Ветер является одним из наиболее привлекательных источников «экологически чистой» энергии. Ветрогенераторы в процессе эксплуатации не потребляют ископаемого топлива, работа ветроэнергетической установки (ВЭУ) мощностью 1 МВт за 20 лет позволяет сэкономить примерно 29 тыс. тонн угля или 92 тыс. баррелей нефти. Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу – 1800 тонн СО2, 9 тонн SO2, 4 тонн оксидов азота. По оценкам GlobalWindEnergyCouncil, к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 миллиарда тонн. Однако, как и любой другой вид производства энергии, использование ветроэнергетических установок влечет за собой возникновение экологических проблем.
При оценке экологической безопасности установок, использующих возобновляемые источники энергии, необходимо рассматривать не только собственно выработку энергии, но и учитывать процесс изготовления оборудования. Так, показатель затрат металла на единицу мощности ветроустановки составляет примерно 50–70 кг/кВт, химическое производство стеклопластика для изготовления лопастей ротора также наносит экологический ущерб окружающей среде.
Однако существуют факторы непосредственного воздействия работающих ВЭУ и ВЭС на окружающую среду и человека: отчуждение земель; акустическое воздействие; экранирующее воздействие, возможность климатических изменений; помехи для теле- и радиопередач, средств связи; влияние на ихтио- и орнитофауну; ландшафтная несовместимость, визуальное невосприятие; последствия аварий[19].
Отчуждение земель
Исследования показывают, что при обеспечении надежности работы ветроагрегата не менее 0,95 безвозвратные потери земли оцениваются в пределах 20 % общей площади, занимаемой сооружениями ВЭС [19]. Для уменьшения количество отчуждаемой земли. При строительстве ветростанции необходимо оптимизировать расположение самой ВЭС и ее инфраструктуры на отведенных площадях.
Акустическое (шумовое) воздействие
Наиболее важный фактор влияния ВЭС на окружающую среду–это акустическое воздействие. Сила звука (шум) в непосредственной близости от ВЭС небольшой мощности составляет 50-80 дБ (пороговая выносливость человеческого уха, принятая на основе болевых ощущений, равна 130 дБ). Шумовые эффекты от ВЭУ имеют разную природу и подразделяются на механические (шум от редукторов, подшипников и генераторов) и аэродинамические воздействия. Последние, в свою очередь, могут быть низкочастотными (менее 16–20 Гц) и высокочастотными (от 20 Гц до нескольких кГц). Особую экологическую проблему представляют собой шумовые воздействия установок значительной мощности (более 250 кВт), так как скорость на конце лопаток ветроколес большого диаметра таких установок соизмерима со сверхзвуковой скоростью. При этом возникает инфразвук, отрицательно действующий на биологические объекты, в том числе и на человека.
В странах с наиболее развитым парком ВЭС и достаточно большой плотностью населения приняты законодательные акты по ограничению шумового воздействия ветроагрегатов (вжилой зоне не более 40 дБ днем, 30 дБ ночью), а при больших скоростях ветра ночью ветроагрегаты должны останавливаться. Определены также минимальные расстояния расположения станций от: жилых домов – 400–950 м; дорог – 20–75 м; линий электропередач – 39–52 м; аэропортов – 4–6 км.
Возможность климатических изменений, экранирующее воздействие Ветроэнергетические установки могут оказать экранирующее воздействие в районе размещения ветрового парка. Хотя при работе ветроустановок используется небольшой приземный слой воздушных масс (порядка 100–150 м), экранирующее воздействие может оказаться эквивалентным действию возвышенности такой же площади и высотой порядка 100–150 м, что может привести к уменьшению «проветриваемости» района, увеличить испарение с поверхности ближайших водоемов, способствовать заболачиванию почв. Однако в случае сильных и продолжительных ветров это воздействие может стать положительным – уменьшится ветровая эрозия почв.
Помехи для теле- и радиосвязи
Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и микроволновых радиопередач, а также различных навигационных систем (вблизи аэродромов и пр.) в районе размещения ветрового парка ВЭС на расстоянии нескольких километров. Считается, что уже ветродвигатель мощностью 0,1 МВт вызывает искажение сигнала телевидения и радиовещания на расстоянии до 0,5 км. Если же лопасти металлические, то зона действия помех может распространяться на расстояние 1,5–5 км. Проблем, касающихся связи и навигации, обычно можно избежать путем изменения положения ВЭУ или установкой ретрансляторов.
Ландшафтная несовместимость, визуальноеневосприятие
Использование большого количества ветроагрегатов искажает привычный пейзаж, визуально «загрязняет» ландшафт. Для смягчения отрицательного визуального воздействия большого количества ветроустановок, их стараются расположить, по возможности, рассредоточено, вписать в ландшафт по цветовому решению, снизить визуальную нагрузку всевозможными способами.
Влияние на орнито- и ихтиофауну.
