Оценка экологической безопасности объектов ветроэнергетики

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ОАО «НИИЭС», Московский государственный лингвистический университет

Оценка экологической безопасности объектов ветроэнергетики

Безносов В.Н., д. б. н., Суздалева А.Л., д. б. н„

Эль-Шаир Хаям И.А., к. э. н.

Безносов В.Н., Суздалева А.Л., Эль-Шаир Хаям И.А. Оценка экологической безопасности объектов ветроэнергетики // Малая энергетика. 2011. №3-4. С.37-43.

Ключевые слова: ветроэнергетика; ветропарк; ВИЭ; экологические аспекты; экологическая безопасность; авифауна

На современном этапе ветроэнергетика, вероятно, является наиболее распространенным направлением среди альтернативных способов производства электроэнергии. Ветроэлектрические установки (ВЭУ) функционируют в большинстве стран, причем в некоторых они используются уже более 100 лет. Основное достоинство ветроэнергетики заключается в доступности и повсеместном присутствии базового ресурса - ветров. Анализируя особенности исторического развития данной отрасли, можно заметить одну интересную особенность. Ветроэнергетика начала развиваться практически одновременно с такими, ставшими впоследствии традиционными отраслями, как гидроэнергетика и тепловая энергетика, и на многие десятилетия раньше, чем атомная энергетика. Однако в дальнейшем практическое использование энергии ветра не выходило за пределы отдельных ВЭУ, которые, как правило, размещались на участках, отдаленных от источников централизованного энергоснабжения. Главной причиной этого являлось непостоянство скорости ветра, а, следовательно, и устойчивой выработки электроэнергии.

Повышение интереса к ветроэнергетике, равно как и к другим видам возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в последние 20 - 30 лет связано не с экономической выгодой, а с их экологической безопасностью. Для компенсации затрат на развитие этих альтернативных отраслей энергетики Международные финансовые организации выделяют огромные средства. Например, в Египте в ближайшие годы планируется довести мощность ветроэлектрических станций (ВЭС) до 7,2 - 7,5 ГВт [1]. В финансировании этих проектов участвуют Немецкий банк развития (German Development Bank), Европейский инвестиционный банк (European Investment Bank), а также правительства Испании и Японии. Ожидается, что в число инвесторов войдут также французские компании. В настоящее время в Египте уже функционируют две крупных ВЭС (ветропарка) и значительное количество ВЭУ различных конструкций. Меры по стимулированию развития ветроэнергетики на самом высоком уровне предпринимаются и в Российской Федерации.

Однако так ли безопасно развитие ветроэнергетики? Чем собственно обоснован подобный взгляд на проблему? Абсолютной экологической безопасности не существует, как не существует и нулевого риска. Этот постулат отражен в одном из базовых принципов международного и российского экологического права - «принципе презумпции потенциальной экологической опасности любой намечаемой хозяйственной и иной деятельности». В соответствии с ним любая планируемая деятельность должна рассматриваться как опасная, пока не определены степень и характер ее негативных последствий. До этого к игнорированию данного постулата следует относиться с большой осторожностью. Уместно вспомнить о том, что на первых этапах развития атомной энергетики она также декларировалась как чистый способ производства электроэнергии.

Если внимательно проанализировать доводы, лежащие в основе утверждений об экологической чистоте различных видов ВИЭ, то основным из них является отсутствие негативных воздействий на окружающую среду, свойственных объектам традиционных отраслей энергетики. При этом факт возможности других, специфических для ВИЭ воздействий зачастую либо игнорируется, либо их оценка поверхностна и недостаточно объективна. Интерес к ним, также их серьезное изучение, начинается только тогда, когда возникают первые катастрофические явления, как, например, это произошло при строительстве и эксплуатации некоторых объектов приливной энергетики [2]. Вместе с тем, очевидно, что более предпочтительной является превентивная непредвзятая оценка возможных экологических последствий, позволяющая своевременно скорректировать проекты и разработать превентивные меры.

