En dag kan vindkraftverk flyta utanför kusterna i Kalifornien och södra Oregon och ge ren, förnybar energi till miljontals hem. Men innan bygget kan börja studerar forskare hur man kan minimera den potentiella vindkraftsparkernas påverkan på det lokala djurlivet.
Forskare från Department of Energys (DOE:s) Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) och miljökonsultföretaget H. T. Harvey &Associates har nyligen implementerat teknik utanför västkusten i ett av de första försöken att förstå hur högt sjöfåglar flyger och om de kan interagera med vind turbiner och annan infrastruktur.
De publicerade forskningen den 24 april i Frontiers in Marine Energy .
"Detta är ett viktigt steg för att förstå sjöfåglarnas beteende på höjden av havsbaserade vindkraftverk på västkusten", säger Shari Matzner, datavetare på PNNL och medförfattare på tidningen. Data från forskare på forskningsfartyg har gett uppskattningar av hur höga fåglar flyger, beroende på vindstyrka, men "det här är verkligen första gången vi har fått kvantifierade flyghöjdsdata i realtid för dessa fåglar," sa Matzner.
Forskare har studerat effekterna av vindkraftverk i Europa och på östkusten, som har en mer mogen havsbaserad vindindustri. Tidigare studier har funnit mycket låga frekvenser av kollisioner mellan fåglar och vindkraftverk till havs.
Men djupt vatten utanför västkusten är värd för en mycket annorlunda gemenskap av sjöfåglar än båda dessa platser, säger Scott Terrill, medförfattare och främsta senior fågelexpert vid H. T. Harvey. Där ute jagar fåglar som albatross, sarver och petreller efter mat och är beroende av samma starka vindar som gör dessa vatten idealiska för att generera kraft.
Dessa fåglar tillbringar mycket av sina liv i luften. För att hålla sig uppe med minsta möjliga energi använder fåglarna att åka på starka vindbyar för att nå höjd och sedan rulla neråt i ett flygmönster som kallas "dynamiskt svävande".
Forskare vill veta om dynamisk svävning – och annat flygbeteende – kan föra dessa fåglar till höjden av vindkraftverk till havs, som skulle sträcka sig från 25–260 meter (82–853 fot) över vattnet.
"Vissa typer av sjöfåglar behöver faktiskt vind för effektiv, eller till och med vilken, flygning som helst. De har långa, smala vingar som segelflygplan. Det är viktigt att kvantifiera i vilken grad sjöfåglar och vindkraftverk till havs kan överlappa varandra", sa Terrill.
Under sommaren 2021 lanserade DOE och PNNL, tillsammans med Bureau of Ocean Energy Management, en boj utrustad med PNNL:s ThermalTracker-3D (TT3D), ett stereokamerasystem som använder ett par värmekameror för att spåra fåglar när de flyger ovanför .
Forskare har redan använt TT3D på land för att övervaka såväl fåglar som fladdermöss när de navigerar runt landbaserade vindkraftverk, men det är första gången tekniken används till havs. Efter utplaceringen utvärderade H. T. Harvey-teamet fågelflygdata.
TT3D guppade på en boj cirka 40 kilometer utanför den norra Kaliforniens kust och övervakade himlen i nästan 2 000 timmar under sommaren 2021. Instrumentet upptäckte mer än 1 400 fåglar som flög både dag och natt.
Av de 1 400 fåglar som spårades flög 79 % av dem under de första 25 metrarna (82 fot) över havet, med den mesta aktiviteten koncentrerad till de första 10 metrarna (33 fot) över havet – långt under hypotetiska turbinblad.
Av de återstående fåglarna som spårades flög 21 % på höjder som överlappade med hypotetiska turbinblad, medan mindre än 1 % flög högre. Inga fåglar spårades flygande högre än 316 meter (1 036 fot) över havet (systemets upptäcktsräckvidd är begränsad till cirka 400 meter eller 1 312 fot).
Där daglängden var cirka 14 timmar sågs de flesta fåglar under dagen, men TT3D spårade även aktivitet i gryning, skymning och över natten.
"Dessa data bidrar till baslinjens förståelse av fågelbeteende och hjälper oss att bättre förstå hur framtida vindkraftverk kan påverka sjöfåglar", säger Matzner, som ledde utvecklingen av TT3D på PNNL.
Det senaste arbetet lägger till en stor del av forskningen från PNNL som syftar till att minimera effekten av projekt för förnybar energi på vilda djur.
För att komplettera data från TT3D arbetar PNNL-forskare också med ett system som använder radar för att spåra fågelflyg till havs. Även om TT3D kan generera detaljer om flygmönster och tillhandahålla vissa data för att hjälpa forskare att identifiera arter, "ser" den inte långa avstånd.
Radar, å andra sidan, erbjuder inte fina detaljer, men dess upptäcktsområde skulle göra det möjligt att spåra beteendet hos en population av fåglar runt platser avsedda för vindkraftverk, sa Matzner.
I år kommer TT3D också att användas för att studera fåglar på östkusten, som en del av Wind Forecast Improvement Project, ett projekt som leds av PNNL för att förbättra väderprognoser för kraftverk.
Gränserna Studien kommer inte att vara den sista i sitt slag på västkusten, sa Matzner. Även om TT3D kan upptäcka fåglar, är möjligheten att berätta vilken art de är fortfarande ett arbete som pågår.
Forskare måste också förstå hur fåglar kan påverkas förutom kollisionsrisk; vissa studier visar att fågelpopulationer helt kommer att undvika områden med vindkraftsparker, till exempel.
Mer data kommer att behövas för att till fullo förstå hur fåglar använder luften som de en dag kan dela med vindkraftverk.
Mer information: Stephanie R. Schneider et al, Autonom termisk spårning avslöjar spatiotemporala mönster av sjöfågelaktivitet som är relevanta för interaktioner med flytande havsbaserad vindanläggning, Frontiers in Marine Science (2024). DOI:10.3389/fmars.2024.1346758
Journalinformation: Frontiers in Marine Science
Tillhandahålls av Pacific Northwest National Laboratory
