風(fēng)力發(fā)電機(jī)為什么都是白色的，就不能赤橙黃綠青藍(lán)紫嗎？？？

不知道你是否在意過，大到飛機(jī)、汽車、和諧號(hào)，小到鍵盤、手機(jī)、筆記本，白色美學(xué)似乎深入人心。對于產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造商而言，除了靠顏值出道，更重要的是白色涂料的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于彩色涂料，整體成本可以降到最低。

不過，至于風(fēng)力發(fā)電機(jī)為什么總是白色，不可以是赤橙黃綠青藍(lán)紫，就存在更深層次的原因了~

通體潔白的風(fēng)力發(fā)電機(jī)（圖源：VEER）

風(fēng)力機(jī)選擇白色的奧秘

白光是光譜中所有可見光的混合產(chǎn)物，通常被認(rèn)為是“無色”的，在我們視野中幾乎沒有存在感。這種單調(diào)的中性色沒有侵略性，可以與周圍的環(huán)境“和諧共存”，白色風(fēng)力機(jī)很少會(huì)讓周圍的民眾感到突兀。

將風(fēng)力機(jī)涂成周圍環(huán)境的顏色，能夠在最大程度上融入當(dāng)?shù)丨h(huán)境。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?，風(fēng)力機(jī)推出荒漠黃、草原綠、海洋藍(lán)等版本，豈不是可以和環(huán)境“融為一體”？不過，地表環(huán)境并不是一成不變的，冬秋春夏、白晝黑夜、晴天雨雪，周圍的環(huán)境會(huì)呈現(xiàn)出截然不同的顏色，而百搭的白色無疑是最穩(wěn)妥的選擇。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)（圖源：veer圖庫）

白色與自然環(huán)境的兼容性很強(qiáng)，而另一方面，白色也會(huì)凸顯出風(fēng)力機(jī)的存在。除了下雪，大自然中很少會(huì)形成白色的地表?？罩械娘w行人員更容易看清楚地面上高聳的白色風(fēng)力發(fā)電機(jī)，提前躲避這些障礙物。

為了使風(fēng)力機(jī)更加顯眼，葉片尖部往往還涂有紅色條帶（航標(biāo)帶），夜晚機(jī)艙也會(huì)閃爍紅色的航標(biāo)燈。根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組距離機(jī)場 5 公里范圍內(nèi)，葉尖需要標(biāo)記一條航標(biāo)帶，而在 5 公里范圍之外，需要標(biāo)記兩條航標(biāo)帶。而大多數(shù)國家并沒有有關(guān)航標(biāo)帶的標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)的風(fēng)電場，你可以看到通體潔白的葉片，但更多的是噴涂有一道、兩道甚至三道航標(biāo)的葉片，顏色除了紅色，還有橙色、藍(lán)色和黑色等等。

帶紅標(biāo)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)（圖片來源：veer圖庫）

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)使用壽命在 20-25 年，它們工作在惡劣的自然環(huán)境中。除了日?！昂任鞅憋L(fēng)”，它們還要長期“曬日光浴”。白色不容易吸收太陽光中的紫外線輻射，有利于緩解機(jī)組內(nèi)部發(fā)電機(jī)、變流器等電氣設(shè)備的散熱問題，同時(shí)會(huì)降低潤滑油、潤滑脂發(fā)生干燥，產(chǎn)生氣泡的風(fēng)險(xiǎn)。白色外觀有利于運(yùn)維人員觀察到表面的油污，并及時(shí)進(jìn)行處理。此外，白色涂料相對較低的價(jià)格也會(huì)降低機(jī)組的制造和運(yùn)維成本。

紫色風(fēng)力發(fā)電機(jī)？除了炫酷還驅(qū)蟲~

白色風(fēng)力機(jī)集美觀與經(jīng)濟(jì)于一身，但也并非完美無瑕。由于白色傾向于吸引昆蟲，因此在風(fēng)力機(jī)的周圍活動(dòng)的昆蟲會(huì)被卷入由快速旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生的強(qiáng)烈氣流中，它們的尸體大量地粘附在葉片前緣，會(huì)極大程度上影響風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)性能，降低發(fā)電性能。此外，昆蟲會(huì)引起中小型鳥類、蝙蝠等捕食者的關(guān)注。“螳螂捕蟬，黃雀在后”，更高一級(jí)的捕食者，例如鷹隼等猛禽也會(huì)選擇盤旋在風(fēng)力機(jī)的上空。因此，旋轉(zhuǎn)的葉片是周圍鳥類的潛在危險(xiǎn)，而葉片受到撞擊也會(huì)對自身的結(jié)構(gòu)可靠性造成隱患。

