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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。對於產品設計製造商而言，除了靠顏值出道，更重要的是白色塗料的價格遠遠低於彩色塗料，整體成本可以降到最低。至於風車為什麼總是白色，不可以是赤橙黃綠青藍紫，就存在更深層次的原因了~
通體潔白的風力發電機（圖源：VEER）
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。這種單調的中性色沒有侵略性，可以與周圍的環境「和諧共存」，白色風力機很少會讓周圍的民眾感到突兀。
將風力機塗成周圍環境的顏色，能夠在最大程度上融入當地環境。根據當地的地形地貌，風力機推出荒漠黃、草原綠、海洋藍等版本，豈不是可以和環境「融為一體」？不過，地表環境並不是一成不變的，冬秋春夏、白晝黑夜、晴天雨雪，周圍的環境會呈現出截然不同的顏色，而百搭的白色無疑是最穩妥的選擇。
風力機（圖源：VEER）
白色與自然環境的兼容性很強，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，葉片尖部往往塗有紅色條帶（航標帶），夜晚機艙也會閃爍紅色的航標燈。根據德國標準，當風電機組距離機場 5 公裡範圍內，葉尖需要標記一條航標帶，而在 5 公裡範圍之外，需要標記兩條航標帶。而大多數國家並沒有有關航標帶的標準，在國內的風電場，你可以看到通體潔白的葉片，但更多的是噴塗有一道、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。
帶紅標的風力發電機（圖片來源：VEER）
風力發電機的設計使用壽命在 20-25 年，它們工作在惡劣的自然環境中。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，有利於緩解機組內部發電機、變流器等電氣設備的散熱問題，同時會降低潤滑油、潤滑脂發生乾燥，產生氣泡的風險。白色外觀有利於運維人員觀察到表面的油汙，並及時進行處理。此外，白色塗料對較低的價格也會降低機組的製造和運維成本。
紫色風力發電機？除了炫酷還驅蟲~
白色風力機集美觀與經濟於一身，但也並非完美無瑕。由於白色傾向於吸引昆蟲，因此在風力機的周圍活動的昆蟲會被捲入由快速旋轉的葉片產生的強烈氣流中，它們的屍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，降低發電性能。此外，昆蟲會引起中小型鳥類、蝙蝠等捕食者的關注。「螳螂捕蟬，黃雀在後」，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構可靠性造成隱患。
早期的鳥類保護組織極力反對風電場的開發建設，當意識到火力發電會對鳥類造成更嚴重的危害後，逐漸接納了風力發電。不過他們強烈建議採用紫色顏料對風力機進行噴塗，原因是紫色會驅除昆蟲，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，它們對黃色情有獨鍾，因此農田中會採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是黃顏色的。
亞馬遜網站上售賣的黃色粘蟲紙（圖源：Amazon）
儘管昆蟲普遍會對紫色避而遠之，但紫色並不會成為未來大多數風力發電機的選擇。風力機產生的噪聲、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蟲效果，但並不明顯，而發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，紫色的風力機並不會被大面積建設安裝。
紫色的風力機（Photo: mywindpowersystem.com，Patrick Finnegan）
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，全美範圍內大約已經有 30 萬隻鳥類被風力機殺害。這也許成為了抵制風電的一個完美藉口，「懂王」川普戲稱風力發電機為「鳥類的墓地」（bird graveyard），他上臺後完全廢除了上屆總統制定的一系列清潔能源計劃。
早在 2003 年，馬裡蘭大學（University of Maryland）的學者 W. Hodos 在實驗室發現了鳥類的「運動視覺模糊」（motion smear" or"motion blur）現象。使用光學儀器進行分析發現，當鳥類逐漸接近旋轉的葉片時，它們視網膜上葉片的成像速度會隨之增加，而當成像速度達到上限後，它們的視網膜圖像變得透明而模糊，這些失真的圖像被傳輸到它們的大腦，鳥類會將這個區域默認為安全區域並繼續飛行，這就大大增加了它們撞擊風力機的概率。
鳥類眼中的風電場可能類似於這個樣子（圖源：discoverwindenergy.com）
既然鳥類在飛行時不太容易觀察到旋轉的風力機，那麼給它們在視覺多一些提示會不會有所幫助？比如，把葉片塗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 發表了一個令人震驚的發現，他們在挪威 Smøla 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塗成黑色後，鳥類的死亡數量下降了 70%。
一隻葉片被塗成黑色的風力發電機（圖源：arstechnica.com）
Smøla 風電場二期共有 68 颱風力發電機組，葉片長度為 40 米。在 2006-2016 年間，調查人員配合訓練犬共開展了 9557 次定期檢查，發現了 464 具鳥類的屍體。為了開展前後處理的對照實驗，各選取了 4 颱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)在內的 11 只鳥類。此外還有 5 只柳松雞（Lagopus lagopus），但它們並不是死於旋轉的葉片，而是撞上了風力機的塔筒。在同一時間段內，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於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塗成了黑色。在接下來的 3 年內，共發現了 6 只鳥類屍體。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，將一隻葉片塗成黑色可以使鳥類年死亡率下降了近 70%。
事實上，黑光在光譜上通常處於300-400納米範圍，有些動物的視網膜中存在產生色覺的視錐細胞，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，如果將兩隻葉片甚至三隻葉片塗黑，會使死亡率進一步下降麼？在後續繼續深入探索之前，這個實驗的可重複性值得再次確認，看起來非常理想的結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查並積累數據，得出更為準確普適的結論。
風機除了發電也可以是藝術品
都是白色的風力發電機未免有些單調，為了使風力機更好地承載民風民俗，打造當地特色風電場。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，成為藝術品。
比如廣西的民俗秀：
廣西崇左市天等縣牛頭嶺風電場（圖源：左江日報）
河南的黃底漫畫：
河南湯陰風電場（圖片來源：維基百科）
參考文獻：
[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).
文章首發於科學大院，作者城明辰
為什麼風力發電機都是白色的？
圖文簡介
為什麼風力發電機都是白色的？
來源: 科普中國