25 yıldır Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) enerji sistem analizinde Dr. Franz Trieb. Stuttgart’taki DLR Teknik Termodinamik Enstitüsü’nün aynı adlı bölümü, enerji teknolojilerini, ekolojik, ekonomik ve sosyal faktörleri dikkate alan kapsamlı sürdürülebilirlik fikriyle incelemekte ve böylece yenilenebilir enerjilerin başarısına önemli bir katkı sağlamıştır. Almanya ve uluslararası. Franz Trieb ve meslektaşlarının amacı, tartışmaları ve karar alma süreçlerini desteklemek için olgusal bir tablo oluşturmaktır. DLR, tüm enerji araştırmalarıyla iş dünyasının ve toplumun enerji ihtiyaçlarını karşılayan sürdürülebilir bir enerji sistemi için teknolojiler ve senaryolar geliştirmeye kendini adamıştır.
Triebs, rüzgar çiftliklerinin uçan böcekler üzerindeki etkisini inceleme konusu nasıl ortaya çıktı?
Dr. FRANZ TRİEB: 2017(1)’de gerçekleştirdiğimiz çok sayıda göstergeye dayalı Alman enerji senaryolarının kapsamlı bir değerlendirmesi, yeni üreme alanlarına göçleri sırasında rüzgar santralleri ve uçan böceklerin birbirleriyle ne ölçüde uyumlu olduğunu ortaya çıkardı. gelecek için açık bir soru. İlk araştırmalar, rotor kanatları üzerindeki uçan böcek kalıntılarının rüzgar türbinlerinin verimliliğinde yüksek kayıplara yol açabileceğini ve dünya çapında bir rotor kanadı temizleme endüstrisinin gelişimini motive ettiğini ortaya çıkardı. Bu nedenle, entomoloji, atmosfer fiziği, rüzgar enerjisi, aerodinamik ve DNA dizilerine dayalı türleri tanımlama yöntemi olan DNA barkodlama alanlarındaki disiplinler arası uzmanlıktan yararlanarak konuyla ilgili bir çalışma yürüttük.
Çalışmanızın çıkış noktası neydi?
SÜRMEK: Bugün, büyük uçan böcek sürülerinin de yüksek, hızlı hava akımları aradığı gerçeğine dair kapsamlı bir uzmanlık literatürü var. Rüzgar tarafından uzak üreme alanlarına taşınmalarına izin verirler. Gözlemler ve ölçümler, rüzgar türbini rotorları tarafından da kullanılan yerden 20 ila 220 metre arasındaki alanlarda dünya çapında yüksek böcek konsantrasyonlarını tespit edebildi. Sözde böcek çarpması olgusu, rüzgar türbinlerinin verimini yüzde 50’ye kadar azaltabilir – bu, teoride ve pratikte yoğun bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, şimdiye kadar, rüzgar rotorlarına böcek çarpmalarının böcek popülasyonu ve ekosistem için ne gibi sonuçları olabileceği araştırılmadı.
Çalışmanızın yaklaşımı neydi? Bunu nasıl yaptın?
SÜRMEK: Önce kapsamlı araştırmalar yaptık, var olan bilimsel verileri topladık ve değerlendirdik. Daha sonra bu verilere dayanarak kendi model hesaplamamızı oluşturduk. Bir yandan, bu model hesaplaması, rüzgar rotorlarının yüksekliğindeki 1000 metreküp hava başına yaklaşık üç böceklik ortalama böcek yoğunluğuna dayanmaktadır. Bu rakam, böcekbilimcilerin 1998 ile 2004(2) arasında Schleswig-Holstein üzerinde yaptığı düzenli yakalama uçuşlarına dayanmaktadır. Öte yandan, model hesaplamamız için Almanya’da işletilen tüm rüzgar çiftliklerinin hacim akışını, yani “hava verimini” tahmin ettik: Almanya’da toplam rotor alanı yaklaşık 160 olan toplam yaklaşık 30.000 rüzgar türbini var. saatte 50 kilometre nominal rüzgar hızında, Nisan’dan Ekim’e kadar böcek uçuş döneminde ortalama 1000 nominal tam yük saatine ulaşan kilometrekare. Bu sayıları basitçe çarparak, yaklaşık 8 milyon kilometreküplük bir mevsimsel hava akışını hesapladık – bu, iki kilometre yüksekliğe kadar tüm Alman hava sahasının on katından fazladır. Böcek yoğunluğunu ve hava akışını çarparsanız, Almanya’da her yıl yaklaşık 24.000 milyar böcek hava ile birlikte rotorların içinden uçar.
