Sự kết hợp giữa máy bay không người lái, robot và các tín hiệu hình ảnh thiết kế đặc biệt có thể chuyển hướng chim bay khỏi đường dây điện ở xứ Scotland (Vương quốc Anh).

Ngăn cách đời sống của động vật và các thiết bị truyền tải và phân phối điện là vì lợi ích của mỗi bên, từ các kỹ sư và khách hàng sử dụng điện cho đến bản thân các động vật này.

Công ty Scottish & Southern Electricity Networks (SSEN) Transmission chịu trách nhiệm về lưới điện truyền tải ở các vùng phía bắc xứ Scotland, duy trì mạng lưới các đường dây truyền tải 132kV, 220kV, 275kV và 400kV cũng như cáp ngầm dưới đất, cáp ngầm dưới đáy biển và các trạm biến áp liên quan. SSEN Transmission cộng tác chặt chẽ với National Grid ESO, đơn vị vận hành lưới điện của Vương quốc Anh.

Sản xuất hơn 9GW năng lượng tái tạo và thêm 40GW đã có kế hoạch, Scotland là nhà xuất khẩu ròng năng lượng tái tạo và là một phòng thí nghiệm các loại năng lượng xanh, với việc thử nghiệm gió ngoài khơi cũng như máy phát điện sóng và thủy triều ngoài khơi bờ biển Scotland. Khoảng 2/3 điện phát ra trong mạng lưới của SSEN Transmission truyền tải đến các trung tâm phụ tải ở miền nam. Hoạt động như một công ty độc quyền tự nhiên, SSEN Transmission do Văn phòng Thị trường Khí và Điện (gọi tắt là Ofgem) điều tiết, Ofgem cũng là đơn vị có quyền quyết định mức doanh thu mà SSEN được phép hưởng và đầu tư vào việc tăng cường lưới điện.

Thiết bị chuyển hướng chim bay trên một đường dây vào ban ngày. Các thiết bị chuyển hướng chim bay này có thiết kế dưới sự trợ giúp của các nhà sinh học về loài chim để đảm bảo chúng cung cấp cho chim một tín hiệu trực quan để thay đổi đường bay từ mọi góc độ, bất kể thời gian trong ngày hay thời tiết (Ảnh st)

Bảo vệ chim và lưới điện

Với mục tiêu đạt mức phát thải cacbon ròng bằng 0 vào năm 2030, SSEN Transmission có một trách nhiệm kép: Giữ đường dây điện an toàn khỏi các động vật và ngược lại. Chim là mối quan tâm đặc biệt lớn do những rủi ro đáng kể mà chúng gây ra cho lưới điện, từ việc làm tổ nguy hiểm đến việc đậu không an toàn cho đến va chạm đường dây điện gây tử vong.

Năm 2022 tại Trạm biến áp Alyth, đơn vị vận hành lưới điện này đã xây dựng các bệ làm tổ cho một đôi chim ưng biển di cư từ Châu Phi. Hoạt động này đã thành công vì các loài chim săn mồi này đã có thể giao phối, ấp trứng và nuôi những chú chim non khỏe mạnh, mỗi chú chim non đều thực hiện chuyến bay trở về phương Nam. Kể từ đó, người ta đã phát hiện thấy các loài chim săn mồi đậu trên đỉnh của một trong những cột truyền tải cao 48m của SSEN trong một lần kiểm tra bảo trì thường xuyên. Bằng cách cung cấp cho chúng một không gian làm tổ thay thế, SSEN đã ngăn chặn sự tiếp xúc không có lợi giữa các loài chim và thiết bị T&D, gây hại cho cả chim và lưới điện. Đây là một cách để chuyển hướng bay của các loài chim khỏi thiết bị điện có khả năng gây nguy hiểm tiềm ẩn.

Ngoài ra, khi mục tiêu phát thải cacbon ròng bằng 0 đang đến gần và nhu cầu về các đường dây điện bổ sung đi qua môi trường sống nhạy cảm của loài chim tăng lên, SSEN đã đặt ra mục tiêu mới là lắp đặt thiết bị chuyển hướng chim bay có hình dạng và thiết kế tương phản nhất để tăng cường tầm nhìn và ngăn ngừa va chạm gây tử vong.

