Физико-географические предпосылки развития ветроэнергетики

Географическое положение

Краснодарский край является самым южным регионом Российской Федерации. Кубань — край двух морей — Азовского и Черного. Из общей протяженности границы — 1540км — 740 км проходит вдоль моря. Территория края составляет 76 тыс.кв.км. Край делится рекой Кубань на две части: северную — равнинную (2/3 территории) и южную — горную (1/3 территории). Перепады высот над уровнем моря весьма высоки — от 150 м на равнине до 3663 м в горах. По географическому положению: на окраине страны, вдалеке от крупных электростанций, между двумя морями, край занимает выгодную позицию для развития ветровой энергетики.

Тектоника, геологическое строение, рельеф

На территории Краснодарского края выделяются четыре крупные геологические структуры:

• 1. Южный склон Украинского кристаллического щита Русской (Восточно-Европейской) платформы занимает северо-западную часть края. Щит состоит из двух ярко выраженных ярусов. Нижний представлен гранитным слоем, сформированным в докембрийский период более 570 млн. лет назад. Сверху он перекрыт осадочными породами мезозоя и кайнозоя.
• 2. Скифская молодая платформа лежит в основании большей части равнин и предгорий края. Ее фундамент напоминает по строению Уральские горы и находится на глубине около 2000 м, а возраст колеблется от 250 до 470 млн. лет. Активные тектонические движения складчатого основания платформы закончились около 300 млн. лет назад. Сверху оно перекрыто мощным слоем осадочных пород, образованных в мезозойскую и кайнозойскую эры. Следует отметить, что в различных районах края глубина и мощность отложений изменяются в больших пределах. На практике из-за колебаний земной коры и горообразовательных процессов отложения не всегда четко прослеживаются и могут меняться местами в разрезах земной коры.
• 3. Зона Предкавказских передовых прогибов и геосинклинальная зона Большого Кавказа образовались и активно развивались с конца мезозойской эры до настоящего времени. Горы Большого Кавказа относятся к области альпийской складчатости.

Процесс горообразования Большого Кавказа происходит и поныне, о чем свидетельствуют горячие источники, грязевые вулканы, наличие термальных вод и периодически повторяющиеся землетрясения силой 2−4 балла и выше по шкале Рихтера. Складчатая зона Большого Кавказа образовалась в результате тектонических движений. Наиболее древний разлом имеет возраст более 1,7 млрд. лет и совпадает с высокогорной частью Большого Кавказа. Севернее и южнее этого ими, почти параллельно ему, находится ряд менее древних разломов, которые разбивают всю территорию Кавказских гор на ряд блоков. В различные геологические эпохи эти блоки поднимались и опускались с разной силой и скоростью, создавая, таким образом, отдельные хребты Большого Кавказа. Поэтому горные породы, слагающие их, размещаются крайне неравномерно, и более древние могут находиться ближе к поверхности, нежели молодые. Глубоководная Черноморская впадина представляет собой чашу, в центральной части которой тонкий базальтовый слой перекрывается осадочными отложениями. Склоны Черноморской впадины представляют несколько крупных «ступеней». Дно моря и осадочный чехол изучены слабо.

