JP5207140B2 - 鳥類退避装置および風力発電装置 - Google Patents

Description

本発明は，鳥類の退避を促す鳥類退避装置と鳥類退避装置を備えた風力発電装置に関する。

風力発電装置として，大型化，土地利用効率などの観点から，ナセルから垂直方向に放射型をなす複数枚のブレードを備えたプロペラ型が多く採用されている。一般的な大型のプロペラ型風力発電装置は，高さ３０〜８０メートル程度のタワーに設置され，ブレードの長さは２０〜５０メートルであるため，最高位は地上から１３０メートルにも達する。

このような高さは，風力発電装置が設置された場所の近隣に生息する鳥類の飛行や，渡り鳥の巡航飛行の高さになる場合がある。そのような高さを飛行する鳥類は，高速で回転するブレードを視認しにくいためか，ブレードに衝突して絶命する事故（バードストライク）が発生している。

このようなバードストライクを防止するための技術として、例えば、鳥が接近した場合にスピーカからハウリング音を出力して鳥を追い払う装置や、磁石および鏡を備えた回転板を回転させ、磁場の変化および太陽光の鏡による反射により鳥を脅かして追い払う装置がある。

しかし、風力発電装置に近づく鳥を追い払うのに音や磁石を利用する場合は、作用させる領域が大きいために、騒音や磁気による問題が生じることがある。一方、太陽光を利用する場合は、風力発電装置に近づく鳥に適用しても、前述のような問題が発生しない点で優れている。

太陽光を利用する鳥追い払い装置の例として、特許文献１では、以下の技術が開示されている。すなわち、太陽光線を反射する多数の光反射片より形成される複数の反射群により、広範囲にいる遠方の鳥の目にも反射光を明確に目視させ鳥を追い払う装置である。

飛行する鳥の目に太陽光の反射光を入射して威嚇すると鳥は驚いて退避行動をとるため、太陽光の反射光を用いて風力発電装置に近づく鳥を威嚇することによりバードストライク防止を図ることは有益である。

特開２００３−１５８９８４号公報

しかし、太陽光の反射光を用いる方法は、例えば、曇天時や夜間というように太陽が出ていないときなどは、太陽光を利用することができないため、効果を発揮できない。一方、夕方、霧が出ているとき、降雨時などは視界が悪いため、鳥類が風力発電装置のブレードを認識できず、バードストライクが発生しやすいと言われている。従って、特許文献１のような太陽光を利用する技術では鳥類を的確に退避させることができない場合がある。

そこで、本発明は、太陽光が利用できない場合でも、鳥類を的確に退避させることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる鳥類退避装置の代表的な構成は，所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、前記撮像部により得られた画像から前記所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、前記鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、前記出力部からの検出信号を受けて、ブレードを有する回転体の該ブレードの一部または全部にストロボ照明を行うストロボ照明部と、を備えることを特徴とする.

上記構成によれば、回転体のブレードの一部または全部にストロボ照明を行うため、飛行する鳥類には、回転するブレードが瞬間的に断続的に静止して視認される。このため、鳥類にブレードを的確に認識させて、ブレードを回避するよう促すことができる。従って、曇天時、降雨時、霧が出ているとき、夕方、夜間など太陽光を十分に利用できないときでも、鳥類を的確に退避させることができる。

上記のストロボ照明部の光源は、発光ダイオードであるとよい。発光ダイオードは十分な光量を有し、消費電力が小さい。また、比較的安価である。さらに、寿命が長いため、保守の省略も可能なことから、光源として優れている。特に高輝度のものは、鳥類に視認させるのに有効である。

本発明にかかる鳥類退避装置を備える風力発電装置として構成してもよい。かかる風力発電装置の代表的な構成は、地上に立設したタワーと、タワーに固定されたナセルと、ナセルに対してロータヘッドを介して回転自在に固定された複数のブレードを備えた風力発電装置であって、当該風力発電装置の周囲に予め設定した所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、前記撮像部により得られた画像から前記所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、前記鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、前記出力部からの検出信号を受けて、前記ブレードの一部または全部にストロボ照明を行うストロボ照明部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、風力発電装置に接近する鳥類には、回転するブレードが瞬間的に静止して視認される。このため、鳥類にブレードを的確に認識させて、ブレードを回避するよう促すことができる。従って、曇天時、降雨時、霧が出ているとき、夕方、夜間など太陽光を十分に利用できないときでも、鳥類を的確に退避させることができる。

