piątek, 24 października 2014

Turbiny wiatrowe a środowisko naturalne

Siła wiatru jest traktowana jako źródło czystej energii, gdyż wiatr jest energią odnawialną; powstaje „lokalnie”, zapewnia niezależność energetyczną oraz nie emituje dwutlenku węgla. Budowa elektrowni wiatrowych jest priorytetem w wielu krajach, które chcą w ten sposób zapewnić sobie bezpieczeństwo energetyczne w połączeniu z ochroną środowiska naturalnego.

Zalety turbin wiatrowych:

  • Wiatr jest energią odnawialną, nigdy się nie wyczerpie, w przeciwieństwa np. do węgla, gazu czy ropy naftowej.
  • Wiatr jest to czysta energia, elektrownie wiatrowe zastępują energetykę konwencjonalną, opartą na spalaniu węgla, ropy lub gazu, lub ograniczają jej rozwój. Budowa nowych farm wiatrowych wpływają doraźnie lub docelowo na ograniczenie emisji do atmosfery produktów spalania, czyli przede wszystkim CO2, SO2, NOx i pyłów. Jednostkowe wskaźniki emisji zanieczyszczeń przez elektrownie węglowe w Polsce na GWh wyprodukowanej energii1: CO2– 700 t, SO2 – 5,5 t, NOx – 4,22 t, pył i żużel – 49 t. Jedna elektrownia wiatrowa o mocy 2,0 MW, produkująca rocznie 2,2 GWh energii elektrycznej pozwala w ciągu roku na uniknięcie emisji: CO2 – 1,54 tys. t, SO2 – 12,1 t, NOx – 9,28 t, pyłu i żużla – 107,8 t (w tym pyłu zawieszonego ok. 0,42t). Polska jest jednym z krajów, gdzie większość elektrowni wykorzystuje węgiel brunatny i kamienny do produkcji energii elektrycznej. Elektrownie węglowe charakteryzują się wysoką emisją substancji szkodliwych do atmosfery.


 

Procentowy udział w wytwarzaniu energii elektrycznej w Polsce poszczególnych typów elektrowni.


1 Proekologiczne źródła energii odnawialnej, Lewandowski WNT, Warszawa 

  • Wiatr jest za darmo, nie ponosimy ryzyka zmiany cen surowców potrzebnych do wytwarzania energii.
  • Wiatraki nie szpecą krajobrazu w tak dużym stopniu jak dymiące kominy. (Zobacz: http://plfoto.com/zdjecie,krajobraz,elektrownia-belchatow,2488350.html)
  • Energetyka wiatrowa daje możliwość zastosowania małych turbin wirowych i produkcji prądu w terenach gdzie prąd sieciowy nie dociera.

 

  • Elektrownie wiatrowe mają stosunkowo niskie koszty bieżącej eksploatacji.

Wady turbin wiatrowych

1.Hałas
Turbiny wiatrowe wytwarzają hałas z przyczyn mechanicznych i aerodynamicznych. Mechaniczne źródła hałasu obejmują przekładnię, generator, napędy zmiany kąta, wentylatory chłodzące oraz dodatkowe wyposażenie, takie jak hydrauliczne systemy sterowania. Ponieważ emitowany dźwięk jest związany z obracaniem się wyposażenia mechanicznego i elektrycznego, często jest tonowy czyli prosty. Hałas aerodynamiczny powstaje w wyniku kontaktu łopat wirnika z powietrzem. Elektrownie wiatrowe są źródłami o dużej mocy akustycznej (około 105 dB(A)), powodującymi zmiany klimatu akustycznego w rozległym otoczeniu. Ilość hałasu emitowane z elektrowni wiatrowej zależy od kilku czynników:

  • mocy akustyczna elektrowni;
  • wysokość usytuowania generatorów i łopat elektrowni;
  • liczby turbin na farmie i ich wzajemnego rozmieszczenie;
  • warunków anemometryczne.

Hałas emitowany z elektrowni może wpływać negatywnie na środowiskowe warunki życia ludzi.

Względny poziom hałasu dla różnych odległości od turbiny wiatrowej.

 

 

Względny poziom hałasu dB (A)

Przykładowe orientacyjne odniesienia do rożnych wartości poziomu dźwięku.Ponadto w otwartym obszarze natężenie głosu ze źródła punktowego spada z kwadratem odległości, dlatego podane wartości dotyczą poziomu natężenia niedaleko źródła głosu.


  • 10 dB – szelest liści przy łagodnym wietrze
  • 20 dB – szept
  • 30 dB – bardzo spokojna ulica bez ruchu
  • 40 dB – szmery w domu,
  • 50 dB – szum w biurach
  • 60 dB – odkurzacz
  • 70 dB – wnętrze głośnej restauracji, darcie papieru, wnętrze auta
  • 80 dB – głośna muzyka w pomieszczeniach, trąbienie,
  • 90 dB - ruch uliczny
  • 100 dB – motocykl bez tłumika
  • 110 dB - piła łańcuchowa
  • 120 dB – wirnik helikoptera w odległości 5 metrów
  • 140 dB – start myśliwca
  • 160 dB – eksplozja petardy
  • 190 dB – start statku kosmicznego
  • 220 dB – eksplozja bomby atomowej
  • od 300 do 350 dB (huk był słyszalny z odległości 5000 kilometrów) – wybuch wulkanu Krakatau w Indonezji – prawdopodobnie najgłośniejszy w historii wyemitowany głos na świecie

źródło www.pl.wikipedia.org

2. Migotanie cieni

Migotanie cienia jest wynikiem przechodzenia obracających się łopat turbiny wiatrowej pomiędzy słońcem a obserwatorem.

