Il modello Argonne rileva gli oggetti in movimento (riquadri verdi) e ne traccia i movimenti (linee blu). Gli oggetti non di uccelli (ad es. ombra e riflesso) vengono filtrati prima della classificazione dell'attività. Credito:(immagine di Argonne National Laboratory).
I dati quasi in tempo reale sulle interazioni aviaria-solare aiuteranno l'industria energetica a comprendere i rischi e le opportunità per la fauna selvatica negli impianti di energia solare.
In che modo una serie di pannelli solari cambia un habitat? La domanda è complessa e sempre più importante, poiché gli impianti di energia solare proliferano negli Stati Uniti. L'industria e i ricercatori, tuttavia, attualmente non hanno molte risposte. I ricercatori dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia (DOE) stanno sviluppando una tecnologia che può aiutare.
Proprio come in qualsiasi ambiente all'aperto in cui è presente la fauna selvatica, molte attività di uccelli si verificano negli impianti solari che agli esseri umani mancano. Gli uccelli si nutrono, si accoppiano, nidificano e, sfortunatamente, muoiono. Quale ruolo svolgono i pannelli e le apparecchiature in queste attività è spesso un mistero. Il monitoraggio umano nei siti solari è limitato e può rivelare solo così tanto.
"Le interazioni aviaria-solare in tempo reale sono un buco nero in termini di dati", ha affermato Misti Sporer, direttore dello sviluppo ambientale per la società di servizi pubblici, Duke Energy, che gestisce più di 65 impianti solari negli Stati Uniti. "Non abbiamo un quadro completo di come gli uccelli utilizzano questi siti, perché nel momento in cui metti qualcuno a terra, gli uccelli volano via o fanno qualcosa in reazione al geometra umano."
Un progetto triennale mira a consentire a telecamere avanzate e intelligenza artificiale di svolgere il lavoro di monitoraggio dell'attività degli uccelli negli impianti solari. Dalla primavera del 2020, i ricercatori Argonne hanno raccolto video in siti di energia solare, incluso uno gestito da Duke, e addestrato algoritmi informatici per riconoscere gli uccelli nelle scene. Il sistema sta anche imparando a classificare tipi specifici di attività, comprese le collisioni con i pannelli.
Le leggi federali e statali proteggono molte specie di uccelli e l'esame dell'impatto ambientale fa parte del rispetto di tali leggi. Gli sviluppatori e gli operatori solari spesso devono condurre valutazioni dell'habitat pre-costruzione e monitoraggio degli incidenti mortali post-costruzione come parte dei requisiti di revisione ambientale per un progetto. La tecnologia di Argonne potrebbe aiutare in questo compito.
"I gestori fanno del loro meglio per ridurre al minimo gli effetti negativi delle strutture utilizzando la migliore scienza disponibile", ha affermato Yuki Hamada, uno scienziato di telerilevamento presso Argonne e leader del progetto. "La migliore scienza disponibile, purtroppo, può contenere notevoli incertezze a causa di dati insufficienti in termini di qualità, quantità e categoria."
Un addetto all'energia solare potrebbe trovare una carcassa a terra vicino ad alcuni pannelli, ad esempio, ma spesso non è chiaro come sia morto l'uccello. Una revisione degli studi di monitoraggio della mortalità presso i siti solari ha rilevato che la causa della morte non può essere determinata in più della metà dei casi. Un altro studio pubblicato nel 2022 ha rilevato che i tassi di mortalità degli uccelli nei progetti solari erano spesso sottovalutati a causa della "durata del monitoraggio bassa o insufficiente".
Raccogliendo una grande quantità di dati quasi in tempo reale che includerebbero eventuali collisioni, il sistema di monitoraggio di Argonne potrebbe colmare lacune critiche nei dati per aiutare a comprendere la causa e l'entità delle vittime degli uccelli.
