Cánh đồng điện gió sử dụng nguồn năng lượng từ gió để tạo ra điện năng, là năng lượng tái tạo và thuộc loại điện sạch vì không phát thải khí nhà kính, không làm thay đổi khí hậu toàn cầu, không tạo ra chất gây ô nhiễm môi trường, không cần bất kỳ một lọai nhiên liệu nào, không gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các hoạt động nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, nuôi trồng và sinh sống của con người và những động vật khác.
Tuy nhiên để bảo vệ môi trường, bảo vệ sinh thái, cảnh quan, bảo vệ sự sinh sống của tất cả mọi động vật, bảo vệ hoạt động và nhu cầu con người, những công trình điện gió phải chấp hành những qui định cơ bản như khoảng cách tối thiểu từ tua-bin điện gió đến khu dân cư, bảo đảm cảnh quan không bị thay đổi quá nhiều, độ ồn phát sinh khi hoạt động phải nằm trong giới hạn qui định và hạn chế được những ảnh hưởng khác như hiện tượng nhấp nháy lúc hoạt động dưới ánh nắng mặt trời hoặc gây nguy hại cho các loài chim, dơi hoặc động vật khác.
Hiện nay khoảng cách từ nơi lắp đặt tua-bin điện gió đến khu dân cư và những địa điểm được bảo vệ chưa được tiêu chuẩn hóa. Tuy nhiên một số nơi trên thế giới có qui định riêng theo vùng, thí dụ như Qui định về khoảng cách tua-bin điện gió của Tiểu bang Schleswig Holstein – CHLB Đức.
Vùng Khoảng cách tua-
bin có chiều cao
h < 100 m
Khoảng cách tua- bin có chiều cao
h ≥ 100 m
Nơi dân cư thưa, ít nhà 300 m 3,5 x h
Nơi dân cư trung bình 500 m 5 x h
Thị xã, nơi có nhà nghỉ, cắm trại 1000 m 10 x h Đường cao tốc, đường liên tỉnh, liên
xã
50-100 m 1 x h
Vùng bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ sinh thái, bảo vệ di tích, rừng quốc gia hoặc tương tự Ít nhất 200 m Trường hợp đặc biệt 500 m Ít nhất 200 m 4 x h Rừng 200 m 200 m Sông, hồ Ít nhất 50 m Ít nhất 50 m 1 x h
Cũng như tất cả những máy móc hoặc thiết bị cơ, điện, tua-bin điện gió khi hoạt động sẽ phát sinh một độ ồn nhất định. Độ ồn này do sự chuyển động của những hệ thống cơ trong tua-bin điện gió và dòng gió tác động vào cánh quạt. Tùy theo công nghệ, nhà sản xuất và công suất mà độ ồn phát sinh của tua-bin điện gió khác nhau. Như đã trình bày ở phần trên, tua-bin điện gió trục ngang hai cánh có độ ồn rất cao nên chỉ được lắp đặt ngoài khơi xa tầm nhìn thông thường. Tua-bin điện gió ba cánh sử dụng hộp số có độ ồn cao hơn tua-bin sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu không dùng hộp số.
Ảnh hưởng của tiếng ồn.
Độ ồn phát sinh ngoài yếu tố thiết kế và sản xuất còn lệ thuộc vào mật độ của không khí, tốc độ gió và độ cao của hệ thống cánh quạt. Độ ồn thông thường tại tâm hệ thống cánh của tua-bin điện gió có công suất từ 2 đến 3 MW ở khoảng 98 đến 109 dB(A).
Tốc độ gío Độ ồn 4 m/s 94,4 dB (A) 5 m/s 99,4 dB (A) 6 m/s 102,5 dB (A) 7 m/s 103,6 dB (A) 8 m/s 104,0 dB (A)
Thí dụ như độ ồn phát sinh của tua-bin điện gió Vestas V90- 1.8/2.0 MW ở mật độ không khí 1.225 kg/m³ và độ cao tâm cánh quạt 80 m theo những tốc độ gió khác nhau là những trị số trong bảng dưới:
Tác động tiếng ồn giảm theo khoảng cách. Ở khoảng cách 200 mét tính từ tâm hệ thống cánh quạt sẽ là 49 dB(A). Trị số độ ồn này tương tự tiếng ồn nơi văn phòng làm việc thông thường.
Cánh đồng điện gió thường được xây dựng tại những nơi xa khu dân cư hoặc ven bờ hoặc ngoài khơi. Tuy nhiên những công trình này cũng ảnh hưởng một phần đến cảnh quan và địa hình nên phải phù hợp những qui định của từng nơi và đặc biệt phải giữ đúng khoảng cách qui định đến những địa điểm như vùng bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ sinh thái, bảo vệ di tích, rừng quốc gia, rừng phòng hộ hoặc khu dân cư. Ngòai tua-bin điện gió, ảnh hưởng đến cảnh quan cần phải tính đến hệ thống lưới điện và những đường dây cáp điện lắp đặt.
