L'impatto del design delle turbine sulla sicurezza degli uccelli e dei pipistrello

L'impatto del design delle turbine sulla sicurezza degli uccelli e dei pipistrello

L'energia eolica è diventata una pietra angolare della transizione globale alla potenza rinnovabile, ma la sua rapida distribuzione ha sollevato gravi preoccupazioni circa i suoi effetti sulla fauna selvatica, in particolare gli uccelli e i pipistrelli. Le collisioni con le pale della turbina, barotrauma da rapidi cambiamenti di pressione vicino a lame mobili, e lo spostamento dell'habitat sono tra gli impatti documentati.

Questo articolo esplora le caratteristiche specifiche del design che influenzano il rischio di collisione, valuta le strategie innovative in fase di test e distribuzione a livello globale, e offre uno sguardo equilibrato su come l'industria eolica si sta evolvendo per meglio coesistere con il mondo naturale.

Caratteristiche principali del design della turbina che influiscono sulla fauna selvatica

Ogni attributo fisico e operativo di una turbina eolica può aumentare o diminuire la probabilità di un uccello o un pipistrello che incontra una lama. I fattori più importanti sono la geometria della lama, la velocità di rotazione, l'altezza della torre e il design, l'illuminazione, e la presenza di tecnologie deterrenti.

Forma, lunghezza e rapporto di ispezione

La lama è la parte della turbina che più direttamente interagisce con gli animali volanti. Le lame moderne sono lunghe, sottili e altamente aerodinamiche, progettate per massimizzare la cattura di energia a basse velocità di vento. Da una prospettiva della fauna selvatica, le lame più lunghe spazzano una superficie più grande e ruotano a velocità di punta più elevate, che possono aumentare la probabilità di collisione.

Studi presso il National Renewable Energy Laboratory (NREL) e altrove hanno dimostrato che la modifica della forma della punta della lama — rendendola più arrotondata o aggiungendo serrazioni — può alterare il flusso d'aria e ridurre il differenziale di pressione che provoca barotrauma nei pipistrelli. Alcuni progetti sperimentali incorporano punte flessibili che si muovono più lentamente sotto impatto, offrendo una superficie più morbida che può ridurre i tassi di fatalità.

Colore e marcature lama

La maggior parte delle turbine in tutto il mondo sono dipinte un grigio chiaro uniforme (RAL 7035 o simile), che si fonde nel cielo e nello sfondo. Questo rende le lame meno visibili agli uccelli, specialmente i raptors che cacciano attraverso la scansione del terreno e l'orizzonte. Dipingere una o due lame con un colore ad alto contrasto — come il nero, il rosso o l'arancione — è stato mostrato in più studi come ridurre gli urti.

• Lama nera a forma di candela:[ Il modello più ricercato. Uno studio del 2020 presso l'azienda eolica Smøla in Norvegia ha scoperto che la pittura di una lama nera ha ridotto le fatalità dell'aquila di oltre il 70% rispetto alle turbine a grana.
• Modelli a spirale in bianco e nero:[ Alcuni progetti hanno provato spirali o strisce sulla radice della lama (la sezione più vicina al mozzo) per aumentare la percezione del movimento, anche se i risultati sono mescolati.
• Rivestimenti riflettenti UV:[] Gli uccelli possono vedere la luce ultravioletta; l'applicazione della vernice UV-riflesso alle lame può farli apparire più lucente e più solida agli occhi aviani.

Per i pipistrelli, che si basano fortemente sull'ecolocalizzazione e sono spesso vicino-sighted, segni visivi possono essere meno efficaci. Tuttavia, combinando lame dipinte con altri deterrenti può ancora ridurre le fatalità del pipistrello.

Velocità e Curtail di rotazione

La velocità del puntatore — la velocità a cui il punto più esterno di una lama passa attraverso l'aria — è uno dei più forti predittori del rischio di fatalità. Una turbina moderna tipica ha una velocità di punta di 60-90 m/s (135-200 mph). A queste velocità, pochi uccelli o pipistrelli possono reagire abbastanza rapidamente per evitare una collisione. Ridurre la velocità di rotazione, anche da un modesto 10-20%, abbassa significativamente le forze di impatto e dà più tempo per sfuggire agli animali.