D'altra parte, le strutture solari possono favorire comportamenti benefici degli uccelli e una maggiore comprensione di tali comportamenti potrebbe portare a progetti e pratiche di strutture che siano favorevoli agli uccelli. I fattori potrebbero includere l'ubicazione della struttura, il tipo e il posizionamento delle apparecchiature e la vegetazione che cresce nelle vicinanze. La tecnologia potrebbe anche aiutare a illuminare quali tipi di uccelli sono presenti nell'area prima e dopo la costruzione di un progetto.
"Stiamo effettivamente vedendo uccelli utilizzare l'habitat per la raccolta dei semi, per quello che sembra essere un comportamento di nidificazione e quella che sembra essere un'interazione tra specie e interspecie", ha detto Sporer dei dati provenienti dal sistema di Argonne in un sito Duke Energy in Arizona . "Quindi, sono sorpreso dalla quantità di uccelli utilizzati sul sito in termini di uccelli che sono solo uccelli, nessuna interazione negativa."
La tecnologia Argonne è attualmente nelle prime fasi e sono stati fatti molti progressi. "Un grande obiettivo è stato raccogliere molti video che possiamo annotare e utilizzare per addestrare i nostri modelli", ha affermato Adam Szymanski, un ingegnere del software Argonne e responsabile tecnico del progetto. "Abbiamo anche creato e addestrato molti degli algoritmi di apprendimento automatico necessari per identificare gli uccelli nel paesaggio e classificare le attività. Abbiamo raggiunto una precisione piuttosto elevata su entrambi i fronti".
Nella fase attuale del progetto, Hamada, Szymanski e il team stanno continuando a perfezionare il loro modello ea dimostrare un sistema prototipo funzionante entro la primavera del 2023.
Amanda Klehr, biologa di progetto con la società di consulenza DNV Energy US Inc., ha osservato che ci sono molte questioni aperte relative all'attività e alla morte di uccelli nei siti solari, in particolare in termini di quali fenomeni potrebbero essere regionali e quali potrebbero essere diffusi. L '"effetto lago", ad esempio, in cui gli uccelli migratori scambiano i pannelli solari per corpi idrici e si scontrano con essi, è una teoria in fase di studio, in particolare per quanto riguarda il sud-ovest degli Stati Uniti.
"La cosa principale che gli sviluppatori solari chiedono è, cosa dobbiamo fare per quanto riguarda i sondaggi pre-costruzione per capire se ci sono o meno potenziali rischi per gli uccelli che potrebbero interessarci nella nostra regione", ha affermato. Ha aggiunto che il sistema di monitoraggio delle Argonne sarebbe utile nella ricerca del suo master presso l'Università del Massachusetts ad Amherst, incentrata su come gli uccelli utilizzano i siti solari negli Stati Uniti nordorientali durante la stagione riproduttiva.
L'Avian Solar Work Group, una collaborazione tra gruppi ambientalisti, accademici e l'industria solare, sta esplorando una varietà di argomenti di ricerca. The Argonne avian solar monitoring technology is gaining interest as a tool not only for research but also siting and operations. The ability to collect more data with less time roaming facilities for humans would benefit the industry on the permitting and compliance front.
"Postconstruction mortality monitoring tends to be time-intensive, labor intensive and expensive," said Sporer. While it's still early to say for sure, she said, with remote monitoring "we think we would have fewer man hours and actually be able to observe the interaction itself, rather than the suspected result."
Klehr noted that agencies such as the U.S. Fish and Wildlife Service and state environmental departments, which are charged with preserving resources around a solar site, also play a role in determining how research and monitoring happen.
"As a consultant working with operators, we generally try to coordinate with agencies," she said. "On the wind energy side, there is more of a focus on incorporating technology into monitoring. That's a potential for solar energy as well, and agencies are seeing that in a more positive light."
"Technology can be great but solving problems with technology requires that people actually use it," Hamada said. "We look forward to validating this system further in the field."
After the prototype is complete in 2023, the next step will be to deploy Argonne's system at more solar sites with industry partners. + Esplora ulteriormente
