Минусы и недостатки ветроэнергетики

Ветроэнергетика активно развивается во многих странах мира как источник возобновляемой энергии. Однако, несмотря на экологические преимущества, у этого вида энергии есть свои недостатки, которые важно учитывать при планировании энергетических систем.

1. Нестабильность и зависимость от погоды.

Основной недостаток ветроэнергетики — нестабильность выработки электроэнергии. Ветер не всегда дует с постоянной силой и скоростью, а иногда может вообще отсутствовать. Это приводит к тому, что ветряные электростанции (ВЭС) не могут обеспечивать постоянное электроснабжение. Это создает огромные сложности для энергосистем, которые должны поддерживать баланс между производством и потреблением электроэнергии в режиме реального времени.

Кризис в Европе 2021 г. («Штилевой кризис»): Во второй половине 2021 года над большей частью Европы установился малоподвижный антициклон. В результате выработка ветровой энергии в Германии упала на 70% по сравнению с предыдущим годом, а в Великобритании — на 80%. Дефицит пришлось компенсировать резко подорожавшим природным газом и углем, что стало одной из ключевых причин рекордного роста цен на электроэнергию для потребителей.

Калифорния, США (2021 г.): В феврале 2021 года в штате Техас в результате трёх сильных зимних штормов произошло повсеместное отключение электроэнергии и теплоснабжения. Более 4,5 миллионов домов и предприятий остались без электричества. Губернатор и некоторые другие политики вначале объявили причиной отключений электроэнергии возобновляемые источники, сославшись на замороженные ветряные турбины в качестве примера их ненадёжности и солнечные электростанции.

Сбой в энергосистеме Пиренейского полуострова (2025 г.): 28 апреля 2025 года на Пиренейском полуострове произошло масштабное отключение электроэнергии, затронувшее Испанию, Португалию, Андорру и часть Франции, а также Марокко. На момент аварии в энергосистеме наблюдался значительный переизбыток генерации — почти на треть больше, чем потребление. При этом до 70 % выработки приходилось на возобновляемые источники энергии (ВИЭ), такие как солнечные и ветровые электростанции. Ключевой проблемой стало отсутствие инерции у ВИЭ — в отличие от традиционных электростанций, они не способны поддерживать стабильность частоты в сети при резких колебаниях. После разрыва связей с энергосистемой Франции возник избыток мощности, что привело к росту частоты. В ответ сработали автоматические защиты, в первую очередь на объектах ВИЭ, что вызвало резкий переход от переизбытка к дефициту генерации. Это спровоцировало цепную реакцию: тепловые и атомные станции начали аварийно отключаться из-за перегрузок, что в конечном итоге привело к коллапсу энергосистемы.

Стоит отметить, что дальнейший анализ причин отключения электроэнергии показал, что возобновляемые источники энергии (ветроустановки) не являлись первоначальными причинами аварий в энергосистеме. В большинстве случаев основными причинами отключения электроэнергии являлись проблемы в энергосистеме (например, колебания напряжения на линиях 400 кВ (Пиренейского полуостров) или отключение традиционных источников энергии в Техасе из-за мороза), но в тоже время в большинстве отчетов особое внимание отводится комплексной модернизации сетевой инфраструктуры для использования большого объема ВИЭ в сетях (например, настройка оборудования для предотвращения преждевременных отключений и улучшение координации между генерацией и нагрузкой).

2.Шумовое загрязнение.

При работе ветряные турбины создают шум от работы механизмов в гондоле и от вихрей, создаваемых лопастями. Ветроустановки являются достаточно шумными, например, максимальный уровень шума (эквивалентный или акустический) для современных установок находится в диапазоне 105-107 дБа. Этот уровень шума считается опасным для слуха при нахождении без защиты более нескольких минут и необходимо находится в средствах защиты слуха.

  

В тоже время с целью минимизации шумового воздействия на жизнь и здоровье людей на стадии планирования и разработки проектов по ветроэнергетики особое внимание уделяется оценки шумового загрязнения на предполагаемой площадки строительства. В данном исследовании проводится расчет шума на предмет соответствия требованиям законодательства в границах жилой застройки и иных зонах с учетом существующего шумового загрязнения и различных факторов. В случае несоответствия требованиям санитарных норм строительство ветроустановки на выбранной площадке невозможно. Также стоит отметить, что у большинства производителей предусмотрены различные режимы работы с целью уменьшения эквивалентного шума ветроустановки, что используется для работы в ночное время, т.к. допустимые уровни шума в большинстве стран отличаются в ночное и дневное время.

