Faza eksploatacji

Wpływ energetyki na jakość życia człowieka oraz innych żywych organizmów, może być dodatni lub ujemny. Do ujemnego zaliczyć można zagrożenie środowiska naturalnego, a do dodatniego – automatyzację pracy, usprawnienie komunikacji zbiorowej, poprawa komfortu mieszkań, oszczędność pracy w gospodarstwie domowym. Nie istnieje taka energetyka, która byłaby w pełni przyjazna dla środowiska naturalnego. Każdy z takich procesów jak

62

pozyskiwanie, przetwarzanie, rozdzielanie i transportowanie nośników energii w różnym stopniu wiąże się z zagrożeniem dla środowiska. Jednakże nie każda energetyka stanowi jednakowe niebezpieczeństwo dla środowiska [Andrzej, Szorgut, 1995].

W przypadku zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej wyróżnić można bardzo wiele konstruktywnych aspektów związanych nie tylko z jego budową, ale i eksploatacją.

Przede wszystkim nie powoduje on prawie żadnego zanieczyszczenia środowiska naturalnego w fazie eksploatacji, ponieważ wykorzystuje siłę wiatru, która stanowi darmowe, odnawialne źródło energii. Podczas jego pracy nie są emitowane do otoczenia gazy cieplarniane oraz inne zanieczyszczenia. Zasoby, z których wytwarzana jest energia elektryczna, nie ulegną również wyczerpaniu [Boczar, 2008].

Zespół roboczy wirnika siłowni wiatrowej zapewnia oszczędność paliw konwencjonalnych (węgiel, ropa, gaz) podczas produkcji energii. Przekłada się to na zmniejszenie smogu, efektu cieplarnianego, mniejsze natężenie występowania kwaśnych deszczy, ograniczenie powiększania się dziury ozonowej. Zespoły robocze wirników siłowni wiatrowych w dużym stopniu przyczyniają się zatem do zmniejszenia degradacji środowiska naturalnego [Boczar, 2008; Rudnicki, 2004].

Zastąpienie spalania węgla poprzez wytwarzanie energii przy użyciu zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej pod pewnymi względami chroni środowisko naturalne.

Wyprodukowanie 1 TWh energii elektrycznej przez wirnik wiatrowy zapobiega emisji do atmosfery: 4.222 Mg NOx, 5.500 Mg SO2, 49.000 Mg pyłów i żużli, 700.000 Mg CO2

[Hrynkiewicz, 2002; Jabłoński, Wnuk, 2004]. Główne rodzaje i skutki zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego zestawiono w tab. 2.5.

Tablica 2.5. Poglądowy obraz głównych rodzajów i skutków zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego [Wiatr, Marczak, 2003].

rodzaj skutek

pyły zmniejszenie przejrzystości powietrza, rozwój flory bakteryjnej – rozwój chorób, choroby dróg oddechowych.

dwutlenek węgla obniżenie zawartości tlenu w powietrzu, zawyżenie temperatury tlenek węgla obniżenie zdolności organizmu do przenoszenia tlenu, silne bóle głowy związki siarki powstawanie smogu typu londyńskiego, dolegliwości układu oddechowego związki azotu powstawanie smogu typu utleniającego, obniżenie zdolności organizmu do

przenoszenia tlenu, dolegliwości układu oddechowego

węglowodory lotne rakotwórcze

związki ołowiu akumuluje się w ciele człowieka – duże dawki toksyczne związki rtęci, berylu,

niklu, fluoru i inne w większych dawkach toksyczne dla człowieka

Na destrukcyjność deergonomiczną zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej w fazie eksploatacji składa się przede wszystkim emisja hałasu, drgań, wibracji, powodowanie efektu stroboskopowego i efektu cienia oraz niewielkie zanieczyszczenia związane z wymianą olei i smarów.

63

Hałas jest jedną z dominujących niedogodności życia codziennego, jednak trudno wyobrazić sobie współczesną cywilizację bez niego. Ma on ujemny wpływ na środowisko naturalne oraz ludzki organizm. Działanie hałasu można zakwalifikować można podzielić na uciążliwe i dokuczliwe. Wpływa on niekorzystnie na narząd słuchu oraz oddziałuje ujemnie na ogólny stan zdrowia. Jest on jedną z form zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Hałas o natężeniu niższym niż 35 dB może denerwować, lecz jest nieszkodliwy, ten od 35 do 75 dB uznawany jest za dokuczliwy, wywołuje spadek wydajności pracy, zmęczenie i utrudnia wypoczynek [Dobrzańska, Dobrzański, 2008; Rudnicki, 2004].

