Ljudutbredning från vindkraftverk. 1 Teorin bakom ljud. Bilaga B7

Transkript

1 Uppdragsnr: (5) Bilaga B7 PM Ljudutbredning från vindkraftverk 1 Teorin bakom ljud Ljud är tryckförändringar i t ex luft som uppfattas av vår hörsel. Ljudets styrka, ljudnivån, uttrycks i flera olika fysikaliska storheter såsom ljudtryck och ljudintensitet. Oftast anges ljudets styrka på en logaritmisk skala i enheten decibel (db). Ljudnivå mäts enligt en logaritmisk skala, vilket medför att en fördubbling av ljudnivån tekniskt sett motsvarar en ökning med 3 db. Det mänskliga örat kan uppfatta ljudnivåer mellan 0 och 130 db. Den lägsta ljudnivåförändringen ett mänskligt öra kan uppfatta är cirka 3 db. En ljudsänkning eller ökning under 3 db kan alltså en människa oftast inte uppfatta. För att den mänskliga hörseln ska uppfatta en ökning av ljudnivån som en fördubbling måste en ökning på 8 db uppkomma. Människans upplevelse av ljudet varierar inte enbart med ljudets styrka utan styrs även av ljudets frekvenssammansättning. Människans hörbara frekvensspann löper mellan ca 20 och Hz. Det mänskliga örat är dock anpassat för att uppfatta ljud inom ett frekvensspann motsvarande mänskligt tal, dvs ljud inom frekvensspannet 125 till Hz. Detta innebär att vi kan uppfatta betydligt lägre ljudstyrkor från ljud inom frekvensspannet 125 till Hz, än ljud inom övriga frekvensintervall. Vid mätning och beräkning av ljudstyrkan görs av denna anledning en kompensation för ljudets frekvenssammansättning, så kallad frekvensvägning. Normalt används en frekvensvägning som medför att låga och mycket höga frekvenser dämpas, medan frekvenser mitt i människans hörselomfång förstärks eller lämnas opåverkade. När sådan frekvensvägning används anges ljudnivån i decibel-a (db(a)). I figur 1 nedan illustreras några vanligt förekommande ljud. Notera att ljudnivåer under 30 db(a) kan beskrivas som mycket låga ljudnivåer förknippade med omgivningar som människan i regel upplever som tysta. WSP Environmental Box Malmö Besök: Jungmansgatan 10 Tel: Fax: WSP Sverige AB Org nr: Styrelsens säte: Stockholm

2 Uppdragsnr: (5) Figur 1: Ljud från några vanligt förekommande ljudkällor. 1 R:\Gemensamma_Uppdrag\ GEAB Vindkraft Rävbacka\3_Dokument\38_Rapport\MKB\Bilagor\PM Ljud MKB GEAB Rb ver 2 TKG doc Mall: Pm dot ver Ljud från vindkraftverk Vindkraftverk avger dels ett mekaniskt ljud från växellådan eller generatorn och dels ett aerodynamiskt ljud när rotorn är i rörelse. Det mekaniska ljudet är idag i princip helt bortisolerat varför det aerodynamiska ljudet dominerar. Ljudet beskrivs ofta som ett svischande ljud med stora likheter med ljud som uppkommer av vind i vegetationen. Ljudnivån som uppkommer beror på vindens styrka samt utformningen av vindkraftverkets rotor. Med detta följer att olika vindkraftverk orsakar ljud med olika ljudnivåer vid en och samma vindhastighet. Respektive vindkraftsleverantör mäter och dokumenterar det ljud respektive vindkraft emitterar i direkt anslutning till verket. Detta benämns som verkets källljud. Från källan sprids sedan ljudet ut över dess omgivning. Omgivande atmosfär och materia dämpar ljudet vilket medför att ljudets styrka minskar med avståndet till mottagaren. Alltså beror ljudets spridning inte bara på dess ljudnivå utan även på vindriktning, markförhållande - såsom topografi och ytråhet - samt metrologiska förhållanden, såsom temperatur och fuktighet. Ljudnivån vid två olika mottagare kan alltså vara olika även om avståndet till källan är densamma och ljudet från en källa kan spridas olika långt beroende på om det uppkommer i slättlandskap eller skog. Förekommer flera ljudkällor i omgivningen uppkommer en maskeringseffekt. Detta innebär att vissa ljud inte upplevs lika märkbara på grund av att de överöstas av andra ljud. Ljudet från vindkraftverk kan till exempel maskeras av ljud från trafik, industrier m.m. men även av naturliga bakgrundsljud såsom vindsus och lövprassel. Dessa naturliga ljud ökar i ljudstyrka när vindhastigheten ökar och 1 WSP 2008, Ljud från vindkraftverk

