尽量减少海上风电对自然的影响很棘手，但并非不可能

美国国家可再生能源实验室估计，即使美国海上风能的潜力只有 1%，也能为约 650 万户家庭供电。目前，美国只有一座位于罗德岛海岸的商业海上风电场在运营。布洛克岛风电场于 2016 年底开始商业运营，发电量为 30 兆瓦。但拜登政府的目标是到 2030 年，风能的利用率达到 20%，发电量为 300 千兆瓦（1 千兆瓦足以为约 75 万户家庭供电）。

联邦政府目前正在积极投资海上风电场，计划在未来十年内在美国东海岸的五个州安装。电网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电场在环境上可持续，减少和减轻对海洋生态系统的任何负面影响。

科学家主要在北欧开展了有关海上风电场对环境影响的研究，海上风力涡轮机于 1991 年开始在北欧运行。“但与北海相比，地中海地区和美国的影响并不相同，”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。罗马纳赫解释说，北海的大陆架（即位于海底的大陆边缘）比地中海和北美大陆架更长更宽。他补充说，大陆架变小意味着建造者必须将涡轮机安装在更靠近海岸线的地方。

“那就是当与海洋保护问题发生冲突时，”他说。

风力涡轮机可能会破坏海底及其动植物

在 2022 年发表在《整体环境科学》杂志上的一项研究中，罗马纳赫及其同事分析了位于加泰罗尼亚的 Cap de Creus 半岛和西班牙罗萨斯湾拟建的大型海上风电场项目对环境的潜在影响。这些地区周围有八个海洋保护区。他们发现，海上风电场将涉及建造 80 台比自由女神像还高的涡轮机，将对海底产生重大影响，而北欧人通常会避免这种影响。

“北海的海床大多是泥泞的。但在世界其他地方，有很多海洋生物多样性，包括海草和深水珊瑚，它们可能会在建设和运营阶段受到破坏，”他说。“政策制定者需要考虑这些特殊性，这些特殊性使得多样化的海洋栖息地对人类压力高度敏感。”

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该风电场可能于 2026 年投入运营，将配备创新的浮动涡轮机，供地中海深水区使用。这些浮动结构将用长电缆和链条固定。锚固系统将把电缆和链条牢牢固定在海底。“这些浮动风电场需要巨大的系泊和锚固系统，这可能会影响海底的完整性。海洋哺乳动物可能会相撞或被电线缠住，”他补充道。

风力发电场在建设阶段产生的水下噪音与人类活动（如航行和石油钻探）产生的其他声音累积在一起，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穿越海洋并捕食猎物。这些活动会受到干扰，尤其是在安装大型风力涡轮机期间。

此外，这些浮动平台还对可能改变海洋生态系统脆弱平衡的入侵物种具有吸引力，罗马纳赫解释道。海上风电场安装和维护阶段的活动增加意味着非本地海洋物种可能从进入的船只中出现。众所周知，船只通过水交换和船体污垢（海洋生物的积累会降低船速）携带非本地物种。

外来物种，如海蜇水母，生性非常投机取巧，会无情地入侵当地海洋栖息地。它们对海洋生物多样性构成重大威胁，一旦入侵就会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，”罗马纳赫说。

“美国的情况与地中海地区非常相似。美国资助了许多带有浮动涡轮机的大型风力发电场项目，但对其对当地的影响却知之甚少，”他补充道。

我们如何保护海洋生态系统？

尽管前景不容乐观，但研究人员发现，在适当的环境下，海上风力涡轮机可以充当人工礁石。在弗吉尼亚海滩 2020 年的海上风电试点项目中，当地人发现涡轮机的钢制基础已成为藻类和贻贝的栖息地。这些基础吸引了成群的鱼，例如鲯鳅、饵鱼和鲈鱼。

“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，一些地区因使用底拖网渔船而遭受过度捕捞。海上风力涡轮机有助于恢复[这些生态系统]，”罗马纳赫解释说。

但对于已经有珊瑚礁和其他形式生物多样性的海洋栖息地，他警告说，风电场的影响可能弊大于利。

“我们担心能源公司会受到诱惑，在禁止捕鱼的海洋保护区内建立渔业保护区，因为其余海域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不会起作用，”他进一步警告道。

研究人员表示，仔细评估哪些海域更适合建造海上风电场可以有所帮助，同时，静音技术也可以减轻和减少水下噪音对脆弱海洋生态系统的不利影响。

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奥胡斯大学教授兼高级海洋哺乳动物研究员雅各布·图加德 (Jakob Tougaard) 表示，在建设阶段，将地基打入海床的冲击力会特别大。

他补充说，气泡幕是一种有效的缓解措施。这项技术包括在海床上的施工现场周围放置穿孔软管。它形成一层厚厚的气泡幕，由压缩空气产生，增加了水的密度并减弱了施工噪音。

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，旨在使海上风电活动变得环保。一些措施包括将所有建造和运营的船舶速度限制在 10 节或以下。

美国国家资源保护委员会的高级科学家弗朗辛·克肖也在她的博客中推荐了重力基础作为另一种缓解措施。涡轮机的基础不需要被锤入海底——放置在海底的巨型混凝土块也可以起到同样的作用。瑞典、丹麦、比利时和德国的海上风电场已经采用了这项技术。

但罗马纳赫警告称，缓解措施可能不足以保护海洋栖息地，因为海洋栖息地可以通过“蓝碳”自然抵御气候变化。“海上风电场对缓解气候变化也很有效，但如果它们破坏海洋保护区或生物多样性热点，从长远来看，它们的大部分好处都会消失。”