Steinadler wissen, wie viele Greifvögel, wie man den Weg des geringsten Widerstands geht. Wenn sie ihre Flügel ausbreiten und in die Lüfte aufsteigen, suchen sie normalerweise nach Aufwinden (Luftstößen nach oben), um ihren Flug zu unterstützen, wodurch sie ohne großen Energieaufwand in größere Höhen aufsteigen können. Diese Aufwinde und die damit verbundenen starken Winde sind jedoch auch wertvoll für die Erzeugung sauberer Energie, wodurch Windkraftanlagen zu einem potenziellen Risiko für Adler und andere fliegende Tiere werden.
Während saubere Energie viele Vorteile für die Umwelt hat, haben Forscher der Windenergie- und Computational Science-Gruppen des National Renewable Energy Laboratory (NREL) und der Western EcoSystems Technology Inc., des US Geological Survey, der Conservation Science Global, der West Virginia University und des Lafayette College herausgefunden bestrebt, Koexistenzoptionen für Windenergie und Wildtiere in den Vereinigten Staaten voranzutreiben. Adler sind in diesem Zusammenhang aufgrund ihres Erhaltungszustands und ihres gesetzlichen Schutzes von besonderer Bedeutung.
Das Verständnis und die Minimierung der Risiken für Greifvögel ist entscheidend, um die landesweiten Ziele zur Erzeugung erneuerbarer Energien zu erreichen. In der Lage zu sein, sich vorzustellen, wie diese großartigen Kreaturen um Windkraftanlagen herumfliegen könnten, wird Entwicklern und Betreibern helfen zu überlegen, wie Windkraftanlagen und Adlerflügel den Raum sicher teilen können.
Jetzt sind sie genau dem einen Schritt näher gekommen.
Veränderung im Wind
Eine neue Software – der Stochastic Soaring Raptor Simulator (SSRS) – die am NREL mit Unterstützung des Wind Energy Technologies Office des US-Energieministeriums entwickelt wurde, bemüht sich darum Vorhersage der wahrscheinlichsten Langstreckenflugrouten einzelner Steinadler während sie Aufwinde reiten. Ein SSRS-Benutzer kann den Standort auswählen und dann entweder die Windbedingungen angeben oder nach einem bestimmten Datum und einer bestimmten Uhrzeit fragen. Das Modell, das ist öffentlich zugänglich auf GitHubsimuliert die wahrscheinlichen Routen, die Steinadler nehmen würden, wenn sie durch das Gelände reisen.
SSRS geht über die Fähigkeiten früherer agentenbasierter Modelle hinaus (mit Raptoren als „Agenten“). Der Simulator integriert von Grund auf Informationen über einen einzelnen interessanten Ort und berücksichtigt dabei Unsicherheiten bei den atmosphärischen Bedingungen, der Entscheidungsfindung von Greifvögeln und dem Ort, an dem ein Vogel möglicherweise gesichtet wurde.
Der Benutzer stellt eine Region von Interesse bereit, die sich irgendwo in den Vereinigten Staaten befinden kann, und das Modell importiert Geländemerkmale, atmosphärische Bedingungen und Turbinenstandorte aus öffentlich zugänglichen Datenquellen. Das Modell berechnet dann, wo günstige Aufwinde auftreten könnten. Schließlich werden die beweglichen Teile hinzugefügt: virtuelle Steinadler. Ausgehend von zufällig oder gleichmäßig beabstandeten Eintrittspunkten werden simulierte Adler so programmiert, dass sie ihren Energieverbrauch minimieren, während sie sich in eine bestimmte Richtung bewegen. SRSS-simulierte Pfade werden dann kombiniert, um eine Karte bereitzustellen, die die mögliche Position der Adler zu einem bestimmten Zeitpunkt zeigt.
„Das Ziel eines Steinadlers, seinen Energieverbrauch zu minimieren, wird seine Entscheidungsfindung beeinflussen. Das Modell verwendet dieses Prinzip, um eine Karte wahrscheinlicher Wege zu erstellen, die der Adler nehmen könnte“, sagte Rimple Sandhu, Postdoktorand am NREL und Hauptautor von der Artikel veröffentlicht in Ökologische Modellierung.
Diese relativen Anwesenheitskarten heben potenzielle Wechselwirkungen hervor, falls vorhanden, wo (die mehreren tausend) Flugwege mit Windturbinenstandorten zusammenfallen können. Dies hilft Benutzern, Turbinenplatzierungen zu bewerten, die für die Vögel möglicherweise weniger gefährlich sind – und das nur für einen bestimmten Zeitpunkt.
