綜述
在全球環境日益惡化,溫室效應影響巨大的背景之下,各國都開始尋求新能源的開發,都在改良以礦產資源為主的資源結構。
一是因為礦產資源是不可再生的,二是礦產資源燃燒會揮發出大量溫室氣體。
現階段使用較多的清潔能源有太陽能、風能、水能等,這一類資源依靠自然環境,是取之不盡用之不竭的。
風能作為一種新型清潔能源,在世界各國都很受歡迎,一般會在風力強的地方建立風力發電廠,發電廠的風力發電裝置叫風電機,有點類似於大家小時候玩的“風車”,大多是三片扇葉。風力發電不止環保,發電量也十分可觀。
但是最近有生物學家表示,風力發電對於鳥類的危害極大,尤其是大型“猛禽類”。據悉,每一年都有大量的“鳥類霸主”死於風電機的扇葉絞殺之下。
可空中的範圍那麼大,難道鳥類不能自主躲避嗎?還有環保學家因此建議停止風力發電,這種因噎廢食的行為真的可取嗎?下面就帶大家走進風電機與鳥類之間的“恩怨情仇”。
風力發電
風力發電作為一種可再生能源,現在在全球的多個國家中都被廣泛利用。並且風能相較於海洋能源、水能等其他新能源,其成本更低,成為了電力產業中的新興產業,發展迅速。
風能的實際意義就是利用空氣移動時產生的動能進行發電,實際可利用的風能與實際風速和空氣密度有著密切關係,風能功率由公式P=1/2 DV3計算得出,其中D和V分別代表空氣密度和風速值。
全球風能的總量約有2×107MW,約為可開發水能的10倍。
我國10m以上的風能資源總量約為32.36億kW,實際可供開發的量按上述總量的1/10估計,並考慮風能轉換裝置風輪的實際掃掠面積,再乘以面積係數0.785,得到中國10m高度層實際可開發的風能儲量為 2.53億kW。
由此可見,其總量還是非常可觀的,並且風能屬於可再生的無汙染資源,在開發時不會對當地的生態環境造成大範圍破壞。
全球首個開始使用風力發電的國家是丹麥,大約在1890年時他們就開始建造風力發電站,目前風力發電量佔全國總髮電量的17%。
在石油價格進行一段時間的狂飆之後,全球其他國家也開始修建風電站,以此節約資金。目前德國的風力發電量排在世界首位,美國緊隨其後,2020年時風力發電產生的總電量佔到了全球總電量的12%左右。
風電機的主要組成部分有:發電機、電力機、升速齒輪箱、塔架、控制系統。
風電機發電時的最理想的風速範圍6~8m/s為了保護髮電機在風速超過13m/s 時,開始自動減速。當風速達到24m/s颱風般的速度時,葉片則停止運轉。
除此之外,由於風電機的容量決定著發電成本,這些年來風電產業發展迅速,目前的風電機組容量已經從1980年時的200kW達到了3MW。
正是因為風力發電不僅環保而且便宜,所以被人們認為是最棒的可再生能源,但是科學家的相關研究也向我們展示了它存在著一些弊端。
風電機對鳥類的影響
經過科學家們長時間的跟蹤與觀察,發現風電機對於鳥類的生存生態造成了嚴重的影響。
透過比對鳥類撞擊風電機的資料後我們發現,死亡的鳥類之中猛禽佔比可達54.3%,比如位於美國阿爾塔蒙特山口的風電場(Altamoss Pass),一年因為撞到風電機死亡的金雕有80多隻,而禿鷲更多,大概有400只左右。
印度班加羅爾的一家研究所也發表過關於風電機絞殺大型猛禽,使得生態圈紊亂,失去天敵蜥蜴老鼠等大量繁殖的報道。
那麼看起來平平無奇的風電機究竟為什麼能夠成為新型頂級“食肉動物”?這些在捕獵時反應如此機敏的猛禽又為什麼接二連三地死於渦輪之下呢?關於風電機對於鳥類的影響,主要從以下三點來談談。
首先,鳥類撞擊風電機和它們自身有著非常大的關係。前文中提到的“鳥類霸主”,如禿鷲、金雕還有老鷹等,它們在飛行時是需要利用地形的上升氣流來為自己抬升飛行高度的。
因此雖然風電機的高度一般在120m左右,鳥類飛行高度在300m左右,大型猛禽可以飛得更高,按理來說它們撞擊到渦輪扇葉的機率不大,但是由於飛行機制、自身體型以及日常中低飛捕食的原因,它們會經常撞上風電機。如果是恰逢遷徙時期的鳥類,鳥類一般會持續飛行很久,飛行高度就會有所下降,也容易撞上風電機。
其次,是自然條件。鳥類的視力還是非常優秀的,但是如果遇見了大風、大霧、下雨等天氣時,鳥類會降低自己的飛行高度,因此這時與渦輪扇葉撞擊的機率也會增加。還有就是在夜晚,鳥類會受到強光源的吸引,因此撞上風電機。
如果風電機的位置又正好位於山脊之上,這恰好是鳥類遷徙的必經之路,在鳥類翻越過山脊之後很容易就與位於迎風坡的風電機迎頭撞上。此外,大型猛禽類,如禿鷲、老鷹有在山口處盤旋的習慣,這裡的風電機更加容易發生絞殺它們的意外。
