散落在大西洋海底的一种绿色矿物是乔·拜登总统启动海上风能产业计划的最新障碍。
海绿石是一种类似于鱼缸里的绿沙的沉积物。但如果被打桩机重击,它就会破碎,形成一层粘土。
单桩——将空心钢管深入海底以支撑涡轮机塔——通常无法通过锤击穿过厚厚的浆料,从而切断了美国首批海上风力发电场最便宜、最受欢迎的基础。
能源部国家可再生能源实验室的海上风能专家乔治·哈格曼(George Hagerman)说:“当单桩通过它时,发生的事情几乎就像魔术一样。”“它突然变得非常非常粘,几乎像石膏一样。”
在北大西洋的几个海上风电租赁区域发现了这种矿物,对已经面临高成本和微薄利润的海上风电项目构成了越来越大的威胁。新英格兰和纽约海岸附近至少有四个风电租赁区——灯塔风、帝国风、新英格兰风和日出风——都在努力解决海绿石问题。
海绿石的挑战给拜登政府带来了巨大的压力,由于该行业面临的经济逆风,拜登政府一直没有实现到本十年末用海上风力发电为1000万户家庭供电的目标,这大约是3万兆瓦的海上电力。
内政部拒绝就海绿石置评。
但内政部长德布·哈兰德(Deb Haaland) 6月7日在马里兰州安纳波利斯(Annapolis)举行的一次活动上表示,她的部门正在“夜以继日地向清洁能源过渡”。
她说:“我们的政府一直专注于实现我们许多人认为不可能的事情——一个繁荣和可持续的国内海上风电产业。”
负责海上能源开发的美国海洋能源管理局(Bureau of Ocean Energy Management)拒绝就这种矿物接受采访。在BOEM去年发布的一份文件中,该局表示,开发商在大西洋的租赁区“不可避免地会遇到”海绿石,其属性对建设海上风力发电场构成“重大风险”。
一些海上风电开发商通过取消涡轮机位置来处理海绿石,这是一个比开拓新的钻井技术或寻找替代基础更便宜的选择,但这可能会减少风力发电场的功率输出。
此外,由于海绿石的规模未知,避免被视为不是一个长期的解决方案。开发商和联邦机构正争先恐后地了解更多关于这种矿物的信息,了解它的沉积地点以及如何在其中安装涡轮机。
“开发商非常保守,只会消除那些看起来风险很高的头寸。哈格曼说,他也是老道明大学海岸物理海洋学中心的资深科学家。
美国地质调查局正在整理有关海绿石的所有文献资料,并计划在今年晚些时候发布一份报告和地理信息系统(GIS)地图,以帮助解决有关该矿物存在位置的重大数据缺口。开发商也在研究海绿石砂的打桩技术,这是挪威岩土技术研究所(Norwegian Geotechnical Institute)牵头的一个项目。
尽管研究人员收集了有关绿沙的新信息,但官员们试图让涡轮机远离一些渔场,这让他们感到沮丧。海绿石的存在在一些情况下限制了开发商避开鱼类栖息地的能力。
在谈到海绿石的连锁反应时,中大西洋渔业管理委员会(midatlantic fishery management Council)的渔业管理专家朱莉娅·比蒂(Julia Beaty)说,“感觉上,减少涡轮机的使用,或者不在租赁区域的某些部分建造涡轮机,似乎没有灵活性。”“人们正在推动尽可能多地建设,以创造尽可能多的电力。”
跟踪海绿石
美国地质勘探局表示,它计划今年完成海绿石矿床的现有数据汇编,这是一个与美国安全和环境执法局合作的项目,包括现有和未来的风力区。
上一次对近海海绿石的位置进行全面分析是在20世纪60年代,当时美国政府要求调查美国近海大陆架的特征。在1972年的一份报告中,美国地质勘探局在从新斯科舍省到新泽西州的样本中发现了绿砂沉积物。
领导海绿石合成研究的海洋地质学家劳拉·兄弟(Laura Brothers)说,美国近海地区面积很大,其中大部分尚未被描述。
美国地质勘探局还在其研究和数字地图中确定了大西洋沿岸可再生能源的其他危害。但是,即使在一个地方收集了已知的海绿石数据,也无法全面了解海绿石在海上的分布情况。
“我们只报告海绿石存在的地方,已经明确确定。因此,这样一来,我们的报告是最低限度的。”“但桌面研究是一个很重要的起点,可以让我们了解那里有什么。”
对于开发商来说,海绿石的存在不仅是工程或成本方面的挑战。它加剧了风能开发与渔业之间的冲突。
当BOEM考虑在Equinor的Empire Wind 1和Empire Wind 2海上风电项目之间设置缓冲区时,其目标是增加该地区渔民的通道。
但根据联邦记录,海绿石的存在可能会在该租赁区域消除多达22个潜在的单桩位置,使渔业缓冲区成为涡轮机的重要房地产。
类似的故事也出现在其他项目中。
根据联邦文件,BOEM考虑了Ørsted日出风的多种替代布局,这些布局可以减少涡轮机的位置,以减少对渔业的影响,但海绿石使得部分租赁区域无法开发。如果Ørsted切断了捕鱼栖息地的涡轮机,该项目将无法产生924兆瓦的电力——日出公司合同为纽约电网提供的电量。
海绿石对替代涡轮机布局的偶尔限制令渔业专家感到沮丧,因为它有时会在环境审查过程中被发现并披露。