 Например, ниже приведен расчет оценки шумового воздействия на границах жилой застройки при реализации проекта при строительстве ВЭУ. 

Стоит отметить и тот факт, что зачастую при реализации проекта по ветроэнргетики устанавливаются требования для инструментальных замеров уровня шума при работе ветроустановок на границах жилых застроек для подтверждения расчетных значений действительным и подтверждения безопасности эксплуатации ВЭУ для жизни и здоровья населения.

3. Ограниченность географического расположения

Эффективность ветроэнергетики сильно зависит от географии и климата. Не везде ветер дует достаточно часто и сильно, чтобы турбины окупали себя. Это делает ветроэергетику подходящей лишь для определённых регионов.

Пример: Более 60% всех ветряных турбин Китая расположены на северо-западе и севере и крупных морских установках вдоль восточного побережья благодаря превосходным ветровым ресурсам. Высокое потребление энергии сосредоточено в восточных прибрежных провинциях, что создает пространственное несоответствие между регионами производства и потребления электроэнергии. Для решения задачи правительством Китая принята Программа «Передача электроэнергии с запада на восток» (West-East Power Transmission) — стратегический проект Китая по переброске чистой энергии (ГЭС, ВИЭ) из богатых ресурсами западных/северных регионов в энергодефицитные восточные провинции. Используются линии сверхвысокого напряжения (UHV) постоянного тока, что позволяет передавать 60 млрд кВт-ч ежегодно.

 4. Влияние на окружающую среду и биоразнообразие 

Хотя ветроэнергетика считается экологически чистой, она может оказывать негативное воздействие на природу. Лопасти ветряков, особенно старых моделей, движутся с огромной скоростью и являются для птиц, в частности для хищных (орлы, ястребы) и мигрирующих видов.

Пример: 

США, Калифорния (Алтамонт-Пасс): Это, пожалуй, самый известный пример. Ветряная ферма в Алтамонт-Пасс, построенная в 1980-х, расположена на пути миграции золотых орлов. По разным оценкам, ежегодно там гибнут сотни этих редких птиц. Владельцы были вынуждены пойти на дорогостоящую модернизацию — замену старых турбин на новые, более высокие и менее опасные, — чтобы снизить смертность. 

Норвегия, архипелаг Смёла: Исследования на этом острове показали, что популяция белохвостых орлов практически перестала расти в радиусе 500 метров от ветряных турбин. Птицы избегают гнездиться рядом с ними. 

Действительно ветроустановки становятся причиной гибели птиц и летучих мышей. Однако гибель птиц от ветряков достаточна мала по сравнению с другими антропогенными воздействиями или естественными хищниками. Для решения проблем с гибелью птиц при реализации проектов ветроэнергетики проводится оценка путей миграции и среды обитания птиц на выбранной площадке. На стадии оценки площадки строительств обязательно проводится анализ путей миграций птиц, т.к. в данном случае запрещено строительство ветроустановок. Производители ветроустановок и владельцы энергообъектов для уменьшения воздействия устанавливают специальные устройства для отпугивания птиц или датчики определяющие приближение птиц, которые могут остановить ВЭУ. 

 5. Визуальное воздействие

Ветроустановки имеют большие размеры и кардинально меняют ландшафт. Многие люди считают, что они уродуют природные пейзажи, что приводит к протестам местных сообществ и падению цен на недвижимость поблизости. Это явление известно как «NIMBY» («Not In My Back Yard» — «Только не на моем заднем дворе»). 

Примеры: 

Великобритания, озерный край: Проекты по строительству ветряных ферм в живописных национальных парках, таких как Озерный край, регулярно наталкиваются на жесткое сопротивление общественности и природоохранных организаций. Аргумент — необратимое уничтожение уникального исторического ландшафта. 

США, мыс Код (Кейп-Код): Проект морской ветряной фермы «Кейп-Винд» более десяти лет оспаривался в судах богатыми жителями побережья, которые утверждали, что 130 турбин испортят вид из их окон и снизят стоимость их домов. 

Еще одним фактором визуального воздействия является теневое мерцание. 

