Impulsada por inteligencia artificial, la tecnología de Argonne observa la actividad de las aves en las instalaciones solares

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Impulsada por inteligencia artificial, la tecnología de Argonne observa la actividad de las aves en las instalaciones solares

Newswise: los datos casi en tiempo real sobre las interacciones entre aves y energía solar ayudarán a la industria energética a comprender los riesgos y las oportunidades para la vida silvestre en las plantas de energía solar.

¿Cómo cambia un hábitat una matriz de paneles solares? La pregunta es compleja y cada vez más importante, ya que las plantas de energía solar proliferan en los Estados Unidos. Sin embargo, la industria y los investigadores actualmente no tienen muchas respuestas. Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía (DOE) están desarrollando tecnología que puede ayudar.

Al igual que en cualquier entorno al aire libre donde la vida silvestre está presente, en las instalaciones solares ocurre mucha actividad de aves que los humanos no ven. Las aves se alimentan, se aparean, anidan y lamentablemente mueren. El papel que juegan los paneles y el equipo en estas actividades es a menudo un misterio. El monitoreo humano en los sitios solares es limitado y solo puede revelar mucho.

“Las interacciones aviar-solar en tiempo real son un agujero negro en términos de datos”, dijo Misti Sporer, directora de desarrollo ambiental de la empresa de servicios públicos Duke Energy, que opera más de 65 plantas solares en los EE. UU. “No tenemos una imagen completa de cómo las aves usan estos sitios, porque en el momento en que pones a alguien en el suelo, las aves salen volando o hacen algo en reacción al topógrafo humano”.

“En realidad, estamos viendo que las aves usan el hábitat para buscar semillas, para lo que parece ser un comportamiento de anidación y lo que parece ser una interacción entre especies e intraespecies”. —Misti Sporer, Duke Energy

Un proyecto de $ 1.3 millones de tres años financiado por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del DOE tiene como objetivo permitir que las cámaras avanzadas y la inteligencia artificial hagan el trabajo de monitorear la actividad de las aves en las instalaciones solares. Desde la primavera de 2020, los investigadores de Argonne han estado recopilando videos en sitios de energía solar, incluido uno operado por Duke, y entrenando algoritmos informáticos para reconocer aves en las escenas. El sistema también está aprendiendo a clasificar tipos específicos de actividades, incluidas las colisiones con paneles.

Las leyes federales y estatales protegen muchas especies de aves y examinar el impacto ambiental es parte del cumplimiento de esas leyes. Los desarrolladores y operadores solares a menudo deben realizar evaluaciones de hábitat previas a la construcción y monitoreo de muertes posteriores a la construcción como parte de los requisitos de revisión ambiental para un proyecto. La tecnología de Argonne podría ayudar con esa tarea.

“Los gerentes hacen todo lo posible para minimizar los efectos negativos de las instalaciones utilizando la mejor ciencia disponible”, dijo Yuki Hamada, científico de teledetección en Argonne y líder del proyecto. “La mejor ciencia disponible, desafortunadamente, puede contener una incertidumbre considerable debido a la insuficiencia de datos en términos de calidad, cantidad y categoría”.

Un trabajador de energía solar podría encontrar un cadáver en el suelo cerca de algunos paneles, por ejemplo, pero a menudo no está claro cómo murió el ave. Una revisión de estudios de monitoreo de muertes en sitios solares, que fue financiada por la industria, encontró que la causa de la muerte no se pudo determinar en más de la mitad de los casos. Otro estudio publicado en 2022 encontró que las tasas de mortalidad de aves en proyectos solares a menudo se subestimaban debido a la “duración de monitoreo baja o insuficiente”.

Al recopilar una gran cantidad de datos casi en tiempo real que incluirían cualquier colisión, el sistema de monitoreo de Argonne podría llenar los vacíos de datos críticos para ayudar a comprender la causa y la magnitud de las muertes de aves.

Por otro lado, las instalaciones solares pueden fomentar comportamientos beneficiosos para las aves, y comprender más acerca de esos comportamientos podría conducir a diseños y prácticas de instalaciones que sean amigables con las aves. Los factores podrían incluir la ubicación de la instalación, el tipo y la ubicación del equipo y la vegetación que crece cerca. La tecnología también podría ayudar a iluminar qué tipos de aves están presentes en el área antes y después de que se construya un proyecto.