Исследования показывают, что число птиц, убитых лопастями ветроустановок, незначительно по сравнению с числом птиц, которые умирают в результате других человеческих действий: дорожное движение, охота, воздействие линий электропередач и т.д. Равновесие между орнитофауной и ВЭУ можно сохранить за счет их размещения в группах на определенном расстоянии между ВЭУ (минимальное – 150 м) и выполнении буферных зон (от 250 до 800 м в зависимости от размеров ВЭУ и вида птиц). Влияние ВЭС на ихтиофауну может быть вызвано размещением ветроустановок на островных и береговых территориях. Исследования показывают, что шум и колебания, вызванные работой ветроустановок, не оказывают значительного влияния на миграцию и размножение ихтиофауны, однако в более глубоких водах распространяющийся инфразвук может воздействовать на коммуникацию китов.
Последствия аварий
Из-за продолжительной работы некоторых установок и колебаний скорости ветра по времени возможны усталостные разрушения элементов конструкции ВЭУ и аварии различного рода, опасен также отрыв от вращающихся частей кусков наледи в холодное время года. Опасная зона при авариях примерно равна сумме радиуса ветроколеса и высоты башни, дальность полета отделившейся лопасти агрегата мощностью 200 кВт может достигать 230 м.
Мероприятия по минимизации негативного влияния ВЭУ (ВЭС) на окружающую среду
Факторы воздействия ВЭС на окружающую среду и основные мероприятия по снижению и устранению отрицательного влияния ВЭС приведены в таблице 11.
Таблица 11. - Методы устранения негативного влияния ВЭС на окружающую среду
| Факторы воздействия | Методы устранения |
| 1. Изъятие земельных ресурсов, изменение свойств почвенного слоя | Размещение ВЭС на неиспользуемых землях, оптимизация размещения ВЭС, целенаправленный учет изменений свойств почвенного слоя |
| 2. Акустическое воздействие | Изменение числа оборотов ветроколеса (ВК), форм и материалов лопасти ВК. Удаление ВЭУ от объектов социальной инфраструктуры. |
| 3. Влияние на ландшафт и восприятие | Учет особенностей ландшафта при размещении ВЭУ. Изыскание различных опорных конструкций, окраски и т.д. |
| 4. Влияние на электромагнитное излучение, телевидение и радиосвязь | Сооружение ретрансляторов. Замена материалов лопастей ВК. Внедрение специальной аппаратуры в конструкцию ВЭУ. Удаление от коммуникаций |
| 5. Влияние на орнитофауну на трассах перелета и ихтиофауну в акваториях | Анализ поражаемости птиц на трассах перелета и рыб на путях миграций, выполнение буферных зон |
| 6. Аварийные ситуации – опасность поломки и отлета поврежденных частей ВК | Расчет вероятности поломок ВК, траектории и дальности отлета. Оценка надежности работы ВЭУ. Зонирование производства вокруг ВЭУ. |
Использование ветроэнергетических установок как энергетических объектов влечет за собой возникновение экологических проблем. При размещении ВЭУ должно быть обеспечено выполнение требований в области охраны окружающей среды с учетом ближайших и отдаленных экологических, экономических, демографических и иных последствий эксплуатации ВЭУ и соблюдение приоритета сохранения благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов.
Выводы по главе
1. Имeющиecянaceгoдняшнийдeнь ВЭC являютcя, пocyти, пepвымипpoбнымикoмплeкcaми, coздaнными в тoмчиcлe для пoлyчeнияпpaктичecкoгooпытaэкcплyaтaциипoдoбныхcoopyжeний и для cбopacтaтиcтики, дaющeйинфopмaцию o вoзмoжнocтях ВЭC в ycлoвияхpoccийcкихpeгиoнoв.
2. В плaнaхзнaчитcяcтpoитeльcтвoнaмнoгoбoлeeпpoизвoдитeльных и мoщныхвeтpocтaнций. Moщнocтькaждoгoкoмплeкcaбyдeтcocтaвлятьoт 15 дo 300 MВт, чтocмoжeт в знaчитeльнoйcтeпeниpaзгpyзитьoбвeтшaлыeceти, пoзвoлитcтaбилизиpoвaтьpaбoтyэнepгocтиcтeмpeгиoнoв, cдeлaeтвoзмoжнoйпoдaчyэлeктpoэнepгии в oтcтaлыepaйoны.
3. Наиболее перспективными субъектами РФ для внедрения ветроэнергетических установок по совокупности факторов являются Краснодарский край, Астраханская, Волгоградская области, Калмыкия; северо-западные области: Калининградская, Ленинградская,Мурманская; южно-сибирские области: Курганская, Омская, Новосибирская, Алтайский край; дальневосточный регион: Камчатка, Сахалин, Приморский край.
4. При размещении ВЭУ должно быть обеспечено выполнение требований в области охраны окружающей среды с учетом ближайших и отдаленных экологических, экономических, демографических и иных последствий эксплуатации ВЭУ и соблюдение приоритета сохранения благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов.