美国国家可再生能源实验室估计，即使美国海上风能潜力的百分之一得以利用，也能为大约 650 万户家庭供电。目前，美国只有一个商业海上风力发电场在罗德岛海岸外运行。布洛克岛风力发电场在 2016 年底开始商业运营后，可产生 30 兆瓦的电力。但拜登政府的目标是到 2030 年实现 20% 的风能发电量，这将产生 300 吉瓦的电力（一吉瓦足以为大约 75 万户家庭供电）。
联邦政府目前正在积极投资海上风力发电场，计划在未来十年内在东海岸的五个州安装。电力网的脱碳对于减少温室气体排放至关重要。然而，风能面临的下一个重大挑战是确保风力发电场在环境可持续性方面，通过减少和缓解对海洋生态系统的任何负面影响。
现有关于海上风力发电场环境影响的研究主要由科学家在北欧进行，北欧的海上风力涡轮机自1991 年开始运营。“但地中海地区和美国的[环境]影响与北海不同，”赫罗纳大学海洋生物学家兼教授 Josep Lloret Romañach 说。
北海横跨英国、挪威、丹麦、德国、荷兰、比利时和法国之间。它的大陆架——即位于海洋下方的陆地边缘——比地中海和北美大陆架要长得多、宽得多，Romañach 解释道。他补充说，大陆架较小意味着建设者必须将涡轮机建得离海岸线更近。
“那时就会与海洋保护问题发生冲突，”他说。
风力涡轮机可能扰乱海底及其动植物
在 2022 年发表于《环境科学与技术》期刊的一项研究中，Romañach 和同事们分析了一个拟建的西班牙加泰罗尼亚半岛和玫瑰湾大型海上风力发电场项目的潜在环境影响。这些地区周围有八个海洋保护区。他们发现，这个将建造 80 座比自由女神像还高的风力涡轮机的海上风力发电场，将对海底造成严重影响，而这在北欧通常是可以避免的。
“北海的海床大部分是泥泞的。但在世界其他地方，有大量的海洋生物多样性，包括海草和深水珊瑚，它们在建设和运营阶段可能会受到损害，”他说。“决策者需要考虑这些特殊性，它们使得多样的海洋栖息地极易受到人类压力的影响。”
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这座可能于2026 年投入使用的风力发电场，将采用创新的浮动涡轮机，用于地中海的深水区域。这些浮动结构将通过长电缆和链条固定。锚固系统将把电缆和链条牢牢地固定在海床上。“这些浮动风力发电场需要巨大的系泊和锚固系统，这会影响海床的完整性。海洋哺乳动物可能会发生碰撞或被电线缠住，”他补充道。
风力发电场在建设阶段产生的海底噪音，会与其他人类活动（如航行和石油钻探）的声音累积，并影响海洋哺乳动物的行为。鲨鱼、鳐鱼、海豚、鲸鱼和其他哺乳动物利用电磁波在海中穿行并捕食猎物。这些活动会受到干扰，尤其是在安装巨大风力涡轮机的过程中。
此外，这些浮动平台也吸引入侵物种，这可能会改变脆弱的海洋生态系统的平衡，Romañach 解释说。海上风力发电场安装和维护阶段活动的增加意味着，非本地海洋物种可能通过来往船只出现。船只因水体交换和船体附着（海洋生物生长物的堆积会降低船速）而成为非本地物种的已知携带者。
像游牧箱水母（Rhopilema nomadica jellyfish）这样的外来物种，天生具有高度机会主义性，会残酷地侵入当地海洋栖息地。一旦它们成为入侵物种，它们就会对海洋生物多样性构成重大威胁，并给当地渔业社区带来重大的生态和经济损失。“这会影响海洋生态系统从海面到海底的整个食物链，”Romañach 说。
“美国的情况与地中海地区非常相似。许多大型风力发电场项目都得到了资助，其中许多项目采用了浮动涡轮机，但人们对其当地影响的了解却很少，”他补充道。
我们如何保护海洋生态系统？
尽管存在所有负面情况，研究人员发现，在适当的情况下，海上风力涡轮机可以充当人工鱼礁。在弗吉尼亚海滩 2020 年试点海上风电项目中，当地人观察到涡轮机的钢质基础已成为藻类和贻贝的栖息地。这些基础吸引了鬼头刀、小杂鱼和鲈鱼等鱼群。
“在栖息地退化的海域，风力涡轮机有助于提供更多的生物多样性。例如，在北海，一些区域因底拖网捕捞而遭受过度捕捞。海上风力涡轮机有助于恢复[这些生态系统]，”Romañach 解释道。
但他警告说，对于已经拥有珊瑚礁和其他生物多样性形式的海洋栖息地而言，风力发电场的影响可能会弊大于利。
“我们担心能源公司会倾向于选择禁止捕捞的海洋保护区，因为海洋的其他部分已经挤满了其他商业活动。人工鱼礁效应在海洋生物多样性热点地区将不起作用，”他进一步警告。
研究人员表示，仔细评估哪些海域更适合建造海上风力发电场可能有所帮助，而安静的技术也可以减轻和最小化水下噪音对脆弱海洋生态系统的负面影响。
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雅各布·托加德（Jakob Tougaard），奥尔堡大学教授兼高级海洋哺乳动物研究员表示，在建设阶段，将基础打入海底的冲击性打桩可能会产生特别大的噪音。
他补充说，一种有效的缓解措施是气泡幕。这项技术包括一个放置在海床施工现场周围的多孔软管。它通过压缩空气产生厚厚的气泡幕，增加水的密度并减弱施工噪音。
为了保护极度濒危的北大西洋露脊鲸，拜登政府最近宣布了一项多机构倡议，以使海上风力活动对环境友好。一些措施包括将所有施工和运营船只的速度限制在每小时 10 节或以下。
国家资源保护委员会（National Resources Defense Council）高级科学家 Francine Kershaw 在她的博客中，也推荐了重力式基础作为另一种缓解措施。涡轮机的基础不需要打入海底——放在海底的巨大混凝土块也能起到作用。这项技术已经应用于瑞典、丹麦、比利时和德国的海上风力发电场。
但 Romañach 警告说，缓解措施可能不足以保护海洋栖息地，这些栖息地通过“蓝碳”自然地抵御气候变化，Romañach 说。“海上风力发电场对于减缓气候变化也很有效，但如果它们破坏了海洋保护区或生物多样性热点地区，从长远来看，其大部分效益将付之东流。”
