拜登总统于4月宣布了到2030年将气候变暖排放量减半的计划。这是防止我们走向灾难性和不可逆转的气候变化的必要举措。
但是，提高清洁能源的产量也并非没有其棘手的考量。一个问题是将所有这些可再生能源放在哪里。根据彭博社和普林斯顿大学的一项分析，如果到2050年太阳能和风能提供98%的能源，那么用于生产能源的土地需求量可能会增加四倍。
因此，政策制定者正在寻求海洋解决方案。总统还于近期承诺到2030年开发30吉瓦的海上风能——如果这一目标得以实现，将减轻陆地为支持大规模能源开发而承受的压力。
如今，美国只有几座小型海上风力发电厂。但能源部报告称，目前有28,581兆瓦的海上风电装机容量正在建设中。以下是这些项目如何帮助我们实现美国清洁能源目标。
海上风能是如何工作的
海上风力涡轮机通过埋在地下的电缆将电力输送到岸上。水面上的涡轮机与陆地上的风车看起来差别不大——除了尺寸。海上涡轮机比陆地上的大两倍，从水面到叶片尖端高出500多英尺。
它们不仅理想地避免了占用陆地，而且海上风力发电厂还可以生产更多电力，因为海洋上的风往往吹得更强、更稳定。这仅仅是因为海上风的阻碍物很少——没有山脉、山谷或建筑物。
海上涡轮机通常安装在固定在海床上的基础上，这限制了施工水域的深度在200英尺以内。但新的浮动技术，通过浮筒固定涡轮机并用系泊线将其固定到位，可以使开发商在更深的海域安装涡轮机。这是一个诱人的可能性——美国超过一半的海上风能资源位于200英尺深的海域。
海上涡轮机可以提供大量电力
国家可再生能源实验室的研究人员估计，海上风能资源的潜力是美国目前能源消耗量的近两倍。“我们永远不可能达到这个水平，但这能让你了解我们拥有多少资源，”国家可再生能源实验室海上风能研究负责人沃尔特·穆西亚尔说。开阔的沿海海域对捕鱼等其他用途是必要的，而且许多内陆州的能源供应更适合陆地发电。“你不会特意用海上风能来为堪萨斯城供电。”
然而，考虑到美国约80%的人口居住在沿海地区，利用海洋的风能储备可能极其宝贵，尤其是在东北部等陆地能源开发空间有限的地区。
至于实现2030年前30吉瓦的目标？穆西亚尔表示，这绝对可行，但并非没有障碍。
海上风能的障碍
为了引进涡轮机，联邦政府必须将海域租赁给风能开发商，这一选址和许可过程可能需要数年时间。这还需要与其他需要使用这些海域的群体进行谈判，包括军队、航运和渔业。渔民们对这些开发可能会限制他们捕鱼区域表示担忧。“我们的渔业已经比世界任何地方都受到更严格的监管，所以渔民不能简单地更换设备去其他地方捕鱼，”负责任海上开发联盟执行董事安妮·霍金斯最近在《纽约时报》上表示。
另一个问题是在陆地上建造输电基础设施。尽管初期海上风电场可以基本上接入现有的电网，但最终将需要新的输电线路。为了摆脱化石燃料，汽车需要接入电网充电，许多家用电器也需要电气化；这意味着我们未来的能源需求将大大增加，因此需要更多的输电基础设施。规划和建造这些线路可能很困难，因为需要获得多层政府和地主的批准。“这比风力发电场要复杂得多，”穆西亚尔说。
关于这些设施将如何影响海洋生物，也存在一些未知数。当固定式涡轮机安装在海床上时，安装过程会产生水下噪音。一根直径10英尺的管道被敲入海床发出的巨响可能会给濒危的露脊鲸等海洋动物带来压力。幸运的是，有一些技术可以减弱声音，例如在施工区域周围制造一个气泡幕，以分散声音。
为什么海上风能是一种成本效益高且可靠的资源
海上风能虽然并非没有挑战，但可以为美国未来的电力需求提供很大一部分。而且，与太阳能一样，自第一批涡轮机出现以来，风能（包括海上风能）的成本一直在下降。尽管美国目前的海上涡轮机数量很少，但欧洲和亚洲海上风电场的开发已导致成本大幅下降。“与五年前相比，海上风能今天的成本竞争力要强得多，”劳伦斯伯克利国家实验室专注于电力市场和政策发展的资深科学家瑞安·怀瑟说。“事实上，这是越来越多的州，尤其是在东海岸，甚至可能在不久的将来在西海岸，设定更积极的海上风能目标的关键原因之一。”
怀瑟和劳伦斯伯克利国家实验室的其他研究人员估计，到2050年，风能价格（包括海上风能）可能会降至2015年价格的一半。“确实有许多近期研究表明，即使在电力部门实现了非常深入的脱碳，我们的成本和价格可能与我们现在看到的家庭成本和价格相差无几，”怀瑟说。“简单的原因是，几种关键的低碳技术的成本已经加速下降。”
穆西亚尔最常驳斥的神话是，依赖太阳能和风能会导致电力不可靠。但他表示，电网运营商已经能够应对全天和跨季节波动的电力需求。通过正确组合清洁能源，我们的供应将是充足的。
“关于海上风能或任何可再生能源系统的底线是，电网的可靠性和灵活性不会改变，”穆西亚尔说。虽然我们需要采用新技术来储存电力，但太阳能和风能的波动并非不可逾越的障碍。“认为电网的可靠性会下降是一种神话。”
