MERLIN ARS (Avian Radar Systems) per le WINDFARM

MERLIN ARS
(Avian Radar Systems)
per le
WINDFARM
Descrizione tecnica
De Tect, Inc. All Rights Reserved
ARS - Avian Radar Systems
Descrizione tecnica
Introduzione
MERLIN Avian Radar System consiste in
un’unità mobile (figura 1) appositamente studiata e progettata per il monitoraggio ornitologico.
Il sistema si basa sull’integrazione fra un radar
verticale (VSR) ed un radar orizzontale (HSR)
entrambi ti tipo Solid State S-band.
Questi radar effettuano una scansione in tempo reale del sito di interesse, rilevando l’attività
degli uccelli e restituendo il grado di rischio di
incidenti da bird strike nella zona monitorata
(figura 2).
Attualmente MERLIN rappresenta il sistema più
evoluto per il controllo e la mitigazione del rischio, sia nelle fasi di progettazione e di installazione delle turbine che durante l’attività operativa.
Figura 1: sistema MERLIN standard a doppia scansione
radar, tipicamente usato nei siti delle Wind farm.
Applicazioni del sistema MERLIN ARS
Il sistema può essere usato dalle Wind farm per
diversi scopi ed in diverse fasi, sia prima della
realizzazione dell’impianto che durante le sua
attività. Esso viene prima impiegato in configurazione minima per realizzare il monitoraggio
della zona (SURVEY) ; al termine di questa fase
si avrà una cognizione esatta dell’attività di uccelli e pipistrelli, si potrà quindi provvedere al
completamento del sistema con il numero di
radar (orizzontali e verticali) necessario e sufficiente, ed implementare il sistema di deterrenza scelto ( OPERATIONAL).
1) Indagini ornitologiche pre-costruzione SURVEY
Il sistema MERLIN ARS risulta necessario per
valutare l’idoneità del sito e per impostare una
corretta mitigazione dell’impatto ambientale e
del rischio di mortalità degli uccelli .
Esso infatti consente di tracciare con esattezza
le rotte di migrazione delle specie interessate
e di determinarne la frequenza nei diversi periodi dell’anno.
Figura 2: doppia combinazione radar usata per la copertura della Wind farm.
Figura 3: doppia combinazione radar usata per la copertura delle turbine con maggior rischio di mortalità .
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2) Indagini ornitologiche a fronte di un ampliamento della Wind farm
Il sistema è utile anche nei casi di ampliamento di impianti esistenti, sia per definire
l’ubicazione ottimale delle nuove turbine, che
per la ridefinizione dell’impatto ambientale e
del rischio di mortalità
3) Applicazioni Operative - OPERATIONAL
Una volta che la Wind farm è operativa e sono
stati determinati i valori di rischio di mortalità
per uccelli e pipistrelli, il sistema MERLIN ARS
identifica le turbine che causano la maggior
mortalità e quindi attiva e gestisce gli interventi deterrenti o di mitigazione che sono stati scelti(figura 3).
Il sistema standard MERLIN ARS
Il sistema standard MERLIN ARS viene normalmente installato su di unità mobile ; per
impianti più grandi sono realizzate anche soluzioni che prevedono l’installazione di più sensori radar in postazione fissa.
Tuttavia è bene considerare che la copertura
radar delle wind farm non deve necessariamente essere totale; per ottimizzare il rapporto costi/benefici essa andrà focalizzata solo
sulle zone che interessano le cosiddette
“turbine killer” .
Iil sistema può essere utilizzato per impianti
on land e per impianti off-shore.
Nord
Impianti on-land
La soluzione più vantaggiosa consiste
nell’utilizzare l’unità mobile di MERLIN.
Essa si dimostra estremamente efficace in
quanto, nel corso dell’anno, la zona di esposizione al rischio della wind farm varia con i
diversi fronti di migrazione, generalmente
autunnali e primaverili.
Di conseguenza cambieranno le zone da monitorare; si dovrà coprire, ad esempio, il lano
N/S in autunno e S/N in primavera.
