Tác giả: Trịnh Minh Thần
Bài viết được trích từ tài khoản chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học (ID: kexuedayuan)
——
Tôi không biết bạn có bao giờ nhận thấy rằng, từ máy bay, ô tô và tàu Harmony đến bàn phím, điện thoại di động và máy tính xách tay, tính thẩm mỹ của màu trắng dường như đã ăn sâu vào trái tim mọi người. Đối với các nhà sản xuất thiết kế sản phẩm, ngoài việc dựa vào hình thức bên ngoài, điều quan trọng hơn là giá sơn trắng thấp hơn nhiều so với sơn màu, do đó có thể giảm tổng chi phí xuống mức tối thiểu. Về lý do tại sao cối xay gió luôn có màu trắng và không thể có màu đỏ, cam, vàng, xanh lá cây, xanh lam hoặc tím thì có một lý do sâu xa hơn.
Tua bin gió toàn màu trắng (Nguồn: VEER)
Bí mật của tuabin gió trắng
Ánh sáng trắng là hỗn hợp của tất cả ánh sáng khả kiến trong quang phổ và thường được coi là "không màu" và hầu như không hiện diện trong trường thị giác của chúng ta. Màu trung tính đơn điệu này không gây hấn và có thể "cùng tồn tại một cách hài hòa" với môi trường xung quanh. Những tua-bin gió màu trắng hiếm khi khiến những người xung quanh cảm thấy đột ngột.
Việc sơn tuabin gió theo màu sắc của môi trường xung quanh có thể giúp chúng hòa hợp với môi trường xung quanh ở mức độ lớn nhất có thể. Tùy theo địa hình địa phương, tua bin gió có màu vàng sa mạc, xanh đồng cỏ, xanh đại dương và nhiều phiên bản khác. Liệu chúng có thể "hòa nhập" với môi trường không? Tuy nhiên, môi trường bề mặt không phải là tĩnh. Vào mùa đông, mùa thu, mùa xuân, mùa hè, ngày và đêm, ngày nắng, ngày mưa và ngày tuyết, môi trường xung quanh sẽ hiện lên những màu sắc hoàn toàn khác nhau và màu trắng đa năng chắc chắn là sự lựa chọn an toàn nhất.
Tua bin gió (Nguồn: VEER)
Màu trắng rất phù hợp với môi trường tự nhiên, nhưng mặt khác, nó cũng làm nổi bật sự hiện diện của các tuabin gió. Ngoài tuyết, bề mặt màu trắng rất hiếm khi được nhìn thấy trong tự nhiên. Phi công trên không dễ dàng nhìn thấy các tua-bin gió trắng cao chót vót trên mặt đất và tránh những chướng ngại vật này trước. Để làm cho tua-bin gió dễ nhận biết hơn, đầu cánh quạt thường được sơn sọc đỏ (dải đèn hiệu) và cabin cũng sẽ nhấp nháy đèn hiệu màu đỏ vào ban đêm. Theo tiêu chuẩn của Đức, khi một tua-bin gió cách sân bay trong phạm vi 5 km, cần phải đánh dấu một vạch đánh dấu dẫn đường trên đầu cánh tua-bin, và nếu nằm ngoài phạm vi 5 km, cần phải đánh dấu hai vạch đánh dấu dẫn đường. Hầu hết các quốc gia đều không có tiêu chuẩn cho biển báo hàng hải. Ở các trang trại gió trong nước, bạn có thể thấy những cánh quạt hoàn toàn màu trắng, nhưng thường có những cánh quạt có một, hai hoặc thậm chí ba ký hiệu dẫn đường được phun trên đó. Ngoài màu đỏ còn có các màu khác như cam, xanh, đen, v.v.
Tua bin gió có nhãn màu đỏ (Nguồn ảnh: VEER)
Tuổi thọ thiết kế của tua-bin gió là 20-25 năm và chúng hoạt động trong môi trường tự nhiên khắc nghiệt. Ngoài việc “uống gió Tây Bắc” mỗi ngày, chúng còn phải “tắm nắng” trong thời gian dài. Màu trắng không dễ hấp thụ tia cực tím trong ánh sáng mặt trời, giúp giảm bớt vấn đề tản nhiệt của các thiết bị điện như máy phát điện, bộ chuyển đổi bên trong thiết bị. Đồng thời, nó làm giảm nguy cơ dầu bôi trơn, mỡ bị khô và tạo ra bọt khí. Bề mặt màu trắng giúp nhân viên vận hành và bảo trì quan sát các vết dầu trên bề mặt và xử lý kịp thời. Ngoài ra, giá sơn trắng thấp hơn cũng sẽ làm giảm chi phí sản xuất, vận hành và bảo trì các thiết bị.
