风力发电机的叶尖转速可以高达150km/h以上,甚至可能超过鸟类的飞行速度,因此撞击成了造成鸟类死亡的最大凶手。如图12-1所示,撞击事件不仅发生在风力发电机叶片上,还可能发生在测风塔、输电线路和维护车辆上。还有证据表明,飞行中的鸟类可能被旋转的叶片产生的螺旋尾流拉到地面上[95]。即使风电场仅造成少量的鸟类死亡,但对于寿命长且繁殖率低的物种来说,尤其是稀有物种,对其种群数量的危害也是显著的。
鸟类撞击事件与鸟类物种、数量和行为方式、天气条件、地形和风电场本身的特性(如闪光灯)有关。显然,在大量鸟类习惯觅食和栖息地附近、迁徙飞行路线上,或本地飞行路径上,风电场对鸟类的威胁更大,尤其是当风力发电机起到了阻挡作用时。大型鸟类(如天鹅)的灵活性较差,撞击的风险也因此更大。对于习惯在傍晚、清晨或夜晚飞行的鸟类,更难侦测到并躲避风力发电机。对于同一鸟类物种,由于年龄和行为方式和年生活周期的阶段差异,撞击风险也会不同。对于燕鸥的研究表明,为雏鸟觅食时更容易撞击架空线路,因为此时它们的飞行高度更接近于这些物体。
鸟类撞击风险还与天气状况有关,证据表明在可视度低的雾天或雨天,会发生更多的鸟类撞击事件,也有可能是由于这种天气下鸟类的飞行高度较低造成。迁徙途中的鸟无法避免恶劣天气,很容易被低空云层迫使降低飞行高度甚至着陆,进而撞击在旋转的风力发电机叶片上[95]。海岸和远海的撞击风险也可能是不同的,因为海鸟跟随浪头和海风飞行。
风电场的位置也很关键。特别是一些地形特征,鸟类用来提升飞行高度,会把大量飞鸟引导到风力发电机所在的区域。鸟类在一些区域会降低飞行高度,如沿着海岸线飞行或跨越山脊,加大了与旋转叶片撞击的风险。
图12-1 鸟类与风力发电机[97]
风力发电机本身的特性也会影响鸟类的撞击风险。风力发电机的排布和叶轮转速可能影响撞击风险,机舱顶部航空和航海信号灯也可能吸引飞鸟或使其迷失方向,进而增加飞鸟的撞击风险。根据目前的建议,应尽量减少间歇的白色闪光灯数量和有效密度。目前尚不清楚外围风力发电机的更加分散的灯光与一个明亮点光源,哪一个更容易使飞鸟迷失方向。(www.xing528.com)
风力发电机的颜色也会影响鸟类的撞击风险。一些颜色对昆虫的吸引力更大,那么以昆虫为食的鸟类很容易因为觅食而发生撞击。研究表明,最常用的白色和浅灰色是最容易吸引昆虫的,而紫色最不容易吸引昆虫[98],那么通过简单的改变风力发电机的颜色就可能大大降低飞鸟的撞击风险。风力发电机叶轮前后大气压力的骤然降低,可以导致飞鸟血管爆裂致死,90%的鸟类都是死于这种气压骤降。风力发电机的发热也可能是吸引昆虫的因素,旋转的叶片可能影响蝙蝠的声纳定位能力[98]。
目前大量的研究表明,有飞鸟撞击记录的风电场,每台风力发电机每年发生飞鸟撞击0.01到23次。确切地调查撞击致死飞鸟数量是非常困难的,因为很多尸体会被食肉动物移走。统计海上风电场的飞鸟撞击事件则更加困难。
除了直接撞击致死外,风电场建设期和运营期都可能由于风力发电机本身的视觉侵扰、噪声和振动影响,或机动车辆和人员的移动,迫使飞鸟迁移导致栖息地的消失。风电场侵扰的程度和规模由于风电场和物种本身的特性有关,需要针对具体风场进行分析。
风电场可能产生障碍物效应,迫使候鸟改变迁徙路径或本地鸟类改变飞行路径来躲避风电场。这种迁移形式可能增加鸟类远飞的能量消耗,破坏远距离育雏采食和栖息地的联系通道。这种效应与物种、鸟类移动形式、飞行高度、与风力发电机距离、风力发电机排布和运行状态、时间、风速和风向等因素有关。
风电场的建设还可能直接导致鸟类栖息地的改变和消失,影响程度与风电场基础设施建设规模有关。在潮间带和浅滩建设的海上风电场,可能对大量在此觅食的海鸟产生重大影响。海上风力发电机防冲刷基础可能导致海水浑浊(由于海浪与风力发电机基础之间的相互作用),风力发电机的振动还可能影响鱼类的分布,这些都会对食鱼鸟类产生影响。风力发电机基础的好处是,提供了人工礁石,可能增加局部的食物数量。
触电也是造成翼展较大的鸟类死亡的原因之一,因此在架空线路设计时应该予以考虑。
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