О ценка возможностей применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок
На правах рукописи
Турко Светлана Юрьевна
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ
ЛЕСОНАСАЖДЕНИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Специальность
06.03.04. – Агролесомелиорация и защитное лесоразведение,
озеленение населенных пунктов
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Волгоград 2009
Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский
научно-исследовательский институт агролесомелиорации» Россельхозакадемии
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,
академик РАСХН
Петров Владимир Иванович
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Литвинов Евгений Александрович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Маслов Юрий Михайлович
Ведущая организация: ГАУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Защита диссертации состоится «8» декабря 2009 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д–006.007.01. при Государственном научно-исследовательском институте агролесомелиорации по адресу: 400062, г. Волгоград – 62, Университетский пр., 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации и на сайте www.vnialmi.ru
Автореферат разослан «5» ноября 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета Л.А. Петрова
Общая характеристика работы
Актуальность темы. Добыча и использование традиционных энергоресурсов, само функционирование и развитие топливно-энергетического комплекса страны оказывают чрезвычайно большое дестабилизирующее воздействие, как на воспроизводство природных ресурсов, так и на окружающую среду. Одним из путей снижения остроты указанных проблем, а также обеспечения дешевыми энергоресурсами этого хозяйственного комплекса является использование ветровой энергии. Для России с ее бескрайними просторами наибольший интерес в настоящее время представляют автономные ветроэнергетические установки – «ветряки» (ВЭУ).
Одним из эффективных приемов повышения коэффициента полезного действия ВЭУ является управление воздушными потоками. Эту функцию могут успешно выполнять лесные насаждения, являющиеся мощным трансформатором приземных аэродинамических процессов. Поэтому, зная закономерности работы комплексов «лесонасаждение – ВЭУ», можно значительно повысить их энергоотдачу.
Цель и задачи работы. Цель исследований – научное обоснование и разработка методологии оптимизации параметров системы «лесонасаждение – ВЭУ»; разработка теоретической и практической базы для функционального и экономического обоснования таких комплексов в различных природно-климатических условиях Европейской части России, а также практических приемов их эксплуатаций.
Для достижения данной цели были решены следующие задачи:
- изучить потенциальные возможности ветроэнергетики на юге и юго-востоке Европейской части России;
- исследовать ветровой режим в зоне контакта ветра с лесными насаждениями и на разном удалении от них в условиях варьирования ажурности, высоты, ширины и протяженности линейных лесонасаждений;
- изучить работу ветроэнергетических установок совмещенных с одиночными лесными насаждениями и с их системой;
- разработать математическую модель и на ее базе создать компьютерную программу для выбора оптимальных параметров комплекса «лесонасаждение – ВЭУ», применительно к разным природно-климатическим условиям;
- разработать математическую модель и компьютерную программу для экономической оценки работы создаваемых комплексов «лесонасаждение – ВЭУ», имеющих разные геометрические параметры;
- выполнить оценочные расчеты для различных территорий юга и юго-востока Европейской части России.
Научная новизна работы. Впервые установлены закономерности работы ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями. Разработан способ повышения эффективности работы ВЭУ (патент № 2321769) и определены оптимальные геометрические и стереометрические параметры лесонасаждений и оптимальное размещение ВЭУ. Определены основные ростовые показатели древостоев в куртинных лесонасаждениях на почвах каштанового типа и разработана теория прогноза их динамики в разных лесорастительных условиях. Создана теоретическая база и компьютерная программа для прогноза характера формирования лесонасаждения и эффективности работы ВЭУ в системе лесонасаждений с учетом их роста в конкретных почвенно-климатических условиях и характера ветровых нагрузок. Разработана математическая модель и выполнена ее компьютерная реализация для экономической оценки вариантов совмещения ВЭУ с лесонасаждениями.
Практическое и теоретическое значение. Полученные экспериментальные данные показали, что за счет совмещения ВЭУ с лесонасаждениями можно существенно повысить эффективность работы ВЭУ и значительно расширить ареал рентабельной эксплуатации ВЭУ при существующих ветровых нагрузках. Теоретические разработки на базе компьютерной технологии дают возможность для выбора и обоснования оптимальных параметров комплекса «лесонасаждение – ВЭУ» с учетом эдафических факторов роста лесонасаждений и ветровых нагрузок, что позволяет проектировать и создавать в регионе исследования наиболее выгодные в экономическом отношении комплексы и определять оптимальные режимы работы ВЭУ.
Апробация работы и публикации. Основные положения и отдельные результаты исследований доложены на Ученом Совете ВНИАЛМИ при обсуждении итогов работ в рамках тематического плана ВНИАЛМИ по разделу 03.05.01.01.06 в 2005-2008гг. (№ Госрегистрации 01.2.00 109314; 01.2.006 11909), а также на следующих конференциях: «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Волгоград, НВ НИИСХ, 2006г.); «Роль и место агролесомелиорации в современном обществе» (Волгоград ВНИАЛМИ, 2006г.); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ» (Волгоград, ВНИАЛМИ, 2008г.) и конференции, посвященной 85-летию факультета «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» (Саратов, Саратовский государственный аграрный университет имени Н. И. Вавилова, 2007г.).
Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах разных издательств, в том числе 3 работы в издательствах, рекомендованных ВАК Министерства образования РФ. Общий объем публикаций составляет 5,5 п.л.
Основные положения, выносимые на защиту:
- оценка ветрового режима юга и юго-востока Европейской части России с точки зрения развития ветроэнергетики;
- возможность использования лесонасаждений для повышения энергоотдачи ВЭУ;
- обоснование оптимальных параметров лесонасаждений при совмещении их с ВЭУ;
- методология, математическая модель и её компьютерная реализация для выбора оптимальных параметров комплексов «лесонасаждение – ВЭУ»;
- методология, математическая модель и её компьютерная реализация для экономической оценки работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждениями, имеющими различные параметры;
- оценочные материалы работы комплексов «лесонасаждение – ВЭУ» для различных территорий.
Структура и объем работы. Работа изложена на 283 стр. компьютерного текста, состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, содержит 38 таблиц, 53 рисунка и 21 приложение. Список литературы включает 181 наименование, в том числе – 10 на иностранном языке.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы исследований, указываются цель, задачи и научная новизна, а также практическая ее значимость. Дается информация об апробации результатов исследований.
