Ветровые электростанции: обзор и перспективы.

Введение

Группа ветровых турбин

Ветропарк, также называемый ветроэлектростанцией или ветроэнергетическим комплексом, представляет собой группу ветровых турбин, расположенных в одном месте для производства электроэнергии. Размер ветропарков варьируется от нескольких турбин до нескольких сотен, занимающих обширную территорию. Ветропарки могут быть как наземными, так и морскими. Многие из крупнейших действующих наземных ветропарков расположены в Китае, Индии и Соединенных Штатах. Например, крупнейший в мире ветропарк – ветропарк Ганьсу в Китае – к 2012 году имел мощность более 6000 МВт, с целью достижения 20 000 МВт к 2020 году. По состоянию на декабрь 2020 года крупнейшим морским ветропарком в мире является ветропарк Hornsea мощностью 1218 МВт в Великобритании. Конструкции отдельных ветровых турбин продолжают увеличивать свою мощность, что приводит к уменьшению количества турбин, необходимых для получения той же общей выработки. Поскольку ветропаркам не требуется топливо, они оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем многие другие способы производства электроэнергии, и часто рассматриваются как хороший источник экологически чистой энергии. Однако ветропарки подвергаются критике за их визуальное воздействие и влияние на ландшафт. Как правило, для их размещения требуется большая площадь, чем для других электростанций, и их необходимо строить в диких и сельских районах, что может привести к "индустриализации сельской местности", утрате мест обитания и снижению туристической привлекательности. Некоторые критики утверждают, что ветропарки оказывают негативное влияние на здоровье, но большинство исследователей считают эти утверждения псевдонаучными (см. синдром ветровых турбин). Ветропарки могут создавать помехи для работы радаров, однако в большинстве случаев, согласно данным Министерства энергетики США, "правильный выбор места и другие меры по смягчению последствий позволяют разрешить конфликты и обеспечить эффективное сосуществование ветроэнергетических проектов с радарами".

Условия размещения

Местоположение критически важно для общего успеха ветропарка. Дополнительные факторы, способствующие успешному выбору местоположения ветропарка, включают в себя: ветровые условия, доступ к линиям электропередачи, физическую доступность и местные цены на электроэнергию.

Условия ветра

Чем выше средняя скорость ветра, тем больше электроэнергии вырабатывает ветряная турбина, поэтому более сильные ветры, как правило, экономически выгоднее для строительства ветропарков. Сдерживающим фактором является то, что сильные порывы и высокая турбулентность требуют более прочных и дорогих турбин, иначе существует риск повреждений. Средняя мощность ветра не пропорциональна средней скорости ветра. Поэтому идеальными ветровыми условиями являются сильные, но устойчивые ветры с низкой турбулентностью, дующие с одного направления. Горные перевалы – идеальное место для ветропарков при таких условиях. Они направляют ветер, заблокированный горами, через перевал, подобный туннелю, в районы с более низким давлением и равнинной местностью. Перевалы, используемые для ветровых электростанций, такие как Сан-Горгонио и Алтамонт, известны своими богатыми ветровыми ресурсами и возможностью строительства крупномасштабных ветропарков. Именно на этих перевалах в 1980-х годах были построены первые крупномасштабные ветровые электростанции после одобрения развития ветроэнергетики Бюро управления земельными ресурсами США. Эти ветропарки позволили разработчикам получить ценные знания о турбулентности и эффектах скученности крупных ветровых проектов, которые ранее не исследовались в США из-за отсутствия достаточно крупных действующих ветропарков для проведения подобных исследований. Обычно площадки оцениваются на основе атласа ветров и подтверждаются измерениями ветра на месте с использованием данных с долгосрочных или постоянных метеорологических мачт, оснащенных анемометрами и флюгерами. Одних только метеорологических данных о ветре обычно недостаточно для точного определения местоположения крупного ветроэнергетического проекта. Сбор данных о скорости и направлении ветра, специфичных для конкретной площадки, имеет решающее значение для определения ее потенциала и привлечения финансирования. Местные ветры часто отслеживаются в течение года или более, создаются подробные карты ветров и проводятся тщательные исследования возможностей подключения к сети, прежде чем устанавливаются ветрогенераторы. Ветер дует быстрее на больших высотах из-за уменьшения влияния сопротивления. Увеличение скорости с высотой наиболее заметно вблизи поверхности и зависит от топографии, шероховатости поверхности и препятствий на пути ветра, таких как деревья или здания. На высотах в тысячи футов/сотни метров над уровнем моря мощность ветра уменьшается пропорционально уменьшению плотности воздуха.

