Куц Тина

Влияние ветряных электростанций на птиц является предметом многих зарубежных и отечественных исследований.

Основные типы негативного воздействия ветряных электростанций на авифауну включают в себя:

• возможность смертельных столкновений с элементами ветряных мельниц (смертность от столкновений с ветряными электростанциями составляет всего 0,01% — 0,02% от всех смертей птиц);

• прямая потеря мест обитания и их фрагментация и трансформация;

• изменение характера землепользования;

• создание барьерного эффекта — изменение маршрута.

С точки зрения воздействия на домашний скот, отрицательного воздействия ветропарков обнаружено не было. Использование пастбищных угодий для выпаса скота является обычной практикой. Более того, турбинные башни являются источником тени для животных.

Воздействие ветряных электростанций на хироптерофауну (летучих мышей) охватывает следующие проблемы:

— разрушение или нарушение зимовок и гнездящихся колоний;

— пересечение маршрутов полета летучей мыши;

— предотвращение использования охотничьих угодий;

— риск столкновения.

Исследования, проведенные по заказу Администрации власти Бонневилля в США, позволили установить, что популяции летучих мышей, мигрирующие в конце лета и осенью, более уязвимы для столкновений с ветряными электростанциями, а не летучими мышами, населяющими районы, прилегающие к ветряным турбинам.

Акустическое воздействие

Ветряная турбина является источником двух видов шума:

1. механический шум, создаваемый зубчатым колесом и генератором;
2. аэродинамический шум, создаваемый вращающимися лопастями ротора, интенсивность которого зависит от скорости вращения лопастей (так называемая скорость вращения наконечника).

Благодаря передовым технологиям изоляции, механический шум был ограничен уровнем ниже аэродинамического шума в используемых в настоящее время моделях турбин. Это также связано с тем, что уровень излучаемого механического шума не увеличивается с увеличением размера турбины в темпе, который наблюдается в случае аэродинамического шума.

Измерения, проведенные Национальным институтом гигиены, показали, что интенсивность звука находится на уровне 100–105 дБ, под самой ветровой турбиной — 50 дБ, а на расстоянии 500 метров не превышает 35 дБ. Также было обнаружено, что на практике звуки такой интенсивности не слышны, потому что они смешиваются с шумом ветра и природной среды.

Влияние инфразвука

Ветровые электростанции, в силу характера работ и требований к адекватной энергии ветра, несомненно, также являются источником инфразвукового шума, который, согласно многим распространенным мнениям, достигает высоких уровней и представляет угрозу для окружающей среды. Инфразвук может распространяться в окружающей среде даже на значительных расстояниях от источников. Основным путем восприятия инфразвука являются рецепторы вибрационных ощущений человека. Энергия, сопровождающая инфразвук, может вызывать явление резонанса внутренних органов человека. Измерения сделаны позволили сделать вывод, что работа ветропарков не является источником инфразвука на уровнях, которые могут угрожать здоровью человека.

Из-за отсутствия критериев для оценки инфразвукового шума в естественной среде были использованы критерии на рабочем месте. На расстоянии 500 м от башни турбины измеренные уровни инфразвука были близки к фоновым уровням.

В ответ на многочисленные публичные выступления относительно потенциального негативного воздействия ветряных электростанций, в частности шума и инфразвука, которые они излучают, на здоровье человека, Американская ассоциация ветроэнергетики и Канадская ассоциация ветроэнергетики создали в 2009 году международную междисциплинарную научную группу. Группа состояла из независимых экспертов в области акустики, аудиологии, медицины и здравоохранения.

Задача группы заключалась в том, чтобы рассмотреть самую современную литературу о потенциальном негативном воздействии шума, создаваемого ветряными электростанциями, на здоровье человека и разработать на его основе всеобъемлющий и общедоступный информационный документ по этому вопросу. Результатом работы группы является опубликованный в декабре 2009 года доклад, озаглавленный «Звук и влияние ветротурбины на здоровье. Обзор экспертной панели. «Авторы отчета имеют следующие наблюдения и приходят к следующим выводам:

1. Вибрации человеческого тела, вызванные звуком резонансной частоты (то есть частоты, вызывающей увеличение амплитуды колебаний системы, с которой взаимодействует звук), возникают только в случае очень громких звуков. Учитывая уровень шума, производимого ветряными электростанциями, это не относится к такому явлению.

2. Шум, производимый ветряными электростанциями, не представляет опасности ухудшения или потери слуха. С таким явлением можно столкнуться только тогда, когда уровень звукового давления превышает 85 дБ. Шум, излучаемый ветряными электростанциями, не превышает этот предел звукового давления.

3. Эксперименты показали, что инфразвук, излучаемый на уровне от 40 до 120 дБ, не оказывает вредного воздействия на здоровье.

