أثر تصميم توربين على سلامة الطيور والوطواط

وقد أصبحت الطاقة المتفشية حجر الزاوية في التحول العالمي إلى الطاقة المتجددة، ولكن انتشارها السريع قد أثار قلقاً شديداً بشأن آثارها على الحياة البرية، ولا سيما الطيور والضاربات، والكولوزات التي تحتوي على نصلات توربينية، والباروتراتوما من التغيرات السريعة في الضغط بالقرب من المثانة، وتشريد الموائل هي من بين الآثار الموثقة، وفي حين أن الخطر العام الذي يتهدد معظم سكان الطيور منخفض نسبياً مقارنةً بالأخطار التي ينجم عنها مثل الارتطام المتراكمة في تصميمات المزروعة في المزارع.

وتستكشف هذه المادة السمات المحددة للتصميم التي تؤثر على مخاطر الاصطدام، وتستعرض الاستراتيجيات المبتكرة التي يجري اختبارها ونشرها على الصعيد العالمي، وتنظر بشكل متوازن في الكيفية التي تتطور بها صناعة الرياح نحو تحقيق تعايش أفضل مع العالم الطبيعي، ويركز على التغييرات العملية المستندة إلى الأدلة في التصميم التي أظهرت تخفيضات قابلة للقياس في معدلات الوفيات.

"مواهب تصميم السلاحف" الرئيسية التي تؤثر على الحياة البرية

وكل عزوة مادية وتشغيلية من توربينات الرياح يمكن أن تزيد أو تقلل من احتمال وجود طائر أو مضرب يصطدم بقلم، أهم العوامل هي قياس الأرض الصاروخية، والسرعة التناوبية، وارتفاع الأبراج وتصميمها، والإضاءة، ووجود تكنولوجيات ردعية.

بلايد شاب، لينغث، وAspect Ratio

(أ) يمكن أن تؤدي سرعة الارتداد إلى زيادة سرعة الارتطام بالطيور (الحد الأقصى من سرعة الارتطام) إلى ارتفاع سرعة الارتطام، حيث أن نسبة الأشعة المتحركة إلى سرعة الضوء قد تؤدي إلى زيادة سرعة الارتطام في سرعة التسارع، حيث أن ارتفاع سرعة الأشعة المتحركة قد يؤدي إلى ارتفاع سرعة الارتداد إلى ارتفاع سرعة الارتداد.

وقد أظهرت الدراسات التي أجريت في المختبر الوطني للطاقة المتجددة وفي أماكن أخرى أن تعديل شكل النصل - مما يجعله أكثر تقريبا أو إضافة المجارير - يمكن أن يغير تدفق الهواء ويقلل من الفرق في الضغط الذي يسبب الارتطام البارو في الخفافيش، وبعض التصميمات التجريبية تتضمن معلومات مرنة تتحرك ببطء أكبر تحت تأثيرها، مما يوفر سطحا أكثر مرونة يمكن أن يقلل من معدلات الوفيات.

بليد كولور وماركينغ

والتناقض الظاهري هو أحد أبسط التغييرات في التصميم وأكثرها فعالية من حيث التكلفة، ومعظم التوربينات في العالم ترسم رمادياً موحّداً (RL 7035 أو مماثلاً)، يختلط في السماء والخلفية، مما يجعل اللوم أقل وضوحاً للطيور، ولا سيما المغتصبون الذين يصطادون بمسح الأرض والأفق، حيث يُظهر رسم واحد أو اثنين من البرتقاليين بلون مرتفع، مثل السود، واللون الأحمر،

  • Single black blade:] The most widely researched pattern. A 2020 study at the Smøla wind farm in Norway found that paint one blade black reduced eagle fatalities by over 70% compared to all-gray turbines.
  • Black-and-white spiral patterns:] Some projects have tried spirals or stripes on the blade root (the section nearest the hub) to increase motion perception, though results are mixed.
  • UV-reflective coatings:] Birds can see ultraviolet light; applying UV-reflective paint to blades may make them appear brighter and more solid to avian eyes. Early trials at a few European wind farms showed promise but require further validation.

وبالنسبة للخفاش، التي تعتمد اعتمادا كبيرا على التكرار وتقترب في كثير من الأحيان، قد تكون العلامات البصرية أقل فعالية، غير أن الجمع بين الشفرات المطلوبة وغيرها من الرادعات يمكن أن يقلل من الوفيات الناجمة عن الهجمات.

السرعة والقطع

إن سرعة التزحلق - السرعة التي تتنقل بها النقطة الخارجية من خلال الهواء - هي أحد أقوى التنبؤات بمخاطر الوفاة، فالتوربين الحديث العادي له سرعة عالية تبلغ ٦٠-٩٠ مترا/ساعة )١٣٥-٢٠٠ مترا( وفي هذه السرعة، فإن عدد قليل من الطيور أو الخفافيش يمكن أن يتفاعل بسرعة كافية لتجنب الاصطدام، بل إن ذلك يؤدي إلى انخفاض سرعة التناوب، بل إلى حد كبير في عدد من القوى التي تفلت من العمر ١٠-٢٠ في المائة.

This has led to the practice of operationalal curtailment, where turbines are programmed to reduce RPM or feather blades (turn them parallel to the wind) during periods of high risk, such as:

  • الربيع وسقوط هجرة الطيور
  • ذروة نشاط الخفافيش (الحرب، الليالي المنخفضة الريح من تموز/يوليه إلى تشرين الأول/أكتوبر)
  • ظروف منخفضة الريح عندما تكون الخفافيش أكثر نشاطا
  • الوقت الذي يكتشف فيه الرادار حواجز كبيرة

ويمكن لنظم تقليص الذرة أن تضبط تلقائياً سرعة التربين استناداً إلى بيانات الاستشعار في الوقت الحقيقي، وتخفف من فقدان الطاقة إلى أدنى حد، مع زيادة حماية الحياة البرية إلى أقصى حد، وعلى سبيل المثال، فإن شركة للحفاظ على الطاقة (FLT:1]) وعدة مشغلي رياح لديهم مقياسان متطور يرتفع سرعة الرياح المخفضة (السرعة التي تبدأ فيها الخفافيش)

برج مرتفع وضوء

وتضع أبراج التالر (التي تتجاوز في الغالب 100 متر في ارتفاع محوري) نصلات في سرعة الرياح العالية، ولكنها تضعها أيضا في المجال الجوي تستخدمها طيور الأغاني المهاجرة والخفافيش، غير أن بعض البحوث تشير إلى أن الأبراج الأطول قد تقلل بالفعل من خطر الاصطدام بالنسبة للرابين المزودين بالأرض لأن الشفرات أبعد من الأرض، والأدلة متفاوتة.

(ج) إن الإضاءة الخطرة للطيران على التوربينات الريحية تشكل تهديداً جيداً للطيور، إذ إن جذب أجهزة الإضاءة الحمراء التي تُنتج عن تغيرات ليلية، وجعلها تدور أو تُجمع، ولا سيما في ظل ضعف الرؤية، كما أن القوات المسلحة والوكالات المناظرة في بلدان أخرى تسمح الآن بعدم الاصطدام، والإضاءة الثابتة في دراسات التلوث الأدنى.

Innovative Technologies for Wildlife Deterrence

وبالإضافة إلى التعديلات الأساسية في التصميم، يجري اختبار مجموعة متنامية من التكنولوجيات المتقدمة لرد العصفور والضارب بصورة نشطة عن الاقتراب من التوربينات.

مدمرات الصوتيات

وتستعمل الخفافيش إعادة التقاء الارتداد للصيد والصيد، وتتوقف عدة نظم تجارية، مثل ]، وتقتصر عوامل الارتداد في التكنولوجيا على الريح، أو تُبَدِّد الخفافيش دون التأثير على الطيور (وإن معظم الطيور لا يمكن أن تسمع صوت الموجات فوق الصوتية).

نظم مقاضات رادارية - قاعدة

ويمكن للرادار البحري أو رادار الدوبلر الصغير أن يكشف عن الطيور والهراوات التي تصل إلى عدة كيلومترات، وعندما تدخل إحدى الناموسيات أو الحيوان الفردي منطقة محددة، يرسل النظام إشارة إلى متحكم التربين لتباطؤ أو وقف السكابات، وقد تم نشر نظم " النسيج على الطلب " في المزارع الريحية الخارجية مثل [FLT]

المشاهدون على التربين

وقد جرت تجربة عدة رادعات بصرية، مع نجاح متفاوت:

  • ] المرايا المثبتة بالبلاد أو الشريط المعكس: ] قد تتحول الحيوانات إلى حيوانات ولكن يمكن أن تتدهور بسرعة وتفقد الفعالية.
  • Flashing UV lights on nacelle:] Birds see UV, but bats are less responsive. Some trials show short-term avoidance.
  • Painted patterns on the nacelle:] The nacelle (the housing at the top) can be painted with a predatory eye pattern or large polka dots to mimic a bird of prey. A 2013 study in Norway reduced eagle fatalities by 60% when one turbine had a elle `fcon eye’ painted on the na.

Blade Shape Innovations: Serrated Edges and Passive Vortex Generators

كما أن إضافة حواف مائلة إلى الشوفان - التي وضعت أصلاً لخفض الضوضاء - يغير أيضاً الانقضاض المضطرب وراء النصل، وتشير الأدلة المبكرة إلى أن هذه الارتحالات يمكن أن تعطل المناطق المنخفضة الضغط التي تسبب الارتداد في الخفافيش، وأن بعض الصانعين، بما في ذلك ألعاب سيمينسا، يقدمون الآن لوحات مع سمات مثل التحديث الاختياري.

دراسات الحالة والنتائج الميدانية

وتوفر بيانات العالم الحقيقي من مزارع الريح العاملة أقوى الأدلة التي يُغيّر التصميم فيها.

Smøla Wind Farm, Norway: Black Blade Retrofits

وفي إحدى الدراسات التي أُشير إليها على نطاق واسع، رسم الباحثون شريحة سوداء على أربعة من أصل ٦٨ توربينا في مزرعة سيمولا للريح، وقد سجل معهد التربينات المطلية على العينات التي تُرسم على مدى ثلاث سنوات ونصف سنة من الرصد انخفاضا بنسبة ٧٠,٦ في المائة في وفيات النسر الأبيض مقارنة بالضوابط غير المرسمة، وخلصت الدراسة إلى أن التناقض البصري يزيد من تصور الريح الأوروبي الذي اعتمد على منطقة الراب كعقبة، مما أدى إلى تجنبه.

كاسلمان ويند فارم، بنسلفانيا: مسلسل للوطواط

وقد استخدمت دراسة في مزرعة كاسلمان للريح مزيجاً من التقليص (ترفع بسرعة إلى 5 أمتار) وثباتات فوق الصوتية، وخلال فترة السنتين، انخفضت الوفيات الناجمة عن الضرب بنسبة 50 في المائة مع تقليصها وحدها و72 في المائة عندما اقترن ذلك بالأشعة فوق البنفسجية، وكانت الخسارة السنوية في الطاقة أقل من 1.5 في المائة، وقد ساعدت هذه الدراسة على إقناع منظمي الريح في شرق الولايات المتحدة باعتماد مشاريع إلزامية.

مزارع الرياح الساحلية: مكوكات رادار - مُغلقة

وفي مزرعة رياح أويز البحرية في هولندا، تم تركيب نظام راداري (نظام روبن رادار) لكشف حواجز الطيور، وعندما اقتربت الطيور من 500 متر، تربينات تبث تلقائيا وتخفض من الألغام الأرضية، وقد أثبت النظام فعاليته في منع الاصطدامات، رغم أنه كان يتطلب معايرة دقيقة لتجنب الإنذارات الكاذبة من الأمطار والموجات، ويجري الآن اختبار نظم مماثلة في جزيرة بلوك.

