太平洋蘊藏潛在之清潔、可再生的能源。上個月,聯邦政府採取了重大措施,來開發利用這一項能源。
海洋能源管理局 (The Bureau of Ocean Energy Management) 在加州中部和北部拍賣了五個租賃區域,面積超過 373,000 英畝。北加州地區包括洪堡縣 (Humboldt County) 尤里卡 (Eureka) 附近的兩個區域,和聖路易斯 (San Luis) 奧比斯波縣 (Obispo County) 莫羅灣 (Morro Bay) 以西水域的三個區域。這兩個區域離岸約20英里。
總共五家得標公司,包含一家美國公司與四家歐洲公司。總金額超過7.57億美元,以獲得在太平洋區域建設風電場的權利。
州與地方政府寄望於海上風能,以協助達成未來數十年可再生能源的目標。加州的目標是到2030年時,每年產生2,000至5,000MW的海上風能,並於2045年時,達到25,000MW。根據加利福尼亞能源委員會 (California Energy Commission) 的說法,這將「足以在本世紀中葉,為375萬戶和2,500萬戶家庭提供電力」。
根據海洋能源管理局的資料,新拍賣的區域「有可能產生超過4.6GW的海上風能,足以為超過150萬戶家庭供電」。
如果您像我和Marty McFly (電影「回到未來」男主角) 一樣,您可能會想知道:一個 GW 到底是什麼樣的概念?
Arne Jacobson協助我回答:一個 GW 等於十億瓦。
他是Schatz能源研究中心 (Schatz Energy Research Center) 的主任,該中心致力於促進和研究清潔、可再生的能源技術。本週我與他進行交談,以更了解這些風力發電機 (wind turbines) 將會做什麼,以及它們何時開始運轉。
對於Jacobson而言,推動海上風電,「實際上是在考慮如何緩解氣候變遷,以及如何使能源系統脫碳 (decarbonize)」。至於這些風場會有多少台風力發電機,這取決於地區和每台風機的發電能力。如果完全建成,洪堡縣 (Humboldt County) 附近的區域最終可能會有大約100到150台風力發電機。莫羅灣 (Morro Bay) 附近的區域則是洪堡縣的兩倍。
以下是我們談話中的其他四個要點:
1. 在太平洋利用風力發電所面臨的獨特挑戰
海上雖然有很多風可以驅動風力發電機,但風力最大的區域位於深水區之上方,這對於固定於海床的風機來說太深了。這些西海岸風電場的風機必須是漂浮式的,並用一系列的錨 (anchors) 和繫泊繩 (mooring lines) 固定。
絕大多數運行中的海上風機都是固定於海床,因此浮動風機 (floating turbines) 處於技術發展的早期階段。Jacobson說,「就海上風電而言,加州肯定不如東海岸的某些區域,安裝過固定於海床的風機;但我認為,考慮漂浮式風機時,我們則在某些方面居於領先」。
海上風機也比陸上風機要大得多。Jacobson表示,預計海上風機距離主輪轂 (main hub) 約600英尺,安裝葉片時約900英尺高,更大的風機意味著更大的發電量。海上風機發電量預計將達到 12-15 MW,而陸上風機通常產生 3 或 4 MW。
2. 需要更多的基礎設施 (和資金)
Jacobson認為,加州海上風電面臨的最大挑戰為:「對於電力傳輸基礎設施的巨額投資,以達到能夠處理海上風電場產生的所有電力」。「大規模建設新的港口基礎設施,以處理風機從陸地到公海的組裝和運輸」。
加州的電力系統還沒有準備好吸收和傳輸浮式風機所產生的數十億瓦特電力。在加州西北部尤其如此,那裡的電網很弱,當地的電力基礎設施的發展需要一些時間。另一個問題是,建造風機並將其運送到海中,需要得天獨厚的港口條件。例如,舊金山灣的港口並不適合,因為風機太高使得運送的船舶無法由金門大橋下方航行通過。
3. 對環境的影響在很大的程度上仍然未知
應用相對較新的技術,浮式風電場對海洋生態系統的影響尚不明朗。
與陸上風機一樣,鳥擊仍然是一個問題。Jacobson指出,信天翁等一些依靠海風動態翱翔的海鳥可能處於危險之中。但是當沒有風電場存在時,很難知道海鳥將如何與風電場相互作用,在海上建造初步的專案確實有助於了解問題的所在。風在這個過程中起著重要作用,早期建模結果顯示風電場可能會影響上升氣流。如果你有一個非常大的風力發電場,你實際上是在減緩下游的風力。這肯定需要額外的分析,而且非常重要,因為我們不能以任何形式大幅破壞食物鏈。
4. 時間線待定
莫羅灣 (Morro Bay) 附近的電網比洪堡縣 (Humboldt County) 地區的電網更強,可能會首先開始安裝風機。但實際上,它們要十年後才能產生巨大的能量。為了實現這些目標,我們必須做很多事,而且必須很快。另一個複雜且重要的問題是,必須花時間以確保較小、較邊緣的地區也能參與這個程序。該地區的人民不希望只是感覺正在建設大型的專案,用以滿足該州人口較多地區的需求,而對該地區卻沒有顯著的益處。人民會知道如何反對這些建設,因此我們必須盡快在這些事情上達成共識。
我問Jacobson是否樂觀地認為加州可以實現其可再生能源目標,因為州和聯邦政府領袖希望緩解氣候變遷的危機。Jacobson表示,「完成這一切所需要的技術已經存在,所以這讓我感到樂觀。另外,這真的需要仰賴有足夠的經濟來源(economic resources) 和政治決心 (political will)」。
2023.1.12 Los Angeles Times by Ryan Fonseca