В настоящее время уже существует достаточно большое количество публикаций, затрагивающих проблемы экологической безопасности ветроэнергетики. Однако в значительной мере эта информация носит декларативный характер. Довольно часто при обосновании экологической безопасности она подменяется доводами, обосновывающими безопасность этих объектов для здоровья человека. По этой причине, в рамках настоящей статьи предпринята попытка обобщения и критического анализа материалов, на основании которых можно объективно оценить экологическую безопасность объектов ветроэнергетики. Выделены значимые экологические аспект, которые необходимо учитывать при разработке проектной документации, предназначенной для прохождения государственной экологической экспертизы. В соответствии с пунктом 3.6.ГОСТ Р ИСО 14001-2007. Под экологическим аспектом (environmental aspect) понимается любой элемент деятельности который может взаимодействовать с окружающей средой. Значимым экологическим аспектом считается тот, который оказывает или может оказать значительное воздействие на окружающую среду (в т.ч. и позитивное).

В качестве значимых экологических аспектов объектов гидроэнергетики следует рассматривать:

1. Изъятие земель. Данный экологический аспект возникает при строительстве любого сооружения и, как правило, легко оценивается, исходя из площади затронутой территории. Однако в отношении объектов ветроэнергетики данный вид воздействия на окружающую среду, вероятно, долгое время будет являться дискуссионным. Существует два принципиально отличных мнения. Первое из них - это традиционный взгляд на проблему, принятый при разработке проектной экологической документации: площадь изымаемых земель определяется размерами территории, отводимой под данный объект капитального строительства. В нее входят все участки, передаваемые новому землепользователю, в том числе и расположенные между возводимыми сооружениями. С этой точки зрения строительство крупных объектов ветроэнергетики, способных покрыть нужды в энергоснабжении будет сопровождаться в несколько раз большим изъятием земель, чем при строительстве, например, АЭС той же мощности [3]. Связано это с тем, что расстояние между ВЭУ должно быть не менее их утроенной высоты. В противном случае они создают взаимные помехи в работе, «отнимая ветер» друг у друга.

Другое мнение, весьма распространенное в специальной литературе по ветроэнергетике, исходит из того, что сами ВЭУ занимают только 1% всей территории ветропарка. На 99% оставшейся его площади вполне возможно заниматься сельским хозяйством или другой деятельностью. При этом указывается, что нет никаких данных о том, что ветропарки (или ветроагрегаты) существенно нарушают условия выращивания сельскохозяйственных растений и животных. Подобная практика уже существует в ряде европейских стран (Дания, Нидерланды, Германия). На основании этого делается вывод о минимальном (и даже позитивном) воздействии объектов ветроэнергетики на состояние земельных ресурсов. Например, указывается, что площадь изымаемых земель в данном случае в 2,5-3 раза меньше, чем у солнечных электростанций той же мощности. Однако следует отметить, что подобный оптимистичный взгляд на проблему по ряду положений противоречит нормам, принятым при проведении экологической экспертизы. Во-первых, в современных российских условиях (да и условиях других стран) ветропарк, как и любой крупный энергетический объект, является режимной территорией. Вход на нее, а тем более производство на ней сельскохозяйственных работ, должны быть ограничены хотя бы, исходя из требований безопасности людей. Во-вторых, изъятие земель под сельскохозяйственную деятельность само по себе является уничтожением участка природной экосистемы. В-третьих, в соответствии с принципом «презумпции потенциальной экологической опасности», отсутствие данных о негативном влиянии на растения и животных не является обосновывающим доводом.

Таким образом, на современном этапе строительство ветропарков, способных изменить структуру энергетики, следует рассматривать как проекты, требующие отчуждения значительных земельных ресурсов.

2. Воздействие на окружающую среду, обусловленное строительством. Характер и источники воздействия на окружающую среду при строительстве крупных объектов ветроэнергетики принципиально не отличаются от соответствующих показателей других объектов капитального строительства [4]. Проведение этих работ сопровождается загрязнением атмосферы, водных объектов и почвы, размещением отходов, нанесением вреда растительному и животному миру.

