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Alimentata dall’intelligenza artificiale, la tecnologia tiene traccia dell’attività degli uccelli negli impianti solari

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Basata sull'intelligenza artificiale, la tecnologia Argonne osserva l'attività degli uccelli negli impianti solari

Il modello Argonne rileva gli oggetti in movimento (riquadri verdi) e ne traccia i movimenti (linee blu). Gli oggetti non di uccelli (ad es. ombre e riflessi) 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 purtroppo 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 usano 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 una notevole incertezza 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 costruito 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 e dimostrare un sistema prototipo funzionante entro la primavera del 2023.

Amanda Klehr, biologa del progetto presso la società di consulenza DNV Energy US Inc., ha osservato che ci sono molte questioni aperte relative all’attività degli uccelli 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. La tecnologia di monitoraggio solare aviario Argonne sta guadagnando interesse come strumento non solo per la ricerca, ma anche per l’ubicazione e le operazioni. La possibilità di raccogliere più dati con meno tempo di roaming per gli esseri umani andrebbe a vantaggio del settore sul fronte delle autorizzazioni e della conformità.

“Il monitoraggio della mortalità post-costruzione tende ad essere dispendioso in termini di tempo, manodopera e costoso”, ha affermato Sporer. Anche se è ancora presto per dirlo con certezza, ha affermato, con il monitoraggio remoto “pensiamo che avremmo meno ore uomo e saremo effettivamente in grado di osservare l’interazione stessa, piuttosto che il risultato sospetto”.

Klehr ha osservato che anche agenzie come il Fish and Wildlife Service degli Stati Uniti e i dipartimenti ambientali statali, incaricati di preservare le risorse intorno a un sito solare, svolgono un ruolo nel determinare come avvengono la ricerca e il monitoraggio.

“Come consulente che lavora con gli operatori, generalmente cerchiamo di coordinarci con le agenzie”, ha affermato. “Per quanto riguarda l’energia eolica, ci si concentra maggiormente sull’incorporazione della tecnologia nel monitoraggio. Questo è anche un potenziale per l’energia solare e le agenzie lo vedono sotto una luce più positiva”.

“La tecnologia può essere eccezionale, ma per risolvere i problemi con la tecnologia è necessario che le persone la utilizzino effettivamente”, ha affermato Hamada. “Non vediamo l’ora di convalidare ulteriormente questo sistema sul campo”.

Dopo che il prototipo sarà completato nel 2023, il prossimo passo sarà implementare il sistema di Argonne in più siti solari con i partner del settore.


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