Яковлев ветроэнергетика 5 (1)

1.

Ветроэнергетика и
экологическая безопасность:
оксюморон «зелёной» энергии
Оценка воздействия ветровых
электростанций на окружающую среду
Яковлев Григорий уч. гр. 1324

2.

Масштаб мировой ветроэнергетики
1 017 ГВт
Суммарная установленная
мощность ВЭС в мире на конец
2023 г. (GWEC, 2024)
3 000 ГВт к 2030
117 ГВт
Объём новых вводимых мощностей
только за 2023 год — рекордный годовой
показатель за всю историю отрасли
25–30 лет
Прогнозируемая установленная
Расчётный срок службы современной
мощность согласно сценариям
ветровой турбины, после которого
международного энергетического
оборудование подлежит выводу из
агенства
эксплуатации

3.

Из чего сделаны лопасти ветровых турбин
Лопасть современной ветровой турбины — это сложная деталь, которую
чаще всего делают из стеклопластика (GFRP) и углепластика (CFRP). Это
композиты на основе эпоксидных, полиэфирных или виниловых смол..
Именно они дают лопастям прочность, но из-за них же лопасти трудно
утилизировать.
Стеклоткань и стекловолокно — 60–70% массы лопасти;
Эпоксидные и полиэфирные смолы — 15–30% массы;
Углеродное волокно (CFRP) используют в лопастях длиннее 60 м;
Сердечники из бальсы и ПВХ-пены - внутренняя часть конструкции
Покрытия и гелькоуты содержат вещества против обрастания и биоциды
Источник данных: Mishnaevsky et al., Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2021; LM Wind Power

4.

Количественная оценка отходов
Один из самых важных экологических вопросов для ветровых
электростанций — сколько твёрдых отходов дадут лопасти турбин, когда их
снимут с эксплуатации.
Отходы на единицу энергии
~5,5–6,5 кг
~12–14 т
отходов лопастей на 1
отходов лопастей на
МВт·ч электроэнергии
1 МВт установленной
за весь срок службы
мощности за 25 лет
турбины при средних
работы турбины (Liu &
условиях работы
Barlow, 2017)
По расчётам Cherrington et al. (Energy Policy, 2012)
Прогноз годового объёма отходов от лопастей ВЭС на основе данных Liu & Barlow (2017), WindEurope (2020) и IRENA (2023)

5.

Проблема утилизации: текущее состояние
Захоронение на полигонах
Совместное сжигание
По данным WindEurope (2020), около 90%
выведенных из эксплуатации лопастей в
ЕС направляется на захоронение.
Лопасти разрезаются на фрагменты и
вывозятся на специализированные
полигоны.
Дробление и использование в качестве
альтернативного топлива в цементных печах
применяется в Европе. Однако этот метод
сопряжён с выбросами HCl, SO₂ и
тонкодисперсных частиц с образованием
токсичной золы.
Механическое измельчение
Переработка в армирующий наполнитель
технически осуществима, однако приводит
к деградации механических свойств
волокна на 20–50%
(Thomason et al., Composites Part A, 2016).
Химические методы разложения
Химические методы разложения
термореактивных смол находятся на стадии
лабораторных и опытно-промышленных
испытаний. По состоянию на 2024 год
коммерческих установок промышленного
масштаба в эксплуатацию не введено.

6.

Воздействие на здоровье человека: научные данные
«синдром ветровых
турбин»
Нарушения сна
Термин «Wind Turbine
Обзор Onakpoya et al.
Syndrome» введён в 2009.
(Environmental Health, 2015)
Описываемые симптомы
охватил 21 исследование и
включают: нарушения сна,
подтвердил значимую связь
головные боли, нарушения
между проживанием вблизи
вестибулярной функции,
ВЭС (менее 1,5 км) и
когнитивные нарушения.
нарушениями сна.
Психологическое
воздействие и стресс
Исследование Chapman et al и
последующий
мета-анализ
Knopper
&
Ollson
(2011,
Environmental
Health)
установили, что значительная
часть жалоб коррелирует с
уровнем осведомлённости о
ВЭС.

