為堪薩斯城供電。”
然而，由於美國約80%的人口生活在沿海地區，開發利用海上風能資源可能被證明具有無可估量的價值，尤其是在東北部這樣的沒有開發能源的空間的地方。
至於到2030年能否實現30吉瓦的目標？穆夏爾說，這絕對是可以做到的，但並非毫無障礙。
開發海上風能的障礙
要引入渦輪機，聯邦政府必須將海洋水域租賃給風力開發公司，這是一個提出申請和批准的過程，可能要持續數年時間。這還要求與需要進入這些水域的其他組織進行談判，其中包括軍方、航運和漁業公司。漁民對這種事態發展會如何將他們排除在漁場之外表示擔憂。近海開發責任聯盟執行主任安妮·霍金斯最近對《紐約時報》記者說：“我們對漁業的監管已經比世界上其他任何地方都嚴格，因此漁民改變作業方式、到其他地方捕魚不是那麼的簡單。”
另一個問題是在陸地上建傳輸基礎設施。儘管最初海上風電場可以像化石燃料發電廠以前那樣接入電網，但最終將需要有新的輸電線路。為了擺脫化石燃料，不僅汽車需要利用電網充電，許多電器也需要使用電力；這意味着我們未來的能源需求將大得多，因此需要更多的傳輸基礎設施。由於這需要各級政府和土地所有者的批准，所以設計和建設這些輸電線路可能具有挑戰性。穆夏爾說：“這比建風電場要複雜得多。”
對於這些設施將給海洋生物造成怎樣的影響，這也是一些未知數。當風力渦輪機被固定安裝到海床時，安裝過程可能在水下產生噪聲。一條直徑10英尺的管道插入海底，發出叮噹響聲，這可能會令瀕危的露脊鯨等海洋動物焦慮不安。幸運的是，現在有了減少噪音的技術。
為什麼海上風能是一種低成本高效益且可靠的資源
儘管並非毫無挑戰，但海上風能可以為美國未來的電力需求提供一個大的楔子。與太陽能發電很相似，自首批渦輪機出現以來，風能成本（包括海上風能）已下降了。儘管美國目前幾乎沒有海上風力渦輪機，但歐洲和亞洲的海上風電場發展已導致成本大幅下降。在勞倫斯伯克利國家實驗室專門研究電力市場和政策制定的資深科學家瑞安·威斯爾說：“與5年前相比，海上風力發電如今在成本方面競爭力比過去大得多。而且事實上，這是越來越多的州——尤其是東海岸各州，但或許不遠的將來西海岸也會這麼做——確定了更加大膽的海上風能目標的主要原因之一。”
威斯爾和勞倫斯伯克利國家實驗室的其他研究人員估計，到2050年，風能的價格（包括海上風能）可能會降至2015年的一半。威斯爾說：“確實，最近的一些研究表明，即使電力行業深度脫碳，我們在談論的成本和價格也很可能與我們今天所看到的情況沒有多大區別。而原因很簡單，那就是，幾項關鍵的低碳技術的成本已加速下降。”
穆夏爾最常面對的荒誕說法是，對太陽能和風能的依賴會導致電力供應不那麼可靠。但電網運營商已經應對全天和四季電力需求不斷波動的問題。他說，有了適當的清潔能源組合，我們的電力供應就足夠了。
穆夏爾說：“關於海上風能或任何可再生能源系統的最關鍵一點是，電網傳輸電力的可靠性和靈活性不會改變。”雖然我們需要採用新技術來儲存電力，但太陽和風力的波動並非不可逾越的障礙。“電網的可靠性將下降是一種誤解。”（編譯/宋彩萍）