Trong các cuộc thử nghiệm tại bãi tập Keltbray, máy bay không người lái chạy bằng rotor đã có thể nâng robot lên và khéo léo đưa chúng vào đúng vị trí trên các dây chống sét trong khoảng một phút rưỡi, tức là khoảng 500 chiếc trong một ngày, bao gồm cả việc ghi lại vị trí của các bộ chuyển hướng bằng GPS (Ảnh st)

Chuyển hướng chim bay một cách an toàn

Một cách khác để giữ cho chim và thiết bị T&D an toàn đối với nhau là cung cấp cảnh báo trực quan giúp chim thay đổi đường bay và tránh nguy hiểm. Chim nhiều khi thấy đường dây điện là nơi hấp dẫn để đậu hoặc là vật gây trở ngại trên đường bay của chúng. Việc giữ chim và đường dây điện tách biệt với nhau là vì lợi ích tốt nhất của mỗi bên. Thiết bị chuyển hướng bay của chim là những thiết bị đơn giản có thể cung cấp cho chim tín hiệu trực quan để tránh các đường dây điện bằng cách làm cho đường dây dễ thấy hơn.

Trong một lần tìm kiếm bộ chuyển hướng có độ tương phản cao nhất, SSEN Transmission đã tìm đến Công ty Power Line Sentry (bang Colorado), công ty chuyên về giảm thiểu tác động của động vật hoang dã. Công ty này đã làm việc với các nhà nhãn khoa loài chim để phát triển các thiết bị chuyển hướng chim bay (BFD) Hawk Eye (Mắt chim ưng) ngày nay. Thiết bị chuyển hướng này độc đáo trong số các tùy chọn đánh dấu đường dây với các tính năng hiển thị cao. Hawk Eye có dạng chiếc lều hình chữ A với các sắc màu lăng kính tương phản và phát sáng 24 giờ, nó mang lại hiệu ứng chuyển động mà không có các thành phần cơ học hoặc trượt dây, cung cấp tải trọng gió và tải trọng băng thấp và xếp hạng cho các hệ thống lên đến 345kV mà không có phóng điện vầng quang và có thể lắp đặt an toàn với robot FulcrumAir LineFly. Đây là tất cả các đặc điểm quan trọng để chuyển hướng chim bay khỏi đường dây điện và để lắp đặt an toàn và hiệu quả.

Cùng làm việc với SSEN Transmission, FulcrumAir và công nghệ của Power Line Sentry đã khiến cho ý tưởng chuyển hướng chim bay này thành công.

FulcrumAir thiết kế và chế tạo các máy bay không người lái và robot độc đáo và vào năm 2020, họ đã thiết kế LineFly để lắp đặt thiết bị chuyển hướng chim bay được ưa chuộng nhất ở Bắc Mỹ: chiếc BFD Hawk Eye của Power Line Sentry. Quy trình lắp đặt rất đơn giản, an toàn và hiệu quả: máy bay không người lái E2500 có lực nâng rất lớn để nâng robot LineFly cùng với các BFD Hawk Eye lên đường dây và lắp đặt các BFD theo trình tự một cách tự động, do các nhà điều hành của FulcrumAir kiểm soát từ mặt đất.

Các đội thợ của Fulcrum Air đang chất đồ lên máy bay Linefly (Ảnh st)

Công nghệ của Fulcrum Air có thể lắp đặt khoảng 500 bộ chuyển hướng Hawk Eye mỗi ngày theo khoảng cách đo khuyến cáo đồng thời ghi lại các tọa độ GPS (Ảnh st)

An toàn và hiệu quả

SSEN Transmission có mục tiêu kết hợp giữa bảo vệ chim hiệu quả, lắp đặt an toàn và không có thời gian ngừng hoạt động mạng lưới điện. Giải pháp này kết hợp robot và máy bay không người lái do FulcrumAir và Power Line Sentry thực hiện đáp ứng cả ba yêu cầu này. Robot LineFly lắp đặt hoàn chỉnh các bộ chuyển hướng chim Hawk Eye trong khoảng một phút rưỡi, và có thể hoạt động trên dây nối đất hoặc dây chống sét với đường dây truyền tải đang mang điện hoặc trực tiếp trên các đường dây phân phối đang mang điện.

Nhiều phương pháp chính thống hơn để đặt các thiết bị chuyển hướng chim bay trên các đường dây sẽ sử dụng các bệ làm việc nâng cao và công nhân đường dây với sào cách điện — do đó gây ra các rủi ro về an toàn. Máy bay không người lái và robot có thể thực hiện công việc của họ mà không yêu cầu bất kỳ người nào làm việc trên cao. Điều này mở ra cho các đội bảo trì nhiều cửa số thời gian hơn, nhiều cách tiếp cận các khu vực xa xôi hoặc môi trường cực đoan cũng như quy trình làm việc hiệu quả.