Der Arbeitsablauf des Stochastic Soaring Raptor Simulator, mit Beispielkarten, die die vorhergesagte Überlappung zwischen wahrscheinlichen Steinadlerflugbahnen und Windturbinenplatzierungen veranschaulichen. Grafik von Rimple Sandhu, NREL.
Hoch fliegen
Der Simulator wurde speziell entwickelt, um Schwankungen der Bedingungen und des Verhaltens der Adler im Laufe des Jahres (saisonal) sowie Unterschiede im Laufe des Tages und der Nacht (stündlich) zu untersuchen.
Das Team probierte einige Beispielfälle sowohl im saisonalen als auch im stündlichen Maßstab aus und verglich simulierte Spuren mit echten Adlerflugbahnen von Vögeln mit GPS-Tags, die während aller vier Jahreszeiten in Wyoming in der Nähe von drei Windkraftanlagen aufgenommen wurden. Obwohl das Modell zweidimensional ist und die beobachteten Daten vertikale Änderungen zeigen, war die Überlappung vielversprechend. Die Anwesenheitskarten für wandernde Steinadler zeigen deutlich einen gemessenen Kontrast zwischen Südzug und Nordzug für ein bestimmtes Kraftwerk.
„Beobachtungen zeigen, dass Steinadler im Sommer tendenziell in höheren Höhen fliegen als im Frühjahr und Herbst. Diese Beobachtungen stimmen mit unserem Verständnis darüber überein, wie sich der von Greifvögeln und Turbinen geteilte Luftraum zu verschiedenen Jahreszeiten verhält“, sagte Charles Tripp, einer der Hauptforscher der Studie und Forscher für maschinelles Lernen am NREL. „Das kann sich darauf auswirken, wann ein Windparkbetreiber verschiedene Windkraftanlagen innerhalb der Anlage in Betrieb nimmt.“
Mit den Ergebnissen von SRSS könnten Windkraftanlagenbetreiber intelligente Abregelungsmaßnahmen implementieren, um Kollisionen zwischen Wild und Turbine zu vermeiden – und das alles in Echtzeit. Zum Beispiel könnten Betreiber ihre Minderungsbemühungen auf bestimmte Jahreszeiten mit höherem Risiko ausrichten und Kameras oder Monitore während der Jahreszeiten einsetzen, in denen SRSS vorschlägt, dass Adler in dem Gebiet aktiver sein könnten. Und Entwickler von Windkraftanlagen könnten erwägen, Turbinen an Standorten mit geringerem Risiko zu platzieren.
Eine Versammlung der Türme
Obwohl Steinadler eine kleine Population haben, fliegen sie nicht immer alleine. Um zu untersuchen, wie sie in Gruppen reisen, die oft als „Versammlungen“ von Adlern bezeichnet werden, kann das Programm eine Dichte- oder Wärmekarte erstellen, die den relativen Abstand der Adler mit einer Auflösung von 50 Metern (ca Länge eines durchschnittlichen Rotorblatts einer Windkraftanlage — entspricht in etwa der Breite eines US-Fußballfeldes). Diese Karten sind eine Informationsquelle, die den Entwicklern von Windkraftanlagen helfen kann, das beste Layout für ein Feld von Windkraftanlagen zu bestimmen.
Obwohl dieses Modell spezifisch für Steinadler ist, sind die Autoren zuversichtlich, dass ihr Modell an andere hochfliegende Vögel oder interessante Regionen angepasst werden kann, um die Installation von Windkraftanlagen in weniger riskanten Gebieten zu unterstützen und auf eine Weise zu arbeiten, die das Risiko für Greifvögel verringert.
An einer letzten Online-WorkshopForscher von NREL präsentierte neue Verbesserungen an Eagle-Modellen wie diesem und diskutierte die nächsten Schritte mit Interessenvertretern aus der Windenergiebranche, Landes- und Bundesbehörden, Nichtregierungsorganisationen und der Wissenschaft.
„Um negative Auswirkungen von Windkraftanlagen auf die Tierwelt zu berücksichtigen, muss man sie aus allen Blickwinkeln betrachten“, sagte Sandhu. „Mit Hilfe der Vogelperspektive kann die Windenergie so hoch fliegen wie die Adler.“
Erfahren Sie mehr über NRELs Umweltwissenschaftliche Forschung und Ermöglichung von Koexistenzoptionen für das Programm Windenergie und Wildtiere in der Windenergie oder im Labor Werkzeuge für die Windenergie. Und melden Sie sich für NREL an Windenergie-Newsletter, Die Vorderkante.
Artikel mit freundlicher Genehmigung von Nationales Labor für erneuerbare Energien.
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