David Goldberg est professeur de recherche Lamont à l'Université de Columbia. Cette histoire figurait à l'origine sur La conversation.
Au large des côtes du Massachusetts et de New York, les promoteurs se préparent à construire les premiers parcs éoliens offshore à grande échelle approuvés par le gouvernement fédéral américain - 74 turbines en tout qui pourraient alimenter 470 000 foyers. Plus d'une douzaine d'autres projets éoliens offshore sont en attente d'approbation le long de la côte Est.
D'ici 2030, l'objectif de l'administration Biden est de disposer de 30 gigawatts d'énergie éolienne offshore, suffisamment pour alimenter plus de 10 millions de foyers.
Remplacer l'énergie basée sur les combustibles fossiles par une énergie propre comme l'énergie éolienne est essentiel pour retarder l'aggravation des effets 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 l'enfermer de façon permanente.
Les parcs éoliens offshore sont particulièrement bien placés pour faire les deux et économiser de l'argent.
En tant que géophysicien marin, j'ai exploré la possibilité d'associer des éoliennes à une technologie qui capte le dioxyde de carbone directement de l'air et le stocke dans des réservoirs naturels sous l'océan. Ensemble, ces technologies pourraient réduire les coûts énergétiques de la capture du carbone et minimiser le besoin de pipelines terrestres, réduisant ainsi les impacts sur l'environnement.
Plusieurs groupes de recherche et startups technologiques testent des dispositifs de capture directe de l'air qui peuvent extraire le dioxyde de carbone directement de l'atmosphère. La technologie fonctionne, mais les premiers projets jusqu'à présent sont coûteux et énergivores.
Les systèmes utilisent des filtres ou des solutions liquides qui capturent le CO2 de l'air soufflé sur eux. Une fois les filtres pleins, de l'électricité et de la chaleur sont nécessaires pour libérer le dioxyde de carbone et relancer le cycle de captage.
Pour que le processus atteigne des émissions négatives nettes, la source d'énergie doit être sans carbone.
Pour ce faire, la plus grande usine de captage direct de l'air au monde en activité utilise la chaleur résiduelle 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 se calcifie, se transformant en minéral solide.
Un processus similaire pourrait être créé avec des éoliennes offshore.
Si des systèmes de capture directe de l'air étaient construits à côté des éoliennes offshore, ils disposeraient d'une source immédiate d'énergie propre provenant de l'excès d'énergie éolienne et pourraient canaliser le dioxyde de carbone capturé directement vers le stockage sous le fond marin, réduisant ainsi le besoin de vastes systèmes de pipelines.
Les chercheurs étudient actuellement le fonctionnement de ces systèmes dans des conditions marines. La capture directe de l'air commence seulement à être déployée sur terre, et la technologie devrait probablement être modifiée pour l'environnement océanique difficile. Mais la planification doit commencer dès maintenant afin que les projets d'énergie éolienne soient positionnés pour tirer parti des sites de stockage de carbone et conçus de manière à ce que les plates-formes, les infrastructures sous-marines et les réseaux câblés puissent être partagés.
Par nature, l'énergie éolienne est intermittente. La demande d'énergie varie également. Lorsque le vent peut produire plus d'énergie que nécessaire, la production est réduite et l'électricité qui pourrait être utilisée est perdue.
Cette énergie inutilisée pourrait à la place être utilisée pour éliminer le carbone de l'air et l'emprisonner.
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 fournir 27,5 térawattheures d'électricité par an.
Sur la base des taux historiques de réduction du vent aux États-Unis, un excédent de 825 mégawattheures 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 du captage direct de l'air continue de s'améliorer et atteigne les objectifs commerciaux, ce surplus d'énergie pourrait être utilisé pour capter 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, son potentiel de capture et de stockage du carbone augmenterait.
Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a prévu que 100 à 1 000 gigatonnes de dioxyde de carbone devront être retirées de l'atmosphère au cours du siècle pour maintenir le réchauffement climatique en dessous de 1,5 degré Celsius (2,7 Fahrenheit) par rapport aux niveaux préindustriels.
Les chercheurs ont estimé que les formations géologiques sous-marines adjacentes aux développements éoliens offshore prévus sur la côte est des États-Unis ont la capacité de stocker plus de 500 gigatonnes de CO2 . Les roches de basalte sont également 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 études géotechniques n'aient pas encore testé ces gisements.
De nouveaux parcs éoliens construits avec capture directe de l'air pourraient fournir de l'énergie renouvelable au réseau et fournir un surplus d'énergie pour la capture et le stockage du carbone, optimisant ainsi cet investissement massif pour un bénéfice climatique direct.
Mais cela nécessitera une planification qui commence bien avant la construction. Lancer ensemble les levés géophysiques marins, les exigences de surveillance environnementale et les processus d'approbation pour l'énergie éolienne et le stockage peut faire gagner du temps, éviter les conflits et améliorer la gérance de l'environnement.