السياسات العامة والتنظيم

وتحتاج بلدان كثيرة الآن إلى تقييمات للأثر على الحياة البرية قبل بناء مزارع الرياح ورصد الولاية بعد البناء، وقد ترجم بعضها نتائج التصميم إلى لوائح ملزمة:

  • United States:] The Fish and Wildlife Service’s Land-Based Wind Energy Guidelines] recommend curtailment during bat migration seasons for new projects. Some states like California require blade paint for projects near golden eagle habitats.
  • European Union:] The ]EU Biodiversity Strategy for 2030] encourages member states to adopt bird-friendly turbine designs. Germany and France have funded research on ultrasonic deterrents and blade markings.
  • Norway:] The Norwegian Environment Agency now mandates black blade paint for all new wind turbines in areas with nesting white-tailed eagles.
  • Canada:] The Canadian Wildlife Service published a Best Management Practices] document that includes operational curtailment and radio-based systems as preferred mitigation measures.

:: برامج التصديق الطوعي مثل Wildlife Conservation Certification] from the American Bird Conservancy (available at ]abcbirds.org)) تساعد المطورين على اختيار نماذج توربينية اختبرت بصورة مستقلة من أجل سلامة الحياة البرية.

التحديات والاتجاهات المستقبلية

وعلى الرغم من التقدم المحرز، لا تزال هناك عقبات عديدة، أولا، تكلفة إعادة استخدام التوربينات القائمة مع شفرات جديدة أو طلاءات أو أجهزة استشعار يمكن أن تكون كبيرة - وكثيرا ما تكون ٠٠٠ ٥٠ دولار - ٠٠٠ ٢٠٠ دولار للتربين، وثانيا، فإن فعالية العديد من التخفيفات تختلف حسب المنطقة والأنواع والظروف الجوية؛ وما يعمل بالنسبة للضربات في بنسلفانيا قد لا يعمل لصالح السكان الضارين في تكساس.

وتتجه البحوث نحو تصميم محدد الأنواع ] - تكييف قياس الأرضي السائل واللون والعمل على أساس أكثر الأنواع ضعفا في منطقة معينة، فعلى سبيل المثال، تجري المزارع الريحية البحرية في بحر البلطيق مع اللافتات الصفراء، التي لها تناقض أكبر مع البحر الرمادي والسماء من اللون الأبيض أو الأسود.

ويواصل مختبر الطاقة المتجددة الوطني قيادة البحوث في المعاطف الشفرية التي تطلق رائحة غير سمية تضرب الخفافيش (الرادع اللاصق)، وكذلك الكاميرات الحرارية التي يمكن أن تكشف الطيور المهاجرة عن مسافات طويلة وتتسبب في تقليص تلقائي، وهناك مزيد من المعلومات متاحة في [FL.].gov/wind[1]

خاتمة

إن تصميم السلاحف ليس تفصيلا بسيطا في الصراع الدائري - بل هو أحد أقوى الأدوات التي لدينا للحد من الوفيات - فالتدابير البسيطة مثل رسم أسود واحد، وزيادة سرعة الاختزال أثناء مواسم الضرب، وتركيب الرادعات فوق الصوتية، وتحسين الإضاءة يمكن أن يقلل من الوفيات الناجمة عن الاصطدام بنسبة 50 في المائة مع الحد الأدنى من التأثير على إنتاج الطاقة.

وقد أثبت قطاع الطاقة الريحية بالفعل أنه يمكن أن يكون مشرفا مسؤولا على المناظر الطبيعية التي يعمل فيها، ومن خلال إدخال تحسينات على التصميم القائمة على الأدلة، يمكن للصناعة أن تضع معيارا عالميا للتعايش مع الحياة البرية - مما يثبت أن الطاقة النظيفة والنظم الإيكولوجية الصحية ليست أهدافا حصرية على نحو متبادل.