JP2010239912A - 鳥類退避装置および風力発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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近赤外線を照射する近赤外線照射部と、を備える
【選択図】図１

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、例えば夜間や、霧や靄のときの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、夜間や、霧や靄のときも飛行する鳥はおり、特に、霧が出ているとき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夜間や、霧や靄のときに飛行する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近赤外線を照射する近赤外線照射部と、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近赤外線を照射するため、夜間や、霧や靄のときに飛行して、近赤外線を見ることができる鳥類には、太陽が出ていなくても、回転するブレードが近赤外線写真のように明確に視認される。このため、近赤外線を見ることができる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、夜間、霧や靄のときのように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。

上記の近赤外線照射部の光源は、近赤外線ＬＥＤであるとよい。ここで、近赤外線ＬＥＤとは、およそ700nmから2500nmの波長の近赤外線を照射する発光ダイオードである。近赤外線ＬＥＤ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近赤外線を照射する近赤外線照射部と、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であって、近赤外線を見ることができる鳥類には、回転するブレードが明確に視認される。このため、近赤外線を見ることができる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、夜間、霧や靄のときのように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。

上記の近赤外線照射部は、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、近赤外線照射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に的確に近赤外線を照射することができる。従って、風力発電装置に接近する鳥類であって、近赤外線を見ることができる鳥類に対し、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。 ロータヘッドに近赤外線照射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近赤外線を照射する近赤外線照射部１４と、から構成される。本実施形態では、近赤外線照射部１４からの近赤外線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、近赤外線照射部１４から、ブレード２１の一部または全部に近赤外線が照射される。近赤外線が照射されることにより、近赤外線が見える鳥にはブレード２１がはっきりと視認される。従って、近赤外線が見える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。

近赤外線照射部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。近赤外線照射部１４の光源には、例えば近赤外線ＬＥＤが用いられる。近赤外線ＬＥＤ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，近赤外線ＬＥＤ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。近赤外線ＬＥＤの照射する近赤外線の波長は、およそ700nmから2500nmの間から選択すればよい。例えば、735nm、808nm、940nmの波長の発光ダイオードが市販されており、容易に手に入れることができる。

広い範囲に近赤外線を照射する場合は、光を広げるために，球面上に近赤外線ＬＥＤを配設してもよいし、図１に示すように、近赤外線照射部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、近赤外線を所定平面内で拡散させることができる。

なお、夜間や、霧や靄のときで、撮像部１１が撮影した画像をもとに鳥を検出することができない場合は、適当な時間間隔で近赤外線照射を行えばよい。例えば１０分間隔でブレード２１に近赤外線を照射することにより、経済性を大きく損なわずに、近赤外線が見える鳥にブレード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，ロータヘッドに近赤外線照射部を設置した状態を説明するための側面図である。近赤外線照射部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近赤外線を照射する。図２に示すように、ブレード２１の数と同じ数の近赤外線ＬＥＤ（近赤外線照射部）１４を設置することにより、ブレード２１を的確に近赤外線照射することができ、近赤外線が見える鳥の視認性を高めることができる。

近赤外線照射は、ブレード２１の先端から約１／３の範囲を照射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先端付近を近赤外線照射して、近赤外線が見える鳥にブレード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に正面から近赤外線照射する場合は、近赤外線照射部１４を例えばタワー２４に設置してもよい。また、近赤外線照射部１４をナセル２３に設置してブレード２１を後方から近赤外線照射することもできる。

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を特に近赤外線照射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 …近赤外線ＬＥＤ（近赤外線照射部）
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近赤外線を照射する近赤外線照射部と、
   を備えることを特徴とする鳥類退避装置。
2. 前記近赤外線照射部の光源は、近赤外線ＬＥＤ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近赤外線を照射する近赤外線照射部と、
   を備えることを特徴とする風力発電装置。
4. 前記近赤外線照射部は、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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