Questo ha portato alla pratica di un'operazione di ridimensionamento, dove le turbine sono programmate per ridurre RPM o le lame di piuma (trasformate parallelamente al vento) durante periodi di alto rischio, come ad esempio:

• Migrazione di uccelli di primavera e autunno
• Picchi di attività del pipistrello (notte calde e basse del vento da luglio a ottobre)
• Condizioni a basso vento quando i pipistrelli sono più attivi
• Tempi quando il radar rileva grandi greggi

I sistemi di riduzione intelligente possono regolare automaticamente la velocità della turbina in base ai dati dei sensori in tempo reale, riducendo al minimo la perdita di energia, massimizzando la protezione della fauna selvatica. Ad esempio, il [Bat Conservation International[[]] e diversi operatori del vento hanno algoritmi co-sviluppati che aumentano la velocità del vento (la a cui le la la la la lama inizia a filare) durante le ore di rotazione) durante l'attività del pipi, raggiungendo fino al 50% di riduzione delle vittime con meno dell'1% di energia annuale.

Altezza torre e illuminazione

Le torri più alte (spesso superiore a 100 metri di altezza mozzo) posizionano le lame in velocità del vento più elevate, ma anche li mettono nello spazio aereo usato migrando canti e pipistrelli. Tuttavia, alcune ricerche suggeriscono che torri più alte possono effettivamente ridurre il rischio di collisione per i rapaci di erogazione del terreno perché le lame sono più lontane dal terreno.

L'illuminazione dei pericoli dell'aviazione sulle turbine eoliche è una minaccia ben documentata per gli uccelli. I beacon rossi lampeggiano attirano uccelli cantanti che migrano la notte e li causano a cerchio o collidono, soprattutto in scarsa visibilità.

Tecnologie innovative per la fauna selvatica

Oltre alle modifiche di base, viene testata una crescente suite di tecnologie avanzate per scoraggiare attivamente gli uccelli e i pipistrelli dall'avvicinarsi alle turbine.

Deterrenti acustici ultrasonici

I pipistrelli usano l'ecolocalizzazione per navigare e cacciare. Emettendo suoni ad alta frequenza (tipicamente 20-100 kHz) da una turbina può confondere o respingere i pipistrelli senza influenzare gli uccelli (la maggior parte degli uccelli non può sentire l'ecografia). Diversi sistemi commerciali, come Bat Deterrent Technology di NRG Systems], hanno mostrato 40-60% riduzioni di frequenza di battuta in campo di prova in campo di fattori di fattori di fattori di prova.

Sistemi di cucitura a base di radar

Quando un gregge o un animale individuale entra in una zona definita, il sistema invia un segnale al controllore della turbina per rallentare o arrestare le lame. Questi “curtail on demand”] sistemi sono stati implementati in stabilimenti eolici offshore come

Deterrenti visivi sulla turbina stessa

Sono stati provati diversi deterrenti visivi, con successo misto:

• Specchi in metallo o nastri riflettenti:[ Può animali da avviamento ma può degradare rapidamente e perdere l'efficacia.
• Le luci UV di raffreddamento su nacelle:[ Gli uccelli vedono UV, ma i pipistrelli sono meno reattivi.
• I modelli dipinti sulla nacelle:[] La nacelle (l'alloggiamento in alto) può essere dipinta con un pattern oculare predatore o grandi punti polka per imitare un uccello di preda. Uno studio del 2013 in Norvegia ha ridotto le vittime dell'aquila del 60% quando una turbina aveva un occhio difalcon dipinto sulla nacelle.

Innovazione di forma della lama: bordi serrati e generatori Vortex passivi

L'aggiunta di bordi di traino serrati alle lame, originariamente sviluppati per la riduzione del rumore, altera anche la scia turbolenta dietro la lama. Le prime prove suggeriscono che queste serrazioni possono interrompere le zone di bassa pressione che causano barotrauma nei pipistrelli. Alcuni produttori, tra cui Siemens Gamesa, ora offrono lame con caratteristiche come gli aggiornamenti opzionali.

Risultati dei casi e dei campi

I dati reali provenienti da parchi eolici operativi forniscono le prove più forti per cui il design cambia.

Smøla Wind Farm, Norvegia: Black Blade Retrofits

In uno degli studi più citati, i ricercatori hanno dipinto una lama nera su quattro di 68 turbine presso l’azienda eolica Smøla. Oltre tre anni e mezzo di monitoraggio, le turbine dipinte hanno registrato una riduzione del 70,6% delle fatalità dell’aquila dalle linee bianche rispetto ai controlli non verniciati. Lo studio ha concluso che il contrasto visivo ha aumentato la percezione dell’uccello della lama come ostacolo, causando loro di evitare i controlli alle zone coltivate.