早期的鳥類保護(hù)組織極力反對風(fēng)電場的開發(fā)建設(shè)，當(dāng)意識(shí)到火力發(fā)電會(huì)對鳥類造成更嚴(yán)重的危害后，逐漸接納了風(fēng)力發(fā)電。不過他們強(qiáng)烈建議采用紫色顏料對風(fēng)力機(jī)進(jìn)行噴涂，原因是紫色會(huì)驅(qū)除昆蟲，進(jìn)而可以最大程度上保護(hù)鳥類的安全。他們聲稱這是風(fēng)力機(jī)最好的顏色。

實(shí)際調(diào)查表明，昆蟲的確對特定的顏色有一定的趨避性，它們對黃色情有獨(dú)鐘，因此農(nóng)田中會(huì)采用黃色膠粘紙消除昆蟲。從這個(gè)角度上考慮，風(fēng)力機(jī)要避免使用黃色，目前只有一些海上風(fēng)電機(jī)組的底部基礎(chǔ)是黃顏色的。

亞馬遜網(wǎng)站上售賣的黃色粘蟲紙（圖源：Amazon）

盡管昆蟲普遍會(huì)對紫色避而遠(yuǎn)之，但紫色并不會(huì)成為未來大多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選擇。風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的噪聲、氣流、熱量等因素都是昆蟲靠近風(fēng)力機(jī)的潛在原因。一些紫色風(fēng)力機(jī)雖然有一定的驅(qū)蟲效果，但并不明顯，而發(fā)掘出風(fēng)力機(jī)吸引昆蟲的真相仍需要長期的探索，而在此之前，紫色的風(fēng)力機(jī)并不會(huì)被大面積建設(shè)安裝。

紫色的風(fēng)力機(jī)（Photo: mywindpowersystem.com，Patrick Finnegan）

黑色風(fēng)機(jī)，讓小鳥“看見”障礙物

2015 年，美國魚類及野生動(dòng)物保護(hù)組織預(yù)計(jì)，全美范圍內(nèi)大約已經(jīng)有 30 萬只鳥類被風(fēng)力機(jī)殺害。這也許成為了抵制風(fēng)電的一個(gè)完美借口，“懂王”特朗普戲稱風(fēng)力發(fā)電機(jī)為“鳥類的墓地”（bird graveyard），他上臺(tái)后完全廢除了上屆總統(tǒng)制定的一系列清潔能源計(jì)劃。

早在 2003 年，馬里蘭大學(xué)（University of Maryland）的學(xué)者 W. Hodos 在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了鳥類的“運(yùn)動(dòng)視覺模糊”（motion smear" or"motion blur）現(xiàn)象。使用光學(xué)儀器進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鳥類逐漸接近旋轉(zhuǎn)的葉片時(shí)，它們視網(wǎng)膜上葉片的成像速度會(huì)隨之增加，而當(dāng)成像速度達(dá)到上限后，它們的視網(wǎng)膜圖像變得透明而模糊，這些失真的圖像被傳輸?shù)剿鼈兊拇竽X，鳥類會(huì)將這個(gè)區(qū)域默認(rèn)為安全區(qū)域并繼續(xù)飛行，這就大大增加了它們撞擊風(fēng)力機(jī)的概率。

鳥類眼中的風(fēng)電場可能類似于這個(gè)樣子（圖源：discoverwindenergy.com）

既然鳥類在飛行時(shí)不太容易觀察到旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機(jī)，那么給它們在視覺多一些提示會(huì)不會(huì)有所幫助？比如，把葉片涂成不同的顏色以及花紋。2020 年 6 月，挪威自然研究所和安索湖鳥類觀測站的研究人員在期刊 Ecology and Evolution 發(fā)表了一個(gè)令人震驚的發(fā)現(xiàn)，他們在挪威 Sm?la 群島的一個(gè)風(fēng)電場開展了一項(xiàng)測試，當(dāng)三支風(fēng)電葉片中的一支被涂成黑色后，鳥類的死亡數(shù)量下降了 70%。