Tua bin gió màu tím? Ngoài việc mát mẻ, nó còn có tác dụng xua đuổi côn trùng~
Tua bin gió màu trắng vừa đẹp vừa tiết kiệm, nhưng chúng không hoàn hảo. Vì màu trắng có xu hướng thu hút côn trùng nên côn trùng di chuyển xung quanh tua-bin gió sẽ bị luồng khí mạnh do cánh quạt quay nhanh tạo ra cuốn vào. Xác của chúng sẽ bám vào mép trước của cánh quạt với số lượng lớn, điều này sẽ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất khí động học của tuabin gió và làm giảm hiệu suất phát điện của nó. Ngoài ra, côn trùng còn thu hút sự chú ý của các loài ăn thịt như chim vừa và nhỏ và dơi. "Con bọ ngựa rình con ve sầu mà không biết rằng có con chim vàng anh phía sau nó." Các loài săn mồi cấp cao hơn, chẳng hạn như chim ưng, cũng có thể chọn bay lơ lửng trên các tuabin gió. Do đó, các cánh quạt đang quay có khả năng gây nguy hiểm cho các loài chim xung quanh và bản thân các cánh quạt có thể bị va chạm, làm giảm độ tin cậy của cấu trúc.
Các tổ chức bảo vệ người dậy sớm phản đối mạnh mẽ việc phát triển và xây dựng các trang trại điện gió. Tuy nhiên, khi họ nhận ra rằng việc phát điện nhiệt sẽ gây hại nghiêm trọng hơn cho các loài chim, họ dần chấp nhận phát điện bằng gió. Tuy nhiên, họ đặc biệt khuyến nghị sử dụng sơn màu tím để phun lên tua-bin gió vì màu tím có tác dụng xua đuổi côn trùng và do đó bảo vệ an toàn cho các loài chim ở mức độ cao nhất. Họ khẳng định đây là màu sắc tốt nhất cho tuabin gió.
Các cuộc điều tra thực tế đã chỉ ra rằng côn trùng có xu hướng tránh xa một số màu sắc nhất định và chúng đặc biệt thích màu vàng, vì vậy giấy dính màu vàng được sử dụng trên đất nông nghiệp để tiêu diệt côn trùng. Theo quan điểm này, các tua-bin gió nên tránh sử dụng màu vàng. Hiện nay, chỉ có phần móng dưới của một số tua-bin gió ngoài khơi có màu vàng.
Giấy chống côn trùng màu vàng được bán trên Amazon (Nguồn: Amazon)
Mặc dù côn trùng thường tránh màu tím, nhưng trong tương lai, đây sẽ không phải là màu được lựa chọn cho hầu hết các tuabin gió. Các yếu tố như tiếng ồn, luồng không khí và nhiệt do tuabin gió tạo ra có thể là lý do khiến côn trùng tiếp cận tuabin gió. Mặc dù một số tuabin gió màu tím có tác dụng xua đuổi côn trùng nhất định nhưng không rõ ràng. Việc khám phá sự thật về lý do tại sao tuabin gió thu hút côn trùng vẫn cần phải có quá trình khám phá lâu dài. Trước đó, các tua-bin gió màu tím sẽ không được xây dựng và lắp đặt trên diện rộng.
Tua bin gió màu tím (Ảnh: mywindpowersystem.com, Patrick Finnegan)
Quạt đen cho phép chim "nhìn thấy" chướng ngại vật
Vào năm 2015, Cục Cá và Động vật hoang dã Hoa Kỳ ước tính có khoảng 300.000 con chim đã bị giết bởi các tuabin gió trên khắp Hoa Kỳ. Đây có thể là cái cớ hoàn hảo để phản đối năng lượng gió. Trump, "Vua của sự hiểu biết", đã đùa rằng các tua-bin gió là "nghĩa địa chim". Sau khi nhậm chức, ông đã bãi bỏ hoàn toàn một loạt các kế hoạch năng lượng sạch do vị tổng thống trước xây dựng.
Ngay từ năm 2003, W. Hodos, một học giả tại Đại học Maryland, đã phát hiện ra hiện tượng "vết nhòe chuyển động" hoặc "chuyển động mờ" ở các loài chim trong phòng thí nghiệm. Phân tích bằng các dụng cụ quang học cho thấy khi chim dần dần tiếp cận cánh quạt đang quay, tốc độ hình ảnh của cánh quạt trên võng mạc của chúng cũng tăng theo. Khi tốc độ hình ảnh đạt đến giới hạn trên, hình ảnh võng mạc của họ trở nên trong suốt và mờ đi. Những hình ảnh méo mó này được truyền đến não của chúng, và các loài chim sẽ coi khu vực này là nơi an toàn và tiếp tục bay, điều này làm tăng đáng kể khả năng đâm vào các tuabin gió.
Một trang trại gió có thể trông giống như thế này từ góc nhìn của loài chim (Nguồn ảnh: discoverwindenergy.com)
Vì chim khó có thể phát hiện ra các tua-bin gió đang quay khi đang bay, liệu việc cung cấp cho chúng một số tín hiệu trực quan có hữu ích không? Ví dụ, sơn lá theo nhiều màu sắc và họa tiết khác nhau. Vào tháng 6 năm 2020, các nhà nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu Thiên nhiên Na Uy và Đài quan sát chim Hồ Ansø đã công bố một phát hiện gây sốc trên tạp chí Ecology and Evolution. Họ đã tiến hành thử nghiệm tại một trang trại gió ở quần đảo Smøla ở Na Uy và phát hiện ra rằng số lượng chim chết đã giảm 70% khi một trong ba cánh tuabin gió được sơn màu đen.