Una volta che l’unità mobile è resa operativa,
il sistema di raccolta delle informazioni presenta le seguenti caratteristiche:
-tutti i dati e le informazioni vengono registrati in tempo reale ed aggiornati ogni 2,2
sec;
-Il sistema lavora in modo continuo 24/24 h e
7/7 gg;
-le scansioni dei radar avvengono simultaneamente sia in senso verticale che orizzontale;
-un sistema integrato di soppressione dei clutter (interferenze) permette di intercettare gli
uccelli a partire dal livello del suolo;
-è possible intercettare anche il singolo uccello;
-gli uccelli vengono classificati in base alla
dimensione in piccoli, medi, grandi;
-è possible determinare la velocità e la direzione degli uccelli;
-viene restituito sullo schermo il livello di rischio con tipi di allerta sia visivi che sonori;
Sud
Figura 4: gli uccelli si spostano da nord a sud, l’unità
mobile è posizionata a nord della wind farm.
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Nord
Sud
Figura 4b: gli uccelli si spostano da sud a nord, l’unità
mobile è posizionata a sud della wind farm.
-tutti I dati vengono convertiti in linguaggio SQL
al fine di essere gestiti in un database sia in
modo manuale che automatico;
-il sistema permette la creazione di un data
base storico dei dati utilizzabili, per studi di
analisi e per la creazione di modelli.
Impianti off-shore
Per impianti off-shore i sistemi MERLIN ARS
prevedono l’istallazione dei radar su piattaforme o torri meteorologiche che di norma fanno
parte del progetto di costruzione della wind
farm (figura 5).
Per il posizionamento dei radar vengono comunque sempre tenute in considerazione le
osservazioni fatte al paragrafo precedente
sugli impianti on-land.
In alcuni casi tuttavia, se l’assetto della wind
farm lo richiede, si può procedere alla installare i sensori radar direttamente sulle turbine
(figura 6a-b).
Figura 6a-b: disegni progettuali per l’installazione dei
radar direttamente sulle turbine.
Figura 5: esempio di posizionamento dei radar per la
copertura di un impianto offshore, alloggiati sulla torre
meteorologica.
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Riduzione del rischio di mortalità degli
uccelli
Tecnologie di Mitigazione e di
Deterrenza
Solo dopo uno studio accurato dei flussi migratori, e del conseguente rischio di mortalità nella zona della wind farm, è possibile localizzare
l’ubicazione dei sistemi di mitigazione
(figura 7).
Per ridurre il rischio di mortalità si possono
applicare le seguenti tecnologie:
-MERLIN SCADA
-MERLIN detect & deter
Il loro uso viene stabilito a seguito di una prima fase di indagine ornitologica col sistema
MERLIN ARS, che richiede da 3 a 6 mesi, al termine dei quali è possibile valutare quale sia il
miglior sistema da adottare per ridurre il rischio di mortalità degli uccelli.
Figura 7: tragitti migratori attorno alla Sicilia
La copertura radar inizialmente utilizzata dalla
wind farm per le indagini ornitologiche può essere utilizzata anche per le successive operazioni di mitigazione. Se necessario può venire ampliata in un secondo momento, con altri sensori
radar, a valle dell’esperienza maturata e degli
uletriori dati forniti dal sistema (figura 8).
Figura 8: copertura radar utilizzata nella fase di indagine
ornitologica. Tale copertura può essere utilizzata anche
per la gestione dei sistemi operativi di mitigazione del
rischio.
MERLIN SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition).
Per la mitigazione del rischio di bird strike nelle wind farm, De Tect ha sviluppato un’ implementazione del sistema MERLIN ARS chiamato
MERLIN SCADA.
Esso consiste nel funzionamento in continuo
del monitoraggio attuato da MERLIN ARS e
nell’integrazione col sistema complessivo di
gestione della wind farm; ciò consente
l’attivazione automatica delle misure di mitigazione in tempo reale e limitatamente al periodo di presenza del rischio
Tali misure consistono nel rallentamento delle
pale delle singole turbine o di gruppi di turbine, qualora sia rilevata una situazione di alto
rischio di mortalità per gli uccelli; terminata la
situazione di pericolo, le pale rallentate riprendono la loro normale attività.