上記のストロボ照明部は、前記ロータヘッドに設置されているとよい。ロータヘッドはブレードと一体となって回転するため、ストロボ照明部のロータヘッドへの設置により、ブレードの一部または全部を的確に照明することができる。従って、風力発電装置に接近する鳥類に対し、ブレードを的確に認識させて、ブレードを回避させることができる。

本発明によれば，太陽光が利用できない場合でも、鳥類を的確に退避させることが可能となる。

本実施形態にかかる鳥類退避装置および風力発電装置を説明するための全体図である。 ロータヘッドにストロボ照明部を設置した状態を説明するための側面図である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる鳥類退避装置および風力発電装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は，本実施形態にかかる鳥類退避装置および風力発電装置を説明するための全体図である。鳥類退避装置１０は、所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部１１と、撮像部１１により得られた画像から所定の空間領域に存在する鳥（鳥類）を検出する鳥類検出部１２と、鳥類検出部１２が鳥を検出した場合に、検出信号を出力する出力部１３と、出力部１３からの検出信号を受けて、ブレードの一部または全部にストロボ照明を行うストロボ照明部１４と、から構成される。本実施形態では、ストロボ照明部１４からの照明光を拡大または拡散するフレネルレンズ１５が備えられている。

一般的なプロペラ型風力発電装置２０は，地上に立設したタワー２４と，そのタワー２４に設置されたナセル２３と，そのナセル２３に対してロータヘッド２２を介して自在に回転する複数のブレード２１と，からなる。

風力発電装置２０に接近して飛行する鳥が、撮像部１１が撮影する領域に進入し、鳥類検出部１２により検出されると、出力部１３からの検出信号を受けて、ストロボ照明部１４から、ブレード２１の一部または全部にストロボ照明が行われる。ストロボ光が照射されることにより、鳥にはブレード２１が瞬間的に静止して見える。従って、鳥は的確にブレード２１を認識することができ、風力発電装置２０にさらに接近して、風力発電装置２０のブレード２１に衝突するような事故を防ぐことができる。

撮像部１１には、例えばCCD（Charge Coupled Device）撮像素子を備えたカメラ（CCDカメラ）が用いられる。CMOS（Complementary
Metal Oxide Semiconductor）撮像素子を備えたカメラを用いても良い。CCDカメラは、例えば毎秒３０コマの頻度で対象領域を撮影する。

鳥類検出部１２の鳥類検出アルゴリズムには、例えば、粒子画像流速（Particle Image Velocimetry：PIV）手法やオプティカルフローの手法を用いることができる。PIV手法では、鳥を粒子と捉えて、撮像部１１が撮影した画像内の粒子の動く様子から鳥を検出することができる。オプティカルフローの手法では、撮像部１１が撮影した画像内の各位置座標における速度ベクトルを算出し、例えば、所定の基準値を超えた場合に鳥であると判断することができる。鳥の特徴を集積したデータベースを作成しておいて、画像内の対象物が、データベースの鳥に合致するか否かにより、鳥の検出を行うこともできる。

ストロボ照明部１４は電源（図示しない）と光源を備えており、電源から光源に電力が供給される。ストロボ照明部１４の光源には、例えば発光ダイオードが用いられる。発光ダイオードは，単品でもよいし，リング状の集合体でもよい。リング状の集合体の場合は，発光ダイオードの配置を工夫することによって指向性を高めることができる。広い範囲を照明する場合は、光を広げるために，球面上に発光ダイオードを配設してもよいし、図１に示すように、ストロボ照明部１４の前面にフレネルレンズ１５を配置すればよい。

フレネルレンズ１５を配置する場合は、通常のレンズよりも相対的に薄いレンズを用いることができるため、レンズの重さを軽くし、費用も安くできる。フレネルレンズ１５は、フレネルレンズ１５透過後の光の焦点距離が負の小さい値（例えば，−５０ｍｍ程度）となるものを用いれば、ストロボ光を所定平面内で拡散させることができる。