3. Изменение ландшафта, видеоэкологических свойств среды. Зрительное восприятие среды обитания является важным фактором экологии человека. Ухудшение видеоэкологических свойств может вызвать повышение заболеваемости, снижение цен на недвижимость, привести к возникновению социальных конфликтов.

Непосредственно к вредным визуальным воздействиям относят создание лопастями ВЭУ стробоскопического эффекта при низком закатном солнце [4]. Этот эффект стараются исключить еще при проектировании и поиске площадки для ВЭУ. В некоторых публикациях высказывается мнение, что жители, находящиеся в зоне « мелькания », могут претендовать на получение денежной компенсации за причиняемые неудобства.

Однако даже при отсутствии вредного визуального воздействия строительство даже единичных ВЭУ принципиально меняет вид всего ландшафта - он становится в той или иной мере техногенным. Появление обширного ветропарка изменяет вид территории до неузнаваемости. Однако мнения об экологических и эколого-социальных последствиях в данном случае также расходятся.

Во многих публикациях, посвященных проблемам развития ветроэнергетики, излишне оптимистично утверждается, что население в целом приветствует появление таких объектов или, по крайней мере, относится к ним индифферентно. Вместе с тем, существуют факты, как подтверждающие, так опровергающие это мнение. Основными причинами различия оценок являются:

- принципиально разное восприятие одних и тех же объектов у отдельных социальных групп;

- исходный характер территории, где размещаются объекты ветроэнергетики.

Например, в развитых странах значительная часть населения поддерживает строительство ветропарков, рассматривая их не как техногенный объект, а как символ экологически чистой энергии. В ряде источников информация о восприятии объектов ветроэнергетики основывается на некорректной интерпретации данных социологических исследований. Например, используется мнение не населения, а туристов-экскурсантов (пусть даже местных), которым интересно посмотреть на новый объект. В других случаях положительное мнение связано с тем, что часть населения является инвесторами объектов ветроэнергетики или ожидает получить от них какую-то выгоду.

Не менее важен и исходный характер территории. В тех случаях, когда ветропарк размещается в ранее безлюдных местах, одновременно с их заселением он воспринимается достаточно индифферентно. Например, по опросам, проведенных нами в северной части египетской курортной зоны г. Хургада, население оценивает эти объекты положительно. Вместе с тем, опрос на тему «хотите ли вы ВЭУ рядом с вашим домом », проведенный в Подмосковье, дал резко отрицательный результат.

С целью снижения негативности данного аспекта во многих крупных фирмах, производящих ветроэнергетическое оборудование, работают профессиональные дизайнеры. Для решения вопроса об их размещении привлекаются ландшафтные архитекторы.

4. Влияние на климат. В настоящее время этот экологический аспект почти не исследован. Вместе с тем, имеющиеся материалы [5-6], позволяют сделать обоснованное предположение о том, что реализация крупномасштабных проектов может привести к значимому изменению климатических характеристик.

Ветровой режим является одним из основных климатообразующих факторов. Работающие ветрогенераторы изымают часть кинетической энергии воздушных масс, что создает потенциальную возможность снижения скорости их движения. Очевидно, что единичная ВЭУ не может сколько-нибудь заметно повлиять на этот процесс. ВЭС, состоящая из нескольких десятков установок, может вызвать только микроклиматические изменения в пределах участка, предназначенного для ее размещения. Однако строительство крупных ветропарков уже может вызвать изменения климата на обширной территории' В частности, предполагается, что снижение средней скорости ветров способно сделать климат региона более континентальным за счет того, что медленно движущиеся воздушные массы успевают сильнее нагреваться летом и охлаждаться зимой. Кроме того, отбор энергии у ветра может способствовать изменению влажностного режима прилегающей территории. Если подобные климатические изменения будут происходить, то они неизбежно окажут значимое влияние не только на природные экосистемы, но и на сельскохозяйственные объекты, а также условия жизни населения.

