自上個世紀科學家們觀察到隨着人類工業生產規模的不斷加大,化石能源燃燒排出的二氧化碳等氣體開始影響氣候;從傳統火電轉向新型清潔能源就已經變成了全世界各國都關心的話題。
除了核電、水電、光伏發電,風力發電成了越來越多國家的選擇,凡事往往具有兩面性;在風力資源豐富的地區林立起巨大的風力發動機後,科學家發現風力發電機堪稱鳥類屠夫,大量鳥類葬身在這些大風扇之下。
風力發電機為了追求發電量,個頭往往十分巨大;可能大家對其大小沒什麼概念;目前我們看到最多的就是大型三葉風力機。其葉片長度普遍都是30m以上,最長可達80米,風機整體高度可達一百米以上。
對鳥類殺傷最大的就是旋轉中的三葉大風扇,就算葉片採用輕量化設計,但高速旋轉時,也不是任何生物能夠承受的,這是真正的四十米大刀。
運輸中的葉片
大量鳥類撞擊葉片,一方面是可能對珍稀鳥類造成威脅,尤其是在候鳥遷徙路徑上的風電場可以對它們造成大量殺傷。另一方面頻繁地撞擊有可能降低葉片壽命;對於建設方來説也比較頭疼。
鳥類為什麼容易撞風力發電機?
作為天生的飛行者,鳥類的視力一般都很優秀,尤其是猛禽。2010年的一項研究觀察了不同鳥類與葉片碰撞的場景。
像鶴這種眼睛長在頭部兩側的鳥類,雖然對兩側視野開闊。但這樣在飛行過程中,它們的前方視界會存在一個巨大的盲區,對正前方觀察不足。視力非常好的老鷹,也很容易發生碰撞。
老鷹這些猛禽飛行中花很多時間在搜索地面或下方的空域尋找獵物,往往對飛行方向觀察不足;而且猛禽也不像其它鳥類那樣對人造物充滿警惕。
白色葉片有時難以和正前方空域顏色區分開,高速旋轉時還可能讓鳥類產生視覺錯覺。運氣好的鳥會從葉片空隙間逃脱,但運氣差的只能殞命於此。
比如今年九月12日,湖南的那場交通事故,一輛麪包車與一輛重型貨車運載的風力發電機葉片相撞,因為葉片為白色,且正面投影面積小,很容易讓人產生視覺上的誤判;加之運輸過程中缺乏開道車隊預警,導致了慘劇的發生。
如何才能避免這些碰撞?
今年挪威自然研究所提供了一個解決方案,研究人員在挪威一個風力發電場內,在68個風機中隨機挑選了4個重新塗漆,並不需要重塗,只需要將選定的風力發電機其中一個葉片大部分塗黑。
完成重塗裝的風力發電機
通過和過去五年的撞鳥數據比較,新塗裝的風機起到了作用,讓該風力發電場一年的撞鳥量減少了72%,而且新的塗裝方式對減少猛禽的碰撞是最有效的,這些黑色葉片為鳥兒提供了很好的警示作用。
一些鳥類很容易與這些大風扇碰撞,確實是它們的視覺系統不太善於發現這些風扇。通過將葉片塗成黑色,是為了讓鳥類更容易看到。
還有一種思路是用攝像機或雷達為風力發電場提供預警,在大批候鳥來臨時,暫時減慢或關停這些發電機,不過其經濟上的代價比較高。也有人提出提前驅離這些候鳥,設法繞開風力發電場。
將葉片塗成黑色的方案暫時並沒有大面積推廣,科學家在鳥類身上安裝GPS觀察它們在新塗裝和純白塗裝的風機之間的飛行軌跡,新塗裝葉片確實存在不錯的警示作用。
不過科學家擔憂這些塗黑的風機葉片會促使鳥羣完全避開風力發電場,這意味着很容易破壞鳥類的原本遷徙路線和繁殖區域。
目前還需要測試這種方法是否適用於其他風力發電場,以及需要對發電場的多少風機葉片重新塗裝,能達到經濟效益和減少撞擊的最優效果。
可能還需要風電場主動挪地方
進一步試驗的最佳地點在西班牙南部的某個發電場,因為那裏每年有數百萬只候鳥的飛行路線與許多風電場重疊。
歐洲計劃將陸上風力發電量提升到13.4太瓦,在2050年讓歐洲幾乎完全依賴可再生能源;這讓歐洲鳥類學家感到十分緊迫,在未來的風電場建設中,他們必須要找出避開候鳥遷徙路線的風力資源豐富地區。
東英吉利大學的科學家目前的工作重點就是給各類鳥兒裝上GPS,觀察其主要活動區域和遷徙路線,繪製出歐洲的鳥類遷徙地圖,規劃風電場的建設位置;希望在獲得清潔能源的同時,保護地球生態。(圖片來自網絡,如侵刪)
參考資料:
《Paint it black: Efficacy of increased wind turbine rotor blade visibility to reduce avian fatalities》