Zespół roboczy wirnika siłowni wiatrowej stanowi źródło hałasu o niskim natężeniu, monotonnego i stałego w czasie. Tworzy on zagrożenie klimatu akustycznego i niekorzystnie oddziałuje na psychikę ludzką. Dotyczy to przede wszystkim wiatrów o średniej i małej prędkości. Podczas wykonywania ruchu obrotowego, łopaty zespołu roboczego wirnika pokonują aerodynamiczny opór powietrza i stają się głównym źródłem hałasu. Natężenie hałasu powstającego podczas pracy wirnika wiatrowego jest tym większe, im większa jest jego moc, im mniej aerodynamiczna jest konstrukcja łopat i im starsza jest technologia wykonania zespołu roboczego wirnika siłowni wiatrowej. Istnieją dwie główne ścieżki emisji hałasu. Pierwsza z nich to tzw. „przenoszenie przez powietrze” – air-borne. Hałas rozprzestrzenia się w powietrzu lub bezpośrednio od powierzchni elementów. Druga ścieżka to „przenoszenie poprzez konstrukcję” – structure-borne. Hałas jest emitowany przez inne elementy konstrukcyjne przed tym jak zostanie pochłonięty przez powietrze [Boczar, 2008].

Nowoczesne zespoły robocze wirników wiatrowych emitują stosunkowo niewielką ilość hałasu. Są one zazwyczaj prawie niesłyszalne z odległości ok. 200 m (dźwięki osiągają poziom tła). Wirniki siłowni wiatrowych emitują nie tylko hałas słyszalny dla ucha człowieka. Obracające się łopaty, mogą emitować dźwięki mające częstotliwości przekraczające zakres czułości ludzkiego ucha. Mogą one negatywnie wpływać na zdrowie fizyczne i psychikę. Nieprzewidywalny jest sposób ich oddziaływania na zwierzęta i maszyny [Flaga, 2008; Rudnicki, 2004].

W trakcie obracania się łopat zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej, promienie słoneczne w cykliczny sposób odbijają się od ich powierzchni, powodując efekt stroboskopowy. Efekt ten ma negatywny wpływ na ludzką psychikę i stanowi niebezpieczeństwo dla kierowców. Nowoczesne wirniki charakteryzują się jednakże zmienną prędkością obrotową, która ogranicza do minimum, często wręcz oślepiające, błyski światła.

W przypadku dużych turbin wiatrowych zagrożeniem jest nie tylko z efekt stroboskopowy, ale również powstawanie cienia, zarówno od poruszających się łopat zespołu roboczego wirnika siłowni wiatrowej, jak i od wieży elektrowni [Boczar, 2008].

Destrukcyjność defunkcyjną zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej w fazie eksploatacji warunkuje przede wszystkim emisja hałasu, drgań i wibracji.

Szkodliwymi dla ludzi są zarówno ultradźwięki (częstotliwość wyższa niż 20.000 Hz), infradźwięki (częstotliwość niższa niż 16 Hz), jak i wibracje (drgania mechaniczne o niskiej częstotliwości). Ultradźwięki mogą powodować spadek odporności organizmu, rozpad czerwonych krwinek, a w skrajnych przypadkach nawet oparzenia. w znaczącym stopniu są one jednak tłumione przez powietrze. W tkankach miękkich energia wibracji zostaje wytłumiona. Jej przekazywanie odbywa się poprzez układ kostny. Utrzymujące się przez stosunkowo długi okres czasu wibracje, doprowadzają np. do uszkodzeń szkieletu (zwłaszcza

64

dysków i stawów). Przy zbyt dużej amplitudzie drgań, w skrajnych wypadkach dochodzi do pęknięcia kości. Inne negatywne skutkami oddziaływania wibracji to: bezsenność, zaburzenia pamięci, mrowienie i drętwienie kończyn, zawroty i bóle głowy czy rozdrażnienie. Zespoły robocze wirników siłowni wiatrowych stanowią źródło drgań mających negatywny wpływ przede wszystkim na zwierzęta przebywające w obszarach, na których są one usytuowane.

W nowoczesnych konstrukcjach wirników wiatrowych poziom emisji drgań jest zredukowany praktycznie do minimum [Boczar, 2008; Dobrzańska, Dobrzański, 2008].