The faster the average wind speed, the more electricity the wind turbine will generate, so faster winds are generally economically better for wind farm developments. The balancing factor is that strong gusts and high turbulence require stronger more expensive turbines, otherwise there is a risk of damage. The average power in the wind is not proportional to the average wind speed. For this reason, the ideal wind conditions would be strong but consistent winds with low turbulence coming from a single direction. Mountain passes are ideal locations for wind farms under these conditions. Mountain passes channel wind, blocked by mountains, through a tunnel like pass towards areas of lower pressure and flatter land. Passes used for wind farms like the San Gorgonio Pass and Altamont Pass are known for their abundant wind resource capacity and capability for large scale wind farms. These types of passes were the first places in the 1980s to have heavily invested large scale wind farms after approval for wind energy development by the U. S. Bureau of Land Management. From these wind farms, developers learned a lot about turbulence and crowding effects of large scale wind projects, which were previously unresearched, in the U. S. due to the lack of operational wind farms large enough to conduct these types of studies. Usually sites are screened on the basis of a wind atlas, and validated with on site wind measurements via long term or permanent meteorological tower data using anemometers and wind vanes. Meteorological wind data alone is usually not sufficient for accurate siting of a large wind power project. Collection of site specific data for wind speed and direction is crucial to determining site potential in order to finance the project. Local winds are often monitored for a year or more, detailed wind maps are constructed, along with rigorous grid capability studies conducted, before any wind generators are installed. The wind blows faster at higher altitudes because of the reduced influence of drag. The increase in velocity with altitude is most dramatic near the surface and is affected by topography, surface roughness, and upwind obstacles such as trees or buildings. At altitudes of thousands of feet/hundreds of metres above sea level, the power in the wind decreases proportional to the decrease in air density.

Рассмотрим вопросы электросети

Часто на сильно насыщенных энергетических рынках первым шагом при выборе площадки для крупномасштабных ветровых проектов, предшествующим сбору данных о ветровых ресурсах, является поиск территорий с достаточной доступной пропускной способностью сети (ATC). ATC – это показатель оставшейся мощности в системе передачи, доступной для дальнейшей интеграции двух взаимосвязанных зон без существенных модернизаций существующих линий электропередачи и подстанций. Значительные модернизации оборудования требуют существенных затрат, что потенциально может подорвать экономическую целесообразность проекта в данной локации, независимо от наличия ветровых ресурсов. После составления предварительного списка подходящих территорий, он уточняется на основе долгосрочных измерений ветра, а также других экологических или технических ограничений, таких как близость к потребителям и возможность приобретения земли. Многие независимые системные операторы (ISO) в Соединенных Штатах, такие как California ISO и Midcontinent ISO, используют очереди заявок на подключение к сети, позволяющие разработчикам предлагать новые генерирующие мощности для конкретной области и сетевого подключения. Эти очереди заявок предусматривают как внесение депозита при подаче заявки, так и текущие расходы на исследования, которые ISO проводит в течение нескольких лет после подачи заявки для оценки целесообразности подключения, учитывая такие факторы, как ATC. Крупные корпорации, способные предложить наибольшее количество заявок, скорее всего, будут обладать рыночной властью в отношении того, какие площадки с наибольшим потенциалом ресурсов и возможностей будут реализованы. По истечении срока подачи заявок на участие в очереди многие компании, оценив уровень конкуренции, отзывают свои заявки, чтобы вернуть часть депозита за каждую заявку, признанную слишком рискованной по сравнению с заявками других крупных компаний.