渔业委员会的贝蒂说,海绿石是一个“明显的例子”,说明为什么减少渔业的建议需要在早期的过程中获得有用的数据。渔业委员会为美国国家海洋和大气管理局渔业部门提供渔业栖息地方面的建议。比蒂说,专家们提出的建议并不知道风电项目区域的实际可行性。
美国国家海洋和大气管理局渔业部门也同样在租赁地区寻求海绿石的早期鉴定。
2023年4月,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)在给BOEM的一封信中写道:“我们了解到,海绿石的存在正在为一些项目的建设可行性带来问题,而确定这些限制条件所需的岩土工程核心的收集正在后期进行。”信中提到了南海岸风能海上风电项目(以前称为五月花风)的环境审查草案。
美国国家海洋和大气管理局表示:“目前尚不清楚这些研究是否已经在该租赁区域进行,以及这些调查的结果将如何影响建设可行性或基础选择。”
NOAA在给POLITICO的E&E新闻的一份声明中说,它建议开发商在向BOEM提出建设和运营计划之前对海底进行调查。这样,在批准项目之前,BOEM将在环境审查过程草案中考虑这些信息。
南海岸风能公司对外事务主管丽贝卡·乌尔曼(Rebecca Ullman)不愿证实马萨诸塞州玛莎葡萄园岛(Martha 's Vineyard)海岸附近的南海岸租赁区是否存在海绿石。但她表示,该项目的建设将“按计划进行”。
她在给E&E新闻的一份声明中说:“根据收集到的现场特征数据,我们设计了最适合海底条件的项目。”
BOEM在一份声明中指出,开发商有责任调查租赁区域的潜在危险,并向BOEM报告。
该机构在一份声明中说:“如果在这些调查中发现海绿石,承租人有责任报告并确定如何通过缓解措施来解决问题。”
该机构表示,一旦项目的建设和运营计划提交给BOEM,它就会审查拟议的缓解措施,以应对海绿石或其他危害。
E&E News联系了所有在租赁区域拥有海绿石的公司;开发商向BOEM提交的公开文件和新贝德福德之光的公开记录要求证实了这些地区沉积物的存在。除Beacon Wind公司外,所有公司都做出了回应,保证他们正在管理矿产,不会损害他们的项目前景。
Avangrid的发言人克雷格·吉尔瓦格(Craig Gilvarg)表示,该公司已经考虑了新英格兰Wind 2项目区域(前身为Commonwealth Wind)因海绿石而被拒绝的可能性。但他表示,该公司仍然有信心能够绕开这种矿物,“完全减轻与海绿石有关的任何风险”。
他说:“Avangrid预计不需要在租赁区域内拆除任何位置。”
总部位于丹麦的Ørsted公司表示,到目前为止,海绿石对其在大西洋的租约都不是问题。发言人Maddy Urbish表示,该公司今年正在进行调查工作,将在马萨诸塞州海岸外的租赁区ocs - a0500(也称为海湾州风)检查海底是否存在海绿石等危险。
“Drive-drill-drive”
虽然海绿石可能不是一种众所周知的矿物,但它有阻碍建筑项目的历史——它激发了风能行业正在研究的变通办法。
根据BOEM的报告,在2015年安特卫普的一个道路建设项目之前,比利时研究人员发现,他们可以在海绿石砂打桩之前成功地预钻孔。该机构还表示,比利时的研究“是在一条河上进行的,不能直接解释为海上深水工程”。
欧洲国家在河口下的隧道工程中遇到过粘土,这对海绿石砂构成了类似的挑战。他们开发了一种特殊的切割头来穿透这些土壤,NREL的哈格曼说。
英国的海上风电开发商也使用了一种叫做“驱动-钻孔-驱动”的方法,将单桩锤打成粘土状材料。这种策略也被称为“减压钻井”,它会周期性地停止敲打,用大型钻机将泥浆从桩基核心移除。
这种驱动-钻-驱动的方法还没有在海绿石砂中使用过,所以它需要在美国的风能开发商中进行测试。哈格曼说,单桩在变弱之前所能承受的冲击有一个阈值,所以在海绿石的土壤中,单桩不能简单地用更大的锤子击打。
根据BOEM在2023年的报告,海绿石沉积物的深度和浓度也会影响它是否会拒绝单桩打桩。
单桩基础被打入海底80到200英尺,而桩式夹板——另一种常见的薄桩基础类型——的深度在200到300英尺之间。如果海绿石集中在海底足够深的地方,浅基础设计可以完全避免这个问题。
今年,由于海绿石的存在,英国石油公司的Beacon Wind项目被批准测试将单桩抽吸到其租赁区域的海底。据BOEM称,吸油桶已经在商业上使用了多年,被认为是海绿石砂中最可行的单桩替代方案,但它们在海底的占地面积更大。
哈格曼说,使用吸力桶的一个挑战是如何找到美国的基金会。该行业在国内已经面临供应链拥堵,专门用于海上风电的制造业有限。
开发商目前严重依赖欧洲的供应链。但随着海上风电在全球范围内的发展,对海上风电部件的竞争也将加剧。他说,美国将无法如此严重地依赖进口。
“这绝对不是一个无法克服的问题,”哈格曼谈到处理海绿石时说。“需要是发明之母。”所以,我们要创新。”
更正:这个故事的前一个版本错误地将另一种单桩安装技术称为“钻-钻-钻”。它是“drive-drill-drive”。