Нерешимият проблем на вятърните турбини: шумово замърсяване

Шумовото замърсяване от турбините може да причини физиологични и психологически проблеми
(снимка: CC0 Public Domain)

С разпространението на възобновяемите източници на енергия по света вече викнахме с гледките на соларни панели из полята и ветроенергийни „перки” по планински била и крайбрежия. Учените вярват, че използването на зелена и устойчива енергия може да намали ефектите на изменението на климата. Но ветрогенераторите, които са най-ефективният за момента възобновяем източник, имат един неразрешим проблем: те създават шумово замърсяване.

Един начин за производство на екологично чиста, възобновяема енергия е с помощта на вятърни турбини. Той е популярен, тъй като е най-рентабилният възобновяем източник на енергия за момента. Работата на „перките” не генерира парникови газове, нито сажди, а на теория компонентите им би трябвало да се рециклират.

Но, разбира се, вятърната енергия има някои негативни странични ефекти. Наред с чисто визуалното си присъствие, което не всякога е приятно за окото, един важен страничен ефект е шумовото замърсяване. То обичайно засяга жителите на близките селища, отбелязва Greenprophet.

Шумовото замърсяване може да причини редица физиологични и психологически проблеми. Например, в офис-среда това може да повлияе негативно на производителността, концентрацията и може да увеличи стреса. Наличието на шум в жилищните райони, особено през нощта, има много негативи: смущения в съня, намаляване на производителността, високо кръвно, постоянно безпокойство.

За този проблем се говори доста по-малко, отколкото за замърсяването на въздуха, но вредите за човешкото здраве са не по-малки.

Как вятърната турбина създава шумово замърсяване?

Шумовото замърсяване е всеки звук или шум, който е по-силен от обичайния фонов шум, който чуваме. В случая с вятърните турбини има два различни вида шум: механичен и аеродинамичен.

Механичният шум се създава от триенето между компоненти на машината и от вибрациите, предизвикани от въртящите се компоненти. Генераторът, витлата и хидравличните системи допринасят за това.

Аеродинамичният шум е по-сложен и е доминиращият източник на шум при ветроенергийните турбини. Той идва от движението на въздуха около витлата. Нивото на този вид шум е пропорционално на скоростта на въртене на витлата.

Установено е също, че парковете с вятърни турбини създават инфразвук. Инфразвукът е нискочестотен – той е под долната граница на чуваемост на човешкото ухо (т.е. под 20 херца). Такъв звук не се чува с ухото, но се усеща. Въпреки че хората не могат да го чуят, той може да има сериозно влияние върху здравето.

Нека да разгледаме няколко примера за шумово замърсяване и колко силно е то в различни ситуации. В натоварената офис среда шумът е около 60 dB. В зала с мощно озвучаване по време на концерт звукът е 100 dB. Самолет, прелитащ ниско над земята (напр. при снишаване за кацане на летище), гърми с около 200 dB.

Една вятърна турбина произвежда приблизително 100 dB шум. Той драстично намалява с увеличаване на разстоянието. На 250 метра разстояние от турбината шумът е 50 dB, а на от 2 километра от нея нивото е само около 20 dB. В зависимост от начина, по който духа вятърът, този шум може да намалее с 10 dB.

Стратегии за намаляване на шума

В случая с механичните шумове има различни начини за минимизиране на нежеланите вибрации. Все повече нови технологии и дизайни прилагат различни методи за контрол на вибрациите, защото наред с шума те са опасни и за самото оборудване.

Има няколко адаптивни подхода за намаляване на аеродинамичния шум. Сред тях е промяната на скоростта на въртене на витлата. Тъй като увеличаването на скоростта на въртене води до повишено производство на шум, намаляването на скоростта, закономерно, намалява и звука.

Намаляването на скоростта на въртене обаче намалява изходната мощност. Следователно този подход трябва да се прилага само в определен диапазон от скорости на вятъра, тъй като силните ветрове имат „допълнителното” свойство да маскират звука на вятърната турбина със звука на самия вятър.

Ъгълът на наклона на витлата на вятърната турбина също има важна роля за създаването на шум. Увеличаването на ъгъла на наклона води до намаляване на ъгъла на ветровото натоварване. С промените в ъгъла обаче трябва да се борави внимателно, защото всички те са свързани с ефекти на завихряне и засмукване, които – вместо да намалят шума – могат да го увеличат.

Основният недостатък на повечето методи за намаляване на шума е съответното намаляване на изходната мощност. Въпреки това основното предимство на вятърните турбини с оптимизирани условия на работа е, че акустично засегнатите райони са много по-малки, което позволява да се построят повече вятърни турбини в даден вятърноенергиен парк.