Расстояние между турбинами

Важным фактором при проектировании ветропарка является расстояние между турбинами как в поперечном, так и в продольном направлении (с учетом преобладающих ветров). Чем ближе турбины расположены друг к другу, тем сильнее турбины, находящиеся по ветру, блокируют ветер для турбин, расположенных за ними (эффект следа). Однако увеличение расстояния между турбинами повышает стоимость строительства дорог и кабельных сетей, а также увеличивает площадь земли, необходимую для установки ветропарка заданной мощности. В результате этих факторов расстояние между турбинами варьируется в зависимости от конкретной площадки. Как правило, производители требуют, чтобы между пространственными габаритами соседних турбин было не менее 3,5 диаметров ротора каждой турбины. Возможно уменьшение этого расстояния в зависимости от модели турбины, условий на площадке и режима эксплуатации ветропарка. При приближении к препятствию воздушные потоки замедляются – это явление известно как "эффект блокировки", которое приводит к снижению доступной мощности ветра на 2% для турбин, расположенных перед другими турбинами.

Экспериментальные и предлагаемые ветропарки

Для испытаний были построены экспериментальные ветровые электростанции, состоящие из одной ветряной турбины. Одной из таких установок является испытательное поле ветряных турбин Østerild. Рассматривается возможность создания воздушных ветропарков. Такие ветропарки представляют собой группу воздушных ветроэнергетических систем, расположенных в непосредственной близости друг от друга и подключенных к общей точке сети. Были предложены ветропарки, состоящие из разнотипных ветряных турбин, для эффективного использования более широкого диапазона скоростей ветра. Проектирование таких ветропарков предлагается осуществлять на основе двух критериев: максимизации выработки энергии ветропарком и минимизации его стоимости.

Австралия

Австралийские "зеленые" активно поддерживали развитие ветроэнергетики в Австралии, однако бывший лидер партии Боб Браун и ее предыдущий лидер Ричард Ди Натале теперь выражают обеспокоенность экологическими последствиями ветряных турбин, в частности, потенциальной угрозой для птиц.

Бразилия

В июле 2022 года Бразилия достигла 22 ГВт установленной мощности ветроэнергетики, распределенной примерно по 750 ветропаркам. В 2021 году Бразилия занимала 7-е место в мире по объему установленной мощности ветроэнергетики (21 ГВт) и 4-е место в мире по объему производства ветровой энергии (72 ТВт·ч), уступая только Китаю, США и Германии. Крупнейшим ветропарком в стране является Complexo eólico Lagoa dos Ventos, расположенный в штате Пиауи, с текущей мощностью 1000 МВт, которая расширяется до 1500 МВт.

Китай

Всего за пять лет Китай обогнал остальной мир в производстве ветровой энергии, увеличив мощность с 2599 МВт в 2006 году до 62 733 МВт к концу 2011 года. Однако быстрый рост опередил развитие инфраструктуры Китая, и новое строительство значительно замедлилось в 2012 году. К концу 2009 года ветроэнергетика Китая обеспечивала 25,1 гигаватт (ГВт) установленной мощности для производства электроэнергии, и Китай определил ветроэнергетику как ключевой фактор роста своей экономики. Благодаря обширной территории и протяженной береговой линии, Китай обладает исключительными ветровыми ресурсами. Исследователи из Гарвардского и Цинхуаского университетов пришли к выводу, что Китай может полностью обеспечить себя электроэнергией за счет ветровой энергии к 2030 году. К концу 2008 года как минимум 15 китайских компаний занимались коммерческим производством ветряных турбин, а еще несколько десятков – производством компонентов. Турбины мощностью от 1,5 до 3 МВт стали широко распространены. Ведущими компаниями в области ветроэнергетики Китая были Goldwind, Dongfang Electric и Sinovel. Китай также нарастил производство малогабаритных ветротурбин до примерно 80 000 единиц (80 МВт) в 2008 году. По мнению отраслевых наблюдателей, китайская ветроэнергетическая отрасль не пострадала от финансового кризиса 2007–2008 годов. По данным Глобального совета по ветроэнергетике, развитие ветроэнергетики в Китае по масштабу и темпам не имеет себе равных в мире. Постоянный комитет Всекитайского собрания народных представителей принял закон, обязывающий китайские энергетические компании закупать всю электроэнергию, производимую сектором возобновляемых источников энергии.

