不知道你是否在意過，大到飛機、汽車、和諧號，小到鍵盤、手機、筆記本，白色美學似乎深入人心。對于產(chǎn)品設(shè)計制造商而言，除了靠顏值出道，更重要的是白色涂料的價格遠遠低于彩色涂料，整體成本可以降到最低。至于風車為什么總是白色，不可以是赤橙黃綠青藍紫，就存在更深層次的原因了~

風力機選擇白色的奧秘

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”，白色風力機很少會讓周圍的民眾感到突兀。

將風力機涂成周圍環(huán)境的顏色，能夠在最大程度上融入當?shù)丨h(huán)境。根據(jù)當?shù)氐牡匦蔚孛玻L力機推出荒漠黃、草原綠、海洋藍等版本，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。

白色與自然環(huán)境的兼容性很強，而另一方面，白色也會凸顯出風力機的存在。除了下雪，大自然中很少會形成白色的地表。空中的飛行人員更容易看清楚地面上高聳的白色風力發(fā)電機，提前躲避這些障礙物。為了使風力機更加顯眼，葉片尖部往往涂有紅色條帶（航標帶），夜晚機艙也會閃爍紅色的航標燈。根據(jù)德國標準，當風電機組距離機場 5 公里范圍內(nèi)，葉尖需要標記一條航標帶，而在 5 公里范圍之外，需要標記兩條航標帶。而大多數(shù)國家并沒有有關(guān)航標帶的標準，在國內(nèi)的風電場，你可以看到通體潔白的葉片，但更多的是噴涂有一道、兩道甚至三道航標的葉片，顏色除了紅色，還有橙色、藍色和黑色等等。

風力發(fā)電機的設(shè)計使用壽命在 20-25 年，它們工作在惡劣的自然環(huán)境中。除了日常“喝西北風”，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，有利于緩解機組內(nèi)部發(fā)電機、變流器等電氣設(shè)備的散熱問題，同時會降低潤滑油、潤滑脂發(fā)生干燥，產(chǎn)生氣泡的風險。白色外觀有利于運維人員觀察到表面的油污，并及時進行處理。此外，白色涂料對較低的價格也會降低機組的制造和運維成本。

紫色風力發(fā)電機？除了炫酷還驅(qū)蟲~

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

早期的鳥類保護組織極力反對風電場的開發(fā)建設(shè)，當意識到火力發(fā)電會對鳥類造成更嚴重的危害后，逐漸接納了風力發(fā)電。不過他們強烈建議采用紫色顏料對風力機進行噴涂，原因是紫色會驅(qū)除昆蟲，進而可以最大程度上保護鳥類的安全。他們聲稱這是風力機最好的顏色。

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

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

黑色風機，讓小鳥“看見”障礙物

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

早在 2003 年，馬里蘭大學（University of Maryland）的學者 W. Hodos 在實驗室發(fā)現(xiàn)了鳥類的“運動視覺模糊”（motion smear" or"motion blur）現(xiàn)象。使用光學儀器進行分析發(fā)現(xiàn)，當鳥類逐漸接近旋轉(zhuǎn)的葉片時，它們視網(wǎng)膜上葉片的成像速度會隨之增加，而當成像速度達到上限后，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，鳥類會將這個區(qū)域默認為安全區(qū)域并繼續(xù)飛行，這就大大增加了它們撞擊風力機的概率。

既然鳥類在飛行時不太容易觀察到旋轉(zhuǎn)的風力機，那么給它們在視覺多一些提示會不會有所幫助？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)表了一個令人震驚的發(fā)現(xiàn)，他們在挪威 Sm?la 群島的一個風電場開展了一項測試，當三支風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%。

Sm?la 風電場二期共有 68 臺風力發(fā)電機組，葉片長度為 40 米。在 2006-2016 年間，調(diào)查人員配合訓練犬共開展了 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驗，各選取了 4 臺風力機作為實驗組和對照組。

在 2006-2013 年間，兩個組的風力機均未進行處理。4 臺實驗風力機共殺死了包含 6 只白尾鷹(Haliaeetus albicilla)在內(nèi)的 11 只鳥類。此外還有 5 只柳松雞（Lagopus lagopus），但它們并不是死于旋轉(zhuǎn)的葉片，而是撞上了風力機的塔筒。在同一時間段內(nèi)，4 臺控制組風力機造成了 7 只鳥類死亡。兩組風力機緊緊相鄰，因此這個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 臺測試組風力機的每臺機組的一個葉片被涂成了黑色。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 臺控制組風力機卻導致 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%。

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

人和鳥類視錐細胞對光的敏感性（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，會使死亡率進一步下降么？在后續(xù)繼續(xù)深入探索之前，這個實驗的可重復性值得再次確認，看起來非常理想的結(jié)果可能是偶然因素導致的。因此，在黑色葉片廣泛應用之前，仍需要在多個風電場開展長期的調(diào)查并積累數(shù)據(jù)，得出更為準確普適的結(jié)論。

風機除了發(fā)電也可以是藝術(shù)品

都是白色的風力發(fā)電機未免有些單調(diào)，為了使風力機更好地承載民風民俗，打造當?shù)靥厣L電場。也有的地方，將風力機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。

原文標題：為什么風力發(fā)電機都是白色的？

文章出處：【微信公眾號：中科院半導體所】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責任編輯：haq