CC BY
153
УДК 504.3.054 М.А. Рыженков
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЭС НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
The article represents the review and comparative analysis results of impacts on the environment and human health during wind power stations operation.
В статье представлены результаты обзора и сравнительного анализа факторов воздействия на окружающую среду и здоровье человека в процессе эксплуатации ветроэнергетических станций.
В настоящее время на всех уровнях ведется широкая дискуссия о путях развития ВИЭ при этом большое внимание уделяется воздействию ВИЭ на окружающую среду, и по этому вопросу высказываются порой диаметрально противоположные точки зрения. В данной статье предпринята попытка объективно проанализировать современный мировой опыт эксплуатации ВЭС.
Расчетный срок службы современных ВЭС составляет 25 лет. В процесс эксплуатации ВЭС оказывает воздействие на человека, флору и фауну, атмосферный воздух, водные объекты, землепользование в виде шумов, вибраций, электромагнитного излучения, оптических эффектов, механического воздействия, и отходов эксплуатации.
Воздействие шума. Наибольшее число вопросов относительно воздействия ВЭУ на здоровье человека связано с инфразвуковым шумом (шумом, не слышимым для человеческого уха). Так, по мнению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), нет никаких доказательств того, что шум ниже слухового порога вызывает какие-либо физиологические или психологические эффекты [1]. Это подтверждается и недавними исследованиями в Северной Америке [2]. Исследование, проведенное на трёх английских ветроэнергетических станциях, дало аналогичные результаты: шум, производимый современными ветрогенераторами, не может привести к вредным последствиям для здоровья людей, проживающих рядом с ветропарком [3]. Как ни странно, причиной негативного воздействия на здоровье (разного рода расстройств на нервной почве) может стать сам человек из-за беспокойства, вызванного боязнью негативного влияния ВЭС.
В разное время у разных и одних и тех же лиц порог слышимости может различаться. Недавние исследования показали, что восприятие шума может изменяться в зависимости от отношения человека к звуковому источнику [4]. Оказалось, что раздражение от шума ветрогенераторов было связано с отрицательным отношением к визуальному воздействию ВЭУ на пейзаж [5].
Кроме того, согласно всем последним исследованиям и разработкам современные ветрогенераторы создают при работе очень низкие уровни ин-фразвукового шума [6].
На основе информации, приведенной в таблице 1, можно сделать вывод что шум, производимый 10-ю ветрогенераторами, на расстоянии в 350 метров можно оценить как незначительный, т.е. не отличимый от других шумов в обычной жизни [7]. Данные таблицы подтверждаются на практике результатами исследований, проведенных инжиниринговой фирмой CUBE близ посёлка Мирный Краснодарского Края в ходе реализации проекта Ейская ВЭС.
Табл. 1. Сравнительная оценка шума от различных источников
Вид деятельности Уровень звукового давления, дБА
Реактивный самолет - на расстояние 250м 105
Шум в оживленном офисе 60
Автомобиль, едущий в 64 км/ч (расстояние 100м) 55
Ветровая электростанция (10 турбин) (расстояние 350м) 35-45
Тихая спальня 35
Фоновый шум в сельском районе ночью 20-40
Анализ данных годичного мониторинга позволил определить уровни шумов вокруг ВЭС в зависимости от расстояния. Рассчитанный уровень шума в пределах жилой застройки поселка Мирный будет находиться в пределах от 35 - 44 дБА, что соответствует требованиям СН 2.2.4/2.1.8.562-96 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки" (Рис.1). В соответствии с СН уровень шума для территорий, непосредственно прилегающих к жилым домам, не должен превышать 45дБА и 55дБА с 23 до 7 часов и с 7 до 23 часов соответствен-
Визуальное воздействие. Негативное воздействие на здоровье человека может быть вызвано стробоскопическим эффектом от мерцания тени при вращении лопастей ветрогенератора. Этот эффект при определённых условиях приводит к эпилептическому припадку, хотя вероятность возникновения таких условий оценивается как 1 шанс на 10 000 000 [8].
Тем не менее, существуют способы предупреждения и контроля, направленные на нейтрализацию этого воздействия, при проектировании ВЭУ размещают таким образом, чтобы в их тени не падали на жилые дома, расположенные в узких пространственных зонах (обычно к юго-западу и юго-востоку от ветрогенератора), где наблюдается высокая частота мелькания тени. Для выявления «зон» мелькания тени может быть использовано имеющееся на рынке программное обеспечение для моделирования этого явления, что позволяет разместить ветроэлектростанцию соответствующим образом.
Что касается вспышек, вызванных отражением солнечных лучей от поверхности лопастей ВЭУ, и негативных эффектов этого воздействия на здоровье человека, то современные лопасти ВЭУ характеризуются пониженной отражающей способностью, практически исключающей этот эффект [9].
Воздействие вибраций. Существует распространенное заблуждение,
что при работе ветрогеиератора возникает сильная вибрация, способная нанести вред здоровью человека или фауне, обитающей поблизости. Действительно, в период эксплуатации ВЭС источником вибрации являются движущиеся части ВЭУ, а именно лопасти ротора. По многократно подтвержденным на практике расчетам, современная конструкция ВЭУ не передает вибрации на окружающие объекты при условии, что масса ее неподвижной части в 16 и более раз превышает вес ее подвижной части. Так, например, масса вращающихся частей ВЭУ, рассматриваемых для установки на проектируемой Дальневосточной ВЭС, составляет приблизительно 15 тонн, а масса неподвижной части - комплекса фундамента ВЭУ - около 400 тонн. Масса неподвижной части в 25 с лишним раз превышает массу ее подвижной части. При таком соотношении масс вибрация отдельных вращающихся элементов ВЭУ полностью затухает на уровне несущего элемента основания [10].
