Les parcs éoliens offshore pourraient capturer le carbone de l'air et le stocker
L'objectif de l'administration Biden est d'avoir 30 gigawatts d'énergie éolienne offshore en 2030. Photo: Ragnar1904
Au large des côtes du Massachusetts et de New York, les développeurs se préparent à construire les premiers parcs éoliens offshore à l'échelle des services publics approuvés par le gouvernement fédéral - 74 turbines dans tout ce qui pourrait alimenter 470 000 maisons.Plus d'une douzaine d'autres projets de vent offshore attendent l'approbation le long de la côte est.
D'ici 2030, l'objectif de l'administration Biden est d'avoir 30 gigawatts d'énergie éolienne offshore, suffisamment pour alimenter plus de 10 millions de maisons.
Le remplacement de l'énergie basée sur les combustibles fossiles par une énergie propre comme l'énergie éolienne est essentielle pour maintenir les effets d'aggravation du changement climatique.Mais cette transition ne se produit pas assez rapidement pour arrêter le réchauffement climatique.Les activités humaines ont pompé tellement de dioxyde de carbone dans l'atmosphère que nous devrons également éliminer le dioxyde de carbone de l'air et le verrouiller en permanence.
Les parcs éoliens offshore sont uniquement placés pour faire les deux - et économiser de l'argent.
En tant que géophysicien marin, j'ai exploré le potentiel d'association d'éoliennes avec une technologie qui capture le dioxyde de carbone directement de l'air et le stocke dans des réservoirs naturels sous l'océan.Construites ensemble, ces technologies pourraient réduire les coûts énergétiques de la capture du carbone et minimiser le besoin de pipelines à terre, réduisant les impacts sur l'environnement.
La plupart des zones de location d'énergies renouvelables au large de la côte atlantique sont proches des États du milieu de l'Atlantique et du Massachusetts.Environ 480 000 acres du New York Bight devraient être vendus aux enchères pour les parcs éoliens en février 2022. Image: Bureau of Ocean Energy Management
Capturer le CO2 de l'air
Plusieurs groupes de recherche et startups technologiques testent des dispositifs de capture d'air directs qui peuvent tirer le dioxyde de carbone directement de l'atmosphère.La technologie fonctionne, mais les premiers projets sont jusqu'à présent coûteux et à forte puissance énergétique.
Les systèmes utilisent des filtres ou des solutions liquides qui capturent du CO2 à partir d'air soufflé sur eux.Une fois les filtres pleins, l'électricité et la chaleur sont nécessaires pour libérer le dioxyde de carbone et redémarrer le cycle de capture.
Pour que le processus atteigne les émissions négatives nettes, la source d'énergie doit être sans carbone.
La plus grande usine de capture d'air direct actif au monde opérant aujourd'hui le fait en utilisant la chaleur des déchets et les énergies renouvelables.L'usine, en Islande, pompe ensuite son dioxyde de carbone capturé dans la roche de basalte sous-jacente, où le CO2 réagit avec le basalte et calcifie, se transformant en minéral solide.
Un processus similaire pourrait être créé avec des éoliennes offshore.
Si des systèmes de capture d'air direct étaient construits aux côtés des éoliennes offshore, ils auraient une source immédiate d'énergie propre à partir de l'énergie éolienne en excès et pourraient tuer le dioxyde de carbone capturé directement vers le stockage sous le fond marin en dessous, réduisant le besoin de systèmes de pipeline étendus.
CILEWORKS, une entreprise suisse, possède 15 usines de capture d'air directe enlevant le dioxyde de carbone de l'air.Photo: Clineworks
Les chercheurs étudient actuellement le fonctionnement de ces systèmes dans des conditions marines.La capture de l'air direct ne fait que commencer à être déployée sur terre, et la technologie devrait probablement être modifiée pour l'environnement océanique dur.Mais la planification doit commencer maintenant, de sorte que les projets d'énergie éolienne sont positionnés pour profiter des sites de stockage du carbone et conçus afin que les plates-formes, l'infrastructure sous-marine et les réseaux câblés puissent être partagés.
Utiliser l'excès d'énergie éolienne quand il n'est pas nécessaire
Par nature, l'énergie éolienne est intermittente.La demande d'énergie varie également.Lorsque le vent peut produire plus de puissance que nécessaire, la production est réduite et l'électricité qui pourrait être utilisée est perdue.
Cette puissance inutilisée pourrait plutôt être utilisée pour éliminer le carbone de l'air et la verrouiller.
Par exemple, l'objectif de l'État de New York est d'avoir 9 gigawatts d'énergie éolienne offshore d'ici 2035. Ces 9 gigawatts devraient livrer 27,5 térawattheures d'électricité par an.
Sur la base des taux historiques de réduction des éoliennes aux États-Unis, un excédent de 825 mégawatts d'énergie électrique par an peut être attendu à mesure que les parcs éoliens offshore se développent pour atteindre cet objectif.En supposant que l'efficacité de la capture de l'air direct continue de s'améliorer et atteint des cibles commerciales, cette énergie excédentaire pourrait être utilisée pour capturer et stocker plus de 0,5 million de tonnes de CO2 par an.
C’est si le système n’utilisait que l’énergie excédentaire qui aurait été gaspillée.S'il utilisait plus d'énergie éolienne, sa capture de carbone et son potentiel de stockage augmenteraient.
Plusieurs zones médio-atlantiques louées pour les parcs éoliens offshore ont également un potentiel de stockage de carbone sous le fond marin.La capacité est mesurée dans des millions de tonnes métriques de CO2 par kilomètre carré.Les États-Unis produisent environ 4,5 milliards de tonnes métriques de CO2 à partir de l'énergie par an.Image: Département américain de l'énergie et de Battelle
Le panel intergouvernemental sur le changement climatique a projeté que 100 à 1 000 gigatons de dioxyde de carbone devront être retirés de l'atmosphère au cours du siècle pour maintenir le réchauffement climatique à moins de 1,5 degrés Celsius (2,7 Fahrenheit) par rapport aux niveaux pré-industriels.
Les chercheurs ont estimé que les formations géologiques de sous-écart adjacentes aux développements éoliens offshore prévus sur la côte est des États-Unis ont la capacité de stocker plus de 500 gigatons de CO2.Les roches de basalte sont susceptibles d'exister dans une chaîne de bassins enfouis dans cette zone, ajoutant encore plus de capacité de stockage et permettant au CO2 de réagir avec le basalte et de se solidifier au fil du temps, bien que les enquêtes géotechniques n'aient pas encore testé ces dépôts.
La planification à la fois permet d'économiser du temps et du coût
De nouveaux parcs éoliens construits avec une capture d'air directe pourraient fournir une énergie renouvelable au réseau et fournir une puissance excédentaire pour la capture et le stockage du carbone, optimisant cet investissement massif pour un avantage climatique direct.
Mais cela nécessitera une planification qui commence bien avant la construction.Le lancement des enquêtes géophysiques marines, des exigences de surveillance environnementale et des processus d'approbation pour l'énergie éolienne et le stockage peuvent gagner du temps, éviter les conflits et améliorer la gestion de l'environnement.
David Goldberg est professeur de recherche à l'Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l'Université Columbia.
Cet article est republié à partir de la conversation sous une licence Creative Commons.Lisez l'article original.