7.

Удар по экосистемам
Влияние на птиц и летучих мышей
Столкновения птиц и летучих мышей с лопастями турбин — это известная и подтверждённая
проблема. По оценке Loss et al. (Biological Conservation, 2013), только в США ВЭС убивают 140 000 –
500 000 птиц. Для летучих мышей оценка выше — 600 000 – 900 000 особей в год (Hayes, 2013, Acta
Chiropterologica).
Летучие мыши также гибнут из-за баротравмы, это считают основной причиной гибели примерно в
50% случаев, даже когда внешних травм не видно (Baerwald et al., Current Biology, 2008).
Влияние на землю
Под фундаменты, дороги и подстанции напрямую занимаетcя 0,1–0,4 га на 1 МВт. Но зона, где
нельзя или сильно ограничено использовать землю, намного больше — до 4–8 га на 1 МВт.

8.

Задокументированные случаи воздействия ВЭС
Кашелл, Ирландия (2006–2013)
Решением Верховного суда Ирландии по делу
Byrne v. Zurich подтверждено, что эксплуатация
ВЭС Derrybrien привела к крупнейшему оползню
торфяников в истории страны (2003): 450 000 м³
торфа обрушились в реку Оуэн, уничтожив
рыбные запасы на протяжении 30 км водотока.
Шотландское нагорье, UK (2015–2021)
Официальный аудит Scottish Natural Heritage
(2019) зафиксировал деградацию торфяных
болот на 1 350 га в зонах строительства ВЭС.
(Nayak et al., Global Change Biology, 2010).
1
2
Полигоны Casper, Вайоминг, США (2020–2023)
Серия журналистских расследований
(Bloomberg, 2020) задокументировала
массовые захоронения списанных лопастей
ВЭС на полигоне в Айове.. Оценочный объём:
более 8 000 лопастей в год только по США по
данным на 2020 год.
3
Смоленская обл., Россия (2020–2022)
4
Расследование Росприроднадзора по
жалобам жителей пос. Болшево
зафиксировало превышение нормативов в
жилых домах на расстоянии 700–900 м от
турбин ВЭС «Сычёвская».

9.

Жизненный цикл: углеродный след и «период окупаемости»
Концепция «зелёной» энергетики требует корректной оценки совокупного
углеродного следа на протяжении всего жизненного цикла — от добычи сырья до
утилизации.
Стадии жизненного цикла турбины
Производство
Эксплуатация
25 лет
Сырьё,
композиты,
редкоземы
Техобслужи
вание,
смазочные
отходы
Углеродный след по стадиям
По данным анализа Nugent & Sovacool (Energy Policy,
2014), медианный показатель выбросов парниковых
газов для наземных ВЭС составляет 34 г CO₂экв./кВт·ч. Для сравнения: атомные — 12 г CO₂экв./кВт·ч.
Редкоземельные металлы
Транспорт и
монтаж
Тяжёлые
логистика, бетон
фундамента
Демонтаж
лопасти —
захоронение
Генераторы с постоянными магнитами (PMSG),
применяемые в большинстве современных турбин,
содержат 600–700 кг неодима и диспрозия на 1 МВт
мощности.

10.

Переосмысление концепции
экологической нейтральности ВЭС
Вывод 1: Проблема отходов
носит системный и
нарастающий характер
Вывод 3: Акустическое
воздействие требует
пересмотра нормативной базы
Вывод 2: Физическое
воздействие на биоту и
экосистемы документально
подтверждено
Вывод 4: Оценка углеродного
следа требует полного учёта
жизненного цикла
Признание экологических противоречий ветроэнергетики не является аргументом против развития возобновляемой
энергетики как таковой — это призыв к научной честности, системному подходу к оценке воздействий на окружающую
среду и разработке технологических решений по утилизации отходов.

11.

Спасибо за внимание!