1. История и современное состояние вопроса развития ветроэнергетики и возможности использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок (ВЭУ). дается обзор и анализ материала, посвященного взаимодействию ветра с лесонасаждениями, развитию ветроэнергетики в мировой практике и в России. Рассматриваются материалы, касающиеся возможности использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ.
Вскрыты основные закономерности трансформации поля скоростей ветра с наветренной и заветренной сторон лесных полос. Отмечается, что данная трансформация зависит от высоты, рядности, формы, ажурности и конструкции лесонасаждений. Сделан вывод, что с точки зрения ветроэнергетики и использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ наиболее приемлемы плотные лесные насаждения.
Касаясь развития ветроэнергетики в мировой практике и в России, отмечается, что первый ветрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 г. Долгое время эта страна была лидером в освоении энергии ветра. Отмечено также, что достаточно много внимания этому виду энергии уделяется в Германии, Испании, Нидерландах. Италии, Великобритании, а в последнее время – и в Индии, которая в 2000 г. вышла на 5 место в мире по освоению ветровой энергии, обогнав при этом Нидерланды, Италию и Великобританию. В России пристальное внимание ветроэнергетике было обращено в начале XX века, когда Н. Е. Жуковский разработал теорию ветряного двигателя, которую его ученики расширили и отработали для практического использования. Крупным достижением советских инженеров было создание в 50-е годы XX столетия целой серии специализированных ветровых агрегатов, приспособленных для выполнения работ по ирригации, мелиорации, механизации и электрификации различных производственных процессов (установки ТВ-3, ВП-2,5, УМЗ-Д-3, ТВ-5, ТВ-8, ВИМ-Д-3,5,Д-10, ВЭС-100Д-2, ВЭС-03-Д-3, ВЭС-1-Д-5, ВДУ-3,5, Д-18, Д-30 и др.).
Затем интерес к ветровой энергии в нашей стране несколько упал, поскольку упор был сделан на создание единой энергетической системы страны, соединившей мощные гидроэлектростанции в восточной части страны с потребителями, находящимися в основном в западных ее районах. Главным недостатком ветроэнергетики, в какой-то мере сдерживающим бурное ее внедрение, является довольно высокая себестоимость получаемой электроэнергии. Поэтому главным направлением ее освоения является изыскание путей повышения эффективности работы самих ветроэнергетических установок и снижение стоимости производства электроэнергии, вырабатываемой ВЭУ.
Одним из путей повышения КПД ветроэнергетических установок является искусственное регулирование силы естественного ветрового потока. Н. Г. Макаренко и А. Н. Макаренко предлагают осуществлять это лесными полосами и другими плохообтекаемыми преградами, концентрирующими ветровую энергию на ветроколесе ВЭУ.
В нашей работе предложен другой способ (патент № 2321769), основанный на том положении, что при обтекании воздушным потоком лесного насаждения над кронами лесонасаждения скорости возрастают (у плотных лесонасаждений – на 25-30%).
2. Программа и методика исследований. Представлены основные программные блоки работы, которые были сформулированы исходя из задач и конечной цели исследований. Указаны методические нормативы использованные автором в ходе изучения возможностей и применения лесонасаждений для повышения эффективности ветроэнергетических установок в сельском хозяйстве.
Оценка ветровой деятельности на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье с точки зрения использования ветроэнергетики включала: 1) определение значений среднемесячных скоростей и кинетической энергии ветра, а также установление закономерностей изменения их в пространственной и временной динамике; 2) определение энергии ветрового потока на площади вертикального его сечения (S), пропорциональной диаметру приемного устройства эталонной ветроустановки и выявления закономерностей ее динамики в пространстве и времени; 3) установление динамики по месяцам года времени проявления ветра с рабочими скоростями; 4) картографирование территории по факторам, определяющим ее ветроэнергетику.
Исследования проводились с использованием метеорологической информации (справочники по климату, фондовый материал метеостанций, литературные источники) по 50 метеостанциям Северного Кавказа и Нижнего Поволжья. Данные выбирались по месяцам года и осреднялись исходя из годичного цикла. При этом выделены следующие интервалы скоростей ветра: 4-5, 6-7, 8-9, 10-11, 12-13, 14-15, 16-17, 18-20, 21-24, 25-28 и 29-34 м/с. Находилась средневзвешенная скорость ветра за месяц и год. Энергия ветрового потока определялась двумя способами. В первом случае она бралась равной половине произведения плотности воздуха на площадь эталонного ветроколеса и куб средневзвешенной скорости ветра, во втором – как половина произведения плотности воздуха на площадь эталонного ветроколеса и средневзвешенный куб скоростей ветра. Параметры ветроэнергетики изучались в целом за год и по сезонам года.
Весьма важным энергетическим показателем является повторяемость ветров с рабочими скоростями. Поэтому предусматривались расчеты и картографирование пространственного распределения и этого показателя в целом за год и по месяцам. Исследования закономерностей возрастного формирования древостоев и их долговечности проводились с использованием фондовых материалов обследования полосных древостоев в хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев, Ростовской области и экспериментальных данных, полученных на территории бывшего ОПХ «Качалинское». Модельные деревья брались по классической методике П. Н. Сергеева и Н. П. Анучина. Возрастные изменения параметров роста главных древесных пород определялись нормой прироста методом В. Е. Рудакова.
При оценке аэродинамических особенностей лесонасаждений учитывали 5 показателей: высоту, оптическую плотность, ширину кронового пространства, ажурность древостоев и сомкнутость его крон. При этом оптическая плотность и ажурность рассчитывались по методике Ю. И. Васильева. Группа лесопригодности почвогрунтов устанавливалась по шкале, предложенной В. М. Кретининым. Показатели долговечности и параметры моделей роста, а также формирования аэродинамического экрана лесонасаждений определяли с использованием методических приемов Ю. И. Васильева, С. Ю. Турко и др.
