Влияние ветроэнергетики на природную среду

Лекция №13. Экологические аспекты использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии

Содержание лекции:экологические последствия развития солнечной энергетики, ветроэнергетики, гидроэнергетики, геотермальной энергетики и использования биоэнер-гетических установок, энергии морских и океанских вод.

Цель лекции:показатьэкологические последствия использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии

Взаимодействия энергетики и экологии

ВИЭ всё шире применяются в энергетике и поэтому всё пристальнее внимание к аспекту их взаимодействия с окружающей средой. В многотысячелетней ретроспективе именно ВИЭ человечество научилось применять как энергоресурс в первую очередь. Тепло наши далекие предки “добывали” из древесины (впрочем, как и сейчас во многих регионах Планеты), ветер подгонял парусные суда и вращал мельницы, как и вода. Всё это не нарушало коловращения природных процессов. Первой дала знать о проблеме “большая” гидроэнергетика (см. раздел 4). При воздвижении на реках циклопических плотин и создании озер- водохранилищ страдает население, сельское и рыбное хозяйство, речная навигация и т.д.

При возведении Асуанской ГЭС в Египте в зону затопления попадал древний времен фараонов храм Абу - Симбел. Его вырубили из скалы и частями перенесли повыше.

Вообще, у каждого вида ВИЭ найдутся “свои” проблемы с Природой. Возобновляемая энергетика не совсем «чистая», но острота создаваемых ею проблем на порядки ниже создаваемых топливной и ядерной энергетикой. Однако, возможные экологические последствия применения ВИЭ должны быть исследованы заранее, т.к. определенные виды экологического воздействия ВИЭ на окружающую среду не ясны до на-стоящего времени, особенно во временном аспекте, а потому изучены и разработаны еще в меньшей степени, чем технические вопросы использования этих источников.

Преобразование энергии нетрадиционных возобновляемых источников

в наиболее пригодные формы ее использования – электричество или тепло – на уровне современных знаний и технологий обходится довольно дорого. Однако во всех случаях их использование приводит к эквивалентному снижению расходов органического топлива и меньшему загрязнению окружающей среды.

Приведем экологический анализ ВИЭ- технологий, их воздействия на различные природные среды и объекты. Отметим, что общим для всех ВИЭ является низкая концентрация энергии, что требует вовлечения бóльших площадей, объёмов, масс в процесс.

Экологические последствия развития солнечной энергетики

Серьёзных претензий к солнечным водонагревательным и отопительным установкам у экологов нет, к тому же они маломасштабны. Могут быть проблемы при вытекании антифризов из 2-х, 3-х контурных систем. Касательно солнечных электростанций (СЭС), централей (СЭЦ) и солнечных фотоэлектрических станций (СФЭС), то условно экологически чистой можно назвать лишь их эксплуатацию.

Солнечные электростанции (СЭС) и централи (СЭЦ) работают с концентраторами солнечной энергии, занимающими громадные площади (см. раздел 2), то же касается и фотоэлектрических станций (СФЭС). Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003–0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. Например, СЭС башенного типа PS20 (Испания) установленной мощностью 20 Мвт занимает площадь 9000га, на которой установлены 1255 гелиостатов общей поверхностью 151000 м². Эта земля, естественно, выведена из оборота.

В изготовлении фотоэлектрических панелей используется кремний “солнечного”, качества. Его производство экологически вредно. В мире разрабатываются бесхлорные технологии его получения взамен «хлорных», так что эта проблема разрешима.

Ещё, “большая” солнечная энергетика весьма материалоемка (металлы, стекло, бетон и т.д.). Солнечные панели и концентраторы создают большие по площади затенения, что приводит к деградации почв. Нагрев воздуха над гелиостатами приводит к созданию местного микроклимата: изменяется тепловой баланс, направление ветра, влажность, в районе расположения станции. Экологическую угрозу представляет также применение в гелиосистемах низкокипящих жидкостей (особенно хроматов и нитритов), являющихся высокотоксичными веществами, риск утечек не исключен, что приводит к загрязнению подземных вод.

Влияние ветроэнергетики на природную среду

Малые ветроэнергетические установки (ВЭУ до 1МВт) “ безобидны” для Природы. Основными отрицательными воздействиеми крупных ВЭУ на среду обитания человека является аэродинамический шум и угроза гибели птиц. Шум у основания башни мощных ВЭУ составляет 95-100дБ, что сопоставимо с грохотом пневматического перфоратора, поэтому представители фауны избегают таких мест. Однако, уже на расстоянии 200 м он равен шуму холодильника на кухне.

Угроза гибели перелетных птиц от столкновения с ветроустановками существует, но она устраняется, если площадки для ветростанций будут выбираться после орнитологической экспертизы. По мнению Американской ветроэнергетической ассоциации, при интенсивном развитии ветроэнергетики гибель птиц от столкновения с ВЭУ не превысит 1% от таких случаев в результате человеческой деятельности: охота, домашние звери, пестициды, линии электропередач, высотные здания и т.д.

Как и для СЭС под мощные промышленные ВЭС необходимы большие площади из расчета от 0,06 до 0,2 км²/ МВт в зависимости рельефа местности и розы ветров. ВЭС мощностью 1000 МВт потребуется площадь от 60 до 200 км². Выделение таких площадей в густонаселённых промышленных регионах сопряжено с большими трудностями, хотя частично эти земли могут использоваться и под хозяйственные нужды. Территориальные проблемы снимаются при создании оффшорных ВЭС (буквально с англ. off shore- вне берега) на мелководьях, но возникают “акваториальные”: влияние шума на морскую фауну, помехи рыболовству, судоходству и, опять таки, потребность в больших, теперь уже, акваториях.

Мощные ВЭС могут влиять на движение воздуха в районе размещения и экранирующий эффект может оказаться эквивалентным действию возвышенности такой же площади и высотой порядка 100-150 м.

Помехи, вызванные отражением электромагнитных волн лопастями ветровых турбин, могут сказываться на качестве телевизионных и микровол-

новых радиопередач, а также различных навигационных систем в районе

размещения парка ВЭС на расстоянии нескольких километров. Эти вопросы разрешимы чисто технически.

Кроме рассмотренных проблем надо упомянуть:

- мощные ВЭУ, имея высоту 60-80 и более метров, “вторгаются” в ландшафт и могут испортить “пейзаж”, возникает некая несовместимость с окрестностями, зрительный дискомфорт, визуальное неприятие. Это уже “поле” деятельности для ландшафтных дизайнеров. Например, трехлопастные ВЭУ “приятнее” для глаза чем двух- и, тем паче, однолопастные.

- при авариях крупных ВЭУ (никто от них не застрахован) оторвавшаяся лопасть ветрового колеса может быть отброшена на 400–800 м, что чревато...