一只葉片被涂成黑色的風(fēng)力發(fā)電機(jī)（圖源：arstechnica.com）

Sm?la 風(fēng)電場二期共有 68 臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，葉片長度為 40 米。在 2006-2016 年間，調(diào)查人員配合訓(xùn)練犬共開展了 9557 次定期檢查，發(fā)現(xiàn)了 464 具鳥類的尸體。為了開展前后處理的對照實(shí)驗(yàn)，各選取了 4 臺(tái)風(fēng)力機(jī)作為實(shí)驗(yàn)組和對照組。

在 2006-2013 年間，兩個(gè)組的風(fēng)力機(jī)均未進(jìn)行處理。4 臺(tái)實(shí)驗(yàn)風(fēng)力機(jī)共殺死了包含 6 只白尾海雕（Haliaeetus albicilla）在內(nèi)的 11 只鳥類。此外還有 5 只柳雷鳥（Lagopus lagopus），但它們并不是死于旋轉(zhuǎn)的葉片，而是撞上了風(fēng)力機(jī)的塔筒。在同一時(shí)間段內(nèi)，4 臺(tái)控制組風(fēng)力機(jī)造成了 7 只鳥類死亡。兩組風(fēng)力機(jī)緊緊相鄰，因此這個(gè)顯著的差異可能來源于其它某種尚不明確的因素。

在 2013 年，4 臺(tái)測試組風(fēng)力機(jī)的每臺(tái)機(jī)組的一個(gè)葉片被涂成了黑色。在接下來的 3 年內(nèi)，共發(fā)現(xiàn)了 6 只鳥類尸體。相比之下，4 臺(tái)控制組風(fēng)力機(jī)卻導(dǎo)致 18 只鳥類的死亡。也就是說，將一只葉片涂成黑色可以使鳥類年死亡率下降了近 70%。

事實(shí)上，從光譜上看，有些動(dòng)物的視網(wǎng)膜中存在產(chǎn)生色覺的視錐細(xì)胞，細(xì)胞中的視色素可以吸收不同波段波長的電磁波。人眼中的色錐細(xì)胞最敏感光譜波段為紅光、藍(lán)光、綠光，而鳥類擁有四種類型視錐細(xì)胞，對紅光、藍(lán)光、綠光和紫外光都很敏感。

人和鳥類視錐細(xì)胞對光的敏感性（圖片來源：Palaeontologia Electronica）

思考一下，如果將兩只葉片甚至三只葉片涂黑，會(huì)使死亡率進(jìn)一步下降么？在后續(xù)繼續(xù)深入探索之前，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性值得再次確認(rèn)，看起來非常理想的結(jié)果可能是偶然因素導(dǎo)致的。因此，在黑色葉片廣泛應(yīng)用之前，仍需要在多個(gè)風(fēng)電場開展長期的調(diào)查并積累數(shù)據(jù)，得出更為準(zhǔn)確普適的結(jié)論。

風(fēng)機(jī)除了發(fā)電也可以是藝術(shù)品

都是白色的風(fēng)力發(fā)電機(jī)未免有些單調(diào)，為了使風(fēng)力機(jī)更好地承載民風(fēng)民俗，打造當(dāng)?shù)靥厣L(fēng)電場。也有的地方，將風(fēng)力機(jī)的塔筒和葉片表面噴繪有具有地方文化特色的圖案和花紋，成為藝術(shù)品。

比如廣西的民俗秀：

廣西崇左市天等縣牛頭嶺風(fēng)電場（圖源：左江日報(bào)）

河南的黃底漫畫：

河南湯陰風(fēng)電場（圖片來源：維基百科）

參考文獻(xiàn)：

[1] Roel May, Torgeir Nygard, Ulla Falkdalen, et al. Paint it black: Efficacy of increased wind turbine rotor blade visibility to reduce avian fatalities. Ecology and Evolution. 2020;00:1–9.

[2] Hodos, W. Minimization of Motion Smear: Reducing Avian Collision with Wind Turbines; Period of Performance: July 12, 1999 -- August 31, 2002. United States. doi:10.2172/15004460.

[3] https://discoverwindenergy.com/the-colors-of-the-wind-turbines-why-are-wind-turbines-white/

[4] https://arstechnica.com/science/2020/08/black-paint-on-wind-turbines-helps-prevent-bird-massacres/

[5]

https://www.mywindpowersystem.com/2013/05/14/why-are-wind-turbines-white/

[6] Rowe M P . INFERRING THE RETINAL ANATOMY AND VISUAL CAPACITIES OF EXTINCT VERTEBRATES[J]. Palaeontologia Electronica, 2000, 3(1).