Na destrukcyjność deekologiczną zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej w fazie eksploatacji składa się przede wszystkim emisja hałasu, drgań, wibracji, zmniejszenie walorów krajobrazowych, zmiany lokalnego mikroklimatu, niewielkie zanieczyszczenia związane z wymianą olei i smarów oraz szereg zagrożeń dla zwierząt.

W powszechnym rozumieniu termin ochrony krajobrazu jest równoznaczny z ochroną wartości estetycznych oraz walorów widokowych danego obszaru. Brakuje obiektywnego kryterium oceny wpływu na walory krajobrazowe zespołów roboczych wirników elektrowni wiatrowych. Wartość widokowa i estetyczna oraz ocena tych cech jest w dużej mierze subiektywna. Wirniki siłowni wiatrowych są usytuowane zazwyczaj na znaczącej wysokości, zmniejszając przez to walory krajobrazowe otaczającego terenu. Może powodować spadek jego atrakcyjności turystyczno-rekreacyjnej. Tym problemem zagrożone są w szczególności regiony górskie i nadmorskie (farmy offshore). Bardzo często można zauważyć falę sprzeciwu wśród mieszkańców obszarów, na których mają zostać zlokalizowane zespoły robocze wirników siłowni wiatrowych. Zdaniem mieszkańców, instalacje wiatrowe niszczą piękno naturalnego krajobrazu [Boczar, 2008; Fry, 2008; Rudnicki, 2004].

Pod wpływem instalacji wielu sąsiadujących ze sobą zespołów roboczych wirników elektrowni wiatrowych, często dochodzi do zmian lokalnego mikroklimatu. Gdy na określonym terenie występuje stosunkowo duża ich koncentracja, to średnia prędkość wiatru wzrasta tam nawet o 2 m/s. Wirniki wiatrowe mogą także doprowadzić do wzrostu temperatury powietrza w nocy nawet o 2ºC [Boczar, 2008].

Praca zespołu roboczego wirnika wiatrowego może stanowić zagrożenie dla przelatujących ptaków i nietoperzy. Wiąże się to również z niebezpieczeństwem zaburzenia lokalnego ekosystemu. Obecnie zgodę na lokalizację wirników wiatrowych poprzedzają badania prowadzone pod kątem ich wpływu na środowisko naturalne i awifaunę, a same zespoły robocze wirników mają bardziej opływowe kształty. Niektórzy naukowcy twierdzą, że ptaki omijają napotykane na swej drodze wirniki wiatrowe, z kolei inni specjaliści są zdania, że populacja ptaków na obszarze, na którym znajdują się wirujące łopaty elektrowni, są narażone na niezwykle duże niebezpieczeństwo [Boczar, 2008; Fry, 2008]. Jak wynika z tabeli 2.6, liczba ptaków ginących w ciągu jednego roku w zespołach roboczych wirników siłowni wiatrowych na teranie Stanów Zjednoczonych wynosi ok. 0,01-0,04 mln. Dla porównania, podczas zderzeń z pojazdami zabitych zostaje ok. 60-80 mln ptaków.

Destrukcyjność desozologiczną zespołu roboczego wirnika elektrowni wiatrowej w fazie eksploatacji warunkuje przede wszystkim emisja hałasu, drgań i wibracji, zakłócanie fal radiowych i telewizyjnych oraz potencjalne zagrożenie w czasie burz i huraganów.

W czasie niesprzyjających warunków pogodowych np. podczas huraganów i burz łopaty zespołu roboczego wirnika siłowni wiatrowej oraz wysokie wieże, na których są one usytuowane, mogą stanowić zagrożenie dla otoczenia. Człowiek nie zawsze jest w stanie

65

przewidzieć, co może stać się z pojedynczymi elementami konstrukcji mechanicznych, które znajdą się pod wpływem nieprzewidywalnej mocy żywiołu [Kucowski, Laudyn, 1997].

Tablica 2.6. Porównanie liczby zabitych ptaków przez zderzenia z różnymi obiektami w ciągu jednego roku na terenie USA [Boczar, 2008]

Przeszkoda średnia liczba zabitych ptaków [mln]

pojazdy 60-80

budynki i okna 98-980

elektroenergetyczne linie napowietrzne 174

wieże telekomunikacyjne 4-50

wirniki turbin wiatrowych 0,01-0,04

Podczas pracy zespołów roboczych wirników elektrowni wiatrowych mogą występować zakłócenia fal radiowych i telewizyjnych. Odległość od przekaźnika telewizyjnego zespołów roboczych wirników wiatrowych o mocy większej niż 300 kW powinna wynosić minimum 6 km [Boczar, 2008; Kucowski, Laudyn, 1997].