  • występowanie migotania cieni zależy od pozycji obserwatora w stosunku do turbiny oraz czasu dnia i pory roku,
  • częstotliwość migotania cieni wywoływanego przez turbinę jest proporcjonalna do prędkości obrotowej wirnika i liczby łopat, dla dużej turbiny jest w przedziale 0,5 - 1,1 Hz,
  • migotanie cieni jest widoczne tylko w odległościach mniejszych niż 1400 m od turbiny.

Badania naukowców dowodzą, że migotanie cieni nie stanowi ryzyka wywołania napadu padaczkowego w wyniku stymulacji świetlnej. W literaturze pojawiają się dowody naukowe wskazujące na związek pomiędzy rozdrażnieniem z powodu długotrwałego migotania cieni (powyżej 30 minut na dzień) a potencjalnymi, przemijającym skutkami dla zdrowia fizycznego i osłabieniem funkcji poznawczych.

Filmy ilustrujące migotanie cieni.

https://www.youtube.com/watch?v=61LwNFY_J2U

https://www.youtube.com/watch?v=mWrb0_BZ40g

3. Miotanie lodem

W trudnych warunkach pogodowych na łopatach turbin może pojawić się oblodzenie. Pod wpływem obrotów fragmenty lodu mogą odrywać i stanowić realne zagrożenie dla ludzi zwierząt. Dlatego też w okresie oblodzeni turbiny dostęp do nie powinien być utrudniony, tak by osoby niepowołane i bez zabezpieczeń nie pojawiały się w obszarze możliwego zagrożenia odłamki lodu.

4. Promieniowanie elektromagnetyczne

Źródłami promieniowania elektromagnetycznego w elektrowniach wiatrowych są stacje transformatorowe 20/110 kV oraz ich włączenia do linii wysokiego napięcia 110 kV. Źródeł promieniowania elektromagnetycznego nie stanowią generatory prądu turbin wiatrowych.

Miejsca w których jest przekroczony zakres wartości promieniowania elektromagnetycznego zazwyczaj znajdują się w odpowiedniej odległości od siedzib ludzkich i dodatkowo są zabezpieczone przed dostępem osób niepowołanych. Oddziaływanie promieniowania może ewentualnie dotyczyć zwierząt fruwających, jednak przebywają one nad stacją w ograniczonym czasie.

5. Oddziaływanie elektrowni wiatrowych na ekosystemy

Odziaływanie elektrowni na lokalny ekosystem może powodować następujące zjawiska

  • likwidację siedlisk przyrodniczych na etapie budowy (place montażowe, fundament elektrowni, drogi dojazdowe),
  • likwidację roślinności podczas budowy turbiny lub zespołu turbin,
  • przekształcenia siedlisk na etapie eksploatacji (wpływ hałasu, promieniowania elektromagnetycznego, obiektów budowlanych, pracowników obsługi),
  • oddziaływanie na zwierzęta (fruwające, poruszające się po ziemi i wodne).

Oddziaływanie turbin wiatrowych na zwierzęta, szczególnie na fruwające, jest najważniejszym skutkiem ekologicznym eksploatacji tego typu siłowni. Wpływ na ptaki i nietoperze najczęściej przejawia się poprzez:

  • śmiertelność w wyniku kolizji z konstrukcjami elektrowni;
  • zmiany rozmieszczenia zwierząt w wyniku utraty siedlisk na terenie lokalizacji elektrowni i w jego otoczeniu;
  • zmiany tras przelotów.

Liczba kolizji ptaków z turbinami zależy od lokalizacji elektrowni a w szczególności:

  • atrakcyjności terenu dla ptaków jako żerowiska;
  • położenia terenu na trasie regularnych przelotów wędrówkowych;
  • położenia terenu na trasie regularnych dolotów na żerowisko lub noclegowisko.

Wg. badań naukowców wpływ na rozkład kolizji ma także skład gatunkowy ptaków występujących na danym obszarze, co wynika z międzygatunkowych różnic wysokości przelotów i dobowego rozkładu aktywności wędrówkowej.

Dodatkowymi elementami mającymi wpływ na ilość kolizji są:

  • parametry konstrukcji turbin wiatrowych: wysokość, średnica łopat, oświetlenie nocne;
  • ilość turbin na farmie oraz ich wzajemne rozmieszczenie;
  • warunki meteorologiczne (przede wszystkim widoczność);
  • pora doby: świt, dzień, zmierzch i noc (różna aktywność ptaków i widoczność);
  • pora roku: wiosenne przeloty, lęgi, jesienne przeloty, zimowanie.

6. Oddziaływanie elektrowni wiatrowych na krajobraz

Turbiny wiatrowe nie są tak obce krajobrazowi ja konwencjonalne elektrownie (np. węglowe) jednak możemy wyróżnić elementy, które powodują zmiany krajobrazu:

  • turbiny to obiekty wysokie, nawet do 150 m;
  • farmy wiatrowe, ze względu na odległości między poszczególnymi siłowniami wynoszące 200-400 m, tworzą przesłonę krajobrazową;
  • śmigła przez większość roku są w ruchu, co zwraca uwagę i może powodować zjawisko stroboskopowe;
  • obracające się łopaty mogą wywoływać okresowo refleksy świetlne, przy określonym położeniu Słońca.