4. Негативное влияние ветряных электростанций на здоровье и благополучие людей во многих случаях обусловлено так называемым эффектом ноцебо (противоположность эффекта плацебо). Чувство беспокойства, депрессия, бессонница, головные боли, тошнота или проблемы с концентрацией являются общими симптомами у каждого человека, и нет никаких доказательств того, что частота их возникновения явно увеличивается среди людей, живущих в непосредственной близости от ветряных электростанций. Эффект Nocebo объединяет возникновение симптомов такого типа не с потенциальным источником ощущения такого дискомфорта (в данном случае с ветровой электростанцией), а с негативным отношением к нему и неприятием его присутствия.

Ветрогенераторы типа VAWT, то есть ротор с вертикальной осью, были самыми ранними типами ветряных мельниц, уже известными в древности. В настоящее время эти типы турбин не имеют промышленного применения. Существует множество разновидностей с многообещающими характеристиками: низкое энергопотребление, эффективное применение на судах, яхтах, в домах на одну семью и т.д. Ниже приведены несколько решений.

Ротор Савониуса

 В 1922 году финский инженер Сигурд Я. Савониус разработал конструкцию ветродвигателя с вертикальной осью вращения.  Это устройство с очень простой конструкцией. Ротор Savonius часто используется как любителями, строящими ветряные электростанции в качестве экономичного способа энергопотребления, так и компаниями, профессионально занимающимися производством ветряных турбин. 

К сожалению, двигатель Savonius характеризуется низкой эффективностью преобразования энергии ветра в полезную энергию. Тем не менее, двигатель Savonius отличается надежностью, простотой конструкции и низкими производственными затратами. 

Во время многих исследований в аэродинамической трубе в Sandia Laboratories было установлено, что для ротора Савониуса можно значительно повысить эффективность при наличии таких условий, как: 

— две лопасти в роторе — увеличение числа роторов способствует повышению эффективности турбины;

— диаметр зазора должен соответствовать 0,1 — 0,15 см;

— щиты, ограничивающие лопасти сверху и снизу, должны быть на 5 — 10% больше диаметра лопастей, чтобы ветер «не выходил » из ротора;

— чтобы выровнять работу лопастей рекомендуется размещать два таких ротора с поворотом вокруг оси на 90 градусов.

Ротор Дарье

В 1931 году Дарье запатентовал ротор, который теперь назван в честь его имени. Ветрогенератор этого типа имеет практически нулевой пусковой момент, поэтому необходима предварительная зарядка.  Для ускорения ротора широко используется электрический привод Darrieus, хотя используются нетрадиционные решения, например, два вспомогательных ротора Savonius. 

Ветрогенератор Дарье — это устройство, которое использует подъемную силу, создаваемую потоком жидкости вокруг профиля подходящей формы. Принцип генерации несущей силы, который в действительности генерирует крутящий момент в двигателе Дарье, а также в роторах H , показан на рисунке. 

Турбины Darrieus нашли свое наибольшее применение в США, где компания FloWind установила ряд таких турбин в Калифорнии. Это были сооружения высотой 17 и 19 м, введенные в эксплуатацию в следующем порядке:

— турбина 142 кВт 17 м, при скорости ветра 17 м / с

— турбина мощностью 250 кВт 19 м со скоростью ветра 20 м / с. 

Ротор Болотова

На данный момент мировая общественность стала уделять особое внимание малым ветровым установкам. К таким относится ротор Болотова. Конструкция ветрогенератора представлена электростанцией, в которой вал генератора расположен вертикально.

Отличительной особенностью такого ветряка является его универсальность к разным климатическим условиям. Этот ветрогенератор улавливает поток воздуха со всех сторон, что позволяет не тратить время на установку его в определенном направлении. Этот ветрогенератор имеет возможность форсировать потоки воздуха, поступающие к нему. Такая конфигурация позволяет ветряку эффективно работать при любой скорости ветра.

К числу преимуществ данного ветрогенератора можно отнести и особенности расположение функциональных компонентов системы. Накопители энергии, генератор и электрическая схема размещены на поверхности земли, что значительно облегчает техническое обслуживание.

Отдельное место в подборке эффективных ветрогенераторов занимает инновационная турбина, в которой нет лопастей. Компания из Испании Vortex Bladeless сумела открыть особую вертикальную структуру, ставшую основой для безлопастевой турбины. Здесь геометрия в тандеме с частотой колебаний потока воздуха приводит воздушные массы в состояние вращение вокруг этой структуры.

Альтернативное оборудование имеет вид конусообразного цилиндра, расположенного вертикально. Пилотные установки имеют высоту порядка 6 метров, но разработчики говорят о том, что новые версии будут еще выше. Суть работы такой турбины заключается в наличии магнитов и специальных катушек, которые не только генерируют энергию, но и раскачивают устройство в ритме потока воздуха. Это возможно благодаря правильной настройке структуры (имеется в виду частота). Безлопастевая турбина  — это фактически резонансный ветряк.