Европа

В 2011 году в Европейском Союзе было установлено 93 957 МВт мощности ветроэнергетики. Германия обладала третьим по величине показателем в мире (после Китая и Соединенных Штатов), с установленной мощностью 29 060 МВт на конец 2011 года. В Испании было 21 674 МВт, а в Италии и Франции – по 6000–7000 МВт. К январю 2014 года установленная мощность Великобритании составила 10 495 МВт. Однако выработка энергии может отличаться от установленной мощности – в 2010 году Испания лидировала по выработке ветровой энергии в Европе, произведя 43 ТВтч по сравнению с 35 ТВтч в Германии. Крупнейшей ветроэлектростанцией в Европе является «London Array» – офшорная ветроэлектростанция в устье Темзы в Соединенном Королевстве, с текущей мощностью 630 МВт (крупнейшая в мире офшорная ветроэлектростанция). Другие крупные ветроэлектростанции в Европе включают ветропарк Fântânele Cogealac недалеко от Констанцы, Румыния, мощностью 600 МВт, и ветропарк Whitelee недалеко от Глазго, Шотландия, с общей мощностью 539 МВт. Важным ограничивающим фактором ветроэнергетики является непостоянство выработки электроэнергии ветроэлектростанциями. В большинстве регионов ветер дует лишь часть времени, что требует наличия резервной генерирующей мощности для обеспечения электроснабжения в периоды безветрия. Для решения этой проблемы было предложено создание «суперсети» для объединения национальных энергосистем по всей Западной Европе, от Дании через южную часть Северного моря до Англии и Кельтского моря, Ирландии, а далее на юг – до Франции и Испании, особенно в районе Хигеруэла, который некоторое время являлся крупнейшим ветропарком в мире. Идея заключается в том, что к моменту перемещения зоны низкого давления от Дании к Балтийскому морю, следующая зона низкого давления появится у побережья Ирландии. Таким образом, хотя ветер дует не везде и не всегда, он всегда дует где-то. В июле 2022 года в эксплуатацию была введена Seagreen – самая глубоководная в мире ветроэлектростанция с фиксированным основанием. Расположенная в 26 милях от побережья Ангуса, в Шотландии, она оснащена 114 турбинами, генерирующими 1,1 гигаватт (ГВт) электроэнергии.

In 2011 the European Union had a total installed wind capacity of 93,957 MW. Germany had the third largest capacity in the world (after China and the United States), with an installed capacity of 29,060 MW at the end of 2011. Spain had 21,674 MW, and Italy and France each had between 6,000 and 7,000 MW. By January 2014, the UK installed capacity was 10,495 MW. But energy production can be different from capacity – in 2010, Spain had the highest European wind power production with 43 TWh compared to Germany's 35 TWh. Europe's largest windfarm is the 'London Array', an off shore wind farm in the Thames Estuary in the United Kingdom, with a current capacity of 630 MW (the world's largest off shore wind farm). Other large wind farms in Europe include Fântânele Cogealac Wind Farm near Constanța, Romania with 600 MW capacity, and Whitelee Wind Farm near Glasgow, Scotland which has a total capacity of 539 MW. An important limiting factor of wind power is variable power generated by wind farms. In most locations the wind blows only part of the time, which means that there has to be back up capacity of dispatchable generation capacity to cover periods that the wind is not blowing. To address this issue it has been proposed to create a "supergrid" to connect national grids together across western Europe, ranging from Denmark across the southern North Sea to England and the Celtic Sea to Ireland, and further south to France and Spain especially in Higueruela which was for some time the biggest wind farm in the world. The idea is that by the time a low pressure area has moved away from Denmark to the Baltic Sea the next low appears off the coast of Ireland. Therefore, while it is true that the wind is not blowing everywhere all of the time, it will always be blowing somewhere. In July 2022, it became operative Seagreen, the world's deepest fixed bottom wind farm. Located 26 miles off the Angus coastline, in Scotland, it has 114 turbines that generate 1.1 gigawatts (GW) of electricity.

