Turbina wiatrowa

Energia wiatrowa jest jednym z najszybciej rozwijających się sektorów energetycznych i jest przedmiotem rozwoju w wielu krajach na całym świecie, zwłaszcza w Europie. W 2007 r. przywódcy europejscy uzgodnili, że 20% ich potrzeb energetycznych będzie zaspokajane z odnawialnych źródeł energii. Turbiny wiatrowe przekształcają energię wiatru w energię elektryczną. Wiatry mają tendencję do bycia silniejszymi i bardziej jednolitymi nad oceanem niż na lądzie, a tam są duże, potencjalnie produktywne obszary dostępne na morzu.

Podwodne dźwięki o różnym natężeniu i czasie trwania, są generowane podczas czterech etapów cyklu życia farmy wiatrowej:

1. Przedbudowa, która często obejmuje badania geofizyczne/sejsmiczne w celu oceny stanu lokalizacji oraz zwiększony ruch statków do i z lokalizacji;
2. Budowa, która może obejmować wbijanie pali, wiercenie, wykopy z użyciem materiałów wybuchowych, pogłębianie, układanie kabli oraz ciągłe operacje statków i barek;
3. Operacja, w tym długotrwały hałas związany z drganiami mechanicznymi, gdy łopaty się obracają, i ruchem statków konserwacyjnych, trwający przez 20-25 lat eksploatacji obiektu; oraz
4. Likwidacja, która może obejmować cięcie mechaniczne i materiały wybuchowe, jak również zwiększony ruch statków do i z obiektu.

Na etapie eksploatacji farmy wiatrowej, podczas obracania się łopat wytwarzane są dźwięki o niskiej częstotliwości. Podczas pracy turbiny, wibracje wewnątrz gondoli (obudowy, która zawiera generator, skrzynię biegów i inne części) są przenoszone w dół głównego wału turbiny wiatrowej i do jej fundamentu. Wibracje te następnie rozchodzą się do słupa wody i dna morskiego. Dźwięk ma głównie częstotliwość poniżej 1 kHz (ogólnie poniżej 700 Hz), a jego poziom źródłowy wynosi 80-150 dBre 1 µPa @ 1 m. Hałas aerodynamiczny wytwarzany przez łopaty wirnika może również przedostawać się do wody drogą powietrzną. Poziomy dźwięku wzrastają nieznacznie wraz ze wzrostem prędkości wiatru. Rodzaj fundamentu turbiny wiatrowej również wpływa na przenoszenie dźwięku pod wodą.

Potential Effects

Wiele morskich farm wiatrowych jest budowanych na wodach przybrzeżnych. Znaczny wzrost rozwoju morskiej energetyki wiatrowej spowodował obawy o potencjalne negatywne oddziaływanie na ryby, ssaki morskie, bezkręgowce, ptaki i nietoperze. Potencjalne negatywne skutki obejmują kolizje, przemieszczanie siedlisk oraz narażenie na pola elektromagnetyczne i podwodny hałas.

Obserwacje wskazują, że podwodne dźwięki wytwarzane w fazie budowy morskich turbin wiatrowych, zwłaszcza podczas wbijania pali, stwarzają większy potencjał oddziaływania fizjologicznego i behawioralnego niż hałas operacyjny Madsen, P., Wahlberg, M., Tougaard, J., Lucke, K., & Tyack, P. (2006). Wind turbine underwater noise and marine mammals: implications of current knowledge and data needs. Marine Ecology Progress Series, 309, 279-295. https://doi.org/10.3354/meps309279.. Wbijanie pali wytwarza intensywny podwodny dźwięk, który może być wykryty w odległości od źródła. Podwodny dźwięk generowany przez pracujące turbiny wiatrowe ma jednak niższe natężenie niż wbijanie pali i prawdopodobnie będzie stanowić mniejsze oddziaływanie niż budowa, choć przez dłuższy okres czasu.