Эффект заключается в том, что при вращении лопастей и попадании на них солнечного света возникает затенение местности с определенной частотой. Данное воздействие будет напоминать периодическое включение и отключение света с большой частотой, что может негативно сказывается на людей. 

Для уменьшения воздействия при разработке предпроектной документации и выборе площадки строительства данный фактор учитывается и минимизируется его воздействие за счет удаления ВЭУ от жилой застройки. 

5. Занимаемая площадь 

Для уменьшения турбулентного следа (воздействия) ветроустановок друг на друга требуется соблюдать оптимальное расстояние между турбинами. 

Например, рекомендуемое расстояние между ветроустановками составляет 10 (десять) диаметров ветроколеса по главному направлению ветра, а по остальным направлениям - 5 (пять) диаметров. Соответственно, ветропарки занимают большие площади по сравнению с остальными энергообъектами. 

Но стоит учитывать, что земельные участки между ветроустановками используются для целевых назначений, например, выращивание сельскохозяйственной продукции или выгул скота. 

6. Эффективность ветроустановок

Эффективность возобновляемых источников энергии зачастую зависит от погодных условий (например, скорости ветра и солнечной инсоляции) в связи с чем, коэффициент использования установленной мощности для ветроэнергетики зачастую меньше, чем для традиционных источников энергии. 

Примечание: Коэффициент использования установленной мощности (КИУМ) — важнейшая характеристика эффективности работы предприятий электроэнергетики. Она равна отношению среднеарифметической мощности к установленной мощности электроустановки за определённый интервал времени.

 

 

Однако общемировая тенденция в период с 2010 по 2021 демонстрировала рост среднемирового коэффициента использования установленной мощности ветроэнергетики, удавалась этого достичь за счет развития технологий и увеличения размеров ветроустановок (как высоты так и диаметров ветроколеса). 

Но последние 3 года наблюдается снижение общемирового КИУМ, в первую очередь это связано со строительством ветропарков в Китае, которые в последние года размещаются в местах с низким ветропотенциалом по сравнению с предыдущими проектами. 

7. Утилизация 

Проблема утилизации элементов ветроустановок (ветрогенераторов) — это серьезный вызов для быстрорастущей отрасли возобновляемой энергетики. Хотя энергия ветра считается «зеленой», вопрос экологичной утилизации ее инфраструктуры, особенно лопастей, остается открытым. Основная сложность заключается в материалах, из которых они изготовлены, и в огромных масштабах отходов, которые ожидаются в ближайшие десятилетия. Ниже в таблице представлены ключевые аспекты этой проблемы:

   

Сегодня не существует единственного идеального решения утилизации элементов ВЭУ. Например, для утилизации лопастей используется закапывание на мусорных полигонах, но есть несколько активно развивающихся направлений для утилизации лопастей:

• Промышленная переработка (Co-processing). Самый распространенный на данный момент метод. Лопасти измельчают и используют на цементных заводах. Органическая часть (смола) сгорает, давая энергию для обжига клинкера, а стекловолокно замещает часть сырья (песок, мел) . Это позволяет сократить выбросы CO2 и снизить потребление угля . 

• Химическая переработка (Пиролиз и сольволиз). Это технологии будущего. Пиролиз — это нагрев без доступа кислорода, который разлагает смолу на газ и масло, позволяя извлечь волокна . Сольволиз — растворение смолы в химических растворителях . Эти методы дают более чистые материалы, но пока остаются дорогими и не вышли на промышленный уровень . 

• Апсайклинг (Upcycling). Креативный подход, при котором лопастям дают «вторую жизнь» целиком или большими частями. Их превращают в элементы городской инфраструктуры, например, детские площадки и уличная мебель (скамейки, остановки)

Заключение 

Ветроэнергетика — это не панацея, а сложная технология со своими значительными недостатками. Ее интермиттентность требует дорогостоящего резервирования или развития систем хранения энергии, а экологические и социальные издержки заставляют тщательнее подходить к выбору мест размещения. Однако признание этих проблем — не призыв отказаться от ветра. Это основа для дальнейшего развития: инвестиций в технологии переработки лопастей, совершенствования прогнозов погоды, более тщательного экологического мониторинга и интеграции ветра в диверсифицированную энергосистему и управляемыми мощностями. Только при таком комплексном и осознанном подходе потенциал ветроэнергетики сможет быть раскрыт без непредвиденных негативных последствий.