APRED 2023 _ P4Birds _ Perception par les oiseaux de la rotation de Pales Peintes avec un Patron de coloration
Programme : Appel à projets de recherche - Énergie Durable : production, gestion et utilisation efficaces
Mots-clés : Autres / Energie
Contexte : Les parcs éoliens peuvent générer des mortalités d’oiseaux et de chiroptères par collision avec les pales ou les mats des éoliennes, mais aussi par barotraumatisme. C’est dans ce contexte que le programme MAPE (réduction de la Mortalité Aviaire dans les Parcs Éoliens en exploitation ; https://mape.cnrs.fr/) a été créé en 2019, avec l’objectif de produire des connaissances qui permettront une réduction de la mortalité aviaire. Parmi les Work Packages, le WP3 a pour objectif de développer des connaissances nouvelles pour identifier ou améliorer les solutions visant à réduire la mortalité aviaire au niveau des parcs éoliens. C’est au sein de ce WP3 que s’insère le projet de recherche proposé ici. Actuellement, la réduction des mortalités sur les parcs éoliens repose essentiellement sur le bridage des éoliennes pendant des périodes à risques. Cependant, ces solutions coûtent cher, génèrent des pertes de productions et leur efficacité pour réduire effectivement les mortalités est peu documentée. Ces collisions avec des structures très imposantes dans le paysage posent la question de la perception des éoliennes par les oiseaux, question qui constitue le sujet de thèse de doctorat portée par l’ADEME de Constance Blary, actuellement co-financée par l’ADEME, l’OFB et le programme MAPE. La perception visuelle des oiseaux est un sujet mal connu qui nécessite encore aujourd’hui la conduite de travaux de recherche fondamentale pouvant poser les bases conceptuelles qui pourraient ensuite permettre le développement de solutions opérationnelles. Le projet proposé ici représente la continuité de cette thèse avec l’objectif d’identifier, via une expérimentation en laboratoire, si des patrons de coloration noirs et blancs appliquées sur des pales en rotation améliorent la perception des pales par les oiseaux. Ces recherches fondamentales sont nécessaires pour déterminer s’il est pertinent de tester in natura, dans le cadre de futurs travaux de recherche industrielle ou appliquée, si la mortalité aviaire au niveau des parcs diminue lorsque de tels patrons de coloration sont appliqués sur des éoliennes.
Description : L’origine des collisions avec ces structures, malgré leur grande taille, qu’elles soient en rotation ou à l’arrêt, laisse penser que les oiseaux ne perçoivent pas correctement les éoliennes. Les connaissances actuelles sur les capacités visuelles des oiseaux (synthétisées dans Martin, 2017), permettent de suspecter une faible capacité des oiseaux à détecter les éoliennes statiques dans certaines conditions environnementales. Modifier l’apparence des pales en les peignant avec des motifs noirs pourrait permettre d’améliorer la détection des éoliennes statiques par les oiseaux, comme suggéré par Martin et Banks (2023). Cependant, la manière dont les oiseaux perçoivent un objet en rotation est très peu documentée et se limite à quelques études, uniquement réalisées sur des pigeons (synthétisées dans Koban et Cook, 2009 ; Cook et al., 2011). Les deux seuls rapports de recherche fondamentale sur la manière dont les oiseaux distinguent les pales lorsqu’elles sont en rotation sont ceux de McIsaac (2001) et de Hodos (2002). Hodos (2002) concluait à l’intérêt d’une pale peinte en noir uniquement pour atténuer le flou de mouvement perçu par les Crécerelles. Dans son étude, il ne s’intéressait pas à la manière dont cette pale noire influence la perception des éoliennes par les oiseaux lorsqu’elles sont statiques, ou en rotation à faible vitesse. La question de la perception des éoliennes par les oiseaux fait l’objet de la thèse de doctorat de Constance Blary (se terminant en septembre 2023). Les recherches menées au cours de cette thèse ont permis d’identifier deux facteurs qui contribueraient aux collisions : (i) la faible sensibilité aux contrastes achromatiques des oiseaux, conduisant à une difficulté de distinction des éoliennes avec le ciel dans certaines conditions environnementales (Blary et al, in prep) et (ii) l’effet des faibles vitesses de rotation, perçues par certaines espèces comme étant stationnaires en dessous de 3 rpm (Blary et al soumis). Ce seuil de stationnarité apparente augmente à 5 rpm lorsque le contraste entre l’éolienne et son arrière-plan est faible. Face à une éolienne dont les pales tournent lentement, un oiseau pourrait donc la percevoir comme statique et pourrait, de fait, prendre la décision de traverser la zone du rotor. Pourtant, à cette