НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ «ЗЕЛЕНОЙ» ЭНЕРГЕТИКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Влияние наиболее распространенных видов «зеленой» энергетики, таких как гидроэнергетика, ветроэнергетика и солнечная энергетика, на окружающую среду в основном широко известно и подробно описано в целом ряде научных публикаций. В настоящей статье я хотел бы обратить внимание на некоторые аспекты не получившие, на мой взгляд, должного внимания, но которые, во многих случаях, необходимо учитывать при оценке воздействия на окружающую среду объектов «зеленой» энергетики при принятии решений об их строительстве.

Гидроэнергетика.

Гидроэнергетика, как правило, связана с сооружением плотин и созданием водохранилищ, которые в свою очередь сильно влияют на гидрологический и гидрогеологический режим обширной территории охватывающей практически всю площадь бассейна реки, на которой организуется водохранилище. Это влияние распространяется и на участки реки расположенные по течению ниже плотины.

Во многих работах говорится о влиянии водохранилищ на уровень и режим подземных вод. При заполнении водохранилища уровень подземных вод поднимается соответственно уровню воды в водохранилище. В зависимости от коэффициента фильтрации грунтов вмещающих в себя подземные воды, подъем их уровня через месяцы или годы, в зависимости от обширности бассейна,  неминуемо должен приблизиться к границам бассейна зарегулированной реки. После чего неизбежен переток подземных вод из этого бассейна в бассейн, какой-либо другой реки или водотока, это в свою очередь приведет к сокращению площади бассейна притока подземных вод и, как следствие, к уменьшению количества воды поступающей в зарегулированную реку, снижению её полноводности и обмелению на участках ниже плотины, которое может оказаться весьма существенным.

Учитывая, что для большинства бассейнов равнинных рек характерен очень малый уклон потока подземных вод, сокращение площади бассейна протяженной реки, даже при небольшом подъеме уровня подземных вод к границам водораздела, может достигнуть значительной величины.

На рис.1 для наглядности показана схема иллюстрирующая, каким образом происходит уменьшение площади водосборного бассейна зарегулированной реки.

Рисунок 1. Схема сокращения водосборного бассейна зарегулированной реки

Согласно нормативным параметрам, принимаемым при расчете систем водоотведения дождевых и талых вод [1, п.6.2.6, табл.10], по поверхности на незастроенных территориях к системам водоотведения поступает лишь от 10% до 30% от всего стока, остальное фильтруется в грунт и частично испаряется. Из этого логично предположить, что основным питателем рек, водоемов и водотоков, по крайней мере, на равнинных территориях, являются подземные воды, поэтому границы бассейнов притока подземных вод между реками в части снабжения рек водой имеют наибольшее значение. Рельеф местности главным образом влияет на поверхностный приток воды к рекам, доля которого в общем годовом количестве меньше притока подземных вод.

Таким образом, зарегулирование реки водохранилищем приводит к уменьшению общего притока воды к реке, что в отдельных случаях может привести к ее обмелению, в том числе и за счет отложения большего количества наносов, вызванного снижением скорости течения реки на участках ниже плотины. Для судоходных рек это может создать серьезные проблемы и потребовать дополнительных затрат на расчистку русел и дноуглубление.

Небольшой подъем уровня подземных вод в бассейнах равнинных рек может сильно сказаться на сокращении количества переносимой рекой воды, особенно при зарегулированности этих рек большим количеством водохранилищ. Примером может служить река Волга, на которой создано много водохранилищ, почти непрерывно переходящих из одного в другое.

В средствах массовой информации приходилось слышать мнение ученых предложивших р. Волгу на участке ниже впадения в нее р. Камы переименовать в Каму, так как та стала, по их мнению, более полноводной рекой, чем Волга. Полагаю, что если такое имеет место быть, то причина именно в том, что р. Кама зарегулирована в меньшей степени.

Ветроэнергетика.

О том, что эксплуатация электрогенераторов,  использующих энергию ветра, оказывает негативное влияние на человеческий организм и окружающую среду известно давно в России и за рубежом. Хочу лишь обратить внимание на влияние на климат, которое не может не происходить, вопрос лишь в масштабах этого влияния, зависящего от мощности ветровых

электростанций  и их географического расположения.

Электроэнергия в ветряных электрогенераторах вырабатывается за счет использования энергии ветра. Мощность воздушного потока пропорциональна скорости ветра и перепаду атмосферного давления его порождающего, точнее пропорциональна их произведению.

