Возобновляемые источники энергии обязательны. Как и защита морских обитателей.
Создание ветряных электростанций в Атлантике и Средиземном море может оказаться довольно сложной задачей. Риган Фрейзер на Unsplash
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии подсчитала, что даже если в США будет восстановлен один процент потенциала оффшорной ветровой энергии, она сможет обеспечивать энергией около 6,5 миллионов домов. В настоящее время в стране есть только одна действующая коммерческая оффшорная ветряная электростанция у побережья Род-Айленда. Ветряная электростанция на острове Блок производит 30 мегаватт электроэнергии после начала коммерческой эксплуатации в конце 2016 года. Но администрация Байдена стремится к 2030 году иметь 20 процентов энергии ветра, которая будет генерировать 300 гигаватт электроэнергии (одного гигаватт достаточно для питания около 750 000 домов).
Федеральное правительство в настоящее время активно инвестирует в морские ветряные электростанции, которые будут установлены в пяти штатах Восточного побережья в течение следующего десятилетия. Декарбонизация электросетей имеет жизненно важное значение для сокращения выбросов парниковых газов. Тем не менее, следующей большой задачей для ветроэнергетики является обеспечение экологической устойчивости ферм за счет сокращения и смягчения любого негативного воздействия на морские экосистемы.
Ученые преимущественно проводили существующие исследования воздействия морских ветряных электростанций на окружающую среду в Северной Европе, где морские турбины начали работать в 1991 году. «Но воздействие в Средиземноморском регионе и США не такое, как в Северное море», - говорит Хосеп Льорет Романьяч, морской биолог и профессор Университета Жироны.
Северное море простирается между Великобританией, Норвегией, Данией, Германией, Нидерландами, Бельгией и Францией. Его континентальный шельф - или край континента, лежащего под океаном, - намного длиннее и шире, чем средиземноморский и североамериканский континентальный шельф, объясняет Романьяк. Он добавляет, что континентальный шельф меньшего размера означает, что строители должны размещать турбины ближе к береговой линии.
«Именно тогда возникает конфликт с вопросами сохранения морской среды», - говорит он.
Ветряные турбины могут разрушать морское дно, его флору и фауну
В исследовании 2022 года, опубликованном в журнале Science of the Total Environment, Романьяч и его коллеги проанализировали потенциальное воздействие на окружающую среду предлагаемого крупномасштабного проекта морской ветряной электростанции на полуострове Кап-де-Креус, расположенном в Каталонии, и Залив Роз в Испании. Эти регионы окружают восемь охраняемых морских территорий. Они обнаружили, что морская ветряная электростанция, которая будет включать строительство 80 турбин выше Статуи Свободы, окажет значительное воздействие на морское дно, чего Северная Европа обычно избегала.
“Дно Северного моря в основном илистое. Но в других частях мира есть много морского биоразнообразия, включая водоросли и глубоководные кораллы, которые могут быть повреждены на этапах строительства и эксплуатации», - говорит он. «Политики должны учитывать эти особенности, которые делают разнообразные морские среды обитания очень чувствительными к человеческому давлению».
Ветряная электростанция, которая может быть запущена в 2026 году, будет оснащена инновационными плавучими турбинами для использования в глубоких водах Средиземного моря. Эти плавучие конструкции будут удерживаться на месте длинными тросами и цепями. Системы крепления будут плотно удерживать тросы и цепи на морском дне. «Эти плавучие ветряные электростанции требуют огромных систем швартовки и якорной стоянки, которые могут повлиять на целостность морского дна. Морские млекопитающие могут столкнуться или запутаться в проводах», - добавляет он.
Подводный шум, создаваемый ветряными электростанциями на этапах строительства, смешивается с другими звуками человеческой деятельности, такими как парусный спорт и бурение нефтяных скважин, и влияет на поведение морских млекопитающих. Акулы, скаты, дельфины, киты и другие млекопитающие используют электромагнитные волны для перемещения по морю и охоты на свою добычу. Эта деятельность прерывается, особенно во время установки массивных ветряных турбин.