Ortaya çıkan hasarın basit bir tahmini, rotor kanatlarının uçan böcekler tarafından kirlenmesi üzerine yapılan çalışmalardan elde edilebilir. Bunu yapmak için, dört faktör birlikte çarpılır: rüzgarın yönünden görülebilen kanat alanının rotor kanatları tarafından süpürülen dairesel rotor alanına oranı (yüzde 5), kirli kanat alanının her iki tarafındaki ortalama oranı. Görünür kanat alanına göre rotor kanatlarının toplamı yaklaşık yüzde 80, uçan böcekler için rotor kanatlarının sözde toplama verimliliği ortalama yüzde 40 ve ortalama bağıl kanat hızının oranı (saniyede yaklaşık 45 metre) bıçak merkezi) yaklaşık 3,2 nominal rüzgar hızına (saniyede 14 metre) getirin. Buna göre çalışan bir rotorun içinden geçen hayvanların ortalama yüzde 5 kadarı vuruluyor. Bu yılda yaklaşık 1200 milyar böcek demektir. Bu sayılar yalnızca rotor kanatlarında görünür kalıntı bırakan hayvanları içerir.
Yaptığınız model hesaplamasından hangi sonuçları çıkardınız?
SÜRMEK: Model hesaplamamız, rüzgar enerjisinin henüz kapsamlı bir şekilde araştırılmamış bir yönüne işaret ediyor: Almanya’daki rüzgar çiftliklerinin rotorlarından geçerken her yıl yaklaşık 1.200 milyar uçan böcek çarpıyor. Etkilenen uçan böceklerin bu büyüklüğü, uçan böcek popülasyonunun istikrarı için ilgili bir faktör olabilir ve dolayısıyla türlerin korunmasını ve besin zincirini etkileyebilir.
Model hesaplaması açıkça hangi sonuçlara izin vermiyor? Başka bir deyişle, bir araştırmacı olarak daha fazla veriye ve araştırmaya nerede ihtiyaç duyarsınız?
SÜRMEK: Çalışmada hesaplanan yaklaşık 1.200 milyar uçan böceğin kaybının oranı hakkında güvenilir bir açıklama yapamıyoruz. Bunun nedeni, toplam popülasyonun veya böcek düşüşünün somut rakamlarla ne kadar büyük olduğunu bilmememizdir. Ek olarak, böcek popülasyonu üzerindeki diğer olumsuz etkilere ilişkin kesin sayılar yoktur, örneğin böcek ilaçları, yoğun tarım, iklim değişikliği veya kentleşme, bu nedenle sayılarımızı diğer etkilerle karşılaştıramayız.
Çalışma sonuçlarına dayalı olarak başka hangi eylem planını önerirsiniz?
SÜRMEK: Mevcut rakamlardan ve DLR modeli hesaplamasından, rüzgar enerjisinin böceklerin azalmasında önemli bir rol oynadığı veya rol oynamadığı çıkarımı yapılamaz. Bilimsel bir bakış açısından, çalışmamızda teorik olarak hesaplanan kayıpların ampirik olarak gözden geçirilmesi bir sonraki adım olarak çok anlamlı olacaktır. Amaç, böcek göçü ile rüzgar çiftliği işletimi arasındaki bağlantıları daha iyi anlamak olmalıdır. Çalışma ile bir yıllık bir araştırmadan elde ettiğimiz bilgi ve birikimimizi, farklı disiplinlerden araştırmacıların gelecekte rüzgar santrallerinden kaynaklanabilecek çevresel zararları azaltmak için endüstri, operatörler ve politika ile birlikte önlemler geliştirip uygulayabilmeleri için sunuyoruz.
Örneğin bir fikir, rüzgar türbinlerinin rotorlarını buna göre kontrol eden otomatik bir sürü tespit sistemi olabilir. Etkilenen türleri belirlemeye yönelik basit bir önlem, rotor kanatları üzerindeki böcek kalıntılarının düzenli DNA analizi olacaktır. Görünür kalıntı olmaksızın daha önce araştırılmamış potansiyel bir hasar kaynağı, rotor kanatlarının emme tarafındaki negatif basınçtan geçer. Ortaya çıkan barotravmanın solunum sistemi ve diğer organlar üzerindeki etkileri değerlendirilmelidir.