В Краснодарском крае встречаются разнообразные формы рельефа. Условно всю поверхность края можно поделить на две резко различающиеся части: равнинную северную и горную южную. Две трети территории края занято Азово-Кубанской равниной. Она является продолжением Русской равнины и включает в себя Прикубанскую низменность, Приазовскую низменность и Закубанскую равнину. Западная часть Азово-Кубанской равнины представлена грядово-холмистым рельефом Таманского полуострова с частью дельты р. Кубани. На востоке Азово-Кубанская равнина прерывается отрогами Ставропольской возвышенности. Южную часть края занимают горы Большого Кавказа, которые отделяются от Черного моря узкой прибрежной полосой. На долю равнин в нашем крае приходится 59 тыс. км2. Горы занимают меньшую площадь: 24 тыс. км2, около 30% всей территории. Азово-Кубанская равнина плавно, почти незаметно повышается от уровня Азовского моря на западе — до 150 м в направлении Ставропольской возвышенности. Большая часть Азово-Кубанской равнины расположена на Скифской плите, а небольшой северный участок располагается на южном склоне Украинского щита с осадочным чехлом поверх гранитного фундамента. Максимальная отметка Азово-Кубанской равнины по правобережью р. Кубань находится между станицами Кавказской и Темижбекской и имеет высоту 156 м. Прикубанская низменность располагается к востоку от Приазовской низменности и к северу от русла р. Кубань. Древние реки и талые ледниковые воды отложили на поверхности равнины суглинки и глины, под которыми располагаются осадочные породы морского происхождения (остатки древнего морского бассейна. Поверхность сложена четвертичными лёссовидными суглинками; наносами рек и остатками наносов древних ледников. Под ними располагаются отложения палеогенового и неогенового периодов. Устья рек Челбас и Бейсуг образовали слаборасчлененные долины с заболоченными низинами, мелководными плавнями, лиманами. В настоящее время Приазовская низменность медленно опускается со скоростью 2−5 мм в год, берега интенсивно разрушаются Азовским морем, а наносный материал (гравий и песок) откладывается, образуя косы длиной в несколько километров. В пределах дельты реки Кубань сформировался плоскоравнинный рельеф. Вследствие влияния моря образовались обширные лиманы, которые связаны с акваторией небольшими проливами, так называемыми узкими гирлами На востоке отметки равнины достигают высоты 500 м, а на западе у Таманского полуострова понижаются до 10 м. Сложена равнина наносными отложениями рек, в основном встречаются галечник, глина, песок. Мощность этих отложений в долинах рек достигает 25 — 30 м. По направлению к горам Закубанская равнина постепенно повышается от 200 до 500 м над уровнем моря, а в районе Джелтмесских высот (междуречье Урупа и Лабы) максимальная отметка достигает 920 м. Большая густота овражно-балочной сети и значительный уклон местности способствуют эрозионным и оползневым процессам и требуют внимательного отношения к эксплуатации земель Закубанья. Таманский полуостров расположен на западе Краснодарского края, с севера омывается Азовским морем, с юга — Черным, с востока примыкает к Азово-Кубанской равнине, а с запада омывается водами Керченского пролива. Площадь полуострова — 2000 км². Ученые утверждают, что 2000 лет тому назад на месте полуострова существовало несколько островов, которые в пятом веке нашей эры были воссоединены морскими отложениями и наносами древней Кубани. Различают рельеф западной и восточной части Таманского полуострова. Восточная часть имеет более ровную поверхность, представляет собой приподнятую равнину, сложенную наносами современной дельты Кубани с множеством плавней и лиманов. Западная часть представлена грядово-холмистым рельефом. На фоне низменности и равнины четко выделяются сопки и поднятия. Гряда Центральная имеет протяженность в длину 40 км. Здесь находится самая высокая точка полуострова — гора Комендантская (164 м), а также горы Чиркова (159 м) и Карабетова (151 м). Преобладают же в основном гряды высотой 60 — 90 м. Тектонические движения земной коры продолжают формировать рельеф Тамани. Так, западная часть полуострова медленно опускается. Море наступает на сушу, разрушая берега, образуя наносы в виде кос, сильно «сжимающих» Керченский пролив Строительство моста через пролив, по мнению ученых, представляется проблематичным, так как морское дно, по данным бурения, состоит из жидкого ила, образованного наносами реки Дона. Жидкий ил будет затруднять строительство опор для моста.

На востоке края расположен западный склон (около 900 км2) Ставропольской возвышенности. Максимальная высота ее в пределах края достигает 623 м. Невысокие горные кряжи уступом спускаются к правому берегу р. Кубань и по большей части представляют собой нерасчлененное плато. В пределах Краснодарского края расположены горы Западного Кавказа. Начинаясь на западе двумя пологими возвышенностями близ станицы Варениковской и г. Анапы, они протянулись на юго-восток до границ Ставропольского края и Грузии на 340 км. Формирование гор происходило на протяжении многих миллионов лет и продолжается до сих пор. Кавказские горы входят в систему альпийскогималайского складчатого пояса и потому подвержены постоянным тектоническим подвижкам. Центральная осевая часть Кавказских гор сложена древними горными породами (гранитами, гнейсами, кристаллическими сланцами, кварцевыми диоритами). Их возраст достигает 700 млн. лет. Северные и южные склоны сложены более молодыми горными породами, в большом количестве встречаются известняки, доломиты, песчаники, мергели мезозойского и кайнозойского возраста. Высота гор нарастает постепенно с северо-запада на юго-восток. В районе Новороссийска отметки достигают 300 — 700 м над уровнем моря. У Туапсе — 1000 — 1500 м, к востоку от Сочи — от 2000 до 3000 м и выше. Известны такие высокие вершины, как Фишт (2868 м), Оштен (2804 м), Акарагварта (3190,4 м), Северный Псеашхо (3256,9 м), Чугуш (3237,8 м). Самая высокая точка края — г. Цахвоа (3345,9 м), поднимающаяся на хребте Герцена в междуречье рек Безымянка, Малая Лаба и Цахвоа. Расположение хребтов в пределах края в основном параллельное, ближе к широтному.