Hệ thống cánh quạt của những tua-bin điện gió có lớp sơn hoặc nhựa bảo vệ bóng khi họat động dưới tia nắng mặt trời sẽ gây ra hiện tượng phản chiếu ánh sáng. Vì thế những tua-bin điện gío hiện nay thường có lớp sơn hoặc nhựa bảo vệ mờ (matt) không phản chiếu. Hiện tượng này chỉ còn với một số nhỏ những tua-bin điện gió thế hệ cũ.
Ảnh hưởng đến cảnh quan và địa hình.
Tùy theo vị trí và độ lớn của tua-bin điện gió, khi có ánh sáng mặt trời và tua-bin điện gió họat động sẽ gây ra hiện tượng nhấp nháy vì ánh sáng mặt trời bị cánh qụat ngăn cách tạo ra những vùng sáng và tối không đều nên gây ra cảm nhận khó chịu. Tuy nhiên, tác động này chỉ có ảnh hưởng trong một phạm vi nhỏ dưới chân tua-bin điện gió.
Tua-bin điện gió lắp đặt ngoài khơi có nhiều ưu điểm như tiềm năng gió đều và cao, diện tích mặt biển rộng và không ảnh hưởng đến cảnh quan, tiếng ồn nên trong thập niên vừa qua đã được xây dựng nhiều tại một số nước như Anh quốc, Đan Mạch, Đức, Thụy Điển và một số nước khác tại châu Âu.
Ảnh hưởng đến sinh thái biển.
Vì sự phát triển này, ảnh hưởng của những Trang trại điện gió đến sinh thái biển cũng được nhiều viện nghiên cứu thực hiện nhưng cho đến nay vẫn chưa có một tiêu chuẩn hoặc yêu cầu chung.
Theo báo cáo của Hiệp hội bảo vệ thiên nhiên Nature and Biodiversity Conservation Union - NABU - CHLB Đức năm 2005 phân tích và đánh giá 127 tài liệu thống kê từ các nước đã lắp đặt những Cánh đồng điện gió lớn như Anh quốc, Đan Mạch, Đức, Mỹ, Tây Ban Nha và những nước khác thì tỉ lệ chim và các loại động vật bị tai nạn do chạm vào đường dây tải điện hoặc xe chạy trên đường trên thế giới là khỏang 5 triệu mỗi năm nhưng tai nạn do va chạm vào tua-bin điện gió hầu như không đáng kể.
Thí dụ như thống kê từ 140 Cánh đồng điện gió với 4.083 trụ tua- bin điện gió tại miền bắc Tây Ban Nha từ năm 2000 đến năm 2006 thì số vịt trời chết do bay vào cánh quạt là 732 và đó là một tỉ lệ rất thấp so với những tai nạn khác.
Những nghiên cứu và thống kê này xác định là dù ngày hoặc đêm, chim hoặc vịt trời bay qua nơi đặt tua-bin điện gió đều nhận thức được đó là những vật cản và hầu hết đều đổi hướng bay hoặc bay cao hơn đỉnh của cánh Rotor với một khoảng cách an toàn, ngòai ra sau một thời gian ngắn chim hoặc những động vật khác sẽ quen và thích nghi nhanh.
Cũng theo những nghiên cứu trên về các lòai chim di chuyển từ nơi này đến nơi khác hàng năm thì những tua-bin điện gió được lắp đặt không ảnh hưởng đến chúng.
Đối với lòai dơi, dơi là động vật cần bảo vệ nghiêm ngặt nên một số viện nghiên cứu như tại CHLB Đức, Mỹ, Úc thực hiện thống kê về tai nạn do dơi va chạm vào tua-bin điện gió.
Những thống kê này xác định số tai nạn dơi do tua-bin điện gió rất thấp và hầu như không đáng kể, thí dụ như trong năm 2005, 13 dơi bị tai nạn tại CHLB Đức và xảy ra trong thời gian giơi sinh sản từ tháng 8 đến tháng 9, đặc biệt là tai nạn này không do sự va chạm của dơi vào tua-bin điện gió mà là do cơ thể dơi bị chấn động vì áp suất (Barotrauma) do đầu cánh quạt gây ra.
Tua-bin điện gió có lớp sơn bảo vệ mờ không bị phản chiếu ánh sáng nhưng vẫn bị nhiễu (interference) do phản chiếu sóng điện từ (electromagnetic waves) của sóng phát thanh truyền hình và truyền thanh không dây cũng như sóng của mạng thông tin di động và chủ yếu là những hệ thống analog.
Tuy nhiên sự can nhiễu này rất thấp và không đáng kể, đặc biệt là đối với cánh quạt của những tua-bin điện gió hiện đại được thiết kế bằng vật liệu gần như không tác động vào sóng vô tuyến.
Ảnh hưởng đến sóng vô tuyến.
Nếu so với những tòa nhà cao tầng thì ảnh hưởng phản chiếu của sóng điện nhẹ hơn rất nhiều và có thể nói là không. Mặc dù thế tua- bin điện gió cũng không nên lắp đặt trong phạm vi phát sóng chuẩn (radio links).
