Forskningskart på vindkraft – en pilotstudie. Vindkraftens påvirkninger på fugl og cybersikkerhet i drift av vindkraft

Abstract

Nilsson, A.L.K, Skytterholm, A.N., Frassinelli, F., Jaatun, M.G., Vang, R., Pavón-Jordán, D., May, R.F. & Stokke, B.G. 2023. Forskningskart på vindkraft – en pilotstudie. Vindkraftens påvirkninger på fugl og cybersikkerhet i drift av vindkraft. NINA Rapport 2206. Norsk institutt for naturforskning. Et forskningskart er en grafisk oversikt over et forskningsfelt som viser hvor mye forskning som finnes på feltet, og hvor kunnskapen eventuelt er mangelfull. Her beskriver vi fremgangsmåten for å lage et forskningskart, samt demonstrerer forskningskartet for to ulike fagområder: “vindkraftens påvirkninger på fugl” og “vindkraft og cybersikkerhet”. For å hente ut all relevant litteratur til forskningskartet over vindkraftens påvirkning på fugl gjorde vi litteratursøk med søketermer definert ut fra standarden til fullverdige systematiske litteratursøk, der man tar utgangspunkt i en gjennomarbeidet problemstilling. Metoden er kalt PICO (Populasjon, Intervention, Comparator og Outcome) og bidrar til å generere spørsmål som gjør det enklere å finne frem til all tilgjengelig litteratur innenfor det definerte spørsmålet: hvilken effekt har vindkraft på fugl? For fugl gjorde vi søk i ISI Web of Science og Google Scholar (heretter forkortet WoS og GS), for å dekke vitenskapelig litteratur, så vel som rapporter og annen “grålitteratur”, på engelsk, norsk og svensk. GS tillater kun en kortere søkestreng sammenlignet med WoS, noe som begrenset antallet mulige søketermer. I tillegg kompletterte vi litteratursøkene ved å inkorporere litteratur fra kunnskapsbasen Tethys, som også inneholder en database over vitenskapelige arbeider innenfor påvirkninger av vindkraft på miljøet, inkludert fugl. Sammen med søk i WoS og GS, utgjør dette en formidabel oversikt over dagens kunnskapsstatus om hvordan vindkraft påvirker fugl. For å søke i GS og håndtere dataene fra de ulike databasene brukte vi programvaren R med ulike tilleggsprogramvarer, såkalte pakker. Selv om GS inneholder viktig litteratur, er den ikke designet for systematiske litteratursøk, og derfor brukte vi pakken ‘GSscraper’ for å søke og hente ut dataene. Deretter lastet vi inn alle datafilene, kombinerte dem til en fil, sorterte ut duplikater og eksporterte filen i et format som kunne brukes videre for å lage forskningskartet. Vindparker er gjerne driftet og fjernstyrt fra lokasjoner i Norge og utlandet, og bruk av digital teknologi eksponerer dem for cyberangrep. Forskningskartet for cybersikkerhet i drift av vindkraft skal bidra til at NVE kan holde god oversikt over forskning på området, og identifisere hvor forskningen er mangelfull. For cybersikkerhet var hovedfokuset i starten av prosjektet å få på plass kategorier til forskningskartet som dekker området cybersikkerhet i drift av vindkraft. Kategoriene ble utarbeidet i flere omganger gjennom møter med NVE, og de er blant annet basert på områder nevnt i utlysningen til NVE. Søkestrengene som ble laget for cybersikkerhet i drift av vindkraft er basert på de utarbeidede kategoriene. Vi gjorde litteratursøk i Scopus, GS og Cristin for å dekke både vitenskapelige artikler, rapporter og grålitteratur, og søkestrengene er tilpasset de enkelte databasene. Cristin ble brukt da vi manglet en tilsvarende ressurs som Tethys for cybersikkerhet, men som det beskrives under var resultatene ved bruk av Cristin nedslående. Det var også et ønske fra NVE at relevante reguleringer og standarder kunne legges til i forskningskartet, og i denne versjonen av forskningskartet må disse legges til manuelt i bibliografi-filen. En bibliografi-fil genereres fra henholdsvis Scopus og Cristin ved hjelp av et API og Python skript for hver av databasene. I likhet med for fugl, har vi for GS brukt ‘GSscraper’ for å hente ut en fil med søketreff som konverteres til riktig bibliografi-format ved hjelp av et Python-skript. Bibliografi-filene for alle databasene legges deretter i en mappe, og et annet Python-skript brukes for å slå disse sammen og fjerne duplikater, noe som resulterer i den endelige bibliografi-filen som mates inn i forskningskartet. Bibliografi-filene ble konvertert til en SQLite database og ble deretter tagget etter et sett med regler gjennom å bruke et fulltekst-søk-databasespråk på SQLite. Den ferdige databasen ble delt via en webapplikasjon gjennom å bruke programvaren Datasette. Ulike spørsmål definerer de ulike delene av forskningskartet, som er bygget med hjelp av Vega-Lite. Forskningskartene finnes på: https://forskningskart-nve.nina.no. Vanskeligheten med å formulere treffsikre søkestrenger varierte mellom de utvalgte fagområdene i dette prosjektet, og er noe som må vurderes nøye når den utviklede metoden tas i bruk på nye forskningsfelt. Fremtidige, fullverdige forskningskart bør utvides med litteratursøk på flere språk, evaluering av hvor godt søkene treffer relevant litteratur, samt komplettering av litteratur som mangler unik ID i form av “doi”. Den valgte metoden for å lage selve kartet viste seg å fungere godt uavhengig av fagområde, og kartene kan relativt enkelt oppdateres med ny litteratur gjennom å følge metodikken beskrevet i denne rapporten. Vi konkluderer med at til tross for de identifiserte svakhetene i pilotstudien, gir de produserte forskningskartene en god oversikt over forskningsfeltene for vindkraftens påvirkninger på fugl og cybersikkerhet i drift av vindkraftanlegg.