Изучение формирования режима скоростей ветра над кронами лесонасаждений и установление пределов повышения энергоотдачи ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями, проводилось на следующих вариантах: 1) индивидуальное размещение лесонасаждений с ВЭУ вне лесонасаждений; 2) индивидуальное размещение лесонасаждений с ВЭУ в середине лесонасаждения; 3) системное размещение лесонасаждений (кустовой вариант) с ВЭУ и вне лесонасаждений, и в середине лесонасаждений. Длина лесонасаждений при индивидуальном их размещении варьировала от 8 до 2000 м (7 вариантов), ажурность – от 0 до 60% (5 вариантов), число рядов – от 1 до 22 (в зависимости от ширины лесонасаждения – от 3 до 67 м), высота – от 7 до 10 м (19 вариантов). В варианте системного размещения (рис. 1) длина модулей L изменялась от 15 до 35 м (3 варианта), ширина от 16 до 28 м (2 варианта). Параметр «С» при величине L = 15 Н изменялся от 16 до 36 м (6 вариантов), при величине L = 25 Н – от 24 до 36 м (3 варианта), а при величине L = 35 Н – от 24 до 36 м. Параметр «В» (рис. 1) варьировал от 11 до
39 м (всего 12 вариантов).
Рисунок 1. Варианты совмещения моделей лесных насаждений и ВЭУ (система куст)
При одиночном размещении лесонасаждений скорость ветра измерялась на высотах 1,5; 3 и 4 Н (Н – высота лесонасаждения), при системном – снимался профиль скоростей ветра от уровня 0,2 до 4 Н (всего 11 уровней). Измерение скоростей воздушного потока и обработка результатов измерений производилась по методике, общепринятой в аэродинамике. Для проведения модельных опытов по энергоотдаче ВЭУ, совмещенных с лесонасаждениями, использовались 2 специально изготовленных устройства. Одно из них собрано на базе генератора тока типа ТМГ-30, а другое – на базе малогабаритного генератора тока, используемого для привода в конструкциях, требующих небольшой мощности. Измерительными приборами для количественной фиксации напряжения и силы тока были гальванометр М-104 и вольтметр М-365. Высота установки приемного устройства ВЭУ была кратной 1,5; 2, 3 и 4 высотам насаждения (Н). Угол подхода воздушного потока к лесной полосе около 90о.
В полевых условиях изучались лесонасаждения высотой 4,4-6,5 м, протяженностью от 11 до 25 м и шириной от 11 до 15 м (всего 9 вариантов). Ажурность лесонасаждений варьировала от 10 до 20%. Высота установки ветроколеса ВЭУ составила 1,5 Н. Скорость ветра на той же высоте определялась анемометром МС-13. Методика определения – общепринятая. На открытом пространстве отснимался профиль скорости ветра до высоты 5 м и на высоте 6,6-9,8 м (6 уровней). Для установления энергетических показателей ВЭУ проводились измерения силы тока и напряжения (амперметром М-104 и вольтметром М-365). Производилось 10 отчетов по каждому прибору в интервале через 1 мин. при трехкратной повторности. Во всех экспериментах ВЭУ устанавливалась в середине лесонасаждения.
При разработке математической модели, обеспечивающей оптимизацию параметров комплексов «лесонасаждение - ВЭУ», был принят блочно - потоковый принцип ее построения.
Экономические расчеты работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждением, для различных почвенно-климатических зон Европейской части страны были выполнены в следующих вариантах: - зона каштановых почв Волгоградской области с удельной энергией ветра 180 Вт/м2; - зона светло-каштановых почв Волгоградской области с удельной энергией ветра 210 Вт/м2; - зона южных черноземов Волгоградской области с удельной энергией ветра 180 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Ростовской области с удельной энергией ветра 210 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Краснодарского края с удельной энергией ветра 240, 360 и 530 Вт/м2; - зона предкавказских черноземов Ставропольского края с удельной энергией ветра 440 Вт/м2.
В каждом варианте учитывались следующие показатели: стоимость создания лесонасаждения, расход энергии ветра и ее повторяемости по месяцам года; структура и плотность лесонасаждений, а также их параметры; категории лесопригодности почвогрунтов; продолжительность активного роста древостоя и его долговечность; стоимость электрической энергии.
3. Ветровой режим на юге и юго-востоке Европейской части России. рассматриваются возможности использования ветроэнергетики на юге и юго-востоке Европейской части России. Результаты расчетов удельной энергии по средневзвешенной скорости ветра приведены на рисунке 2, который показывает, что в районе исследований имеются 3 ареала (бассейна) с характерным направлением закономерного изменения удельной энергии ветра.
Первый из них ориентирован по линии Миллерово – Морозовск - Гнилоаксайская; второй – по направлению Новороссийск – Армавир - Ачикулак, а третий – по трассе Новороссийск – Краснодар - Красногвардейское - Элиста. В первом бассейне удельная энергия ветрового потока изменяется от 217 до 291Вт/м2, во втором – от 217 до 465 Вт/м2, в третьем – от 465 до 597 Вт/м2, а далее от Армавира она варьирует – от 520 до 600 Вт/м2.
Рисунок 2. Ареалы величины предельной ветровой энергии, Вт/м2
Расчеты по второму способу демонстрируют более высокие энергетические возможности ветра. В пространственном плане удельная энергия ветра распределяется аналогично показанной на рис. 2., хотя зоны с равновеликой энергетикой ветра здесь несколько смещаются. Как и ранее, в этом случае просматриваются те же три векторных направления динамики энергетики ветра. Однако на первом направлении в этом случае энергия ветра изменяется от 473 до 375 Вт/м2, на втором – от 700 до 900 Вт/м2, а на третьем – от 700 до 547 Вт/м2. Вектор же изменения энергетики ветра аналогичный тому, который имеет место на рис. 2.
Таблица 1. Распределение площади с различной энергией ветра
на Северном Кавказе и Нижнем Поволжье
| Первый способ | Второй способ | ||||
| № зоны | величина энергии ветра, Вт/м2 | % занимаемой площади | № зоны | величина энергии ветра, Вт/м2 | % занимаемой площади |
| 1 | <150 | 5,8 | 1 | <200 | 5,0 |
| 2 | >150180 | 18,3 | 2 | >200300 | 23,9 |
| 3 | >180300 | 62,0 | 3 | >300500 | 61,3 |
| 4 | >300470 | 11,6 | 4 | >500800 | 9,0 |
| 5 | >470550 | 1,9 | 5 | >800 | 0,8 |
В таблице 1 приведены площади зон (%) с различной удельной энергией ветра, которые показывают, что в основном превалирует третья зона, занимающая 62% территории, а также вторая по площади зона, охватывающая (18-24%) территории региона.