Come già detto per le indagini ornitologiche,
durante la fase operativa l’unità mobile di
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MERLIN viene posizionata esternamente alla
wind farm con il radar verticale orientato verso
il senso opposto al flusso migratorio: a Nord
quando le migrazioni avvengono verso sud, a
Sud quando le migrazioni avvengono verso
Nord.
L’unità mobile è connessa da remoto allo SCADA della wind farm ed informa i tecnici sulle
operazioni previste ed adottate (figura 9).
La copertura operativa è molto ampia, per consentire un’ intercettazione tempestiva dei movimenti di avvicinamento degli uccelli (il raggio
d’azione del radar orizzontale arriva a 10 Km).
MERLIN SCADA viene personalizzato sulla singola wind farm; il rallentamento in molti impianti viene praticato quando vi sono migrazioni importanti e soprattutto in condizioni di
scarsa visibilità (nebbia, maltempo) o di notte,
cioè quando risulta più difficile per gli uccelli
avvertire la presenza delle pale.
Una volta che è stata definita la soglia di rischio
il software di MERLIN, attraverso il protocollo
di comunicazione Modbus, interagisce con il
sistema SCADA delle turbine per avviare le azioni imposte dall’allerta.
La decisione relativa alla soglia di rischio che
si ritiene critica cambia da impianto ad impianto, dovrebbe venir stabilita sulla base
degli studi effettuati durante il monitoraggio
dei flussi migratori sia nella fase di precostruzione che durante l’attività
dell’impianto.
Il rallentamento delle pale viene deciso dal
sistema MERLIN SCADA dopo aver valutato:
- al passaggio degli uccelli, quanto ci si sta
avvicinando alla soglia di rischio definita;
- in che periodo dell’anno ci si trova;
- lo stato di visibilità;
- il momento della giornata (giorno o notte);
- la quota a cui volano gli uccelli (va considerato se volano all’altezza delle pale, sopra di esse o sotto).
Il sistema MERLIN SCADA è progettato per
funzionare automaticamente ed è in grado di
riportare le pale alla normale velocità operativa, una volta che il rischio ritorna sotto la
soglia critica.
Figura 9: l’unità mobile, posta al di fuori della wind
farm è direttamente collegata al sistema MERLIN
SCADA e ne determina l’attivazione.
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MERLIN detect & deter
MERLIN ARS può venire abbinato al modulo di interfaccia MERLIN detect & deter, un software che permette al sistema
di definire delle aree (visualizzabili su
un’interfaccia grafica sotto forma di poligoni) entro le quali attivare specifiche
risposte in caso di pericolo di bird strike
(figura 10).
Possono così essere avviate procedure
come l’invio di allarmi, email o messaggi
di testo agli operatori che, presa visione
della situazione, possono decidere come
intervenire; il sistema può anche emettere in modo automatico segnali deterrenti acustici (LRAD) o disturbi laser
(LRU). Possono venir applicati al sistema
anche deterrenti diversi (cannoni a gas,
ecc…)
LRAD – Dispositivo Deterrente Acustico
a Lunga Distanza
LRAD è un sistema di allontanamento
degli uccelli che si trovano nella zona a rischio.
E’
basato
sull’emissione di segnali acustici a 160
dB, ha un raggio
d’azione di 1500 metri.
Questo dispositivo, la cui funzionalità
è stata ampiamente
testata nel controllo
della fauna selvatica,
offre una efficacia
molto più performante rispetto ai sistemi convenzionali
di allontanamento
degli uccelli
(cannoni a
gas,
falcone,
sistemi pirotecnici,
ecc.).
De Tect, Inc.
3160 Airport Road Panama City, Florida 32405 USA
Tel: 850.763.7200 Fax: 850.763.0920
Web: www.detect-inc.com
Email: [email protected]
Figura 10: visualizzazione di un’area specifica
su uno schermo con MERLIN detect & deter.
Quando si verifica un’intrusione nell’area colorata di arancione, il sistema fa in modo che si
attivino i sensori acustici deterrentidisposti
intorno a tale area.
Per l’Italia:
Radarmeteo srl
Via Mezzavia 115/5, 35020
Due Carrare (Pd)
Tel./Fax 049.91.25.902
web: www.radarmeteo.com
Email: [email protected]
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