Nilsson, A.L.K, Skytterholm, A.N., Frassinelli, F., Jaatun, M.G., Vang, R., Pavón-Jordán, D., May, R.F. & Stokke, B.G. 2023. Research map on wind power – a pilot study. Effects of wind power on birds and cyber security. NINA Report 2206. Norwegian Institute for Nature Research. A research map is a graphical illustration of a field of research and demonstrates the state-of-the-art within each subfield, and which fields we should direct more research efforts into. This report documents how we developed research maps for the effects of wind power on birds, and cyber security in wind power projects, respectively. To compile all relevant literature for the research map on wind power effects on birds, we defined search terms after the PICO-method (Population, Intervention, Comparator, and Outcome), commonly used in systematic literature searches. This contributes to defining a specific question used to accumulate all relevant literature within the defined question, in this case: What is the effect of wind power on birds? For birds, we searched the ISI Web of Science and Google Scholar (hereafter WoS and GS, respectively), to cover the scientific as well as the non-scientific literature in English, Norwegian and Swedish. GS only allows short search strings, reducing the number of search terms that can be included. In addition, we complemented the literature searches with the addition of the wind power knowledge base Tethys, which contains a database of scientific works on wind power effects on birds. Together with the searches in WoS and GS, this comprises a comprehensible overview of the current state-of-the-art. To search for literature in GS and handle the different data sources, we used the open software R with add-on packages. GS is a valuable source, but it is not designed for easy access to successful hits. We, therefore, used the ‘GSscraper’ to search for and retrieve literature from GS. Then we compiled all the data in R, deduplicated it and exported in a bib-format for the research map. Wind farms are often operated and controlled remotely from abroad. This operational concept, in combination with the use of digital technology, makes wind farms exposed to cyberattacks. The research map on cybersecurity in wind farm operations provides NVE with a good overview of relevant research and helps to identify topics where research is lacking. For cybersecurity, the main focus at the beginning of the project was to identify the main categories of the research map that covers the area of cybersecurity in wind farm operations. The categories were developed through several iterations in collaboration with NVE and also based on requirements stated in the NVE call for tender. The search strings used for cybersecurity in wind farm operations are based on the developed categories. We conducted literature searches in Scopus, GS and Cristin to cover academic literature, reports and grey literature, and the search strings were adjusted to the specific databases. Cristin was used partly due to the fact that we lacked an equivalent resource to Tethys for cyber security, but the results from use of Cristin were inconclusive. NVE also wanted relevant regulations and standards to be included in the map, and in this version of the research map, these topics must be added manually to the bibliography-file. A bibliography-file is generated from Sco-pus and Cristin with the use of an API and a Python-script for each of the databases. For GS we have used ‘GSscraper’ to retrieve a .csv-file. The .csv-file is converted to the correct bibliography format by using a Python script. The bibliography files from all the databases can then be added to a folder, and another Python script can be used to merge these files together and remove duplicates. This gives us the final bibliography file that is fed into the research map. The bibliography files are then converted to an SQLite database and tags are added based on a set of rules by taking advantage of the full-text search query syntax of SQLite. The resulting database is shared with a web application using Datasette and queried to produce the maps that are created on-the-fly using Vega-Lite. The maps can be found at: https://forskningskart-nve.nina.no. The difficulty of developing search strings varied between research fields, and this needs to be accounted for in further applications of the methods in new areas of research. Future, full-scale research maps should preferably be extended to literature searches in more languages, careful evaluation of the relevance of the captured literature, and supplemented with searches for missing doi’s. When applied, the developed map application illustrated equally well the two different fields of research. Moreover, the research maps can easily be updated with new literature by adhering to the methodology described. Despite the weaknesses of the pilot study, the resulting research maps offer a comprehensive overview of the research fields wind power effects on birds and cyber security in wind power, respectively.