Удельная энергия ветра в разные периоды года различна, причем вариация ее на разных участках исследуемой территории существенно разнится (рис. 3).
Характерной для всех пунктов наблюдения является следующая особенность: чем меньше среднегодовая удельная энергия ветра, тем слабее дифференциация режима ветра по периодам года. Статистическая обработка показала, что эта связь достаточно тесная (корреляционные отношения на уровне 0,78). Аналитическое выражение отмеченной связи имеет следующий вид:
К* = 1 + 0,0148(Еср. – 70)0,677 (1)
где 
- коэффициент соотношения среднеквартальной удельной энергии ветра в первом – четвертом и втором – третьем кварталах года; Еср – среднегодовая удельная энергия ветра.
Рисунок 3. Изменение удельной энергии ветрового потока (Е) по месяцам года (М)
1, 2, 3 …8 – метеостанции соответственно Армавирская, Новороссийская, Элистинская, Должанка, Миллерово, Морозовск, Константиновская, Кордон
Немаловажное значение в работе ветроэнергетических установок играет расклад повторяемости ветров с рабочими скоростями. Нами составлена картосхема годовой продолжительности ветров с рабочими скоростями ветра (рис. 4), показывающая, что на большей части исследованной территории этот показатель составляет 50-60% от общей продолжительности всех ветров, и лишь в южной оконечности территории он снижается до 20-40%.
Этот показатель также варьирует по кварталам года. Наибольшая его величина в первом и четвертом квартале, наименьшая – в третьем.
Проведенный анализ метеорологической информации показал, что в Ставропольском и Краснодарском краях, а также в Ростовской области преимущественным направлением ветров с рабочими скоростями является вектор восток-запад. В Волгоградской области и Калмыкии такой четкой направленности нет: здесь роза ветров размытая и ветры разных направлений имеют примерно равную вероятность проявления.
Рисунок 4. Зонирование территории Северного Кавказа и Нижнего Поволжья
по повторяемости рабочих скоростей ветра (%)
4. Закономерности возрастного формирования древостоев и их долговечность на землях разной лесопригодности в зоне предкавказских черноземов и почв каштанового типа. Рассматриваются закономерности динамики их роста, а также оценивается долговечность на землях разной лесопригодности на предкавказских черноземах и почвах каштанового типа. В рамках современного представления о лесопригодности почвогрунтов и прогноза ее разработана компьютерная программа на Бейсике и Delphi-6 со встроенным справочником. Комплексный анализ связи долговечности и ростовых показателей древостоев с категорией лесопригодности почвогрунтов показал, что они достаточно тесно увязываются между собой (коэффициент корреляции 0,9-0,97). Аналитически связь долговечности и максимальной высоты с категорией лесопригодности почвогрунтов на землях разных категорий может быть представлена следующим образом:
N=Nmax [1-a(Lp-1)2]; Hmi =Hm1 = [1 – а1 (Lp - 1)], (2)
где Nmax, Hm1 – максимальные значения долговечности и высоты лесонасаждения на землях первой категории лесопригодности; а = 0,1; а1 = 0,2-0,4.
Полученный опытный материал по ходу роста древостоя в высоту в линейных и куртинных лесонасаждениях (рис. 5 и 6), созданных на землях разных категорий лесопригодности, свидетельствует о том, что важно знать не только долговечность и максимально возможную высоту лесонасаждений на землях разной лесопригодности, но и динамику изменения их таксационных показателей по годам за весь период жизни.
Анализ имеющейся на сегодня информации по этой проблеме показал, что наиболее адекватной моделью роста древостоев является модель, пред-
ложенная Томазиусом.
Hi = Hmax [1- exp(-Кн t(1-exp(-Снt)))], (3)
где Hmax – максимально возможная высота древостоя лесонасаждения на конкретном типе почв и его лесопригодности; Кн, Сн – ростовые показатели древостоев, зависящие от условий произрастания и породного состава лесонасаждения; t – возраст деревьев лесонасаждения.
а) б)
Рисунок 5. Ход роста древостоев в разных лесорастительных условиях
а – робиния лжеакация; б – вяз приземистый; 1, 2, 3 – чернозем южный, темно-каштановая и каштановая почвы; 1', 2', 3' – категория лесопригодности
почвогрунтов соответственно 1, 2 и 3
Рисунок 6. Ход роста в высоту древостоев куртинных лесонасаждений бывшего ОПХ «Качалинское»: 1, 2, 3, 4 – ясень зеленый, робиния лжеакация,
вяз приземистый и груша обыкновенная
В ходе исследований разработана методология определения Кнi и Снi, которая позволила раскрыть неопределенность зависимости Томазиуса и дала возможность использовать ее для разных условий произрастания.
Выполненные расчеты с использованием разработанной методологии определения Kнi, Cнi в зависимости Томазиуса, а также сравнение полученных материалов с опытными данными свидетельствуют о достаточно хорошей их сходимости (рис. 5).
Важной характеристикой лесонасаждения является ажурность (t), изменяющаяся, как и все другие его параметры, с возрастом. Для расчета ее нами получено выражение вида:
, (4)
где Кс(t) – коэффициент сомкнутости крон лесонасаждения; Коn – коэффициент оптической плотности крон лесонасаждения; А3 - числовой коэффициент; В(t) – суммарная протяженность крон в поперечнике лесонасаждения; ст.(t) – просветность стволового экрана.
авторские сведения об оптической плотности древесных пород, приведены в таблице 2.