(1) Trieb, Franz/Hess, Dennis: Ways to rejenerative power supply II – Etkiler ve maliyetler, içinde: Daily Affairs in Energy Management sayı 12, 2017, s.56 ff ve Trieb, Franz: Ways to regenerative power supply III – Unsurlar ve tasarım, şurada: Energy Economics Daily Questions Sayı 6, 2018, tablo s. 60.
(2) Weidel, H.: Schleswig-Holstein üzerinden aeroplankton dağılımı, tez, Christian-Albrechts-University Kiel, 2008, https://d-nb.info/1019553197/34.
Triebs, rüzgar çiftliklerinin uçan böcekler üzerindeki etkisini inceleme konusu nasıl ortaya çıktı?
Dr. FRANZ TRİEB: 2017(1)’de gerçekleştirdiğimiz çok sayıda göstergeye dayalı Alman enerji senaryolarının kapsamlı bir değerlendirmesi, yeni üreme alanlarına göçleri sırasında rüzgar santralleri ve uçan böceklerin birbirleriyle ne ölçüde uyumlu olduğunu ortaya çıkardı. gelecek için açık bir soru. İlk araştırmalar, rotor kanatları üzerindeki uçan böcek kalıntılarının rüzgar türbinlerinin verimliliğinde yüksek kayıplara yol açabileceğini ve dünya çapında bir rotor kanadı temizleme endüstrisinin gelişimini motive ettiğini ortaya çıkardı. Bu nedenle, entomoloji, atmosfer fiziği, rüzgar enerjisi, aerodinamik ve DNA dizilerine dayalı türleri tanımlama yöntemi olan DNA barkodlama alanlarındaki disiplinler arası uzmanlıktan yararlanarak konuyla ilgili bir çalışma yürüttük.
Çalışmanızın çıkış noktası neydi?
SÜRMEK: Bugün, büyük uçan böcek sürülerinin de yüksek, hızlı hava akımları aradığı gerçeğine dair kapsamlı bir uzmanlık literatürü var. Rüzgar tarafından uzak üreme alanlarına taşınmalarına izin verirler. Gözlemler ve ölçümler, rüzgar türbini rotorları tarafından da kullanılan yerden 20 ila 220 metre arasındaki alanlarda dünya çapında yüksek böcek konsantrasyonlarını tespit edebildi. Sözde böcek çarpması olgusu, rüzgar türbinlerinin verimini yüzde 50’ye kadar azaltabilir – bu, teoride ve pratikte yoğun bir şekilde incelenmiştir. Bununla birlikte, şimdiye kadar, rüzgar rotorlarına böcek çarpmalarının böcek popülasyonu ve ekosistem için ne gibi sonuçları olabileceği araştırılmadı.
Çalışmanızın yaklaşımı neydi? Bunu nasıl yaptın?
SÜRMEK: Önce kapsamlı araştırmalar yaptık, var olan bilimsel verileri topladık ve değerlendirdik. Daha sonra bu verilere dayanarak kendi model hesaplamamızı oluşturduk. Bir yandan, bu model hesaplaması, rüzgar rotorlarının yüksekliğindeki 1000 metreküp hava başına yaklaşık üç böceklik ortalama böcek yoğunluğuna dayanmaktadır. Bu rakam, böcekbilimcilerin 1998 ile 2004(2) arasında Schleswig-Holstein üzerinde yaptığı düzenli yakalama uçuşlarına dayanmaktadır. Öte yandan, model hesaplamamız için Almanya’da işletilen tüm rüzgar çiftliklerinin hacim akışını, yani “hava verimini” tahmin ettik: Almanya’da toplam rotor alanı yaklaşık 160 olan toplam yaklaşık 30.000 rüzgar türbini var. saatte 50 kilometre nominal rüzgar hızında, Nisan’dan Ekim’e kadar böcek uçuş döneminde ortalama 1000 nominal tam yük saatine ulaşan kilometrekare. Bu sayıları basitçe çarparak, yaklaşık 8 milyon kilometreküplük bir mevsimsel hava akışını hesapladık – bu, iki kilometre yüksekliğe kadar tüm Alman hava sahasının on katından fazladır. Böcek yoğunluğunu ve hava akışını çarparsanız, Almanya’da her yıl yaklaşık 24.000 milyar böcek hava ile birlikte rotorların içinden uçar.
