Dados quase em tempo real sobre interações aviário-solar ajudarão o setor de energia a entender os riscos e oportunidades para a vida selvagem em usinas de energia solar.
Como uma matriz de painéis solares muda um habitat? A questão é complexa – e cada vez mais importante, à medida que as usinas de energia solar proliferam nos Estados Unidos. A indústria e os pesquisadores, no entanto, atualmente não têm muitas respostas. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia (DOE) estão desenvolvendo tecnologia que pode ajudar.

Assim como em qualquer ambiente ao ar livre onde a vida selvagem está presente, muitas atividades de pássaros acontecem em instalações solares que os humanos sentem falta. Os pássaros se alimentam, acasalam, nidificam e, infelizmente, morrem. O papel que os painéis e equipamentos desempenham nessas atividades é muitas vezes um mistério. O monitoramento humano em locais solares é limitado e só pode revelar muito.

“As interações aviário-solar em tempo real são um buraco negro em termos de dados”, disse Misti Sporer, diretor de desenvolvimento ambiental da empresa de serviços públicos Duke Energy, que opera mais de 65 usinas solares nos EUA. uma imagem completa de como os pássaros usam esses locais, porque no minuto em que você coloca alguém no chão, os pássaros voam ou fazem algo em reação ao agrimensor humano."

Um projeto de três anos visa permitir que câmeras avançadas e inteligência artificial façam o trabalho de monitorar a atividade das aves em instalações solares. Desde a primavera de 2020, os pesquisadores de Argonne coletam vídeos em locais de energia solar, incluindo um operado pela Duke, e treinam algoritmos de computador para reconhecer pássaros nas cenas. O sistema também está aprendendo a classificar tipos específicos de atividades, incluindo colisões com painéis.

As leis federais e estaduais protegem muitas espécies de aves e examinar o impacto ambiental faz parte do cumprimento dessas leis. Desenvolvedores e operadores solares geralmente devem realizar avaliações de habitat pré-construção e monitoramento de fatalidades pós-construção como parte dos requisitos de revisão ambiental para um projeto. A tecnologia de Argonne poderia ajudar nessa tarefa.

"Os gerentes fazem o possível para minimizar os efeitos negativos das instalações usando a melhor ciência disponível", disse Yuki Hamada, cientista de sensoriamento remoto em Argonne e líder do projeto. "Infelizmente, a melhor ciência disponível pode conter incertezas consideráveis ​​devido a dados insuficientes em termos de qualidade, quantidade e categoria."

Um trabalhador de energia solar pode encontrar uma carcaça no chão perto de alguns painéis, por exemplo, mas como o pássaro morreu geralmente não está claro. Uma revisão de estudos de monitoramento de fatalidade em locais solares descobriu que a causa da morte não pôde ser determinada em mais da metade dos casos. Outro estudo publicado em 2022 descobriu que as taxas de mortalidade de aves em projetos solares eram frequentemente subestimadas devido à “duração de monitoramento baixa ou insuficiente”.

Ao coletar uma grande quantidade de dados quase em tempo real que incluiriam quaisquer colisões, o sistema de monitoramento da Argonne poderia preencher lacunas críticas de dados para ajudar a entender a causa e a magnitude das mortes de aves.

Por outro lado, as instalações solares podem promover comportamentos benéficos para os pássaros, e entender mais sobre esses comportamentos pode levar a projetos e práticas de instalações que sejam amigáveis ​​para os pássaros. Os fatores podem incluir a localização da instalação, o tipo e a localização do equipamento e a vegetação que está crescendo nas proximidades. A tecnologia também pode ajudar a esclarecer quais tipos de pássaros estão presentes na área antes e depois da construção de um projeto.

“Na verdade, estamos vendo pássaros usarem o habitat para forrageamento de sementes, para o que parece ser comportamento de nidificação e o que parece ser interação inter e intraespécies”, disse Sporer sobre os dados provenientes do sistema de Argonne em um site da Duke Energy no Arizona. . "Então, estou surpreso com a quantidade de uso de pássaros no site em termos de pássaros apenas sendo pássaros - sem interações negativas".

A tecnologia Argonne está atualmente nos estágios iniciais, e muito progresso foi feito. "Um grande foco tem sido coletar muitos vídeos que podemos anotar e usar para treinar nossos modelos", disse Adam Szymanski, engenheiro de software da Argonne e líder técnico do projeto. "Também construímos e treinamos muitos algoritmos de aprendizado de máquina necessários para identificar pássaros na paisagem e classificar a atividade. Alcançamos uma precisão bastante alta em ambas as frentes".

Na fase atual do projeto, Hamada, Szymanski e a equipe continuam refinando seu modelo e demonstrando um sistema de protótipo funcional até a primavera de 2023.

Amanda Klehr, bióloga de projetos da empresa de consultoria DNV Energy U.S. Inc., observou que há muitas questões em aberto relacionadas à atividade de aves e mortes de aves em locais solares, particularmente em termos de quais fenômenos podem ser regionais e quais podem ser generalizados. O "efeito lago", por exemplo, onde pássaros migratórios confundem painéis solares com corpos d'água e colidem com eles, é uma teoria que está sendo explorada, particularmente no que diz respeito ao sudoeste dos EUA.

“A principal coisa que os desenvolvedores de energia solar perguntam é o que precisamos fazer no que diz respeito às pesquisas de pré-construção para entender se há ou não riscos potenciais para as aves que podem nos afetar em nossa região”, disse ela. Ela acrescentou que o sistema de monitoramento Argonne seria útil em sua própria pesquisa de mestrado na Universidade de Massachusetts em Amherst, que se concentra em como os pássaros usam locais solares no nordeste dos EUA durante a época de reprodução.

O Avian Solar Work Group, uma colaboração entre grupos ambientais, acadêmicos e a indústria solar, está explorando uma variedade de tópicos de pesquisa. A tecnologia de monitoramento solar aviário Argonne está ganhando interesse como uma ferramenta não apenas para pesquisa, mas também para localização e operações. A capacidade de coletar mais dados com menos tempo de instalações de roaming para humanos beneficiaria a indústria na frente de licenciamento e conformidade.

"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. + Explorar mais

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