Влияние ветроэнергетики на природную среду

Общие положения : природа ВЭ и особенности её развития

Ветер – циркуляция в атмосфере огромных масс воздуха вследствие неравномерного нагревания земной поверхности Солнцем.

Причиной возникновения ветров является поглощение земной атмосферой солнечного излучения, приводящее к расширению воздуха и появле­нию конвективных течений. На эти термические яв­ления накладывается эффект вращения 3емли приводящий к появлению преобладающих направлений ветра. Кроме этих общих закономерностей многое в этих процессах определяется местными особенно­стями, обусловленными определенными географическими или экологиче­скими факторами. Т.е. сам процесс образования ветра - вероятностный процесс, но при этом характерны циклические изменения: суточные, недельные, месячные и годовые.

Различные зоны страны имеют ветровые режимы, сильно отличающиеся один от другого. Сила и направление ветра в разных зонах по разному изменяется в зависимости от высоты над поверхностью Земли. Нас интересует скорость ветра в 100 –ом приземном слое.

По территориальному принципу можно выделить глобальные и мест­ные ветры.

К глобальным ветрам относятся пассаты и западный ветер.

Пассаты образуются в результате нагрева экваториальной части земли. Нагретый воздух поднимается вверх, увлекая за собой воздушные массы с севера и юга. Вращение земли отклоняет потоки воздуха: Земля вращается с З на В, поэтому пассаты имеют отклонения к Западу; в северном полушарии ветры приходят с С-В , а в южном с Ю – В. В результате уста­навливаются дующие круглый год с постоянной силой северо-восточный пассат в северном полушарии и юго-восточный - в южном. Пассаты дуют в приэкваториальной области, заключенной между 25⁰ и 30° северной и южной широтами соответственно (высота от 1 км до 4 км). В северном полушарии пассаты охватывают 11% поверхности океанов, а в южной - 20%. Сила пассатного ветра обычно со­ставляет 2-3 балла по шкале Бофорта (1-5 м/с).

Западный ветер дует круглый год с запада на восток в по­лосе от 40 до 60° южной широты вдоль кромки дрейфующих льдов Антарк­тиды. Это самый сильный постоянный ветер. Его сила достигает 8-10 баллов и редко бывает менее 5 баллов (по шкале Бофорта). Зона распространения до 40 км в сторону суши и моря и высота от 200 до 300 м.

Особые местные условия рельефа земной поверхности (моря, горы) вызывают местные ветры: бризы и муссоны. Суша днем нагревается сильнее чем поверхность моря (частично нагрев тратится на испарение воды). Нагретый воздух менее плотный устремляется вверх, холодный морской устремляется на сушу, а с суши на море, т.е. возникает циркуляция воздуха – внизу – с моря – на сушу – вверху – с суши – на море. Ночью над сушей воздух остывает быстрее, чем над морем и все наоборот: внизу суша – море, вверху море – суша.

Основные ветровые зоны

Во многих прибрежных районах при установившейся погоде ветер в течение дня следует за солнцем по часовой стрелке. На эти общие схемы обычно накладываются суточные колебания ветра, определяемые разнообразными факторами, прежде всего местными условиями. Поэтому их изучение всегда приносит пользу при прогнозировании поведения ветра.

Одна из разновидностей прибрежного ветра, с которой приходится иметь дело, это бриз - ветер, изменяющий свое направление в течение суток. Днем он дует с моря на более нагретый берег (морской или дневной бриз), ночью - с быстро остывающего берега на более теплое море (береговой или ночной бриз). Для возникновения бриза разность температур должна составлять несколько градусов. Там где солнце жаркое, а суша каменистая или песчаная и быстро нагревается до значительной температуры, бризы сильнее и распространяются в море на большие расстояния. Морские бризы образуются при нагревании поверхности солнечными лучами, поэтому бризы почти не возникают при сплошной облачности. Летом бриз начинает ощущаться только в разгар утра, когда солнце достаточно прогрело сушу. После полудня, когда солнце начинает спускаться к горизонту бриз стихает.

Скорость ветра

Единицы измерения – м/с, км/час. Ранее широко использовалась шкала Бофорта (сейчас широко применяется в морской практике). Шкала Бофорта – условная шкала в баллах. 12-бальная шкала была предложена Бофортом в
1805 г.

Сила ветра по шкале Бофорта и ее влияние на ветроустановки и условия их работы

Влияние ветроэнергетики на природную среду

Факторы воздействия ВЭС на природную среду, а также последствия этого влияния и основные мероприятия по снижению и устранению отрицательных проявлений приведены в таблице.

Таблица - Факторы воздействия ВЭС на природную среду и методы устранения негативного влияния ВЭУ на окружающую среду

Проблема использования территории упрощается при размещении ВЭС на акваториях. Например, предложения по созданию мощных ВЭС на мелководных акваториях Финского залива и Ладожского озера не связаны с изъятием больших территорий из хозяйственного, пользования. Из отводимой площади акватории для ВЭС непосредственно под сооружения для ВЭУ понадобится лишь около 2 %.