Индия

Индия занимает пятое место в мире по установленной мощности ветроэнергетики. По состоянию на 31 марта 2014 года установленная мощность ветровых электростанций составляла 21136,3 МВт, преимущественно расположенных в штате Тамил Наду (7253 МВт). Ветроэнергетика обеспечивает почти 8,5% от общей установленной мощности электрогенерации в Индии и вырабатывает 1,6% электроэнергии страны.

Иордания

В декабре 2015 года в Иордании была торжественно открыта ветроэлектростанция Tafila мощностью 117 МВт – первый в регионе крупномасштабный ветропарк.

Марокко

Марокко реализует масштабную программу развития ветроэнергетики для поддержки развития возобновляемых источников энергии и повышения энергоэффективности в стране. Марокканский комплексный проект в области ветроэнергетики, рассчитанный на 10 лет с общим объемом инвестиций в размере 3,25 миллиарда долларов, позволит увеличить установленную мощность ветровых электростанций с 280 МВт в 2010 году до 2000 МВт в 2020 году.

Пакистан

В Пакистане имеются ветровые коридоры в Джимпире, Гаро и Кэти Бундаре в провинции Синд, и в настоящее время ведется разработка ветровых электростанций в Джимпире и Мирпуре Сакро (округ Тхатта). Правительство Пакистана приняло решение развивать источники энергии ветра в связи с проблемами энергоснабжения южных прибрежных районов Синда и Белуджистана. Ветроэлектростанция Zorlu Energy Putin – первая ветроэлектростанция в Пакистане. Ветропарк разрабатывается в Джимпире компанией Zorlu Energy Pakistan, местным филиалом турецкой компании. Общая стоимость проекта составляет 136 миллионов долларов США. [3] Завершенная в 2012 году, она имеет общую мощность около 56 МВт. Компания Fauji Fertilizer Company Energy Limited построила ветроэнергетическую ферму мощностью 49,5 МВт в Джимпире. Контракт на поставку механического проектирования был заключен с компаниями Nordex и Descon Engineering Limited. Nordex – немецкий производитель ветровых турбин. К концу 2011 года планируется завершить строительство еще 49,6 МВт. Правительство Пакистана также выдало LOI на строительство ветроэлектростанции мощностью 100 МВт компании FFCEL. Правительство Пакистана планирует к концу 2015 года достичь производства электроэнергии из ветроэнергии в объеме до 2500 МВт, чтобы снизить дефицит энергии. В настоящее время эксплуатируются четыре ветропарка (Fauji Fertilizer 49,5 МВт (дочерняя компания Fauji Foundation), Three Gorges 49,5 МВт, Zorlu Energy Pakistan 56 МВт, Sapphire Wind Power Co Ltd 52,6 МВт), а шесть находятся в стадии строительства (Master Wind Energy Ltd 52,6 МВт, Sachal Energy Development Ltd 49,5 МВт, Yunus Energy Ltd 49,5 МВт, Gul Energy 49,5 МВт, Metro Energy 49,5 МВт, Tapal Energy) и ожидается, что они достигнут COD в 2017 году. В ветровом коридоре Гаро эксплуатируются два ветропарка (Foundation Energy 1 и II, каждый по 49,5 МВт), а два ветропарка Tenaga Generasi Ltd 49,5 МВт и HydroChina Dawood Power Pvt Ltd 49,5 МВт находятся в стадии строительства и, как ожидается, достигнут COD в 2017 году. Согласно отчету USAID, Пакистан обладает потенциалом производства 150 000 мегаватт энергии ветра, из которых только коридор Синдх может произвести 40 000 мегаватт.

