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自上个世纪科学家们观察到随着人类工业生产规模的不断加大,化石能源燃烧排出的二氧化碳等气体开始影响气候;从传统火电转向新型清洁能源就已经变成了全世界各国都关心的话题。
除了核电、水电、光伏发电,风力发电成了越来越多国家的选择,凡事往往具有两面性;在风力资源丰富的地区林立起巨大的风力发动机后,科学家发现风力发电机堪称鸟类屠夫,大量鸟类葬身在这些大风扇之下。
风力发电机为了追求发电量,个头往往十分巨大;可能大家对其大小没什么概念;目前我们看到最多的就是大型三叶风力机。其叶片长度普遍都是30m以上,最长可达80米,风机整体高度可达一百米以上。
对鸟类杀伤最大的就是旋转中的三叶大风扇,就算叶片采用轻量化设计,但高速旋转时,也不是任何生物能够承受的,这是真正的四十米大刀。
运输中的叶片
大量鸟类撞击叶片,一方面是可能对珍稀鸟类造成威胁,尤其是在候鸟迁徙路径上的风电场可以对它们造成大量杀伤。另一方面频繁地撞击有可能降低叶片寿命;对于建设方来说也比较头疼。
鸟类为什么容易撞风力发电机?
作为天生的飞行者,鸟类的视力一般都很优秀,尤其是猛禽。2010年的一项研究观察了不同鸟类与叶片碰撞的场景。
像鹤这种眼睛长在头部两侧的鸟类,虽然对两侧视野开阔。但这样在飞行过程中,它们的前方视界会存在一个巨大的盲区,对正前方观察不足。视力非常好的老鹰,也很容易发生碰撞。
老鹰这些猛禽飞行中花很多时间在搜索地面或下方的空域寻找猎物,往往对飞行方向观察不足;而且猛禽也不像其它鸟类那样对人造物充满警惕。
白色叶片有时难以和正前方空域颜色区分开,高速旋转时还可能让鸟类产生视觉错觉。运气好的鸟会从叶片空隙间逃脱,但运气差的只能殒命于此。
比如今年九月12日,湖南的那场交通事故,一辆面包车与一辆重型货车运载的风力发电机叶片相撞,因为叶片为白色,且正面投影面积小,很容易让人产生视觉上的误判;加之运输过程中缺乏开道车队预警,导致了惨剧的发生。
如何才能避免这些碰撞?
今年挪威自然研究所提供了一个解决方案,研究人员在挪威一个风力发电场内,在68个风机中随机挑选了4个重新涂漆,并不需要重涂,只需要将选定的风力发电机其中一个叶片大部分涂黑。
完成重涂装的风力发电机
通过和过去五年的撞鸟数据比较,新涂装的风机起到了作用,让该风力发电场一年的撞鸟量减少了72%,而且新的涂装方式对减少猛禽的碰撞是最有效的,这些黑色叶片为鸟儿提供了很好的警示作用。
一些鸟类很容易与这些大风扇碰撞,确实是它们的视觉系统不太善于发现这些风扇。通过将叶片涂成黑色,是为了让鸟类更容易看到。
还有一种思路是用摄像机或雷达为风力发电场提供预警,在大批候鸟来临时,暂时减慢或关停这些发电机,不过其经济上的代价比较高。也有人提出提前驱离这些候鸟,设法绕开风力发电场。
将叶片涂成黑色的方案暂时并没有大面积推广,科学家在鸟类身上安装GPS观察它们在新涂装和纯白涂装的风机之间的飞行轨迹,新涂装叶片确实存在不错的警示作用。
不过科学家担忧这些涂黑的风机叶片会促使鸟群完全避开风力发电场,这意味着很容易破坏鸟类的原本迁徙路线和繁殖区域。
目前还需要测试这种方法是否适用于其他风力发电场,以及需要对发电场的多少风机叶片重新涂装,能达到经济效益和减少撞击的最优效果。
可能还需要风电场主动挪地方
进一步试验的最佳地点在西班牙南部的某个发电场,因为那里每年有数百万只候鸟的飞行路线与许多风电场重叠。
欧洲计划将陆上风力发电量提升到13.4太瓦,在2050年让欧洲几乎完全依赖可再生能源;这让欧洲鸟类学家感到十分紧迫,在未来的风电场建设中,他们必须要找出避开候鸟迁徙路线的风力资源丰富地区。
参考资料:
《Paintitblack:Efficacyofincreasedwindturbinerotorbladevisibilitytoreduceavianfatalities》
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