Tua-bin điện gió có thể được cho là nguyên nhân gây trở ngại cho đường hàng không, đặc biệt là gây can nhiễu đến hệ thống thông tin lưu động hàng không.
Tuy nhiên dù Cánh đồng điện gió được xây dựng tại bất kỳ nơi nào, mỗi trụ tua-bin điện gió lắp đặt phải có đèn tín hiệu luôn luôn họat động hòan chỉnh, vì thế những ánh đèn tín hiệu này có thể gây ra cảm giác khó chịu khi khoảng cách nhất định đến khu dân cư ít hơn 300 mét.
Ảnh hưởng đến đường hàng không.
Thông thường trong bán kính khỏang 10 km tính từ trung tâm của sân bay, việc xây dựng Cánh đồng điện gió phải có sự đồng ý của cơ quan quản lý hàng không.
Tua-bin điện gió được coi là nguyên nhân gây trở ngại cho những hệ thống radar. Khi Cánh đồng điện gió gồm nhiều tua-bin điện gió lắp đặt gần nhau sẽ có nhiều bóng râm từ thân trụ và có thể gây ảnh hưởng đến tầm quan sát xa (Operating range) của radar do luồng sóng của radar bị xáo động và chỉ ổn định lại sau một khỏang cách từ 300 đến 400 mét.
Khi cánh quạt tua-bin điện gió quay, sóng dội của radar (radar echo signal) sẽ bị ảnh hưởng về giới hạn thời gian (time limit) và có thể phát tín hiệu không chính xác.
Ảnh hưởng đến hệ thống radar.
Vì thế tua-bin điện gió không được lắp đặt tại những địa điểm gần gần hệ thống radar, đặc biệt là radar bảo vệ an toàn bàu trời hoặc radar phục vụ thông tin lưu động hàng không.
Tua-bin điện gió được lắp đặt tại những nơi xa sự họat động của con người nên ngoài tai nạn có thể xảy ra với nguời lao động làm việc trong thùng Nacelle hoặc trong Cánh đồng điện gió không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người.
Thế nhưng cánh đồng điện gió có thể là những nơi tham quan thú vị nên một số ảnh hưởng dù nhỏ vẫn có thể xảy ra vẫn phải đề cập đến như khả năng cánh quạt bị gẫy, khả năng những hạt nước đông thành đá tại cánh quạt rơi xuống tại vùng ôn đới hoặc sự nguy hại trong việc khai thác chất Neodym (Nd), hợp chất Neodymium-Iron- Bor (NdFeB) của đất hiếm trong máy phát điện hoặc dầu trong hộp số.
Khi tua-bin điện gió họat động, cánh quạt có thể bị gẫy do những nguyên nhân như bị sét đánh trực tiếp vào thân cánh, hoặc khi do lỗi thiết kế thiếu chính xác về dung sai độ cong của cánh quạt và vật liệu kém chất lượng, hoặc khi cánh quạt họat động ở tốc độ gió cao bị cong đụng vào thân trụ, hoặc do độ bền mỏi của vật liệu cánh quạt không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, hoặc khi cánh quạt quay mất thăng bằng và tần số rung của hệ thống cánh quạt và trụ bị cộng hưởng.
Trong thập niên vừa qua những nguyên nhân này đã được hầu hết những nhà sản xuất tua-bin điện gió khắc phục, cải tiến và gần như đã được lọai bỏ.
Cánh đồng điện gió xây dựng tại vùng ôn đới hoặc những nơi mà mùa đông có nhiệt độ xuống thấp, nước trong không khí tụ lại thân cánh, thùng Nacelle đông thành băng đá và văng xuống gây tai nạn cho con người và những động vật khác.
Tùy theo độ cao của tua-bin điện gió, tốc độ gió và tốc độ số vòng quay cũng như vị trí hạt băng đá bám vào thân cánh quạt, những hạt băng đá này văng xa đến 100 mét và có thể gây ra tai nạn, đặc biệt là những quạt điện gió lắp đặt ven đường hoặc không giữ đúng qui định về khỏang cách.
Tua-bin điện gió sử dụng máy phát điện nam châm vĩnh cửu được chế tạo với chất Neodym (Nd) từ hợp chất Neodymium-Iron-Bor (NdFeB) của đất hiếm. Theo như phân tích của Đài truyền hình ARD - CHLB Đức (ARD Magazin Panorama) và tài liệu của cơ quan Thông tấn Ideja - Agency for communication - Basel - Thụy Sĩ năm 2011 thì việc khai thác, tách chất Neodym (Nd) từ quặng đất hiếm để lại nhiều phần rác nguy hiểm đến sức khỏe con người như chất Uran và Thorium.
Những chất phóng xạ này có thể đi vào mạch nước nguồn ảnh hưởng đến hệ sinh thái, hệ thực vật và đặc biệt là sức khỏe của người lao động và dân cư tại những địa điểm khai thác sẽ bị nguy hại nghiêm trọng. Chính vì những yếu tố này mà hiện nay một số viện nghiên cứu trên thế giới về lãnh vực điện gió đang thử nghiệm để tìm ra một vật liệu khác thay thế cho chất Neodym.