Таблица 2. Усредненные значения оптической плотности (Коп) для различных
древесных пород в облиственном (Коп.2) и безлистном (Коп.1) состоянии древостоя
| Древесная культура | Параметры | ||
| Коп.1 | Коп.2 | Коп.2/ Коп.1 | |
| Вяз приземистый | 0,14 | 0,28 | 2,0 |
| Клен ясенелистный | 0,13 | 0,26 | 2,0 |
| Ясень зеленый | 0,20 | 0,44 | 2,2 |
| Абрикос обыкновенный | 0,16 | 0,35 | 2,2 |
| Акация белая | 0,12 | 0,22 | 1,8 |
| Дуб черешчатый | 0,15 | 0,33 | 2,2 |
5. Моделирование характера формирования режима скоростей ветра над кронами лесонасаждений и установление пределов повышения энергоотдачи ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями. рассматривается формирование режима скоростей над лесонасаждениями и в слое выше высоты лесонасаждения на наветренной и заветренной опушках. Анализируются также пределы повышения энергоотдачи ВЭУ совмещенных с лесонасаждениями. Показано, что режим скорости ветра на опушках лесонасаждений зависит от ориентации их по отношению к направлению ветра, высоты измерения, числа рядов в лесонасаждении и его ажурности (таблицы 3 и 4).
Изменение скорости ветра над лесной полосой обусловливает изменение снимаемой электроэнергии с ВЭУ, совмещенной с ней. Опытные данные по изменению эффективности работы ВЭУ, совмещенных с линейными лесными полосами, приведены в таблице 5.
Таблица 3. Нормированные максимумы скорости ветра
на различных уровнях над непродуваемыми лесными полосами
| Место измерения скорости ветра | Уровень измерения скорости ветра, Н **/ | Число рядов в лесной полосе | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| Заветренная опушка | 1,5 | 1,25 | 1,25 | 1,20 | 0,72 | 0,70 |
| Заветренная опушка | 3,0 | 1,10 | 1,17 | 1,00 | 1,20 | 1,30 |
| Заветренная опушка | 4,0 | 1,07 | 1,07 | 1,06 | 1,01 | 0,96 |
| Наветренная опушка | 1,5 | 0,87 | 0,84 | 0,82 | 0,80 | 0,78 |
**/ Н – высота лесонасаждения
Таблица 4. Нормированная скорость ветра на уровне 1,5 Н
над ажурными лесными полосами
| Ажурность лесных полос, % | Число рядов в лесной полосе | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 30 | 1,20 | 1,20 | 1,20 | 0,90 | 0,88 |
| 40 | 1,18 | 1,15 | 1,13 | 1,10 | 1,00 |
| 60 | 1,10 | 1,10 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
Таблица 5. Показатели эффекта работы ВЭУ при совмещении её
с лесополосой непродуваемой конструкции
| Местоположение ВЭУ по отношению к лесополосе | Количество рядов в лесополосе | Высота установки ветроколеса, Н */ | Эффект совмещения ВЭУ с лесополосой, % | Количество рядов в лесополосе | Высота установки ветроколеса, Н */ | Эффект совмещения ВЭУ с лесополосой, % |
| Заветренная сторона | 1-3 | 1,5 | +57 +44 | 1-2 | 4,0 | -6,6 2,0 |
| Заветренная сторона | 4-5 | 1,5 | -48 -56 | 3 | 4,0 | +12 |
| Заветренная сторона | 1-3 | 3,0 | +20 +37 | 4 | 4,0 | +12,0 |
| Заветренная сторона | 4-5 | 3,0 | +54 +66 | 5 | 4,0 | +15 |
| Наветренная сторона | 1-55 | 1,5 | -25 -40 | - | - | - |
*/ Н – высота лесонасаждения
Приведенные материалы высветили очень важный момент, а именно, то, что совмещение ВЭУ с обычными поле- или пастбищезащитными лесными полосами имеет один существенный недостаток, заключающийся в том, что при смене направления ветра ВЭУ может оказаться с наветренной стороны лесной полосы, и тогда, вместо того, чтобы получать прибавку энергии от совмещения ВЭУ с лесной полосой, будут ее недобирать, т.е. налицо будет убыль.
Все это обусловило изучение других вариантов лесных насаждений с различной длинной, шириной и конфигурацией. Результаты этих исследований представлены в таблице 6. Они свидетельствуют о том, что совмещение ВЭУ с куртинными лесонасаждениями увеличивало их энергоотдачу в среднем на 30%. Причем это увеличение зависело от длины и ширины лесонасаждения.
Таблица 6. Нормированная величина максимума скорости ветра (%)
и эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями (%)
| Конфигурация лесонасаждения | Параметры лесонасаждения | Повышение скорости ветра, % | Повышение энергоотдачи ВЭУ, % | ||
| ширина, м | высота, м | длина, м | |||
| Прямоугольная | 8 | 9 | 2000 | 15 | 37 |
| Прямоугольная | 14 | 8,5 | 2000 | 17 | 37 |
| Прямоугольная | 24 | 9,3 | 2000 | 20 | 44 |
| Прямоугольная | 48 | 7,4 | 2000 | 27 | 61 |
| Прямоугольная | 27 | 7 | 67 | 19 | 41 |
| Прямоугольная | 12 | 7 | 67 | 14 | 31 |
| Прямоугольная | 12 | 7 | 12 | 6 | 18 |
| Прямоугольная | 27 | 7 | 40 | 18 | 39 |
| Прямоугольная | 12 | 7 | 40 | 9 | 27 |
| Прямоугольная | 27 | 7 | 27 | 16 | 32 |
| Прямоугольная | 40 | 7 | 40 | 20 | 42 |
| Прямоугольная | 67 | 7 | 67 | 21 | 50 |
| Круглая | 67 | 7 | 67 | 12 | 26 |
| Круглая | 27 | 7 | 27 | 6 | 18 |
| Прямоугольная | 15* | 4,6 | 15 | 6,4 | 20,0 |
| Прямоугольная | 13* | 4,4 | 19 | 7,0 | 22,2 |
| Прямоугольная | 11* | 4,5 | 11 | 6,2 | 19,2 |
| Прямоугольная | 11* | 4,5 | 14 | 5,6 | 17,8 |
| Прямоугольная | 14* | 6,1 | 20 | 8,5 | 27,6 |
| Прямоугольная | 15* | 4,5 | 25 | 7,5 | 24,5 |
| Прямоугольная | 15* | 6,5 | 25 | 9,1 | 30,0 |
| Прямоугольная | 15* | 5,8 | 25 | 10,0 | 33,3 |
| Прямоугольная | 15* | 6,0 | 25 | 8,2 | 26,7 |
*/ - Полевые опыты
Все отмеченное выше касалось совмещения ВЭУ с одиночными лесонасаждениями. Кроме этого исследовались групповые посадки (модули) совмещенные с ВЭУ. Причем изучались: варианты крестообразного, диффузорного (V-образного) и линейного размещения модулей лесонасаждений. Результаты по скоростному режиму ветра в них и эффекту ВЭУ от совмещения с ними приведены в таблице 7.
