Ветроэнергетика

Экологические аспекты  ветроэнергетики

Выбросы в атмосферу

          Ветрогенератор мощностью 1 МВт сокращает ежегодные выбросы в атмосферу 1800 тонн СО₂, 9 тонн SO₂, 4 тонн оксидов азота.По оценкам Global Wind Energy Council к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО₂ на 1,5 миллиарда тонн.

Влияние на климат

          Ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии движущихся воздушных масс, что приводит к снижению скорости их движения. При массовом использовании ветряков (например в Европе) это замедление теоретически может оказывать заметное влияние на локальные (и даже глобальные) климатические условия местности. В частности, снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона чуть более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреться летом и охлаждаться зимой. Также отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Впрочем, учёные пока только разворачивают исследования в этой области, научные работы, анализирующие эти аспекты, не дают количественную оценку воздействия широкомасштабной ветряной энергетики на климат, однако позволяют заключить, что оно может быть не столь пренебрежимо малым, как полагали ранее.

Шум

           Ветряные энергетические установки производят две разновидности шума:

• механический шум — шум от работы механических и электрических компонентов (для современных ветроустановок практически отсутствует, но является значительным в ветроустановках старших моделей)
• аэродинамический шум — шум от взаимодействия ветрового потока с лопастями установки (усиливается при прохождении лопасти мимо башни ветроустановки)

           В настоящее время при определении уровня шума от ветроустановок пользуются только расчётными методами. Метод непосредственных измерений уровня шума не даёт информации о шумности ветроустановки, так как эффективное отделение шума ветроустановки от шума ветра в данный момент невозможно.

 

Источник шума	Уровень шума, дБ
Болевой порог человеческого  слуха	120
Шум турбин реактивного двигателя  на удалении 250 м	105
Шум от отбойного молотка  в 7 м	95
Шум от грузовика при скорости движения 48 км/ч на удалении в 100 м	65
Шумовой фон в офисе	60
Шум от легковой автомашины при скорости 64 км/ч	55
Шум от ветрогенератора в 350 м	35—45
Шумовой фон ночью в  деревне	20—40

           В непосредственной близости от ветрогенератора у оси ветроколеса уровень шума достаточно крупной ветроустановки может превышать 100 дБ. Примером подобных конструктивных просчётов является ветрогенератор Гровиан. Из-за высокого уровня шума установка проработала около 100 часов и была демонтирована. Законы, принятые в Великобритании, Германии, Нидерландах и Дании, ограничивают уровень шума от работающей ветряной энергетической установки до 45 дБ в дневное время и до 35 дБ ночью. Минимальное расстояние от установки до жилых домов — 300 м.

Низкочастотные  вибрации

          Низкочастотные колебания, передающиеся через почву, вызывают ощутимый дребезг стекол в домах на расстоянии до 60 м от ветроустановок мегаваттного класса.Как правило, жилые дома располагаются на расстоянии не менее 300 м от ветроустановок. На таком расстоянии вклад ветроустановки в инфразвуковые колебания уже не может быть выделен из фоновых колебаний.

Обледенение лопастей

           При эксплуатации ветроустановок в зимний период при высокой влажности воздуха возможно образование ледяных наростов на лопастях. При пуске ветроустановки возможен разлёт льда на значительное расстояние. Как правило, на территории, на которой возможны случаи обледенения лопастей, устанавливаются предупредительные знаки на расстоянии 150 м от ветроустановки.Кроме того, в случае легкого обледенения лопастей были отмечены случаи улучшения аэродинамических характеристик профиля.

Визуальное воздействие

            Визуальное воздействие ветрогенераторов — субъективный фактор. Для улучшения эстетического вида ветряных установок во многих крупных фирмах работают профессиональные дизайнеры. Ландшафтные архитекторы привлекаются для визуального обоснования новых проектов.В обзоре, выполненном датской фирмой AKF, стоимость воздействия шума и визуального восприятия от ветрогенераторов оценена менее 0,0012 евро на 1 кВт·ч. Обзор базировался на интервью, взятых у 342 человек, живущих поблизости от ветряных ферм. Жителей спрашивали, сколько они заплатили бы за то, чтобы избавиться от соседства с ветрогенераторами.

Использование земли

            Турбины занимают только 1 % от всей территории ветряной фермы. На 99 % площади фермы возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью, что и происходит в таких густонаселённых странах, как Дания, Нидерланды, Германия. Фундамент ветроустановки, занимающий место около 10 м в диаметре, обычно полностью находится под землёй, позволяя расширить сельскохозяйственное использование земли практически до самого основания башни. Земля сдаётся в аренду, что позволяет фермерам получать дополнительный доход. В США стоимость аренды земли под одной турбиной составляет $3000-$5000 в год.

 

 

 

Источник энергии	Удельный показатель площади земельного участка,  требующейся для производства 1 млн кВт·ч за 30 лет (м²)
Геотермальный источник	404
Ветер	800—1335
Фотоэлектрический элемент	364
Солнечный нагревательный элемент	3561
Уголь	3642

Таблица: Удельная потребность в  площади земельного участка для  производства 1 млн кВт·ч электроэнергии

Вред, наносимый  животным и птицам

Причины гибели птиц (из расчёта на 10 000)	штук
Дома/ окна	5500
Кошки	1000
Другие причины	1000
ЛЭП	800
Механизмы	700
Пестициды	700
Телебашни	250
Ветряные  турбины	Менее 1

Таблица: Вред, наносимый животным и птицам. Данные AWEA.

