Система обнаружения и отпугивания поможет сосуществованию орлов и ветряных турбин

Исследователи сделали важный шаг к более безопасному сосуществованию дикой природы с ветрогенераторами, продемонстрировав работоспособность системы обнаружения столкновений с использованием вибрационных датчиков, установленных на лопастях турбин.

Это важно, поскольку, хотя ветровая энергия считается экологически чистой, опасность для птиц — особенно для охраняемых на федеральном уровне белоголовых орланов и беркутов — вызывает обеспокоенность.

Автор исследования Роберто Альбертани и его коллеги из инженерного колледжа и Центра морских наук Хэтфилда создали интегрированную сенсорную систему, которая может определить, столкнулась ли птица или летучая мышь с турбиной. Система также способна определить вид, участвовавший в столкновении.

«Если турбина ударит обычную птицу, это, конечно, печально, но не так критично, как удар по охраняемому беркуту, что потенциально может привести к остановке работы турбины, финансовым потерям и, что важнее всего, к гибели особи охраняемого вида», — отметил Альбертани.

По оценкам Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США, в стране насчитывается примерно 143 000 белоголовых орланов и 40 000 беркутов.

Ветряные электростанции в США используют башни высотой до 300 футов с тремя лопастями, размах которых вдвое превышает размах крыльев Boeing 747. Кончики лопастей движутся со скоростью, близкой к 200 милям в час.

«На наземных ветряных электростанциях типичными методами оценки столкновений и уровня смертности были обследования туш и долгосрочное визуальное наблюдение, — пояснил Альбертани. — Факторы вроде ошибки наблюдателя и уноса туш падальщиками могут делать данные неточными. К тому же, такие обследования дороги или неосуществимы в удалённых местах».

Исследование Альбертани, аспиранта Конконг Ху и Роберта Сурьяна проверило концептуальный дизайн системы автообнаружения столкновений. Система включает вибрационный датчик у основания лопасти, акустический датчик на корпусе генератора для улавливания звуков птиц и оптическую камеру у основания башни.

Используя пневматическую установку в Национальной лаборатории возобновляемой энергии, исследователи смоделировали удары птиц, запуская теннисные мячи в турбины.

«Общие результаты 29 полевых испытаний с ударами по лопастям показали положительное обнаружение и подтверждение в 14 случаях, — сообщил Альбертани. — Вероятно, необнаруженные удары были низкоэнергетическими событиями. Мы уверены, что процент успеха можно значительно повысить».

Большинство обнаруженных ударов произошли на передней кромке лопасти на середине расстояния между её центром и кончиком.

«Важным результатом стала возможность обнаружения удара любым из датчиков, установленных на трёх лопастях. Это указывает, что не обязательно оснащать датчиками все лопасти ротора для обнаружения impacts, — сказал он. — Это исследование демонстрирует осуществимость системы обнаружения ударов на основе вибрационных датчиков».

Исследование поддержало Министерство энергетики США. Результаты опубликованы в журнале Wind Energy.

Управление энергоэффективности и возобновляемой энергии Министерства поддерживает Альбертани в смежном проекте по обнаружению и отпугиванию приближающихся орлов, а также определению факта удара по лопасти.

Альбертани работает над тем, что, как они надеются, станет крупным прорывом в более безопасном для дикой природы расширении ветроэнергетики во всём мире. Идея заключается в том, что компьютер, подключённый к камере, будет определять, является ли приближающаяся птица орлом и летит ли она к лопастям. Если оба ответа положительны, компьютер активирует наземное кинетическое средство отпугивания: случайно движущиеся, ярко окрашенные макеты людей, использующие очевидное отвращение орлов к человеку.

Когда вибрационный датчик обнаруживает удар, записанные с камеры видеоданные можно будет проанализировать, чтобы определить, был ли он вызван орлом или чем-то другим.