Так как Краснодарский край расположен в зоне, прилегающей к Кавказским горам, он относится к числу сейсмоопасных районов. Сила подземных толчков может достигать 8 баллов по шкале Рихтера. Часто эпицентр землетрясения находится в Черном море, а сейсмические волны достигают Сочи, Туапсе и даже Краснодара. По данным ученых, в северной части края сила толчков — 6 баллов, а в южной — до 7- 8 баллов. В 1978 г. и в 2002 г. в Краснодаре наблюдались землетрясения силой от 4 до 5 баллов. В результате движения земной коры образуются следующие формы рельефа: поднятия, впадины, разломы, хребты-куэсты (Скалистый хребет), нагорья (Лагонакское нагорье), ущелья, каньоны, гигантские рвы, замкнутые котловины. Некоторые мысы (Мал. и Бол. Утриш) образовались в результате смещения и сползания вниз огромных участков горных массивов. Озеро Абрау также образовалось в результате тектонических подвижек. Наиболее интересными формами, связанными с движениями земной коры, являются уже упоминавшиеся грязевые вулканы. Медленные колебания земной коры приводят к опусканиям и поднятиям суши. Так, по данным ученых, горы Большого Кавказа растут на 2 — 3 мм в год, а в дельте р. Кубани, у побережья Азовского моря, наблюдается опускание суши. Образовавшись под влиянием внутренних сил Земли, рельеф края подвергается воздействию различных типов выветривания (внешних сил), образуя новые формы. Растворение горных пород водой привело к образованию Карстовых форм рельефа: подземных полостей, гротов, шахт.

В формировании горного рельефа играют свою роль ледники. Они образуют моренные отложения, троговые долины, округлые углубления в виде цирков, иногда заполненные водой. Для предгорных районов края характерен оползневой рельеф, который наносит значительный ущерб народному хозяйству. В результате медленного (в иных случаях — быстрого) сползания поверхностных пластов горных пород могут разрушиться транспортные пути, берега рек, постройки на склонах гор. Для борьбы с оползнями используют укрепительные сооружения. Примечательной формой рельефа, связанной с деятельностью ветра, является образование песчаных бугров — дюн. Особенно много их на побережье Черного моря в районе Анапы. Геологическое строение, рельеф края, своеобразные климатические условия явились причиной таких неблагоприятных явлений, как селевые потоки, лавины. Они характерны для горной части. Рельеф высокогорной части края способствует образованию обвалов и осыпей, особенно там, где мало растительности.

Высокогорная часть Краснодарского Края малопригодна для размещения крупных ветровых электростанций, но привлекательна и доступна для малой ветроэнергетики, обслуживающей далеко расположенные от основных линий электропередач объекты: горнолыжные базы, туристические комплексы, военные объекты. Для возведения электростанций небольшой мощности не требуется привлечение тяжелой строительной техники, закладки сложного в инженерном исполнении фундамента. На мировом рынке достаточно широкий выбор небольших ветряков, заказчик может выбрать модель, оптимальную для определённых условий.

Предгорья в районе городов Новороссийск и Геленджик более привлекательны для размещения каскадов ВЭС, но при проектировании необходимо учитывать геологическую активность района, усиливать конструкцию и фундамент крупного объекта (30−50м), способные выдержать землетрясение 8 баллов по шкале Рихтера, а также проводить противооползневые мероприятия.

Наличие толстого слоя жидкой грязи в прибрежной части Азовского моря и Керченского пролива усложняет строительство фундамента для оффшорных ВЭС, однако создание электростанций морского базирования можно совместить со строительством берегозащитных сооружений, тем самым сокращая бюджет строительства и решая сразу две задачи.