Casselman Wind Farm, Pennsylvania: Collocamento per Bats

Uno studio presso l'azienda eolica Casselman ha utilizzato una combinazione di riduzione (velocità di taglio a 5,0 m/s da 3,5 m/s) e deterrenti ultrasonici. Nel corso del processo di due anni, le vittime di pipistrello sono diminuite del 50% con riduzione da sola e del 72% quando combinato con l'ultrasuono.

Eolico Offshore: Arresto a triplo

All'OWEZ offshore wind farm nei Paesi Bassi, è stato installato un sistema radar (sistema Radar Robin) per rilevare gli uccelli. Quando gli uccelli si avvicinavano a 500 metri, le turbine automaticamente fette e ridotto RPM. Il sistema si è dimostrato efficace nella prevenzione delle collisioni, anche se ha richiesto un'attenta calibrazione per evitare falsi allarmi da pioggia e onde.

Politica e paesaggio regolamentare

Molti paesi richiedono ora valutazioni sull'impatto della fauna selvatica prima della costruzione eolica e del monitoraggio post-costruzioni del mandato.

• Stati Uniti:[] Il servizio di pesce e fauna selvatica [ Linee guida per l’energia eolica a terra[] raccomanda il riadattamento durante le stagioni di migrazione dei pipistrelli per nuovi progetti.
• Unione europea:[] La Strategia per la biodiversità dell'UE per il 2030[[] incoraggia gli stati membri ad adottare progetti di turbine a basso impatto sugli uccelli.
• Norvegia:[] L'Agenzia norvegese per l'ambiente ora manda la pittura a lama nera per tutte le nuove turbine eoliche in aree con nidificazione aquile bianche.
• Canada:[] Il Canadian Wildlife Service ha pubblicato un [] Best Management Practices] documento che include riduzioni operative e sistemi basati sui radar come misure di mitigazione preferite.

Programmi di certificazione volontari come la ] Certificazione di conservazione della vita] dall'American Bird Conservancy (disponibile abcbirds.org))) aiutano gli sviluppatori a scegliere modelli di turbine che sono stati testati in modo indipendente per la sicurezza della fauna selvatica. Diversi produttori di turbine offrono pacchetti 'wildlife-friendly' che includono lame nere, i curment e i codici di coda di coda di fabbrica.

Sfide e direzioni future

Nonostante i progressi, rimangono diversi ostacoli. In primo luogo, il costo di retrofitting turbine esistenti con nuove lame, vernici o sensori può essere significativo — spesso $50,000–$200,000 per turbina. In secondo luogo, l'efficacia di molte mitigazioni varia da regione, specie e condizioni atmosferiche; ciò che funziona per i pipistrelli in Pennsylvania potrebbe non funzionare per le popolazioni di pipistrelli in Texas.

La ricerca si sta muovendo verso ] ] – personalizzando la geometria della lama, il colore e l'operazione in base alle specie più vulnerabili in una determinata area. Ad esempio, le aziende eoliche offshore nel Mar Baltico stanno sperimentando le lame gialle, che hanno un maggiore contrasto con il mare grigio-blu e il cielo rispetto al nero o al bianco.

Il National Renewable Energy Laboratory (NREL) continua a condurre ricerche sui rivestimenti della lama che rilasciano un profumo atossico che respinge i pipistrelli (disturbi olfattiva), così come le telecamere termiche che possono rilevare gli uccelli migratori da lunghe distanze e innescare il ridimensionamento automatico.

Conclusioni

Il design delle turbine non è un dettaglio minore nel conflitto tra la vita eolica, ma è uno degli strumenti più potenti che abbiamo per ridurre le vittime. Misure semplici come la pittura di una singola lama nera, aumentando le velocità di taglio durante le stagioni dei pipistrelli, installando deterrenti ultrasonici, e l'illuminazione di aggiornamento può ridurre le morti di collisione del 50-75% con un impatto minimo sulla produzione di energia.

Il settore dell'energia eolica ha già dimostrato che può essere un responsabile arbitro dei paesaggi in cui opera.Allo scopo di realizzare miglioramenti di progettazione basati su prove, l'industria può stabilire uno standard globale di coesistenza con la fauna selvatica, dimostrando che l'energia pulita e gli ecosistemi sani non sono obiettivi di esclusiva reciproca.