На вітрових електростанціях у США випробували нову звукову систему, яка попереджає орлів та інших великих хижих птахів про небезпеку вітротурбін. За даними дослідження в Journal of Raptor Research, аудіодетеранти, встановлені на комерційних турбінах, змусили птахів змінити курс більш ніж у половині зафіксованих наближень. Про роботу описаної технології повідомляє видання Scienmag.
Системи випробували на вітроелектростанціях у Каліфорнії та штаті Вашингтон. Їхня мета — перервати політ птаха ще до того, як він увійде в зону, де обертаються лопаті. Це може стати важливим інструментом для зменшення загибелі дикої фауни в регіонах, де сильні вітри збігаються з ключовими місцями існування охоронюваних видів.
Чому великі хижі птахи особливо вразливі
Проблема особливо гостра для великих паруючих птахів: білоголових орланів (Haliaeetus leucocephalus), беркутів (Aquila chrysaetos), індикових грифів (Cathartes aura) та кількох видів яструбів. Вони використовують висхідні потоки повітря та сильний вітер, щоб долати великі відстані з мінімальними енерговитратами — саме ті умови, які приваблюють і розробників вітрових електростанцій.
Коли хижий птах наближається до турбіни, його траєкторія може завести його в так звану роторну зону — тривимірний простір, крізь який рухаються лопаті. Потрапивши туди, птах має лише секунди, щоб помітити лопаті, усвідомити небезпеку і встигнути маневрувати. Навіть дуже вправний літун може не уникнути зіткнення, якщо попередження надходить надто пізно.
Як працює система DTBird
У дослідженні вивчали аудіодетеранти DTBird на вітропарку Manzana в південній Каліфорнії та Goodnoe Hills у центральній частині штату Вашингтон. Системи налаштували так, щоб вони реагували на наближення хижих птахів розміру орла чи яструба.
Замість того щоб покладатися лише на візуальне виявлення птахів або зупинку турбіни, технологія намагається змінити поведінку птаха за допомогою звуку. Спершу система подає попереджувальний сигнал, який дослідники описують як «свист-гук», покликаний привернути увагу. Якщо ризик вищий, вмикається гучніший, різкіший сигнал відлякування, що має знеохотити птаха летіти далі до турбіни.
Реакції птахів оцінювали фахівці з дикої природи, переглядаючи відеозаписи навколо турбін. Це дозволило розрізняти різні типи польоту: продовження руху до роторної зони, відхилення вбік, зміну висоти або безпечний обліт турбіни.
Потім ці реакції порівнювали з видом або розміром птаха, умовами вітру та оцінкою ризику для кожної траєкторії. Такий поведінковий підхід важливий, адже сам факт повороту від турбіни ще не означає, що птах уникав неминучого зіткнення — можливо, він і так летів безпечною траєкторією. Тому дослідники зосередилися на тому, чи спричиняють звукові сигнали суттєві зміни в поведінці саме в ситуаціях різного рівня ризику.
Результати: понад половина птахів змінює курс
У середньому на двох вітроелектростанціях аудіосистеми відлякували хижих птахів більш ніж у 50% випадків наближення. Реакції відрізнялися між видами, але серед тих, що відповідали на сигнали, були беркути, білоголові орлани, індикоподібні грифи та кілька видів яструбів.
Більші види виявилися чутливішими до сигналів за вищих швидкостей вітру. Одна з можливих причин — при сильному вітрі лопаті обертаються швидше і стають помітнішими, а звукове попередження додає ще один сигнал про небезпеку. Крім того, потужний вітер може давати великим птахам кращий контроль і маневровість, що дозволяє швидко змінити напрямок або висоту після попередження.
Чому звукові сигнали не завжди рятують
Дослідження показало, що така технологія навряд чи стане універсальним рішенням. Птахи, для яких ризик зіткнення оцінювали як відносно низький (наприклад, ті, що вже облітали турбіну або летіли від роторної зони), рідше реагували на звуки. Це узгоджується з ідеєю, що ефект системи частково залежить від початкової траєкторії польоту.
Неочікуваним виявилося те, що птахи з найвищим ризиком зіткнення не завжди демонстрували найсильнішу реакцію уникнення. Дослідники припускають, що деякі з них могли бути надто близько до турбіни, рухатися занадто швидко або перебувати в такому положенні, яке залишало замало часу для ефективної реакції після подачі сигналу.
Ця проблема часу є ключовою як для біології, так і для інженерії запобігання зіткненням. Звуковий сигнал може привернути увагу, але не гарантує, що птах правильно його «інтерпретує» і матиме достатньо простору для маневру. Ефективність залежить від дальності виявлення, швидкості поширення сигналу, фонових шумів, напрямку вітру, відстані птаха до лопатей і особливостей його польоту. Найкориснішим попередження може бути тоді, коли надходить досить рано, щоб викликати плавну зміну курсу, а не останній різкий маневр.
Наступні кроки та правовий контекст
Отримані результати вказують, що майбутні системи, ймовірно, доведеться поєднувати з автоматичним відстеженням птахів, індивідуальними для кожної турбіни зонами ризику та алгоритмами, які оцінюють, чи може птах увійти в роторну зону.
Автори роботи Джефф Сміт (Jeff Smith) та Шайло Фелтон (Shilo Felton) називають своє дослідження першим оцінюванням аудіодетерантів на вітропарках у Північній Америці. На їхню думку, подібні технології можуть зменшити негативний вплив вітрової енергетики на хижих птахів і створити «подвійну вигоду» для відновлюваної енергетики та охорони природи.
Роботу підтримало Міністерство енергетики США, а її результати можуть стати доказовою базою для Служби рибних ресурсів і дикої природи США при розробці заходів пом’якшення ризиків у межах Закону про захист білоголового орлана та беркута. Цей закон вимагає особливого захисту двох видів орлів і створює потужні стимули для операторів вітроелектростанцій зменшувати запобіжні втрати та демонструвати відповідальне управління об’єктами.
Водночас дослідження не доводить, що аудіодетеранти повністю усувають зіткнення, і не показує, що будь-яка поведінкова реакція автоматично означає конкретне зниження смертності. Автори наголошують на потребі подальших робіт на різних об’єктах, у різних ландшафтах, з іншими типами турбін, у різні сезони та для різних спільнот хижих птахів.
Потрібний і довгостроковий моніторинг, щоб з’ясувати, чи не звикають птахи до повторюваних сигналів, чи зберігається ефективність у періоди міграції та розмноження і як часто зміна траєкторії польоту справді запобігає зіткненню. Попри ці відкриті питання, результати вказують на практичну стратегію пом’якшення ризиків у час, коли тиск на декарбонізацію енергосистем лише зростає.
Оскільки хижі птахи займають високі щаблі в харчових мережах і впливають на чисельність та поведінку здобичі, їхній захист має наслідки, що виходять за межі окремих особин. Якщо звукові попередження вдасться достатньо вдосконалити й застосовувати до того, як птах наблизиться до лопатей, вітротурбіни можуть отримати важливий додатковий рівень захисту для деяких із найзнаковіших пернатих хижаків Північної Америки.