Как видно из таблицы 7, изменение скорости ветра над модулями в зависимости от параметра В (рис. 1) становится заметным лишь при относительно небольших его значениях. Причем, с уменьшением величин параметра В скорость ветра над модулями, а равно как и в разрывах между модулями, возрастает. Аналогичная картина наблюдается по величине вырабатываемой ВЭУ электроэнергии.
Полученные данные позволили таким образом сформулировать следующие положения:
1. Величина энергии, вырабатываемой ВЭУ совмещенной с лесонасаждением, зависит от параметров лесонасаждений, ориентации их в пространстве и распределении ветровой энергии по румбам;
Таблица 7. Нормированная максимальная скорость ветра на уровне ветроколеса ВЭУ и эффект совмещения ВЭУ (%) с модулями группового комплекса лесонасаждения
| Вариант группового размещения модулей лесонасаждений | Параметры модулей | Повышение скорости ветра, % | Повышение энергоотдачи ВЭУ, % | ||
| длина, L, м | ширина, Вл, м | Величина параметра В, м | |||
| Крестообразный | 15 | 16 | 11 | 10 | 25,2 |
| Крестообразный | 15 | 16 | 14 | 9 | 21,0 |
| Крестообразный | 15 | 16 | 22 | 7 | 18,4 |
| Крестообразный | 15 | 16 | 31 | 4 | 18,0 |
| Крестообразный | 15 | 16 | 39 | 3 | 16,8 |
| Крестообразный | 25 | 28 | 8 | 17 | 43,0 |
| Крестообразный | 25 | 28 | 14 | 13 | 32,2 |
| Крестообразный | 25 | 28 | 31 | 10 | 28,2 |
| Крестообразный | 35 | 28 | 31 | 14 | 34,8 |
| Крестообразный | 35 | 28 | 22 | 18 | 43,2 |
| Крестообразный | 35 | 28 | 14 | 19 | 48,2 |
| Диффузорный | 15 | 16 | 24 | 10 | 21,2 |
| Диффузорный | 25 | 28 | 24 | 18 | 43,4 |
| Диффузорный | 35 | 28 | 24 | 19 | 43,8 |
| Линейный | 15 | 16 | 10 | 10 | 20,7 |
| Линейный | 15 | 16 | 20 | 9 | 21,3 |
| Линейный | 15 | 16 | 30 | 9 | 18,7 |
| Линейный | 25 | 28 | 10 | 13 | 45,3 |
| Линейный | 25 | 28 | 24 | 12 | 30,3 |
| Линейный | 25 | 28 | 17 | 13 | 36,9 |
| Линейный | 35 | 28 | 15 | 20 | 48,9 |
| Линейный | 35 | 28 | 30 | 18 | 42,3 |
2. Лесонасаждение должно быть плотным, большей высоты и иметь плохообтекаемую форму;
3. Уровень установки ветроколеса ВЭУ, совмещенного с лесонасаждениями, существенно зависит от конфигурации, размеров и ориентации лесонасаждения по отношению к господствующему направлению ветра;
4. При близком расположении модулей лесонасаждений в групповом их размещении следует учитывать системный эффект.
6. Математическая модель и её компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных параметров и наиболее рациональных режимов работы комплекса «лесонасаждение – ВЭУ». освещаются математические модели и их компьютерная реализация, обеспечивающие выбор оптимальных режимов работы комплексов «лесонасаждение – ВЭУ». Рассматриваются два случая – одиночного и группового размещения лесонасаждений. В первом случае используется следующий алгоритм и математические зависимости:
1. На основе данных климатических справочников, атласов, ближайших к проектируемому комплексу метеорологических станций за период не менее 25 лет определяется среднегодовой расклад скоростей ветра по ступеням (до
17 м/с с интервалом через 1 м, а далее – через 2 и 3 м; нижний предел 4 м/с). По каждому интервалу скоростей определяется повторяемость (%) и находится средневзвешенная скорость ветра. Могут также быть использованы данные картосхем, приводимых в работе.
2. Устанавливается проектная высота (Н) лесонасаждения с учетом условий произрастания древостоев и их породного состава.
3. Определяются показатели трансформированного лесонасаждением ветрового потока. При этом используются разработанные в работе математические модели:
4. Рассчитывается суммарное при всех 16 румбах приращение вырабатываемой ВЭУ электроэнергии по формулам:
(5)
где а – коэффициент; А = 0,027 – при Bлj 50 м и А = 0,085 – при Bлj >50; Тj – повторяемость ветров по румбам; Кв = 1.
5. Определяется средневзвешенная высота Zc.в/Н, на которой скорость ветра близка к максимальной.
Лесонасаждения – это долговременные сооружения и наибольшее их трансформирующая ветровой поток способность наступает не сразу, т.е. она изменяется во времени, зависит от ажурности, высоты лесонасаждения и других его параметров.
Выявленные закономерности позволили получить интегральную связку для определения уровня эффекта совмещения ВЭУ с лесонасаждением. Она выглядит следующим образом:
; (6)
(7)
D = 1 + 0,09ln(3,8h + 1) (8)
, (9)
где l, B – длина и ширина лесонасаждений; Н,– высота и ажурность лесонасаждений; – коэффициент анизотропности поля скорости ветра над лесонасаждением.
На основе этих зависимостей (формулы 6-9) создана компьютерная программа в среде Delphi – 6 для расчета динамики энергоотдачи ВЭУ в возрастном аспекте лесонасаждений.
7. Экономическая оценка работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением и размещенной на открытом пространстве. Освещается математическая модель для экономической оценки эффективности работы ВЭУ, совмещенной с лесонасаждением, и приводятся результаты некоторых расчетов экономики совмещения ВЭУ с лесонасаждениями для различных территорий Северного Кавказа и Нижнего Поволжья. При моделировании работы комплекса «лесонасаждение – ВЭУ» используется принцип последовательной проводки заявок и «принцип t». На этой основе создана компьютерная программа в среде Delphi –6.