Филиппины

На Филиппинах расположена первая ветроэлектростанция в Юго-Восточной Азии. Она находится в северной части крупнейшего острова страны, Лусон, вдоль побережья Банги, в провинции Илокос-Норте. Ветроэлектростанция использует 20 высоких ветряных турбин Vestas V82 мощностью 1,65 МВт каждая, расположенных в один ряд, протянувшийся вдоль девятикилометрового участка береговой линии в заливе Банги, обращенного к Западному Филиппинскому морю. Первая фаза проекта NorthWind в заливе Банги состоит из 15 ветровых турбин, каждая из которых способна производить электроэнергию мощностью до 1,65 МВт, что в сумме составляет 24,75 МВт. 15 береговых турбин расположены на некотором расстоянии друг от друга, каждая из них высокая, с длинными лопастями, диаметр ротора составляет, а общая площадь, охватываемая ветром, равна. Вторая фаза была завершена в августе 2008 года и добавила еще 5 ветровых турбин той же мощности, увеличив общую мощность до 33 МВт. Все 20 турбин образуют изящную дугу, повторяющую береговую линию залива Банги, обращенную к Западному Филиппинскому морю. Соседние муниципалитеты Бургос и Пагудпуд последовали их примеру, установив 50 и 27 ветрогенераторов мощностью 3 МВт каждый, общей мощностью 150 МВт и 81 МВт соответственно. Две другие ветроэлектростанции были построены за пределами Илокос-Норте: ветроэлектростанция Пилилья в провинции Ризаль и ветроэлектростанция Миндоро вблизи Пуэрто-Галеры в Восточном Миндоро.

Шри-Ланка

Шри-Ланка получила финансирование от Азиатского банка развития в размере 300 миллионов долларов США для инвестиций в возобновляемые источники энергии. Используя эти средства, а также 80 миллионов долларов от правительства Шри-Ланки и 60 миллионов долларов от Agence Française de Développement Франции, Шри-Ланка с 2017 года строит два ветропарка мощностью по 100 МВт, завершение строительства которых запланировано на конец 2020 года в северной части страны.

Южная Африка

По состоянию на сентябрь 2015 года в Южной Африке было построено несколько крупных ветроэлектростанций, преимущественно в регионе Западной Капской провинции. К ним относятся ветропарк Sere мощностью 100 МВт и ветроэлектростанция Gouda мощностью 138 МВт. Большинство планируемых ветроэлектростанций в Южной Африке предназначены для размещения вдоль побережья Восточной Капской провинции. Компания Eskom построила один небольшой прототипный ветропарк в Клипхьюэле в Западной Капской провинции, а другой демонстрационный объект находится недалеко от Дарлинга, где завершен первый этап. Первая коммерческая ветроэлектростанция, ветропарк Coega в Порт-Элизабет, была разработана бельгийской компанией Electrawinds.