ストロボ光の発光周波数は、鳥の動体視力を考慮して、ブレード２１が鳥の眼に瞬間的に静止して視認されるような周波数であればよい。動体視力は臨界融合周波数（Critical Flicker Frequency：CFF）を指標として考えることができ、人間のCFFは50Hz程度とされる。一般的な鳥の動体視力は人間の３倍から４倍と言われている。従って、約200Hz以下の周波数でストロボ光を発光すれば、ブレード２１は鳥の眼に瞬間的に静止して視認される。鷲や鷹などの猛禽類はさらに動体視力がよいと言われているので、200Hzより高い周波数でも、猛禽類にはブレード２１は断続的に静止して視認される。

周波数を50Hzより大きく、200Hzより小さい値とすれば、人間にはブレード２１が連続して見える。一方、鳥にはブレード２１が断続的に静止して見えるようにでき、人間の視覚には影響を与えずに、鳥に対してブレード２１を的確に認識させることが可能である。

例えば、ブレード２１の長さが５０ｍで、ブレード２１が１秒間に１回転しているとすると、ブレード２１先端部の速さは、２＊５０＊３．１４＝３１４ｍ／ｓｅｃとなる。これに対し、100Hzのストロボ光を照射すると、約１．５７ｍの軌跡のブレード２１が断続的に視認されることになる。

なお、夜間、霧が出ているとき、降雨時などで、撮像部１１が撮影した画像をもとに鳥を検出できない場合は、適当な時間間隔でストロボ照明を行えばよい。例えば１０分間隔で発光ダイオードのストロボ光をブレード２１に照射することにより、経済性を大きく損なわずに、鳥にブレード２１を的確に認識させ、風力発電装置２０へのさらなる接近を防止することができる。

図２は，ロータヘッドにストロボ照明部を設置した状態を説明するための側面図である。ストロボ照明部１４はロータヘッド２２に設置されており、ブレード２１とともに回転しながら、出力部１３からの鳥の検出信号に応じて、ブレード２１の根元からブレード２１の一部または全部にストロボ光を照射する。図２に示すように、ブレード２１の数と同じ数のＬＥＤストロボ（ストロボ照明部）１４を設置することにより、ブレード２１を的確にスロトボ照明することができ、鳥の視認性を高めることができる。

ストロボ照明は、ブレード２１の先端から約１／３の範囲を照明することとしてもよい。ブレードに衝突した鳥の死骸をみると，鋭利な角度で切断されたものが少なからずあり，ブレード先端付近で衝突したことが想像される。よって，ブレード２１先端付近をストロボ照明して、鳥にブレード２１を的確に視認させれば、ブレード２１への衝突事故を防ぐ効果を高めることができる。

ブレード２１を正面から照明する場合は、ストロボ照明部１４を例えばタワー２４に設置してもよい。また、ストロボ照明部１４をナセル２３に設置してブレード２１を後方から照明することもできる。

複数の風力発電装置２０により構成されるウィンドファームにおいては、ウィンドファームの外縁部に設置される風力発電装置２０に衝突する事故が多いとの報告もあるため、そのような外縁部に位置する風力発電装置２０のブレード２１を特にストロボ照明することも効果的である。

本発明は，鳥類の退避を促す鳥類退避装置と鳥類退避装置を備えた風力発電装置に利用することができる。

１０ …鳥類退避装置
１１ …撮像部
１２ …鳥類検出部
１３ …出力部
１４ …ＬＥＤストロボ（ストロボ照明部）
１５ …フレネルレンズ
２０ …風力発電装置
２１ …ブレード
２２ …ロータヘッド
２３ …ナセル
２４ …タワー

Claims (4)

1. 所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、
   前記撮像部により得られた画像から前記所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、
   前記鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、
   前記出力部からの検出信号を受けて、ブレードを有する回転体の該ブレードの一部または全部にストロボ照明を行うストロボ照明部と、
   を備えることを特徴とする鳥類退避装置。
2. 前記ストロボ照明部の光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の鳥類退避装置。
3. 地上に立設したタワーと、該タワーに固定されたナセルと、該ナセルに対してロータヘッドを介して回転自在に固定された複数のブレードを備えた風力発電装置であって、
   当該風力発電装置の周囲に予め設定した所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、
   前記撮像部により得られた画像から前記所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、
   前記鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、
   前記出力部からの検出信号を受けて、前記ブレードの一部または全部にストロボ照明を行うストロボ照明部と、
   を備えることを特徴とする風力発電装置。
4. 前記ストロボ照明部は、前記ロータヘッドに設置されていることを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。

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