Ortaya çıkan hasarın basit bir tahmini, rotor kanatlarının uçan böcekler tarafından kirlenmesi üzerine yapılan çalışmalardan elde edilebilir. Bunu yapmak için, dört faktör birlikte çarpılır: rüzgarın yönünden görülebilen kanat alanının rotor kanatları tarafından süpürülen dairesel rotor alanına oranı (yüzde 5), kirli kanat alanının her iki tarafındaki ortalama oranı. Görünür kanat alanına göre rotor kanatlarının toplamı yaklaşık yüzde 80, uçan böcekler için rotor kanatlarının sözde toplama verimliliği ortalama yüzde 40 ve ortalama bağıl kanat hızının oranı (saniyede yaklaşık 45 metre) bıçak merkezi) yaklaşık 3,2 nominal rüzgar hızına (saniyede 14 metre) getirin. Buna göre çalışan bir rotorun içinden geçen hayvanların ortalama yüzde 5 kadarı vuruluyor. Bu yılda yaklaşık 1200 milyar böcek demektir. Bu sayılar yalnızca rotor kanatlarında görünür kalıntı bırakan hayvanları içerir.
Yaptığınız model hesaplamasından hangi sonuçları çıkardınız?
SÜRMEK: Model hesaplamamız, rüzgar enerjisinin henüz kapsamlı bir şekilde araştırılmamış bir yönüne işaret ediyor: Almanya’daki rüzgar çiftliklerinin rotorlarından geçerken her yıl yaklaşık 1.200 milyar uçan böcek çarpıyor. Etkilenen uçan böceklerin bu büyüklüğü, uçan böcek popülasyonunun istikrarı için ilgili bir faktör olabilir ve dolayısıyla türlerin korunmasını ve besin zincirini etkileyebilir.
Model hesaplaması açıkça hangi sonuçlara izin vermiyor? Başka bir deyişle, bir araştırmacı olarak daha fazla veriye ve araştırmaya nerede ihtiyaç duyarsınız?
SÜRMEK: Çalışmada hesaplanan yaklaşık 1.200 milyar uçan böceğin kaybının oranı hakkında güvenilir bir açıklama yapamıyoruz. Bunun nedeni, toplam popülasyonun veya böcek düşüşünün somut rakamlarla ne kadar büyük olduğunu bilmememizdir. Ek olarak, böcek popülasyonu üzerindeki diğer olumsuz etkilere ilişkin kesin sayılar yoktur, örneğin böcek ilaçları, yoğun tarım, iklim değişikliği veya kentleşme, bu nedenle sayılarımızı diğer etkilerle karşılaştıramayız.
Çalışma sonuçlarına dayalı olarak başka hangi eylem planını önerirsiniz?
SÜRMEK: Mevcut rakamlardan ve DLR modeli hesaplamasından, rüzgar enerjisinin böceklerin azalmasında önemli bir rol oynadığı veya rol oynamadığı çıkarımı yapılamaz. Bilimsel bir bakış açısından, çalışmamızda teorik olarak hesaplanan kayıpların ampirik olarak gözden geçirilmesi bir sonraki adım olarak çok anlamlı olacaktır. Amaç, böcek göçü ile rüzgar çiftliği işletimi arasındaki bağlantıları daha iyi anlamak olmalıdır. Çalışma ile bir yıllık bir araştırmadan elde ettiğimiz bilgi ve birikimimizi, farklı disiplinlerden araştırmacıların gelecekte rüzgar santrallerinden kaynaklanabilecek çevresel zararları azaltmak için endüstri, operatörler ve politika ile birlikte önlemler geliştirip uygulayabilmeleri için sunuyoruz.
Örneğin bir fikir, rüzgar türbinlerinin rotorlarını buna göre kontrol eden otomatik bir sürü tespit sistemi olabilir. Etkilenen türleri belirlemeye yönelik basit bir önlem, rotor kanatları üzerindeki böcek kalıntılarının düzenli DNA analizi olacaktır. Görünür kalıntı olmaksızın daha önce araştırılmamış potansiyel bir hasar kaynağı, rotor kanatlarının emme tarafındaki negatif basınçtan geçer. Ortaya çıkan barotravmanın solunum sistemi ve diğer organlar üzerindeki etkileri değerlendirilmelidir.
(1) Trieb, Franz/Hess, Dennis: Ways to rejenerative power supply II – Etkiler ve maliyetler, içinde: Daily Affairs in Energy Management sayı 12, 2017, s.56 ff ve Trieb, Franz: Ways to regenerative power supply III – Unsurlar ve tasarım, şurada: Energy Economics Daily Questions Sayı 6, 2018, tablo s. 60.
(2) Weidel, H.: Schleswig-Holstein üzerinden aeroplankton dağılımı, tez, Christian-Albrechts-University Kiel, 2008, https://d-nb.info/1019553197/34.