AI sprider ljus över fågelkollisioner med havsbaserad vind

Havsbaserad vindkraft är en av de tekniker som har bäst förutsättningar för att tillföra den fossilfria el som behövs för energiomställningen, och i Nordsjöområdet finns stora planer på utbyggnad. Samtidigt finns det en växande oro för hur havsbaserade vindkraftverk påverkar fågelpopulationerna. Den visuella effekten av höga vindkraftverk är uppenbar men påverkan på  de fåglar som flyger igenom havsbaserade vindkraftsparker har fått stanna vid spekulationer. Med hjälp av AI och annan avancerad teknik kan ett svar nu vara inom räckhåll.

– Vi har arbetat med havsbaserad vindkraft i 20 år och gjort fågelstudier nästan lika länge, men vi har inte haft möjlighet att ta oss an frågan om kollisioner med den typ av bevis som vi behöver. Därför har vi därför fått begränsa oss till att spekulera, säger Jesper Kyed Larsen, expert på bioscience på Vattenfall.

Inga spår i havet

Problemet är både praktiskt och vetenskapligt. Fåglar som kolliderar med turbinblad till havs faller ner i vattnet och driver iväg utan att lämna några spår. Det har gjort det nästan omöjligt att kvantifiera vindkraftsparkernas verkliga inverkan på fågellivet, och miljöbedömningarna har fått förlita sig på kvalificerade gissningar.

Ett stort antal studier har genomförts och mycket kunskap har samlats in som tyder på att antalet kollisioner faktiskt kan vara lägre än vad vissa befarar. Ett exempel är vid Vattenfalls vindkraftspark Aberdeen Bay. Där upptäcktes inga kollisioner under en tvåårig studie då man använde radar och kameror på turbinerna.

– Det finns en hel del studier om hur fåglar flyger i vindkraftsparker, och det framgår ganska tydligt att deras känslighet är mycket hög och att de i allmänhet är väldigt bra på att anpassa sina flygbanor för att flyga runt turbinerna. Studien i Aberdeen var lovande, men den var faktiskt inte utformad för att upptäcka kollisioner. Nu tittar vi på hur vi kan förfina våra metoder i det avseendet, säger Jesper Kyed Larsen.

Fåglars flykt i tre dimensioner

Ett första steg på denna väg var ett tekniskt test som genomfördes i Aberdeen Bay tillsammans med Spoor, ett norskt företag som har utvecklat banbrytande AI-teknik. Den gör det möjligt att följa en fågels flygbana i 3D i nära anslutning till turbinbladen. Detta skulle kunna göra det möjligt för operatörer av vindkraftsparker att dokumentera små undvikandeåtgärder – det vill säga sådana justeringar som fåglar gör i sista ögonblicket för att undvika att kollidera med rotorbladen.

Testet för att styrka teknikens och konceptets effektivitet avslutades tidigare i våras med hjälp av fågelexperter från British Trust for Ornithology. I nästa fas kommer Spoors experter att lära AI-systemet att analysera kamerabilderna och identifiera faktiska kollisioner.

– Det är en mödosam process. Att lära algoritmerna att välja ut avvikande flygbanor bland de flera tusen som registrerats och kontrollera att de inte missat någon av dem, kräver hundratals timmar av skärmtid från fågelexperterna. Mänsklig input och validering är nyckeln till att göra AI-tekniken trovärdig, säger Jesper Kyed Larsen.

Experter från British Trust for Ornithology hjälpte till att testa AI-kamerorna vid vindkraftsparken i Aberdeen Bay.

Miljontals fåglar flyttar

Studierna i Aberdeen Bay fokuserar på mås, havssula och andra sjöfåglar som lever och fångar föda bland vindkraftsparkerna. I den holländska vindkraftsparken Hollandse Kust Zuid genomför Vattenfall en annan typ av studie, denna gång på flyttfåglar som starar och finkar. Två gånger om året flyttar miljontals fåglar över Nordsjön eller längs kusten, och det finns en utbredd oro för vad det växande antalet havsbaserade vindkraftsparker längs Nordsjökusten kommer att innebära för dessa arter.

– Sjöfåglar är aktiva på dagen, men fågelmigrationen, som pågår under några veckor på våren och hösten, sker huvudsakligen på natten. Därför använder vi i det här fallet AI tillsammans med värmekameror. I grund och botten vill vi dokumentera hur många fåglar som kolliderar och även förstå sambandet mellan kollisioner och faktorer som väder, flyttningsintensitet, flyghöjd och så vidare, för att komma fram till hur vi på bästa sätt kan minska riskerna. Ett sätt är förstås att stoppa turbinerna under migrationsperioden, men om vi ska ta detta steg vill vi först veta att det har en verklig effekt. Annars går vi miste om värdefull fossilfri elproduktion till ingen nytta.

Överraskande resultat

Värmekamerorna är mycket känsliga och upptäcker allt som rör sig i luften – från insekter till flygplan. I den här studien har 16 sådana kameror placerats på en av vindkraftsparkens turbiner. Kamerorna är riktade åt alla håll horisontellt och är monterade på turbintornet under rotorn för att upptäcka allt som faller ner i vattnet.

I våras studerades den första migrationsperioden. De preliminära resultaten var överraskande även för Jesper Kyed Larsen: under den mest intensiva perioden i mars upptäcktes endast ett par kollisioner – och ingen av dem inträffade på natten, när fåglarna flyttar i tusental.

– Det är än så länge för tidigt att dra några långtgående slutsatser. Ytterligare analys av data kommer att ske, och vi måste vara försiktiga eftersom studien endast omfattar en enda turbin. Men om resultatet håller vid en närmare granskning är detta mycket positivt. Och det var inte så att kamerorna inte alls fångade upp flyttfåglarna, utan massor av dem filmades. Däremot ingen som föll ner i havet. Nu är vi spända på att se vad vi kommer få se under höstflyttningen, som är mycket mer omfattande när det gäller antal fåglar. 

En annan studie på sjöfåglar görs tillsammans med Oxfords universitet. Här kombineras forskarnas kunskaper om fåglars syn med realistiska datormodeller av vindkraftverk i drift för att simulera hur olika kombinationer av färger och mönster på bladen kan minska kollisionsrisken. Genom att rikta fåglarnas uppmärksamhet mot de rörliga bladen ökar deras chanser att hinna vidta undvikande åtgärder för att undvika en potentiellt dödlig kollision. Resultaten är ännu inte klara, men det ser hittills lovande ut för blad med svart- och rödrandigt mönster.

En kultur präglad av öppenhet

Jesper Kyed Larsen understryker vikten av transparens i detta arbete.
– Vi vill vara öppna och offentliga med vad vi gör. Det finns en hel del oro där ute, och det med rätta. Men nu har vi verktyg som kan ta oss från spekulation till vetenskap.