При проведении экономической оценки функционирования комплекса «лесонасаждение – ВЭУ» акцент делается на двух составляющих – затратах на создание и эксплуатацию лесонасаждения и положительном эффекте от совмещения ВЭУ с лесонасаждением. Затраты на создание одного гектара лесонасаждения, рассчитанные на основе энергетической оценки, составляют по сухой степи – 31406 руб., по полупустыне – 31450 руб.
Полученные с помощью отмеченной выше компьютерной программы материалы (табл. 8) свидетельствуют о том, что за счет совмещения ВЭУ с лесонасаждениями эффективность работы ВЭУ можно повысить в среднем на 48% (от 27,5 до 61%). Поэтому перспективность данного способа регулирования работы ВЭУ вполне очевидна. Но нужно отметить и еще одну роль лесонасаждений – экологическую. Кроме того, использование, хотя бы частично, при создании куртин фруктовых культур может еще повысить экономический эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением.
Таблица 8 – Результаты расчета экономической оценки эффективности
совмещения ВЭУ с лесонасаждением на Северном Кавказе и в Нижнем Поволжье
| Метеостанции | Повторяемость ветров, % | Скорость ветров, м/с | Оптическая плотность лесонасаждения | Проектная высота лесонасаждения. м | Протяженность и ширина лесонасаждения, м | |||||
| 50 | 40 | 30 | ||||||||
| повышение энергоотдачи ВЭУ, тыс. руб | повышение энергоотдачи ВЭУ, % | повышение энергоотдачи ВЭУ, тыс. руб | повышение энергоотдачи ВЭУ, % | повышение энергоотдачи ВЭУ, тыс. руб | повышение энергоотдачи ВЭУ, % | |||||
| Армавир | 47 | 7,6 | 0,34 | 16,5 | 148,4 | 59,9 | 130,7 | 52,8 | 110,4 | 44,6 |
| Должанки | 76 | 7,2 | 0,34 | 16,5 | 180,3 | 60,5 | 158,4 | 53,1 | 133,5 | 44,8 |
| Тихорецк | 62 | 6,8 | 0,34 | 16,5 | 130,7 | 59,6 | 115,3 | 52,6 | 97,5 | 44,4 |
| Ставрополь | 45 | 7.3 | 0,34 | 16,5 | 110,9 | 59,0 | 98,2 | 52,2 | 83,1 | 44,2 |
| Ростов | 58 | 6,4 | 0,34 | 16,5 | 100.0 | 58,6 | 88,8 | 52,0 | 75,2 | 44,0 |
| Быково | 57 | 5,9 | 0,34 | 7,0 | 31,3 | 35,7 | 29,2 | 33,3 | 25,3 | 28,8 |
| Гнилоаксайск | 63 | 6,4 | 0,34 | 6,0 | 41,4 | 34,9 | 37,9 | 32,0 | 32,6 | 27,5 |
| Серафимович | 57 | 6,2 | 0,34 | 12,0 | 64,4 | 49,9 | 57,9 | 44,9 | 49,3 | 38,2 |
Выводы
1. Северный Кавказ и Нижнее Поволжье перспективны для использования автономных ВЭУ. Здесь практически на 75-80% площади удельная энергия ветра составляет 180-500 Вт/м2, т. е. даже нижний предел энергии на этой территории и тот выше порога рентабельности использования ВЭУ. Повторяемость ветров с рабочими скоростями в среднем за год здесь составляет 50-60%. По кварталам года расклад следующий: в первом квартале – 50-70%, во – втором – 45-60%, в третьем – 34-50%, в четвертом – 45=65%,
2. Преимущественное направление ветров в Ставропольском и Краснодарском крае, а также в Ростовской обл. – восточное и западное. В Калмыкии и Астраханской обл. роза ветров более размытая. Здесь восточное и западное их направление составляет 30%, юго-восточное и северо-западное – 35%. В Волгоградской области ветры всех румбов практически равновероятны.
3.На режимные характеристики ветра влияет рельеф, закрытость и открытость территории. Для учета этих факторов при расчете скорости ветра можно использовать следующие коэффициенты: открытая местность – 1; закрытая – 0,8; побережье моря – 1,1; открытое море – 1,2; холмы и горы – 1,5. Для энергии ветра эти коэффициенты соответственно равны: 1,0; 0,5; 1,3; 1,7; и 3,8.
4. Разработанные классификационная таблица и компьютерная программа позволяют проводить многофакторную оценку лесопригодности почвогрунтов и получать объективную информацию для прогноза условий для роста и развития древостоев лесонасаждений.
5. Ход роста древостоя по высоте хорошо описывается зависимостью Томазиуса. Эта же зависимость может быть использована для расчета хода роста диаметров стволов и поперечных размеров крон.
6. При установке ветроколеса ВЭУ у заветренной опушки полезащитной лесополосы на высоте 1,5Н эффект совмещения ВЭУ с одно-трехрядными лесополосами – положительный и составляет 44-57%, а с четырех и пятирядными – отрицательный и составляет 48-56%. При размещении ветроколеса ВЭУ на высоте 3Н эффект во всех вариантах рядности лесополос положителен и составляет 20-70%. Нежелательно размещать ветроколесо на высоте 4Н, а саму ВЭУ с наветренной стороны лесополосы.
7. В целом, можно считать, что совмещение ВЭУ с обычными линейными лесополосами малоэффективно по двум причинам. Во-первых, рядность лесных полос здесь неоднозначно влияет на работу ВЭУ, а во-вторых, при смене направления ветра эффективность работы ВЭУ очень сильно изменяется и часто в худшую сторону.
8. Выгоднее размещать ВЭУ в середине куртинных лесонасаждений.
9.С точки зрения конфигурации площади под одиночным куртинным лесонасаждением, ее лучше всего иметь в форме равностороннего многоугольника. При этом необходимо стремиться к увеличению сторон, но не превышать размер, равный 50 м.
10. Полевые опыты полностью корреспондируются с модельными и отражают те же закономерности.
11. При групповом размещении модулей лесокомплекса совмещенных с ВЭУ выявлены следующие закономерности. Чем меньше разрывы между модулями, тем выше скорость ветра над модулями и в разрывах между ними. При увеличении длины и ширины модулей лесокомплексов эффект от совмещения ВЭУ с модулями лесокомплексов увеличивается.