Рис. 1 Распределение уровня шума ВЭС п. Мирный
Влияние ВЭС на животный мир. Наибольшее количество вопросов вызывает воздействие ветропарков на орнитофауну. Действительно, ветровые электростанции, как вертикальные структуры с движущимися элементами, представляют определённый риск для птиц. В качестве основных факторов воздействия ВЭУ на орнитофауну можно выделить: физическое воздействие при столкновении с турбинами, лопастями и башнями; нарушение среды обитания; нарушение маршрута миграции птиц.
Оценка этой опасности затруднена в основном по причине сильной зависимости от места расположения ВЭС (рельеф, расположение ВЭУ на площадке, типы осёдлых и перелётных птиц в данной местности и т.д.). Более того, возможность столкновения птиц с ВЭУ зависит от погодных условий и повышается в условиях плохой видимости.
Следует отметить, что тщательное планирование расположения ВЭС во взаимодействии с экспертами орнитологами с целью минимизации воздействия на орнитофауну позволяет добиться относительно низкого уровня смертности птиц и рукокрылых млекопитающих.
Табл. 2. Годовая оценка смертности птиц [11]
Причина гибели птиц Количество погибающих птиц
Столкновение со зданиями 550 млн. особей
Столкновение с ЛЭП 130 млн. особей
Смертность от кошек 100 млн. особей
Столкновение с транспортными средствами 80 млн. особей
Смертность от пестицидов 67 млн. особей
Столкновение с ретрансляционными вышками 4,5 млн. особей
Столкновение с ВЭС 28,5 тыс. особей
Столкновение с самолётами 25 тыс. особей
Из приведённой таблицы 2 следует, что смертность птиц в результате столкновения с ВЭС незначительна, по сравнению со смертностью от другой деятельности человека. Более того, удельные показатели смертности птиц на 1 ГВт-ч произведённой электроэнергии, были получены в результате исследования воздействия на орнитофауну при получении электроэнергии с использованием разных видов топлива (при рассмотрении всего жизненного цикла продукции от добычи топлива, до транспортировки электроэнергии). Этот показатель составил 0,3 для ВЭС, 0,4 для АЭС и 5,2 смертельных случаев для ТЭЦ на ископаемом топливе [12]. Основываясь на данных этого исследования, можно сделать вывод, что, несмотря на очевидное негативное воздействие ВЭС на орнитофауну, ветрогенерация представляет существенно меньшую опасность для птиц, нежели традиционные виды генерации.
Влияние ВЭС на растительность. Что касается влияния ВЭС на флору, то последние исследования не только не подтверждают отрицательное влияние работы ВЭУ на растительность, а наоборот отмечают возможное положительное воздействие ВЭУ на сельскохозяйственные культуры. Результаты недавно опубликованного отчета Лаборатории Департамента Энергетики США г. Эймс, штат Айова [13], говорят о том, что работа ветрогенераторов может способ-
ствовать увеличению урожая зерновых культур и сои. Согласно результатам многомесячных исследований, в непосредственной близости от ВЭУ наблюдается улучшение вывода углекислого газа из почвы, что в свою очередь способствует фотосинтезу и росту зерновых культур и сои. Турбулентный поток, создаваемый ветряными установками, может ускорить естественные обменные процессы между хлебными злаками и приземным слоем атмосферы. Более того, дополнительный турбулентный поток может помочь высушить росу, которая появляется на растениях во второй половине дня, уменьшая вероятность поражения растений грибковыми заболеваниями, к тому же более сухие зерновые культуры позволяют фермерам уменьшить стоимость сушки зерна после сбора урожая.
Библиографические ссылки
1. Berglund В and Lindvall Т. Archives of the Center for Sensory Research: Community Noise, 1995.
2. Colby DW, Doby R, Leventhall G. Wind Turbine Sound and Health Effects -An Expert Panel Review. American Wind Energy Association and the Canadian Wind Energy Association, 2009
3. Department of Trade and Industry UK (DTI). The measurement of low frequency noise at three UK wind farms. 2006
4. Public Health Impacts of Wind Turbines. Minnesota Department of Health, 2009.
5. Pederson E and Persson Waye K. Perception and annoyance due to wind turbine noise - a dose-response relationship. // Journal of the Acoustical Society of America, 2007.
6. Macintosh A and Downie C. Wind Farms: the facts and the fallacies. The Australia Institute: Discussion Paper No. 91, 2006.
7. Jakobsen J. Infrasound Emission from Wind Turbines // Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control, 2005.
8. The Health Impact of Wind Turbines: A Review of the Current White, Grey, and Published Literature. Chatham-Kent Municipal Council. Chatham. Ottawa, 2008
9. Environment Protection and Heritage Council (EPHC). National Wind Farm Development Guidelines. Public Consultation Draft. Commonwealth of Australia. Adelaide, 2009
10. Обоснование инвестиций в строительство дальневосточной ВЭС. Владивосток: ЗАО ДВ НИИ природы, 2009.
11. Wind Energy Factsheets. European Wind Energy Association, 2010.
12. Sovacool, B.K Contextualizing avian mortality: A preliminary appraisal of bird and bat fatalities from wind, fossil-fuel, and nuclear electricity. // Energy Policy, 2009. 37.
13. While generating green electricity, wind power might also help crops. Chris Rose. [Текст] // [Электронный ресурс] // URL: // http://blog.ewea.org/2011/01/ while-generating-green-electricity-wind-power-might-also-help-crops/ (Дата обращения 13.03.2011).
