Tác động môi trường của năng lượng gió

Mặc dù tiềm năng to lớn của nó, có một loạt các tác động môi trường liên quan đến việc tạo ra năng lượng gió cần được nhận thức và giảm thiểu.  

Để biết thêm về công nghệ năng lượng gió, hãy xem Cách Năng lượng Gió hoạt động.  

Để biết thêm về lợi ích của năng lượng gió và các công nghệ năng lượng tái tạo khác, hãy xem Lợi ích của việc sử dụng năng lượng tái tạo.  

Sử dụng đất đai  

Tác động sử dụng đất của các cơ sở năng lượng gió thay đổi đáng kể tùy theo địa điểm: các tuabin gió đặt ở các khu vực bằng phẳng thường sử dụng nhiều đất hơn so với các khu vực đồi núi. Tuy nhiên, tuabin gió không chiếm toàn bộ vùng đất này; chúng phải cách nhau khoảng 5 đến 10 lần đường kính tuabin (đường kính tuabin là đường kính của các cánh tuabin gió). Vì vậy, bản thân các tuabin và cơ sở hạ tầng xung quanh (bao gồm cả đường bộ và đường dây truyền tải) chiếm một phần nhỏ trong tổng diện tích của một cơ sở gió.  

Một cuộc khảo sát của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia của các cơ sở gió lớn ở Hoa Kỳ cho thấy rằng họ sử dụng từ 12 đến 57 ha trên mỗi megawatt công suất đầu ra (một tuabin gió quy mô công suất mới điển hình là khoảng 2 megawatt). Tuy nhiên, ít hơn 4500m2 bị xáo trộn vĩnh viễn và ít hơn 15.000m2 bị gián đoạn tạm thời trong quá trình xây dựng [1]. Phần đất còn lại có thể được sử dụng cho nhiều mục đích sản xuất khác, bao gồm chăn thả gia súc, nông nghiệp, đường cao tốc và đường mòn đi bộ đường dài [2]. Ngoài ra, các cơ sở gió có thể được bố trí trên các vùng đất nâu (đất công nghiệp bị bỏ hoang hoặc không sử dụng) hoặc các địa điểm thương mại và công nghiệp khác, làm giảm đáng kể các mối quan ngại về sử dụng đất [3].  

          Các cơ sở gió ngoài khơi, hiện không hoạt động tại Hoa Kỳ nhưng có thể trở nên phổ biến hơn, đòi hỏi lượng không gian lớn hơn vì các tuabin và cánh lớn hơn so với các tuabin trên đất liền. Tùy thuộc vào khu vực, việc lắp đặt ngoài khơi có thể cạnh tranh với nhiều hoạt động đại dương khác như câu cá, hoạt động giải trí, khai thác cát và sỏi, khai thác dầu khí, điều hướng và nuôi trồng thủy sản. Làm tốt công tác nghiên cứu và quy hoạch có thể giúp giảm thiểu tác động sử dụng đất tiềm năng của các dự án gió ngoài khơi và đất liền [4].  

Động vật hoang dã và môi trường sống  

Tác động của tuabin gió đối với động vật hoang dã, đáng chú ý nhất là ở chim và dơi, đã được nghiên cứu và nghiên cứu rộng rãi. Một nghiên cứu gần đây của Ủy ban Điều phối Gió Quốc gia Mỹ (NWCC) đã tìm thấy bằng chứng về sự chết của chim và dơi do va chạm với tuabin gió và do thay đổi áp suất không khí gây ra bởi các tuabin, cũng như gián đoạn môi trường sống. NWCC kết luận rằng những tác động này tương đối thấp và không gây nguy hiểm cho quần thể loài [5].  