vitesse, le danger est réel puisqu’une éolienne de 100m de diamètre dont les pales tournent à 3 rpm a une vitesse linéaire en bout de pale de 57 km/h. Cette étude montre ainsi que les grandes vitesses de rotation ne sont probablement pas les seules vitesses responsables des collisions. Il est nécessaire de prendre en compte autant la perception des faibles vitesses que des grandes vitesses de rotation par les oiseaux, ainsi que leur perception des éoliennes statiques, pour envisager une modification de l’aspect des pales permettant aux oiseaux de détecter correctement les éoliennes. Pour cela, il faudrait peindre les pales des éoliennes de manière à (i) augmenter le contraste au sein des pales et entre l’éolienne et son arrière-plan, (ii) abaisser le seuil de vitesse de stationnarité apparente au maximum et (iii) atténuer le flou de mouvement. Martin et Banks (2023) ont ainsi proposé l’utilisation d’un motif à rayures noires et blanches. La conception de ce motif repose sur une revue des connaissances actuelles de la vision, du comportement et de l’écologie des oiseaux. En particulier, ce patron de coloration a pour objectif d’augmenter le contraste entre l’éolienne et son arrière-plan, d’éviter un flou de mouvement, tout en gardant un motif assez large pour être perçu à distance par les oiseaux. Cependant, l’effet de ce patron sur l’amélioration de la perception des éoliennes par les oiseaux reste purement théorique et cible uniquement les oiseaux marins. Le patron de coloration le plus performant, c’est-à-dire permettant de répondre aux trois conditions énoncées ci-dessus, reste à étudier. Le projet proposé ici vise à déterminer expérimentalement ce patron. En apportant les connaissances permettant de réduire les impacts des éoliennes sur la biodiversité, ce projet correspond aux critères de l’axe 1 (sous-axe sur la production d’énergie à partir d’énergie renouvelable) de cet appel à projet de recherche.
Objectifs et résultats attendus : Le projet proposé ici vise à tester de manière expérimentale, en laboratoire sur des oiseaux en captivité et via du conditionnement opérant, différents patrons de coloration des éoliennes pour mieux comprendre la perception des pales par les oiseaux. Ces travaux ont ainsi vocation à être publié dans des revues internationales d’écologie fondamentale. En identifiant un patron pertinent de manière expérimentale, ce projet pourrait aussi ouvrir la porte à des expérimentations in natura appliquant cette solution à l’échelle d’un ou de plusieurs parcs et ainsi permettre d’accélérer la réduction de la mortalité aviaire au niveau des parcs éoliens. La mise en œuvre de ces tests sur des parcs est en effet potentiellement très couteuse. Cette phase de recherche fondamentale permettrait ainsi d’appréhender son potentiel à moindre coût. Si cette solution s’avère efficace, les patrons de coloration pourraient alors être appliqués au moment de la conception des éoliennes, sans engendrer de coûts financiers supplémentaires au cours de la durée de vie des parcs éoliens, contrairement à des SDA ou des bridages planifiés. Cependant, le patron de coloration le plus performant reste encore à déterminer via une meilleure compréhension de leur perception par les oiseaux, permise par des études expérimentales. Il est possible de réaliser des tests à échelle réelle en peignant les pales avec différents patrons de coloration, puis en évaluant l’impact de ces patrons sur la mortalité aviaire. Toutefois, l’application d’une nouvelle peinture sur des éoliennes déjà implantées est très coûteuse. De plus, la démonstration de l’efficacité de cette technique pourrait demander plusieurs années de tests sur le terrain, années pendant lesquelles des collisions d’oiseaux risquent d’intervenir si les patrons testés ne sont pas adaptés. En travaillant directement sur la perception des éoliennes par les oiseaux et en déterminant expérimentalement le patron le plus adéquat, le projet proposé ici fournira des bases objectives pour lancer de telles expérimentations in natura réduisant ainsi les risques financiers et écologiques engendrés par les projets en condition réelle. Il permettra aussi un gain de temps précieux pour la protection de la biodiversité en testant ensuite directement le patron améliorant a priori au mieux la perception des éoliennes par les oiseaux. Le détail technique de cette opération figure en annexe 1 (annexe technique) à la présente convention qui en constitue de ce fait partie intégrante.
Bénéficiaire : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Localisation : Montpellier, Occitanie, FRANCE
Début : 01/10/2023 — Durée : 18 mois
Budget total : 132535 € — Aide ADEME : 94985 €
Statut : Clos