Если скорость ветра формируется в более глобальных масштабах, нежели территория, занимаемая ветряной электростанцией, и зависит от наличия ветряков очень слабо, то аэродинамическое сопротивление ими оказываемое может влиять на атмосферное давление на прилегающих к такой электростанции территориях, обширность влияния зависит от мощности электростанции, количества ветряных генераторов. Схематично такое влияние показано на рис.2.

Рисунок 2. Схема влияния на атмосферное давление

В силу хаотического движения молекул, имеющегося в воздухе, создается эффект «перемешивания», выравнивающего средние скорости в воздушном потоке, в результате чего скорость ветра в пространстве за массивом ветряков практически сохранится равной скорости перед ветряками. Основное влияние ветряных генераторов, таким образом, должно отразиться на некоторых изменениях атмосферного давления.

Скорость ветра и его направление зависят от перепада давлений между центром циклона (антициклона) и его периферией, размера циклона (антициклона) и аэродинамического сопротивления рельефа поверхности земли с растительностью, на ней произрастающей, и всевозможными возведенными на ней постройками. Поскольку циклоны и антициклоны своими размерами, в отличие, по крайней мере на сегодняшний день, от площадок электростанций, охватывают обширные области, как правило, сразу несколько регионов, доля влияния ветряных электростанций на скорость ветра мизерная, но влияние на атмосферное давление для территорий, прилегающих к постоянно работающим таким электростанциям, может оказаться существенным и будет зависеть от отбираемой мощности.

Исходя из сказанного, массовое применение ветроэнергетики может привести к изменению климата, отразиться на количестве выпадающих осадков. Что в свою очередь может обернуться ростом затрат в сельском хозяйстве, снижением комфортности жизни людей.

Солнечная  энергетика.

Солнечная энергия – это тот источник, который поддерживает жизнь на Земле. Солнечная энергия обеспечивает фотосинтез растений. Фотосинтез – это очень важный биологический процесс, благодаря которому живые организмы получают кислород, необходимый для дыхания, а сами растения  создают органические вещества необходимые для своей жизнедеятельности и «строительный материал» необходимый для своего роста.

Фотосинтез растений имеет глобальное значение, так как является процессом, который придает энергию биосфере Земли за счет энергии, получаемой от Солнца, и обеспечивает существование, как растений, так и всех, живущих на Земле организмов, включая человека. Фотосинтез – это энергетическая основа биологических процессов, энергетический двигатель существования биосферы [6]. От масштабов, происходящих биологических процессов, зависит сама возможность существования жизни на нашей планете.

Далеко не последнюю положительную роль в процессе фотосинтеза играет углекислый газ, признанный вредным сторонниками «зеленой энергетики», в силу, по всей видимости, какого-то недоразумения.

Не вдаваясь в подробности «парникового» эффекта, хочу обратить внимание на вред, который может быть оказан окружающей среде, при широком применении солнечных батарей, как за счет непосредственного отъёма энергии у биосферы, так и за счет дополнительного нагрева [4] воздушного «парника» над местом их установки в силу низкого КПД фотоэлементов [5].

Для исключения постоянного затенения земной поверхности можно размещать солнечные батареи на крышах зданий, но их мощности в этом случае может оказаться достаточно, к сожалению, лишь для электропитания небольшого объекта, например, для одноэтажного коттеджа, учитывая современную оснащенность зданий электроприборами и оборудованием.

Безвредной для окружающей среды альтернативы атомной и тепловой энергетике в настоящее время не существует. При оценке воздействия объектов энергетики на окружающую среду необходимо учитывать все факторы их негативного влияния.

Влияние на окружающую среду «зеленой» энергетики может быть незаметным пока она не получила широкого распространения, но в случае её повсеместного внедрения она способна нанести серьёзный урон природе и изменить климат. 

Список литературы:

1. Методическое пособие НИИ ВОДГЕО. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Москва; 2015 г.
2.  Горбачев В. Н., Бабинцева Р. М., Карпенко Л. В., Карпенко В. Д. Негативное влияние крупных водохранилищ  на окружающую среду. Ульяновский медико-биологический журнал. №2, 2012 г.
3. Кашкаров А. П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. Москва; ДМК Пресс, 2011 г.
4. Шамсетдинова И. И., Аверьянова Ю. А. Экологические проблемы солнечной энергетики. Казань; ФГБОУ ВО «Казанский государственный энергетический университет», 2014 г.
5. Артемьев Б. В. Источники электропитания в приборостроении. Москва; Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2023 г.
6. Федулов Ю. П., Подушин Ю. В. Фотосинтез и дыхание растений. Краснодар; ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина», 2019 г.