最後就是風力發電廠的選址問題了,大多處發電廠只考慮了風力是否充足,環境是否空曠等因素,這是從風力發電的經濟層面來考慮的。但是並未考慮到修建當地的鳥類棲息情況,因此經常會將風電機建在鳥類密集的地方。
畢竟鳥類的智力有限,即使良好的視力可以讓它們有效的躲避視障,但是風電機的密集程度會讓它們有時不得不撞上。
再者,一些鳥類會在風電機的扇葉裡面築巢,在風電機突然啟動時它們沒有警覺,因此被絞殺。風電場附近的電線也是隱患,據統計在美國加州的一處風電場,僅僅一日,水禽撞擊電線導致死亡的數目就可以達到200只。
風電機建造地址建議
科學家提出,風能的開發與鳥類生態圈的保護並不是對立的,也不會因為鳥類撞擊死亡事件的頻繁去反對風能的開發。相反,人類作為地球的主人,要愛護其它的動物,尋求和諧共處的條件。
因此他們提出在關於風力發電廠選址和風電機建造時應當提前瞭解當地鳥類的棲息情況,科學地進行選址,儘量避免風力發電與鳥類的棲息產生衝突。
如果風電機破壞了鳥類的生態平衡,這個結果是不可逆的,並且還會影響到當地的整體食物鏈情況,這樣是得不償失的。
綜上所述,科學家建議,風電機應該儘量避免在鳥類棲息地、遷徙路線、鳥類覓食地這些地方建造,而且風力發電廠的整體大小和風電機的佈局策略,也要考慮到鳥類在飛行時可能發生的意外因素。
比如說,針對鳥類在覓食時低飛容易撞擊風電機,尤其是猛禽類的情況。可以為它們建立其他的捕食區,位於風力發電廠附近,避免它們的獵物,如老鼠、蜥蜴等頻繁出現在風電機執行的範圍之內,為它們創造可以替代的覓食地區。
還有對於風電機的佈局排列,要考慮鳥類飛行時的情況,尤其是大群的遷徙鳥類。因此風電機之間的距離不能過於緊密,疏鬆一點方便鳥類從中穿越。在排列布局上,最好與鳥類的飛行方向處於平行,避免鳥類在飛行時穿梭於各個風電機之間,發生撞擊意外。
除此之外,還可以利用農田中趕鳥的傳統方法。在風力發電廠的周圍,播放相關的音訊干擾鳥類,使得它們不遠靠近風電場,減少撞擊意外。
或者是在附近建立起完備的監測機制,在鳥類闖入風電機附近時發出預警,使用干擾裝置驅趕它們。還可以結合對鳥類觀察的資料,確定它們的遷徙和頻繁活動時期,短期關閉發電廠,使它們活動更加自由。
總而言之,科學家認為風電機造成鳥類死亡的情況是可以控制和改變的,這或許需要在選址建立時犧牲掉一小部分的經濟利益,但是卻能夠保障更多鳥類的安全,現在大多國家都已經在風力發電廠附近建立起了鳥類的保護地帶,在這樣的努力之下,風電機絞殺鳥類的慘劇應該會少很多。
我國的風力發電
因為國土面積遼闊,我國的風力發電資源非常豐富,在世界範圍之內,可以排到前三,主要的分佈在我國的西北、東北和華北的部分地區,這些地方大多地廣人稀,土地的空曠利於風力發電廠的建設。
細分之下新疆、甘肅、內蒙古屬於第一梯隊,風能資源的總量約為107540MW,黑龍江、吉林和我國的東部沿海島嶼發電佔比較少一些。這些地方季節特徵非常明顯,比如在春季冬季時風力很大,風速也非常快,處於乾旱地帶,年降雨次數非常小,有利於風力發電。
目前中國已經建立起了多座風力發電廠,第一座建立於山東榮城,1986年5月時投入使用。
現在最大的風力發電廠位於新疆烏魯木齊的達坂城,該處年風能蘊藏量250億kW·h,30m高處年均風速>8m/s,可裝機1000MW。最大的海島風電場位於廣東南澳縣,年均風速8.54m/s,有效風能1011W/m2,年有效時數超過7000h。
由於國家的重視,以及出臺了相關政策鼓勵風力發電,我國的風能資源開發還進展還是比較順利的,接下來主要面臨的困難就是將風電機的製造國產化,降低建立和運營資本,以此提高經濟收益。
科學利用風能
風能的利用對於全球人類而言是一件好事,在出現影響鳥類生存的問題之後,科學家也積極地制定策略去解決。秉持人與自然和諧共處的理念,既開發了能源又能不破壞生態,風電場的科學選址就顯得尤為重要了。
因此有些極端環保主義者提出的停止開發風能,過於極端和片面,是不可取的。科學家們也一再表示,並不是反對開發風能,只是在此基礎上提出了科學有效的開發。
這樣不僅可以減少溫室氣體的排放,有利於當下的環境,也能夠使得鳥類安心的飛翔,可謂是一舉兩得的好事。
結語
風電機絞殺猛禽的現象已經引起了人們的關注,如何科學有效的利用風能是現在需要解決的難題,不過相信很快人類就會歸還給鳥類一片藍天。