5. Ограничение объема выброса парниковых газов. В качестве одной из главных целей развития ветровой энергетики декларируется замена ее объектами традиционных энергетических объектов с производством электроэнергии на основе сжигания ископаемого топлива. С этой точки зрения ветрогенератор мощностью 1 МВт может сократить ежегодные выбросы в атмосферу: 1800 т СО2, 9 т SО2, 4 т оксидов азота. По оценкам Global Wind Energy Council, к 2050 году мировая ветроэнергетика позволит сократить ежегодные выбросы СО2 на 1,5 млрд, т. Это также рассматривается как значимый экологический аспект, в данном случае - позитивный. Объективная оценка экологической безопасности должна учитывать такие воздействия, наряду с негативными. В этой связи следует отметить, что в соответствии с действующей в РФ нормативно-правовой базой оценка влияния намечаемой деятельности на развитие парникового эффекта является обязательным пунктом экологического обоснования проекта. В развивающихся странах проекты, в которых используются технологии, способствующие снижению выброса парниковых газов, поддерживаются Международной финансовой корпорацией [7].

6. Нанесение механических повреждений авифауне. Как правило, при обсуждении данного экологического аспекта, специфичного именно для объектов ветроэнергетики, рассматривается только вред, наносимый птицам в результате их столкновения с лопастями ветряков. Вместе с тем, движущиеся части ВЭУ способны травмировать самых различных летающих животных, которые в экологии в совокупности обозначаются термином «авифауна». В ее состав входят не только птицы, но и летающие насекомые, а также летающие млекопитающие (летучие мыши). Представители каждой из этих групп организмов являются важными компонентами природных экосистем. Так, многие виды насекомых являются опылителями растений, составляют кормовую базу различных других животных (птиц, земноводных и др.). Снижение их численности может оказать значимое влияние на виды организмов, на которые работа ВЭУ непосредственного влияния не оказывает. Следовательно, оценка экологической безопасности должна включать и определение потенциального вреда, который может быть нанесен этим организмам.

В отношении птиц данная проблема интенсивно обсуждалась в последние десятилетия XX века в период повышения интереса к ветроэнергетике. Использовавшиеся в тот период ВЭУ характеризовались высокой частотой вращения лопастей, и при их размещении вблизи гнездовий птицы гибли довольно часто. Это привело к ужесточению экологических требований, и к середине 90-х годов данная проблема была частично решена на основе снижения скорости вращения лопастей.

Однако и сейчас оценка механического воздействия объектов ветроэнергетики на птиц, как правило, является излишне обобщенной и, в некоторых отношениях, некорректной. Во-первых, эта оценка базируется на имеющихся фактах гибели птиц при работе единичных ВЭУ. Согласно данным, наносимый ими вред существенно меньше, чем от других распространенных форм антропогенного воздействия [8]. Полученные результаты экстраполируются и на более крупные объекты. На этом основании, например, утверждается, что ветропарк мощностью 7,5 МВт сопоставим по опасности для птиц с одним километром магистрального шоссе. В реальности, при попадании птиц в ветропарки и их дезориентации, процент гибели, скорее всего, существенно возрастет. Во-вторых, толерантность отдельных видов птиц к антропогенным воздействиям существенно различается. Различается также и их способность адаптироваться к подобным воздействиям. Поэтому, в настоящее время, специалисты придерживаются мнения, что корректная оценка должна основываться на проценте гибели отдельных видов. Особое внимание при проведении экологической экспертизы всегда уделяется анализу воздействий на редкие и охраняемые виды птиц.

Аналогичные требования необходимо предъявлять к оценке вреда, который может быть нанесен и другим группам авифауны. При этом их уязвимость может быть значительно выше. Например, в районах ВЭС отмечены факты массовой гибели летучих мышей. Это связано с тем, что возле концов лопастей ветрогенератора образуется область пониженного давления, и летучая мышь, попавшая в нее, получает баротравму. У более 90% летучих мышей, найденных рядом с ветряками, обнаруживают признаки внутреннего кровоизлияния [4, 8].