Ngoài ra, nghiên cứu về hành vi và tiến bộ của động vật hoang dã trong công nghệ tuabin gió đã giúp giảm tử vong do chim và dơi. Ví dụ, các nhà sinh học động vật hoang dã đã phát hiện ra rằng loài dơi hoạt động mạnh nhất khi tốc độ gió thấp. Bằng cách sử dụng thông tin này, Bats và Wind Energy Cooperative kết luận rằng việc giữ cho các tuabin gió bất động trong thời gian tốc độ gió thấp có thể làm giảm số lượng dơi chết bằng một nửa mà không ảnh hưởng đáng kể đến sản xuất điện [6]. Các tác động động vật hoang dã khác có thể được giảm thiểu thông qua việc xác định vị trí tốt hơn của các tuabin gió. Cơ quan quản lý thủy sản và động vật hoang dã của Hoa Kỳ đóng vai trò lãnh đạo một nhóm tư vấn bao gồm các đại diện từ các cơ quan công nghiệp, tiểu bang và bộ lạc, và các tổ chức phi lợi nhuận để nghiên cứu, đưa ra các khuyến nghị toàn diện về quy hoạch trang trại gió tại những khu vực thích hợp và quản lý tốt nhất [7].  

          Các tuabin gió ngoài khơi có thể có tác động tương tự đối với các loài chim biển, nhưng cũng giống như các tuabin gió trên bờ, những con chim chết do gió ngoài khơi là tối thiểu. Các trang trại gió nằm ngoài khơi cũng sẽ ảnh hưởng đến cá và các động vật hoang dã biển khác. Một số nghiên cứu cho thấy rằng các tuabin có thể thực sự làm tăng quần thể cá do các kết cấu xây dựng nằm dưới mặt nước hoạt động giống như rạn san hô nhân tạo. Các tác động là không giống nhau ở mỗi trang trại gió, và do đó cần có các hệ thống nghiên cứu và giám sát phù hợp cho từng cơ sở gió ngoài khơi [8].  

Sức khỏe cộng đồng và cộng đồng  

Tác động âm thanh và hình ảnh là hai vấn đề sức khỏe cộng đồng chính và mối quan tâm của cộng đồng liên quan đến việc vận hành tuabin gió. Hầu hết các âm thanh được tạo ra bởi các tuabin gió là khí động học, gây ra bởi sự chuyển động của các cánh tuabin qua không khí. Ngoài ra còn có âm thanh cơ khí được tạo ra bởi chính tuabin. Mức độ âm thanh tổng thể phụ thuộc vào thiết kế tuabin và tốc độ gió.  

Một số người sống gần các cơ sở gió đã phàn nàn về các vấn đề về âm thanh và rung động, nhưng các nghiên cứu về ngành và chính phủ tài trợ ở Canada và Úc đã phát hiện ra rằng những vấn đề này không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng [9]. Tuy nhiên, điều quan trọng đối với các nhà phát triển tuabin gió là phải thực hiện những mối quan tâm của cộng đồng một cách nghiêm túc bằng cách làm theo các nguyên tắc tốt nhất "hàng xóm tốt" để định vị tuabin và bắt đầu đối thoại mở với các thành viên cộng đồng bị ảnh hưởng. Ngoài ra, những tiến bộ công nghệ, chẳng hạn như giảm thiểu khuyết điểm bề mặt cánh và sử dụng vật liệu hấp thụ âm thanh có thể làm giảm tiếng ồn của tuabin gió [10].  

Trong điều kiện ánh sáng nhất định, tuabin gió có thể tạo ra hiệu ứng gọi là bóng đèn nhấp nháy. Sự khó chịu này có thể được giảm thiểu bằng cách chọn cẩn thận, trồng cây hoặc lắp đặt cửa sổ mái hiên, hoặc cắt giảm hoạt động tuabin gió khi có điều kiện ánh sáng nhất định [11].  

Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) yêu cầu các tuabin gió lớn, giống như tất cả các cấu trúc cao hơn 60m, có đèn trắng hoặc đỏ cho an toàn hàng không. Tuy nhiên, FAA gần đây đã xác định rằng ban ngày, các đèn này là không cần thiết miễn là các tuabin được sơn màu trắng.  

 Khi nói đến thẩm mỹ, tuabin gió có thể gợi ra phản ứng mạnh. Đối với một số người, họ là những tác phẩm điêu khắc duyên dáng; với những người khác, họ là những đôi mắt làm tổn hại đến cảnh quan thiên nhiên. Cho dù một cộng đồng sẵn sàng chấp nhận một đường chân trời thay đổi để đổi lấy năng lượng sạch hơn thì phải được quyết định trong một cuộc đối thoại công khai [12].  

Sử dụng nước  

Không có tác động tới nguồn nước liên quan đến hoạt động của tuabin gió. Như trong tất cả các quy trình sản xuất, một số nước được sử dụng để sản xuất thép và xi măng cho tua-bin gió.  