Khả năng của robot

Robot cũng có khả năng tháo BFD Hawk Eye, một kỹ năng mà nhóm kỹ sư của SSEN yêu cầu. Công nghệ của FulcrumAir có thể lắp đặt khoảng 500 thiết bị chuyển hướng Hawk Eye trong một ngày đồng thời ghi lại tọa độ GPS. Quy trình lắp đặt, tháo gỡ và bảo trì hợp lý này giúp giảm 100% rủi ro về an toàn và tiết kiệm thời gian và chi phí hơn so với các phương pháp hiện nay.

SSEN Transmission đã thử nghiệm phương pháp chuyển hướng chim bay và sẽ triển khai ứng dụng này trong một ngày trình diễn gần đây. Nhà điều hành lưới điện này có kế hoạch thử nghiệm quy mô thực tế công nghệ này tại dự án Đường dây trên không Skye Reinforcement, dự kiến bắt đầu xây dựng vào năm 2025.

SSEN Transmission đã thử nghiệm phương pháp chuyển hướng chim bay này và sẽ ứng dụng triển khai vào một ngày trình diễn gần đây (Ảnh st)

Công ty Power Line Sentry đã cộng tác với các nhà điểu học^(*) và nhà nhãn khoa loài chim để phát triển các thiết bị chuyển hướng bay có hình dạng, màu sắc và khả năng hiển thị để giúp chúng hiệu quả nhất trong công việc cảnh báo các nguy hiểm đối với loài chim (Ảnh st)

Công nghệ lắp đặt thiết bị chuyển hướng chim bay

Công nghệ máy bay không người lái và robot LineFly của FulcrumAir

Theo FulcrumAir, LineFly có thể đặt trên đường dây điện trên không bằng máy bay không người lái có sức nâng lớn E2500 của Fulcrum hoặc xe gàu từ mỗi công trình thứ hai.

Trọng lượng: 10,2kg.
Kích thước: Dài 105cm, Rộng 72cm, Cao 83cm
Có thể cùng lúc chở 12 thiết bị chuyển hướng chim bay.
Khoảng cách giữa BFD: Bất kỳ khoảng cách nào do khách hàng chỉ định với độ chính xác đặt khoảng 5cm
Độ dốc tối đa của dây chống sét: 20°
Đường kính dây: 0,64cm đến 1,72cm và 1,75cm đến 2,67cm
Điều kiện thời tiết: -10°C đến 44°C
Thời gian lắp đặt 12 BFD: Đã ở trên đường dây: 2 phút. Bắt đầu từ mặt đất: 10 đến 12 phút
LineFly lắp đặt thiết bị chuyển hướng chim bay Hawk Eye của Power Line Sentry theo khoảng cách đo khuyến cáo.
Công nghệ của FulcrumAir có thể lắp đặt khoảng 500 thiết bị chuyển hướng chim bay Hawk Eye trong một ngày đồng thời ghi lại tọa độ GPS.
Với giả định điều kiện hoạt động tốt, LineFly có thể lắp đặt 400 BFD trong một ngày.
Việc lắp đặt bằng máy bay không người lái và robot có thể thực hiện trên đường dây đang mang điện và không yêu cầu có công nhân ở gần.

Máy bay không người lái hạng nặng FulcrumAir E2500

Máy bay không người lái chạy bằng điện bốn cánh quạt đa năng.
Khối lượng: Dưới 24kg, bao gồm cả máy ảnh và bộ pin.
Tốc độ tối đa 80km/h.
Kích thước: 120x120cm
Khả năng mang: 55kg
Công dụng: Xây dựng, Nông nghiệp, Thực thi pháp luật
Cấu trúc dạng mođun cho phép vận chuyển máy bay không người lái này trong một thùng chứa nhỏ sau khi tháo rời thành bốn bộ phận.

Thiết bị chuyển hướng chim bay Hawk Eye của Power Line Sentry (BFD-050 hoặc BFD-075)

Hình dạng giúp chim có thể nhìn thấy từ mọi góc độ.
Các dải huỳnh quang màu vàng có độ phản quang cao, dễ nhìn thấy, cùng với dải phát sáng 24 giờ phát sáng suốt đêm.
Ống cao su giữ chặt dây dẫn mà không làm hư hại dây chống sét (OPGW).
Không có thành phần cơ khí nào có khả năng bị hỏng hóc.
Xếp hạng cho các hệ thống lên đến 345kV.
Lắp đặt nhanh chóng, không mất thời gian chết khi lắp đặt bằng hệ thống robot LineFly hoặc sào cách điện.
Có thể nhìn thấy trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc sương mù vì hầu hết các va chạm gây chết chim đều xảy ra trong điều kiện thời tiết cực đoan này.
Chế tạo bằng vật liệu chống cháy.