7. Беспокоящий и отпугивающий эффекты работы ВЭУ, нарушение миграционных путей. Комплекс явлений, сопровождающих работу ВЭУ (движение лопастей, шум, вибрация), представляет для многих животных так называемый «фактор беспокойства». Под его воздействием они покидают свои местообитания. Учитывая размер площадей, отводимых под ветропарки, можно ожидать, что это приведет к снижению биоразнообразия на обширных территориях. Особую опасность представляют собой случаи, когда в их пределах находятся местообитания редких видов животных или важные участки их местообитаний (гнездовья, водопои и др.).

Рассматривая данный экологический аспект, следует обратить внимание на некорректность, обычно допускаемую при оценке беспокоящих воздействий. Как правило, их приемлемый уровень и зона влияния определяются на основании эффекта, оказываемого ими на человека. Подобный подход во многом обусловлен пробелами в нормативно-правой базе. Как в отечественных, так и в международных стандартах допустимые уровни шума и вибрации установлены только для населения. При необходимости эти же нормы используются и в оценке экологической безопасности. Вместе с тем, чувствительность многих организмов к шуму и вибрациям значительно выше. Примером может служить их реакция на слабые, неощущаемые человеком сейсмические колебания. Кроме того, диапазон звуковых колебаний, воспринимаемых животными, во многих случаях отличается от человеческого. В этой связи следует вспомнить о том, что работающие ветродвигатели создают не только слышимый нами шум, но и генерируют неслышимые человеческим ухом вредно действующие (в том числе и на человека) инфразвуковые колебания с частотами ниже 16 Гц.

Довольно часто высказывается мнение о том, что животные, контактирующие с объектами ветроэнергетики, постепенно адаптируются к новым условиям. Оценка данного эффекта также должна осуществляться на видовом уровне. В противном случае возможна не только недооценка, но и переоценка силы негативных воздействий. Например, было определено, что некоторые виды птиц (золотистые ржанки и кроншнепы) избегают мест размещения ВЭУ в радиусе 500 - 800 м. Эти выводы применили ко всем птицам, независимо от того перелетные они или местные. Но дальнейшие исследования показали, что в ряде случаев расстояние может быть значительно меньшим [8]. Отмечалось, что иногда птицы высиживают птенцов даже на территории ветропарков. Однако следует подчеркнуть, что это относится лишь к отдельным видам.

На мигрирующие формы объекты ветроэнергетики могут оказывать «отпугивающий эффект», заставляющий их менять маршрут своего привычного движения. Например, по нашим наблюдениям, сделанным на побережье Красного моря к северу от г. Хургады (Египет), стаи птиц в периоды сезонных перелетов следовали по трассе, проходящей рядом с площадками ВЭУ. Непосредственно над ними они пролетать избегали. Расширение площади ветропарков может привести к дезориентации птиц и нарушению миграционного пути. При перелете через участок пустыни для мигрирующих водоплавающих птиц подобное воздействие представляет серьезную опасность.

8. Электромагнитнитное загрязнение. Под электромагнитным загрязнением мы понимаем форму физического загрязнения окружающей среды, связанную с нарушением ее электромагнитных свойств (ГОСТ 30772-2001, пункт 6.12). Этот экологический аспект в той или иной мере свойственен всем объектам энергетики. Воздействие искусственных электромагнитных полей на организмы животных и растений изучено еще недостаточно. Не разработана и нормативная база, регламентирующая допустимый уровень электромагнитного загрязнения природной среды. Вместе с тем, потенциальная значимость этого фактора сомнений не вызывает.

Очевидно, что на участках, окружающих крупные объекты ветроэнергетики, напряженность электромагнитного поля будет отличаться от фонового уровня. Исходя из принципа «презумпции потенциальной экологической опасности» этот фактор также должен быть учтен.

