Исследователи сделали важный шаг к тому, чтобы помочь дикой природе более безопасно сосуществовать с ветряной электростанцией, продемонстрировав успех системы обнаружения ударов, в которой используются датчики вибрации, установленные на лопастях турбины.
Выводы важны, потому что, хотя энергия ветра обычно считается зеленой энергией, опасность для птиц, особенно белоголовых орланов и беркутов, находящихся под федеральной защитой, вызывает озабоченность.
Автор, ответственный за переписку, Роберто Альбертани и его сотрудники из Инженерного колледжа OSU и Морского научного центра Хэтфилда при Колледже наук о Земле, океане и атмосфере создали интегрированную сенсорную систему, которая может определить, попала ли птица или летучая мышь в турбину.
Система также может определить, какой вид участвовал в столкновении.
Если турбина столкнется с обычной птицей, как это ни печально, это не так критично, как столкновение с охраняемым беркутом, что потенциально может привести к простою в работе турбины и потере доходов, и, что наиболее важно, потере представитель охраняемого вида», - сказал Альбертани, профессор кафедры машиностроения компании Boeing в Университете штата Орегон.
По оценкам Службы рыболовства и дикой природы США, в Соединенных Штатах насчитывается примерно 143 000 белоголовых орланов и 40 000 беркутов.
Ветроэнергетика, растущий источник энергии в США, использует башни высотой до 300 футов, обычно оснащенные тремя лопастями с размахом крыльев вдвое больше, чем у Boeing 747. На концах лопасти движутся со скоростью около 200 миль в час..
«На наземных ветряных электростанциях обследование туш и долгосрочный визуальный мониторинг были типичными способами оценки столкновений и уровня смертности», - сказал Альбертани.«Такие факторы, как ошибка геодезиста и удаление туш падальщиками, могут сделать данные неточными. А исследования туш дороги или невозможны в удаленных местах или других местах, таких как сельскохозяйственные поля, густые заросли кустарников или при эксплуатации морских турбин».
Исследование, проведенное Альбертани, аспирантом Инженерного колледжа Конгконгом Ху, и Робертом Сурьяном из Департамента рыболовства и дикой природы Морского научного центра, проверило концептуальный проект системы, которая автоматически обнаруживает столкновения. Система оснащена датчиком вибрации в основании лопасти, акустическим датчиком на корпусе генератора для улавливания птичьих звуков и оптической камерой на основании мачты.
Используя пусковую установку со сжатым воздухом в Центре ветровых технологий Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии в Боулдере, штат Колорадо, исследователи имитировали столкновение с птицами, запуская теннисные мячи в турбины.
«Общие результаты 29 полевых испытаний с ударами лезвия показали положительное обнаружение и подтверждение 14 раз», - сказал Альбертани. «Вероятно, не обнаруженные удары были низкоэнергетическими событиями. Существует твердое мнение, что вероятность успеха может быть значительно увеличена».
Большинство обнаруженных ударов, отметил он, произошло по передней кромке лезвия на полпути между его серединой и кончиком.
"Большой интерес вызвала возможность обнаружения удара любым из датчиков, установленных на трех лопастях, что указывает на то, что не обязательно все лопасти ротора должны быть оснащены датчиками для обнаружения ударов., " он сказал. «Это исследование демонстрирует осуществимость системы обнаружения ударов на основе датчиков вибрации».
Министерство энергетики США поддержало исследование. Результаты были опубликованы в Wind Energy.
Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Департамента поддерживает Альбертани в связанном проекте по обнаружению и сдерживанию приближающихся орлов, а также по определению факта удара лезвия.
Альбертани работает с Синисой Тодорович, адъюнкт-профессором компьютерных наук в ОГУ, и Мэтью Джонстоном, доцентом электротехники и вычислительной техники, над тем, что, как они надеются, станет крупным прорывом в более безопасном для дикой природы расширении энергии ветра во всем мире.
Идея состоит в том, что камера, подключенная к компьютеру, будет определять, является ли приближающаяся птица орлом и летит ли она к лезвиям. Если оба этих ответа да, компьютер активирует кинетическое сдерживание на уровне земли: беспорядочно движущиеся ярко раскрашенные копии людей, предназначенные для того, чтобы играть на явном отвращении орлов к людям.
Когда датчик вибрации обнаруживает удар, записанные видеоданные с камеры могут быть проверены, чтобы определить, был ли удар вызван орлом или чем-то другим.
В команду Альбертани также входят два сотрудника из Геологической службы США, биологический статистик Мануэла Хусо и биолог по дикой природе и эксперт по орлам Тодд Кацнер. В состав внешнего консультативного совета входят представители отрасли ветроэнергетики.