Соединенные Штаты

В сентябре 2019 года установленная мощность ветроэнергетики США превысила 100 125 МВт и обеспечивает 6,94% электроэнергии страны. Большинство ветропарков в Соединенных Штатах расположены на Центральных равнинах, с постепенным расширением в другие регионы страны. Новые установки позволяют прогнозировать, что к 2030 году ветроэнергетика будет генерировать 20% электроэнергии страны. Рост в 2008 году привлек около 17 миллиардов долларов инвестиций в экономику, что позиционирует ветроэнергетику как один из ведущих источников новой генерации электроэнергии в стране, наряду с природным газом. Ветроэнергетические проекты, завершенные в 2008 году, обеспечили около 42% от общего объема новых генерирующих мощностей, введенных в эксплуатацию в США в течение года. Техас, с мощностью 27 036 МВт, обладает наибольшей установленной мощностью ветроэнергетики среди штатов США, за ним следуют Айова с 8 965 МВт и Оклахома с 8 072 МВт. Айова является лидером среди штатов по доле энергии ветра, которая в 2019 году составила почти 40% от общего объема производства энергии в штате. Ветроэнергетический комплекс Alta Wind Energy Center (1020 МВт) в Калифорнии является крупнейшей ветроэлектростанцией в стране по установленной мощности. Altamont Pass Wind Farm является крупнейшей ветроэлектростанцией в США по количеству отдельных ветряных турбин. На конец 2019 года в ветроэнергетической отрасли США было занято около 114 000 человек, а GE Energy являлась крупнейшим отечественным производителем ветряных турбин. В 2018 году ветроэнергетика США произвела достаточно электроэнергии для обеспечения примерно 25 миллионов домохозяйств, что позволило избежать выбросов 200 миллионов тонн углерода. В отчете за 2009 год о "Сельских ветровых электростанциях" Постоянный комитет парламента Нового Южного Уэльса (Австралия) рекомендовал установить минимальное расстояние в два километра между ветряными турбинами и соседними домами (от которого пострадавший сосед может отказаться) в качестве меры предосторожности. В научной статье 2014 года утверждается, что "синдром ветряных турбин" в основном вызван эффектом ноцебо и другими психологическими механизмами. Австралийский научный журнал Cosmos отмечает, что, хотя симптомы этого состояния реальны для тех, кто страдает, врачам необходимо сначала исключить известные причины (такие как ранее существовавшие онкологические заболевания или заболевания щитовидной железы), прежде чем делать окончательные выводы, с оговоркой, что новые технологии часто несут с собой новые, ранее неизвестные риски для здоровья.

U. S. wind power installed capacity in September 2019 exceeded 100,125 MW and supplies 6.94% of the nation's electricity. The majority of wind farms in the United States are located in the Central Plains, with slow expansion into other regions of the country. New installations place the U. S. on a trajectory to generate 20% of the nation's electricity by 2030 from wind energy. Growth in 2008 channeled some $17 billion into the economy, positioning wind power as one of the leading sources of new power generation in the country, along with natural gas. Wind projects completed in 2008 accounted for about 42% of the entire new power producing capacity added in the U. S. during the year. Texas, with 27,036 MW of capacity, has the most installed wind power capacity of any U. S. state, followed by Iowa with 8,965 MW and Oklahoma with 8,072 MW. Iowa is the leading state in terms of wind energy accounting for nearly 40% of total energy production in 2019. The Alta Wind Energy Center (1,020 MW) in California is the nation's largest wind farm in terms of capacity. Altamont Pass Wind Farm is the largest wind farm in the U. S. in terms of the number of individual turbines. At the end of 2019, about 114,000 people were employed in the U. S. wind industry, and GE Energy was the largest domestic wind turbine manufacturer. In 2018, US wind power provided enough electricity to power approximately 25 million homes, avoiding the emissions of 200 million tons of carbon. In a 2009 report about "Rural Wind Farms", a Standing Committee of the Parliament of New South Wales, Australia, recommended a minimum setback of two kilometres between wind turbines and neighboring houses (which can be waived by the affected neighbor) as a precautionary approach. A 2014 paper suggests that the 'Wind Turbine Syndrome' is mainly caused by the nocebo effect and other psychological mechanisms. Australian science magazine Cosmos states that although the symptoms are real for those who suffer from the condition, doctors need to first eliminate known causes (such as pre existing cancers or thyroid disease) before reaching definitive conclusions with the caveat that new technologies often bring new, previously unknown health risks.