9. Дополнительные экологические аспекты, обусловленные мерами по стабилизации выработки электроэнергии. Выработка электроэнергии на объектах ветроэнергетики зависит от силы ветра - фактора, отличающегося большим непостоянством. По этой причине продукция ветроэнергетики рассматривается как нерегулируемый источник энергии. Меры, направленные на компенсацию этого недостатка, осуществляются в двух основных направлениях:

- создание гибридных ветроэлектрических установок, состоящих из ВЭУ и какого-либо другого источника энергии (дизельного, бензинового, газотурбинного двигателей, фотоэлектрических, солнечных коллекторов, установок емкостного, водородного аккумулирования сжатого воздуха и т.п.), используемого в качестве резервного или дополнительного источника электроснабжения потребителей;

- создание специальных объектов для сглаживания колебаний выработки электроэнергии (например, ГАЭС).

Первый из этих способов применим на небольших объектах ветроэнергетики, второй - на крупномасштабных. В обоих случаях возникает ряд дополнительных экологических аспектов, связанных с использованием иных технологий или строительством новых объектов, которые также должны быть учтены при оценке экологической безопасности.

На основе приведенного выше анализа экологических аспектов можно сделать следующие выводы:

1. Строительство и эксплуатация объектов ветроэнергетики практически во всех случаях сопровождается значимым воздействием на окружающую среду. В соответствии с принятой Международной классификацией их проекты следует отнести к «категории В» - направления деятельности с потенциально ограниченными неблагоприятными социальными или экологическими рисками и/или воздействиями -- немногочисленными, в основном затрагивающими только территорию непосредственной реализации проекта и по большей части обратимыми, степень которых может быть эффективно снижена с помощью смягчающих мероприятий.

2. Оценка экологической безопасности объектов ветроэнергетики не может строиться на результатах исследования их воздействия на человека. Эти данные должны рассматриваться как отдельная специфическая группа экологических аспектов.

3. При оценке экологической безопасности необходим учет масштаба объектов ветроэнергетики. С этой точки зрения их можно ранжировать следующим образом: одиночные ВЭУ; ВЭС, включающие до нескольких десятков ВЭУ; ветропарки - крупные ВЭС, состоящие из сотен ВЭУ. Экологические аспекты, свойственные каждой из этих категорий, имеют существенные различия. По этой причине результаты, полученные при изучении воздействия отдельных ВЭУ, не могут автоматически экстраполироваться на более крупные объекты.

4. Степень и характер воздействия объектов ветроэнергетики на окружающую среду во многом определяется конкретными условиями в районе их размещения.

5. При проектировании крупных объектов (ветропарков), чтобы получить исходных материалов для оценки экологической безопасности, необходимо проведение полномасштабных инженерно-экологических изысканий в том же объеме, что и для других объектов капитального строительства. ветроэлектрический возобновляемый энергия экологический

Литература

1.LeCoq С. Wind projects to help Egypt reach 2020 energy target // Daily News Egypt. 2011. January 11 (http:/www. thedailynewsegypt.com).

2.Марфенин И.H., Малютин О.И., Паитюлин А.Н., Перцова Н.М., Усачев И.Н. Влияние приливных электростанций на окружающую среду. - М.: МГУ им. М.В.Ломоносова, 1995.

3.Соболь Я.Г. Ветроэнергетика в условиях рынка (1992 - 1995 гг.) //Энергия: экономика, техника экология, 1995. - №11.

4.Ермоленко Б.В., Ермоленко Г.В., Рыженкова М.А. «Ветроэнергетика и окружающая среда» //Энергия, 2011. - №8.

5.Keith D.W., De Carolis J.F.,Denkenberger D.C., Lenschow D.H., Malyshev S.L., Pacala S., Rasch P.J. The influence of large-scale wind power on global climate // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004. - B. 46.

6.Yang G. A Conceptual Study of Negative Impact of Wind Farms to the Environment // The Technology Interface Journal. 2009. - В . 1.

7.International Finance Corporation's. Policy on Social and Environmental Sustainability. 2010 (http:/ www.ifc.org).

8.Дмитриев Г.С. Что несет с собой развитие ветроэнергетики (экологические аспекты) //Энергия, 2004.-№8.

Размещено на Allbest.ru