Dane dotyczące długoterminowych skutków związanych z ciągłym hałasem operacyjnym morskich turbin wiatrowych są ograniczone. Wielkość turbin, ogólna wielkość zespołu farm wiatrowych oraz ich umiejscowienie mają wpływ na oddziaływanie na środowisko. Ponadto słabo poznane są także skumulowane skutki związane z wieloma farmami wiatrowymi położonymi blisko siebie oraz wzmożoną działalnością człowieka, taką jak żegluga, w rejonie farm wiatrowych. Dodatkowe dane są również niezbędne do zrozumienia skutków długoterminowych zmian w dostępności ofiar wokół morskich farm wiatrowych.

Efekty hałasu emitowanego przez morskie farmy wiatrowe zależą od wrażliwości gatunków i warunków panujących w danym miejscu. Należy zachować ostrożność przy ekstrapolacji lokalnych pomiarów i wyników z jednej morskiej farmy wiatrowej na inną. Wielkość i technologia turbin, rodzaj fundamentów, liczba i rozstaw turbin w obrębie obiektu, a także warunki propagacji i poziomy hałasu otoczenia w każdym miejscu mogą być różne i wpływać na wytwarzane dźwięki oraz ich zasięg. Typ podłoża, lokalne społeczności morskie oraz działalność człowieka przed i po budowie farmy wiatrowej są również bardzo zmienne. Skala i wielkość każdej farmy wiatrowej jest również ważna do rozważenia; małe instalacje mogą mieć bardzo zlokalizowane efekty.

Ryby

Podwodne dźwięki związane z morskimi farmami wiatrowymi nie wydają się wpływać na te ryby, które są przyciągane do fundamentów turbin w poszukiwaniu pożywienia i ochrony. Fundamenty farm wiatrowych i dodatkowe struktury zapobiegające erozji mogą prowadzić do zwiększenia złożoności siedlisk, co przyciąga ryby i gatunki bezkręgowców, zwłaszcza te, które preferują twarde podłoża. Zjawisko to znane jest jako „efekt rafy”. Morskie farmy wiatrowe tworzą również strefy, w których zabroniona jest pewna działalność człowieka, taka jak połowy komercyjne, co zapewnia dodatkową ochronę. Jest to znane jako „efekt schronienia”. Stwierdzono, że liczebność ryb wzrasta w pobliżu różnych morskich farm wiatrowych, a wiele ryb zaobserwowano w pobliżu fundamentów turbin Reubens, J. T., Degraer, S., & Vincx, M. (2014). The ecology of benthopelagic fishes at offshore wind farms: a synthesis of 4 years of research. Hydrobiologia, 727(1), 121-136. https://doi.org/10.1007/s10750-013-1793-1.Stenberg, C., Støttrup, J., van Deurs, M., Berg, C., Dinesen, G., Mosegaard, H., … Leonhard, S. (2015). Long-term effects of an offshore wind farm in the North Sea on fish communities. Marine Ecology Progress Series, 528, 257-265. https://doi.org/10.3354/meps11261.van Hal, R., Griffioen, A. B., & van Keeken, O. A. (2017). Changes in fish communities on a small spatial scale, an effect of increased habitat complexity by an offshore wind farm. Marine Environmental Research, 126, 26-36. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2017.01.009.. Jedno z badań nie wykazało również negatywnego wpływu zaobserwowanego na zdrowie osobnicze lub wydajność reprodukcyjną węgorzy po pięciu latach eksploatacji morskiej farmy wiatrowej Lilllgrund w Szwecji. No impact on reproductive condition or brood development in female eelpout was observedLanghamer, O., Dahlgren, T. G., & Rosenqvist, G. (2018). Effect of an offshore wind farm on the viviparous eelpout: Biometria, rozwój lęgów i badania populacji w Lillgrund, Szwecja. Ecological Indicators, 84, 1-6. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.08.035.. Chociaż badania te nie wykazały różnic fizjologicznych pomiędzy węgorzami w obszarze farmy wiatrowej i innych badanych naturalnych miejscach, potrzebne są dodatkowe długoterminowe pomiary w tym miejscu i innych, aby w pełni zrozumieć potencjalny wpływ ciągłego hałasu farmy wiatrowej na wzrost i reprodukcję. Jest to szczególnie ważne, gdy większe sieci zostaną uruchomione i/lub zbudowane w pobliżu innych instalacji.