Влияние на энергосистему

Ветропарки большой мощности должны иметь доступ к линиям электропередач для транспортировки энергии. Застройщик ветропарка может быть обязан установить дополнительное оборудование или системы управления на ветропарке для соответствия техническим требованиям, установленным оператором линии электропередачи. Переменчивый характер ветровой энергии может создавать трудности для поддержания стабильности энергосистемы, когда ветропарки обеспечивают значительную долю электроэнергии в определенном регионе. Однако ветропарки более устойчивы к военным атакам, чем тепловые электростанции, поскольку для их уничтожения требуется большое количество ракет, а не одна.

Наземные помехи радиолокации

Ветровые электростанции могут создавать помехи для наземных радиолокационных систем, используемых в военных, метеорологических и системах управления воздушным движением. Большие, быстро вращающиеся лопасти турбин могут отражать сигналы, которые радиолокационные системы могут принять за самолет или погодное явление. Реальные воздушные суда и погодные явления вблизи ветропарков могут быть обнаружены точно, поскольку нет фундаментальных физических ограничений, препятствующих этому. Однако устаревшая радиолокационная инфраструктура испытывает значительные трудности в решении этой задачи. Вооруженные силы США используют ветровые турбины на некоторых базах, в том числе в Барстоу, рядом с радиолокационным испытательным центром.

Эффекты

Уровень помех зависит от используемых в радиолокационной станции сигнальных процессоров, скорости воздушного судна и взаимной ориентации ветровых турбин и самолета относительно радиолокационной станции. Самолет, летящий над вращающимися лопастями ветропарка, может стать невидимым для обнаружения, поскольку скорость движения кончиков лопастей может приближаться к скорости самолета. В настоящее время проводятся исследования для определения уровня этих помех, результаты которых будут использованы при планировании новых площадок. К числу проблем относятся маскировка (затенение), накладки (помехи) и искажение сигнала. Проблемы с радиолокацией затормозили реализацию проектов общей мощностью до 10 000 МВт в США. Некоторые радары большой дальности не подвержены влиянию ветровых электростанций.

Смягчение

Постоянное решение проблемы включает в себя временной интервал неактивации для скрытия турбин при одновременном отслеживании воздушных судов над ветропарком, а аналогичный метод снижает количество ложных сигналов. Аэропорт Ньюкасла в Англии использует краткосрочное решение: "выключение" турбин на радиолокационной карте с помощью программного патча. Разрабатываются лопасти ветровых турбин с использованием технологий снижения радиолокационной заметности для уменьшения проблем с радиолокационным отражением для авиации. Помимо ветропарков с пониженной радиолокационной заметностью, дальнейшее развитие радиолокационных систем заполнения пробелов может фильтровать помехи от турбин. Мобильная радиолокационная система Lockheed Martin TPS 77 способна различать воздушные суда и ветровые турбины, и более 170 радаров TPS 77 используются по всему миру. Федеральное управление гражданской авиации рекомендует воздушным судам, не оснащенным системами определения местоположения, таким как транспондеры, избегать полетов на любой высоте вблизи ветровых электростанций.

помехи радиоприемника

Также поступают сообщения о негативном влиянии на прием радио- и телевизионных сигналов в районах, где расположены ветроэлектростанции. Возможные решения включают в себя прогнозирование помех как часть процесса выбора площадки.

Влияние на сельское хозяйство

Исследование 2010 года показало, что в непосредственной близости от ветроэлектростанций климат днем прохладнее, а ночью немного теплее, чем в окружающих районах, из-за турбулентности, создаваемой лопастями. В другом исследовании, проведенном на посевах кукурузы и сои в центральных штатах США, было отмечено, что микроклимат, создаваемый ветряными турбинами, улучшает урожай, предотвращая поздние весенние и ранние осенние заморозки, а также снижая воздействие патогенных грибков, растущих на листьях. Даже в самую жаркую летнюю погоду снижение температуры на 2,5–3 градуса над посевами благодаря турбулентности, вызванной лопастями, может оказать существенное влияние на выращивание кукурузы.