12. Чем выше лесонасаждения, тем эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждением выше.
13. Высота установки ветроколеса ВЭУ в оптимуме определяется конфигурацией, размерами и ориентацией по отношению к ветру лесонасаждения, с которым совмещается ВЭУ. При соотношении длины и ширины лесонасаждения близком к 1 она составляет 1,5Н.
14. При одиночном размещении лесонасаждения с ВЭУ оптимизация этого комплекса должна включать следующие позиции:
- расчет средневзвешенной скорости ветра и времени его воздействия на ВЭУ;
- установление проектной высоты лесонасаждения с учетом категории лесопригодности почвогрунтов;
- выбор оптимальной длины, ширины и ориентации лесонасаждения к ветру.
При групповом совмещении ВЭУ с лесонасаждениями необходимо дополнительно осуществлять учет параметра, характеризующего величину разрывов между модулями комплекса лесонасаждений.
15. Разработанная модель и ее компьютерная реализация вполне корректны и дают близкие с реальными результаты. Ошибка расчетов не превышает 3,5%.
16. Математическая модель экономической оценки эффективности работы ВЭУ совмещенной с лесонасаждением включает все необходимые позиции, позволяющие в динамическом режиме учитывать ростовые показатели древостоев по высоте, диаметрам стволов, по ширине крон, ход изменения их с возрастом, дает возможность рассчитывать скоростной режим ветра над лесонасаждением, энергетические показатели работы ВЭУ и их стоимостные характеристики, затраты на создание лесонасаждений и чистый доход от совмещения ВЭУ с лесонасаждением.
17. Эффект от совмещения ВЭУ с лесонасаждениями, имеющими разные параметры, в стоимостном выражении колеблется от 38 до 61% (в среднем 43-46%). Причем эффект бывает тем больше, чем выше лесонасаждение, больше его плотность, выше скорость ветра и больше повторяемость ветров с рабочими скоростями. При большей площади, занимаемой куртинами эффект также выше.
18. Способ использования лесонасаждений для повышения эффективности работы ВЭУ (патент № 2321769) перспективен и с успехом может быть использован на практике.
Предложение производству
1. Зонирование территории Северного Кавказа и Нижнего Поволжья по ветроэнергоресурсам может быть использовано при проектировании комплексов «лесонасаждение – ВЭУ»; оптимизации их параметров и при разработке противодефляционных мероприятий в зонах проявления ветровой эрозии.
2. Классификационные материалы и компьютерная программа для определения лесопригодности почвогрунтов могут быть использованы проектными организациями при прогнозе условий произрастания древесных культур на осваиваемой территории не только при создании комплексов «лесонасаждение – ВЭУ», но и в полезащитном лесоразведении.
3. Разработка по морфометрии древостоев может быть использована проектными организациями в прогнозе возрастной динамики параметров как куртинных лесонасаждений, так и полезащитных лесных полос.
4. Теоретическая база и пакет прикладных компьютерных программ могут быть широко использованы в агролесомелиоративной практике вообще, и ветроэнергетической в частности.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ работ
1. Турко С.Ю.Энергоемкость и капиталоемкость создания защитных лесных насаждений на светло-каштановых почвах Волгоградской области / И.С. Сергеева, С.Ю. Турко // Аграрный вестник Урала. – №12 (54). – 2008. – С. 84-86.
2. Турко С.Ю. Использование лесонасаждений для повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / В И. Петров, С Ю. Турко, Ю.И. Васильев // Доклады РАСХН. – №2. – 2009. – С. 24-27.
3. Turko S.Yu Use of Forest Plantations for Increasing Energy Output of Wind Power Plants /V.I. Petrov, S.Yu.Turko and Yu.I. Vasil|ev // Agricultural Sci. – №2. – 2009. – P. 24-26.
4. Турко, С.Ю. Методика прогноза морфометрических характеристик и долговечности полезащитных лесных полос / Ю.И. Васильев, Л.И. Абакумова, С.Ю. Турко, В.М. Кретинин и др.//Волгоград, ВНИАЛМИ, 2005. – 44 с.
5. Турко, С.Ю. Долговечность и максимальная высота древостоев лесонасаждений на почвогрунтах разной категории лесопригодности / С.Ю. Турко, Ю.И. Васильев // Сборник материалов по итогам научно-исследовательской работы молодых ученых за 2005-2006 гг. Воронеж, 2006. – С. 197-200.
6. Турко С.Ю. Эколого-экономические аспекты влияния систем полезащитных лесных полос на землях подверженных дефляции / Ю.И. Васильев, А.Н. Сажин, С.Ю. Турко и др. // Научные сообщения КДН, бюл. №15., 2006. – С. 62-69.
7. Турко, С.Ю. Ветроэнергетика и ее возможности на юге и юго-востоке европейской части России / С.Ю. Турко, В.И. Петров // Биологические основы устойчивого развития Волго-Каспийского природного комплекса. – М.: «Современные тетради», 2006. – С. 235-240.
8. Турко, С.Ю. Перспективы использования ветровой энергии в аграрных ландшафтах / С.Ю. Турко // Материалы международной школы молодых ученых. – «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства (11-14 июля 2006 г.). – Волгоград, НВ НИИСХ, 2006. – С. 297-299.
9. Турко, С.Ю. Оценка экологического потенциала лесных насаждений произрастающих на территории сухостепной и полупустынной зон Волгоградской области / С.Ю. Турко, И.С. Сергеева // Лесное хозяйство Поволжья. – Саратов, Научная книга, 2007. – С. 128-134.
10 Турко, С.Ю. Лесонасаждение как мощный фактор повышения энергоотдачи ветроэнергетических установок / С.Ю. Турко, В.И. Петров, Ю.И. Васильев // Сб. Роль и место агролесомелиорации в современном обществе. – Волгоград, ВНИАЛМИ, 2007. – С.208-215.
11. Турко, С.Ю. Влияние размещения и параметров лесокомплексов на работу ветроэнергетических установок / С.Ю. Турко // Сб. Защитное лесоразведение, мелиорация и проблемы земледелия в РФ. – Волгоград, ВНИАЛМИ. – 2008. – С. 104-106.