           Популяции летучих мышей, живущие рядом с ВЭС на порядок более уязвимы, нежели популяции птиц. Возле концов лопастей ветрогенератора образуется область пониженного давления, и млекопитающее, попавшее в неё, получает баротравму. Более 90 % летучих мышей, найденных рядом с ветряками обнаруживают признаки внутреннего кровоизлияния. По объяснениям учёных, птицы имеют иное строение лёгких, а потому менее восприимчивы к резким перепадам давления и страдают только от непосредственного столкновения с лопастями ветряков.

Использование водных ресурсов

           В отличие от традиционных тепловых электростанций, ветряные электростанции не используют воду, что позволяет существенно снизить нагрузку на водные ресурсы.

Радиопомехи

           Металлические сооружения ветроустановки, особенно элементы в лопастях, могут вызвать значительные помехи в приёме радиосигнала. Чем крупнее ветроустановка, тем большие помехи она может создавать. В ряде случаев для решения проблемы приходится устанавливать дополнительные ретрансляторы.

 

 

 

 

 

 
 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. http://www.energycenter.ru/article/681/42/

2. Белей В.Ф. Выбор ветроустановок на основе опыта эксплуатации ветропарка в Калинин-градской области // М. - Электрика. – 2003. - № 2.- С. 3

3. Современная ветроэнергетика:  тенденции развития, проблемы и  некоторые пути их реш-ния / В. Ф. Белей, А. Ю. Никишин // Электрика. - 2006. - N 8. - С. 19-22. - Библиогр.: с. 22 (17 назв. ). - Ил.: 3 рис., 2 табл.

4. Ганага С.В., Кудряшов Ю.И., Николаев В.Г. Ветроэнергетические ресурсы России и пер-спективы их освоения //Малая энергетика.- 2006.- № 1-2. – С. 2-13.

5. Akhmatov V., Knudsen H., Nielsen A.H., Advanced simulation of windmills in the electrical power supply. – International Journal of Electrical Power and Energy Systems, July 2002, Vol.22, No. 6, p. 421 - 434

6.Никишин А.Ю., Казаков В.П. СОВРЕМЕННЫЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ НА БАЗЕ АСИНХРОННЫХ МАШИН // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6;  
URL: www.science-education.ru/106-7937 (дата обращения: 15.09.2013).

Содержание

1.Введение                                                                                                                 2.Основные понятия по ветроэнергетике                                                               3. История использования энергии ветра                                                                                  

4. Принципиальная схема ВЭУ

5. Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

6. Современные ветроэнергетические установки (ВЭУ)

7. Перспективы

8. Экономические аспекты ветроэнергетики

      8.1.Экономия топлива

      8.2.Себестоимость электроэнергии

      8.3.Другие экономические проблемы

      8.4.Экономика малой ветроэнергетики

9. Достоинства ветроэнергетики

10. Недостатки ветроэнергетики

11. Особенности и условия полезного использования ветровой энергии

12. Экологические аспекты ветроэнергетики

        12.1.Выбросы в атмосферу

        12.2.Влияние на климат

        12.3.Шум

        12.4.Низкочастотные вибрации

        12.5.Обледенение лопастей

        12.6.Визуальное воздействие

        12.7.Использование земли

        12.8.Вред, наносимый животным и птицам

           12.9.Использование водных ресурсов

        12.10.Радиопомехи

13.Заключение

14.Список литературы 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

           Ветровая энергия является одним  из возобновляемых источников  энергии, который может представлять  интерес с точки зрения альтернативных  вариантов энергоснабжения. Для  преобразования энергии ветра  в электрическую энергию применяют  ветроэлектрические установки. Крупные ветряные электростанции включаются в общую сеть, более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. В отличие от ископаемого топлива, энергия ветра практически неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создаёт проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции, возрастают также и проблемы надёжности производства электроэнергии.Решения подобных проблем и перспективу использования ВЭУ мы рассмотрим в дальнейшем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты.Мощность высотных потоков ветра (на высотах 7-14 км) примерно в 10-15 раз выше, чем у приземных. Эти потоки обладают постоянством, почти не меняясь в течение года. Возможно использование потоков, расположенных даже над густонаселёнными территориями (например — городами), без ущерба для хозяйственной деятельности. Для удаленных мест установка ветровых электрогенераторов может быть лучшим и наиболее дешевым вариантом. Более того, крупные ветростанции сооружаются в морской прибрежной зоне, не занимая при этом поверхность суши. 

ВЭУ в автономном режиме, т.е. не зависят от внешней сети (энергосистемы).

Возможно применение ветровых энергетических установок в комбинации с другими источниками энергии (дизель-генератор, солнечные модули, мини-ГЭС и т.п.).

В процессе производства ветровой энергии не используется топливо, соответственно отсутствуют затраты на закупку  и доставку сырья, на уменьшение загрязнения  окружающей среды.

Стоимость ветровой энергии  с каждым годом уменьшается благодаря  новым технологиям.