Ssaki morskie

W oparciu o pomiary podwodnego dźwięku wytwarzanego przez turbiny, przewiduje się, że oddziaływania turbin na ssaki morskie będą minimalne lub pomijalneTougaard, J., Madsen, P. T., & Wahlberg, M. (2008). Podwodny hałas związany z budową i eksploatacją morskich farm wiatrowych. Bioacoustics, 17(1-3), 143-146. https://doi.org/10.1080/09524622.2008.9753795.. Podwodne dźwięki wytwarzane przez morskie turbiny wiatrowe w niewielkim stopniu pokrywają się z możliwościami słuchowymi morświnów. Mogą one wykrywać dźwięki z działających turbin wiatrowych w odległości 100 m lub mniejszej od fundamentu turbiny. Reakcje behawioralne morświnów na podwodne dźwięki wytwarzane przez turbiny wiatrowe wydają się mało prawdopodobne, z wyjątkiem bardzo bliskiej odległości od fundamentów turbin. Podwodny hałas pochodzący od trzech typów morskich turbin wiatrowych: Estimation of impact zones for harbor porpoises and harbor seals. The Journal of the Acoustical Society of America, 125(6), 3766-3773. https://doi.org/10.1121/1.3117444.. Foki morskie mogą jednak wykrywać dźwięki na odległość do kilku kilometrów. Jest mało prawdopodobne, że dźwięki turbin osiągają poziomy wystarczające do spowodowania tymczasowych lub trwałych zmian progów w jakiejkolwiek odległości od turbin.

Jednakże na Morzu Bałtyckim jest jeden przykład morświnów portowych opuszczających obszar podczas budowy i niewiele zwierząt powracających po uruchomieniu farmy wiatrowejTeilmann, J., & Carstensen, J. (2012). Negative long term effects on harbour porpoises from a large scale offshore wind farm in the Baltic-evidence of slow recovery. Environmental Research Letters, 7(4), 045101. https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/4/045101.. Powrót morświnów może być związany z jakością siedliska pierwotnego. Wyniki podkreślają potrzebę niezależnego traktowania badań morskich farm wiatrowych, a nie ekstrapolowania wyników z jednego obszaru na drugi.

Dodatkowe linki na DOSITS

• Nauka > Jakie są wspólne podwodne dźwięki?
• Nauka > Jak porusza się dźwięk?
• Nauka > Zmienność hałasu w oceanie i budżety hałasu
• Zwierzęta i dźwięk > Jakie składniki dźwięku są używane do słyszenia?
• Animals and Sound > Hearing in Amphibious Marine Mammals
• Animals and Sound > Hearing in Cetaceans and Sirenians
• Animals and Sound > Effects > Masking in Fishes
• Animals and Sound > Effects > Behavioral Changes in Fishes
• Animals and Sound > Anthropogenic Sound Sources > Pile Driving
• Animals and Sound > Anthropogenic Sound Sources > Commercial Vessel Traffic
• People and Sound > How is sound used to research wind energy?
• Galeria dźwięków > Statek
• Galeria dźwięków > Pogłębianie
• Galeria dźwięków > Wybuchowe źródła dźwięku
• Galeria dźwięków >. Wbijanie pali
• Galeria audio > Turbiny wiatrowe
• Gorący temat > Monitorowanie budowy farm wiatrowych

Dodatkowe zasoby