Một tua bin gió với các cánh được sơn đen (Nguồn: arstechnica.com)
Trang trại điện gió Smøla giai đoạn II có tổng cộng 68 tua-bin gió với cánh quạt dài 40 mét. Từ năm 2006 đến năm 2016, các nhà điều tra đã tiến hành 9.557 cuộc kiểm tra theo lịch trình bằng chó nghiệp vụ và phát hiện 464 xác chim. Để tiến hành thí nghiệm đối chứng giữa trước và sau khi xử lý, 4 tuabin gió được chọn làm nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng.
Trong giai đoạn 2006-2013, không có biện pháp xử lý nào được thực hiện trên các tuabin gió ở cả hai nhóm. Bốn tuabin gió thử nghiệm đã giết chết tổng cộng 11 con chim, bao gồm sáu con đại bàng đuôi trắng (Haliaeetus albicilla). Ngoài ra còn có năm con gà gô liễu (Lagopus lagopus), nhưng chúng không bị giết bởi cánh quạt quay mà do đập vào tháp tua bin gió. Trong cùng thời gian đó, bốn tuabin điều khiển đã giết chết bảy con chim. Hai nhóm tua-bin gió được đặt gần nhau nên sự khác biệt đáng kể này có thể là do một số yếu tố khác chưa được biết đến.
Vào năm 2013, một cánh của mỗi một trong bốn tua-bin thử nghiệm đã được sơn màu đen. Trong 3 năm tiếp theo, tổng cộng có 6 xác chim được tìm thấy. Ngược lại, bốn tua-bin gió kiểm soát đã giết chết 18 con chim. Điều đó có nghĩa là việc nhuộm đen một chiếc lá có thể làm giảm tỷ lệ tử vong hàng năm của chim gần 70 phần trăm.
Trên thực tế, xét về góc độ quang phổ, một số động vật có tế bào hình nón trong võng mạc tạo ra thị lực màu sắc và các sắc tố thị giác trong tế bào này có thể hấp thụ sóng điện từ có bước sóng khác nhau. Các dải quang phổ mà tế bào hình nón ở mắt người nhạy cảm nhất là ánh sáng đỏ, xanh lam và xanh lục, trong khi chim có bốn loại tế bào hình nón nhạy cảm với ánh sáng đỏ, xanh lam, xanh lục và tia cực tím.
Độ nhạy sáng của tế bào hình nón ở người và chim (Nguồn ảnh: Palaeontologia Electronica)
Hãy nghĩ xem, nếu hai hoặc thậm chí ba chiếc lá được sơn đen, liệu tỷ lệ tử vong có giảm thêm nữa không? Trước khi khám phá thêm, khả năng lặp lại của thí nghiệm này cần được xác nhận lại một lần nữa, vì kết quả lý tưởng có thể là do ngẫu nhiên. Do đó, trước khi cánh quạt đen được sử dụng rộng rãi, vẫn cần phải tiến hành các cuộc điều tra dài hạn và tích lũy dữ liệu ở nhiều trang trại gió để đưa ra kết luận chính xác và phổ quát hơn.
Ngoài việc tạo ra điện, tua bin gió cũng có thể là tác phẩm nghệ thuật
Tất cả các tua-bin gió màu trắng đều có phần đơn điệu, vì vậy để tua-bin gió phản ánh tốt hơn phong tục và thói quen địa phương, một trang trại gió mang đặc điểm địa phương đã được xây dựng. Ở một số nơi, các tháp và cánh tua-bin gió được phun sơn các họa tiết và thiết kế mang đặc điểm văn hóa địa phương, biến chúng thành những tác phẩm nghệ thuật.
Ví dụ như chương trình biểu diễn dân gian ở Quảng Tây:
Trang trại gió Niutouling ở huyện Tiandeng, thành phố Sùng Tả, Quảng Tây (Nguồn ảnh: Zuojiang Daily)
Phim hoạt hình đáy vàng của Hà Nam:
Trang trại gió Tangyin ở Hà Nam (Nguồn ảnh: Wikipedia)
Tài liệu tham khảo:
[1] Roel May, Torgeir Nygard, Ulla Falkdalen, và cộng sự. Sơn đen: Hiệu quả của việc tăng khả năng hiển thị cánh quạt tua bin gió để giảm số lượng chim tử vong. Sinh thái và Tiến hóa. 2020;00:1–9.
[2] Hodos, W. Giảm thiểu vết nhòe chuyển động: Giảm va chạm của chim với tua-bin gió; Thời gian thực hiện: 12 tháng 7 năm 1999 - 31 tháng 8 năm 2002. Hoa Kỳ. 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] Nghị sĩ Rowe. SUY LUẬN GIẢI PHẪU VÒNG MẠC VÀ KHẢ NĂNG THỊ GIÁC CỦA ĐỘNG VẬT CÓ XƯƠNG SỐNG ĐÃ TUYỆT CHỦNG[J]. Palaeontologia Electronica, 2000, 3(1).