“En realidad, estamos viendo que las aves usan el hábitat para buscar semillas, para lo que parece ser un comportamiento de anidación y lo que parece ser una interacción entre especies e intraespecies”, dijo Sporer sobre los datos provenientes del sistema de Argonne en un sitio de Duke Energy en Arizona. . “Entonces, estoy sorprendido por la cantidad de uso de aves en el sitio en términos de aves que solo son aves, sin interacciones negativas”.

La tecnología Argonne se encuentra actualmente en las primeras etapas y se ha avanzado mucho. “Un gran enfoque ha sido recopilar muchos videos que podemos anotar y usar para entrenar nuestros modelos”, dijo Adam Szymanski, ingeniero de software de Argonne y líder técnico del proyecto. ​“También hemos construido y entrenado muchos de los algoritmos de aprendizaje automático necesarios para identificar aves en el paisaje y clasificar la actividad. Hemos logrado una precisión bastante alta en ambos frentes”.

En la fase actual del proyecto, Hamada, Szymanski y el equipo continúan refinando su modelo y demostrando un sistema prototipo funcional para la primavera de 2023.

Amanda Klehr, bióloga de proyectos de la firma consultora DNV Energy USA Inc., señaló que hay muchas preguntas abiertas relacionadas con la actividad de las aves y la muerte de aves en los sitios solares, particularmente en términos de qué fenómenos podrían ser regionales y cuáles podrían estar generalizados. El “efecto lago”, por ejemplo, donde las aves migratorias confunden los paneles solares con cuerpos de agua y chocan con ellos, es una teoría que se está explorando, particularmente con respecto al suroeste de los EE. UU.

“Lo principal que preguntan los desarrolladores de energía solar es qué debemos hacer en cuanto a los estudios previos a la construcción para comprender si existen o no riesgos potenciales para las aves que podrían afectarnos en nuestra región”, dijo. Agregó que el sistema de monitoreo de Argonne sería útil en su propia investigación de maestría en la Universidad de Massachusetts en Amherst, que está financiada por la Autoridad de Investigación y Desarrollo de Energía del Estado de Nueva York y se centró en cómo las aves usan los sitios solares en el noreste de EE. UU. durante la época de cría.

El Avian Solar Work Group, una colaboración entre grupos ambientalistas, académicos y la industria solar, está explorando una variedad de temas de investigación. La tecnología de monitoreo solar aviar de Argonne está ganando interés como herramienta no solo para la investigación, sino también para la ubicación y las operaciones. La capacidad de recopilar más datos con menos tiempo de itinerancia para humanos beneficiaría a la industria en el frente de permisos y cumplimiento.

“El monitoreo de la mortalidad posterior a la construcción tiende a requerir mucho tiempo, mucha mano de obra y es costoso”, dijo Sporer. Si bien aún es pronto para decirlo con certeza, dijo, con el monitoreo remoto “creemos que tendríamos menos horas de trabajo y, de hecho, podríamos observar la interacción en sí, en lugar del resultado sospechoso”.

Klehr señaló que agencias como el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU. y los departamentos ambientales estatales, que se encargan de preservar los recursos alrededor de un sitio solar, también desempeñan un papel en la determinación de cómo se llevan a cabo la investigación y el monitoreo.

“Como consultora que trabaja con operadores, generalmente tratamos de coordinarnos con las agencias”, dijo. ​“En el lado de la energía eólica, hay más énfasis en incorporar tecnología en el monitoreo. Ese también es un potencial para la energía solar, y las agencias lo están viendo de una manera más positiva”.

“La tecnología puede ser excelente, pero resolver problemas con la tecnología requiere que las personas realmente la usen”, dijo Hamada. “Esperamos seguir validando este sistema en el campo”.

Una vez que se complete el prototipo en 2023, el siguiente paso será implementar el sistema de Argonne en más sitios solares con socios de la industria.

Laboratorio Nacional de Argonne busca soluciones a problemas nacionales apremiantes en ciencia y tecnología. Argonne, el primer laboratorio nacional del país, lleva a cabo investigaciones científicas básicas y aplicadas de vanguardia en prácticamente todas las disciplinas científicas. Los investigadores de Argonne trabajan en estrecha colaboración con investigadores de cientos de empresas, universidades y agencias federales, estatales y municipales para ayudarlos a resolver sus problemas específicos, promover el liderazgo científico de Estados Unidos y preparar a la nación para un futuro mejor. Con empleados de más de 60 países, Argonne es administrado por UChicago Argonne, LLC para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU.

La Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. es el mayor patrocinador individual de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite https://​ener​gy​.gov/​s​c​ience.

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