 Ảnh hướng đến hiện tượng nóng lên toàn cầu  

Tuabin gió hoạt động không gây ra các khí thải liên quan đến hiện tượng nóng lên toàn cầu, chỉ có khí thải sinh ra cùng với các giai đoạn khác của vòng đời của tuabin gió, bao gồm sản xuất vật liệu, vận chuyển vật liệu, lắp ráp và lắp ráp, vận hành và bảo trì.  

Ước tính tổng lượng khí thải nóng lên toàn cầu phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm tốc độ gió, tỉ lệ thời gian gió thổi và thành phần vật liệu của tuabin gió [13]. Hầu hết các ước tính về phát thải sự ấm lên toàn cầu của tuabin gió là từ 0,02 đến 0,04 pound CO2 tương đương trên kilowatt-giờ. Để đưa điều này vào bối cảnh, ước tính lượng khí thải nóng lên toàn cầu cho điện khí đốt tự nhiên là từ 0,6 đến 2 pound CO2 tương đương trên kilowatt-giờ và ước tính đối với điện sinh ra than là 1,4 và 3,6 pound CO2 tương đương kilowatt-giờ [14].  

Tài liệu tham khảo:  

[1] Denholm, P., M. Hand, M. Jackson, and S. Ong. 2009.  Land-use requirements of modern wind power plants in the United States . Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.     

[2] National Renewable Energy Laboratory (NREL). 2012.  Renewable Electricity Futures Study . Hand, M.M.; Baldwin, S.; DeMeo, E.; Reilly, J.M.; Mai, T.; Arent, D.; Porro, G.; Meshek, M.; Sandor, D. eds. 4 vols. NREL/TP-6A20-52409. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.  

[3] National Renewable Energy Laboratory (NREL). June 14, 2010.  Brownfields' Bright Spot: Solar and Wind Energy . Online at http://www.nrel.gov/news/features/feature_detail.cfm/feature_id=1530  

[4] Michel, J.; Dunagan, H.; Boring, C.; Healy, E.; Evans, W.; Dean, J.; McGillis, A.; Hain, J. 2007.  Worldwide Synthesis and Analysis of Existing Information Regarding Environmental Effects of Alternative Energy Uses on the Outer Continental Shelf . MMS 2007-038. Prepared by Research Planning and ICF International. Herndon, VA: U.S. Department of the Interior, Minerals Management Service.  

[5] National Wind Coordinating Committee (NWCC). 2010.  Wind turbine interactions with birds, bats, and their habitats: A summary of research results and priority questions.  

[6] Arnett, E.B., M.M.P. Huso, J.P. Hayes, and M. Schirmacher. 2010.  Effectiveness of changing wind turbine cut-in speed to reduce bat fatalities at wind facilities . A final report submitted to the Bats and Wind Energy Cooperative. Austin, TX: Bat Conservation International.  

[7] Fish and Wildlife Service (FSW). 2010.  Recommendations of the wind turbine guidelines advisory committee .  

[8] Michel, et al. 2007.  

[9] Chief Medical Officer of Heath of Ontario. 2010.  The potential health impact of wind turbines . Toronto, Ontario: Ontario Ministry of Health and Long Term Care.  

American Wind Energy Association (AWEA) and the Canadian Wind Energy Association (CanWEA). 2009.  Wind turbine sound and health effects: An expert panel review .  

National Health and Medical Research Council (NHMRC). 2010.  Wind turbines and health: A rapid review of the evidence . Canberra, Australia: National Health and Medical Research Council.  

[10] Bastasch, M.; van Dam, J.; Søndergaard, B.; Rogers, A. 2006.  Wind Turbine Noise – An Overview . Canadian Acoustics (34:2), 7–15.  

[11] National Renewable Energy Laboratory (NREL). 2012.  Renewable Electricity Futures Study .  

[12] Union of Concerned Scientists.  Tapping into Wind .  

[13] National Academy of Sciences. 2010.  Electricity from Renewable Resources: Status, Prospects, and Impediments .  

[14] IPCC, 2011: I PCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation . Prepared by Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change [O. Edenhofer, R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1075 pp. (Chapter 7 & 9).