Кроме того, эти плавучие платформы также привлекательны для инвазивных видов, которые могут нарушить хрупкий баланс морской экосистемы, объясняет Романьяч. Увеличение активности на этапах установки и обслуживания морских ветряных электростанций означает, что с прибывающих судов могут появляться неместные морские виды. Суда являются хорошо известными переносчиками неместных видов через водообмен и обрастание корпуса (накопление морской растительности снижает скорость судна).
Неместные виды, такие как медуза Rhopilema nomadica, по своей природе весьма приспособлены и безжалостно проникают в местные морские среды обитания. Они представляют серьезную угрозу для морского биоразнообразия и наносят значительный экологический и экономический ущерб местным рыбацким сообществам, как только становятся инвазивными.«Это затрагивает всю трофическую цепь морской экосистемы от поверхности моря до дна», - говорит Романьяч.
«Соединенные Штаты находятся в очень похожей ситуации, что и средиземноморские регионы. В США финансируется множество крупномасштабных проектов ветряных электростанций с плавучими турбинами, при этом мало что известно об их местном воздействии», - добавляет он.
Как мы можем защитить морские экосистемы?
Несмотря на все безысходность, исследователи обнаружили, что морские ветряные турбины могут действовать как искусственные рифы при определенных обстоятельствах. Во время пилотного проекта морской ветроэнергетики в Вирджиния-Бич в 2020 году местные жители заметили, что стальные фундаменты турбин стали средой обитания для водорослей и мидий. Фонды привлекали стаи рыб, таких как махи, живца и морского окуня.
«В районах моря с деградировавшей средой обитания ветряные турбины помогают обеспечить большее биоразнообразие. Например, в Северном море некоторые районы пострадали от перелова из-за использования донных траулеров. Оффшорные ветряные турбины помогли восстановить [эти экосистемы]», - объясняет Романьяч.
Но для морской среды обитания, в которой уже есть коралловые рифы и другие формы биоразнообразия, он предупреждает, что воздействие ветряной электростанции может принести больше вреда, чем пользы.
«Мы опасаемся, что у энергетических компаний возникнет соблазн заняться морскими охраняемыми районами, где рыболовство запрещено, потому что остальная часть моря уже переполнена другой коммерческой деятельностью. Эффект искусственного рифа не будет работать в горячих точках морского биоразнообразия», - предупредил он далее.
Тщательная оценка того, какие районы моря лучше подходят для морских ветряных электростанций, может помочь, исследователи говорят, что бесшумные технологии также могут смягчать и минимизировать неблагоприятное воздействие подводного шума на хрупкие морские экосистемы.
На этапе строительства ударная установка фундамента на морское дно может быть особенно шумной, говорит Якоб Тугаард, профессор и старший исследователь морских млекопитающих в Орхусском университете.
Эффективной мерой по смягчению последствий являются воздушные завесы, добавляет он. Эта технология включает в себя размещение перфорированного шланга вокруг строительной площадки на морском дне. Он создает густую завесу из пузырьков воздуха, создаваемых сжатым воздухом, увеличивая плотность воды и приглушая строительные шумы.
Чтобы защитить североатлантических китов, находящихся под угрозой исчезновения, администрация Байдена недавно объявила о межведомственной инициативе по превращению морской ветроэнергетики в экологически безопасную. Некоторые меры включают ограничение скорости судов для всех видов строительства и эксплуатации на скорости 10 узлов или ниже.
Фрэнсин Кершоу, старший научный сотрудник Совета по защите национальных ресурсов, в своем блоге также рекомендовала гравитационный фундамент в качестве еще одной меры по смягчению последствий. Фундаменты турбин не нужно вбивать в морское дно - гигантские бетонные блоки, размещенные на дне моря, тоже могут помочь. Эта технология уже используется на морских ветряных электростанциях в Швеции, Дании, Бельгии и Германии.
Но Романьяч предупреждает, что меры по смягчению последствий могут быть недостаточными для защиты морской среды обитания, которая естественным образом защищает от изменения климата с помощью «голубого углерода», - говорит Романьяч. «Оффшорные ветряные электростанции также эффективны для смягчения последствий изменения климата, но если они нанесут ущерб морским охраняемым районам или горячим точкам биоразнообразия, в долгосрочной перспективе большая часть их преимуществ будет потеряна».