3 Uppdragsnr: (5) därmed ökar maskeringseffekten. Generellt brukar man säga att när vindhastigheten överstiger 8 m/s på 10 meters höjd över mark maskeras ljudet från vindkraftverken av naturliga bakgrundsljud. 3 Ljud med lägre frekvens än 20 Hz är kallat infraljud och uppfattas inte av det mänskliga örat. Dock kan sådant ljud framkalla obehagskänslor vid kontinuerlig exponering. Forskning som bedrivs visar att infraljud som uppkommer från vindkraftverk är så pass lågt att de är helt utan betydelse ur störningspunkt för människor. 4 3 Konsekvenser och rekommendationer Oönskat ljud är allmänt benämnt som buller. Buller kan vid kontinuerlig exponering uppfattas som obehagligt för människor och i värsta fall orsaka stress och ohälsa. Studier tyder på att den faktiska störningen från ljud från vindkraftverk är subjektiv och kan förutom ljudnivån bero på den allmänna inställningen till vindkraftsetableringen samt huruvida vindkraftverken syns vid mottagaren eller inte. Överlag konstateras dock att med ökad ljudnivå ökar antalet störda personer. 5 Några särskilt fastställda riktvärden för ljud från vindkraftverk finns inte. Enligt praxis tillämpas emellertid det av Naturvårdsverket rekommenderade riktvärdet för externt industribuller nattetid. 6 Riktvärdet utomhus nattetid vid bostäder är 40 db(a) i ekvivalent ljudnivå och 55 db(a) för momentana ljud. Utanför arbetslokaler för ej bullrande verksamhet gäller 50 db(a). Utifrån tre domslut från miljööverdomstolen år 2009, skall riktvärden fortsättningsvis tolkas som begränsningsvärden. Riktvärdena för vindkraft kan jämföras med vägtrafiken där riktvärdet för ekvivalent ljudnivå utomhus vid bostäder är 55 dba och för maximal ljudnivå vid uteplatser är 70 dba. Detta kan även jämföras med ljudnivån från andra källor i vår vardagliga omgivning, se figur 1. Karakteristiskt för vindkraftverk till skillnad från en förbipasserande bil är att ljudet pågår kontinuerligt vilket sannolikt är ett av skälen till att man valt en hög säkerhetsmarginal genom att rekommendera riktvärdet 40dB(A), en nivå som alltså för annat externt industribuller endast rekommenderas nattetid. Som jämförelse kan man lyssna på ett modernt kylskåp som ofta avger ett ljud på cirka 40 db(a). 4 Beräkningsmetoder R:\Gemensamma_Uppdrag\ GEAB Vindkraft Rävbacka\3_Dokument\38_Rapport\MKB\Bilagor\PM Ljud MKB GEAB Rb ver 2 TKG doc Mall: Pm dot ver Naturvårdsverkets modell från 2001 Naturvårdsverket beskriver i sin rapport Ljud från vindkraftverk rapport 6241 från 2001 en beräkningsmodell för ljudutbredning. Rapporten är idag reviderad men den nya versionen finns ännu endast som koncept. Beräkningsmodellen använder de källjud som är fastställda av respektive vindkraftverksleverantör och en generell definition av markytans beskaffenhet för att definiera ljudstyrkans avtagande med avståndet. Källjudet ska vara beskrivet som en frekvensuppdelad ljudnivå i db(a). 3 Naturvårdsverket 2009, Ljud från vindkraftverk reviderad utgåva av rapp 6241, NV dnr Rv. 4 Naturvårdsverket 2009, Ljud från vindkraftverk reviderad utgåva av rapp 6241, NV dnr Rv. 5 Pedersen, Eja; 2007, Human response to wind turbine noise perception, annoyance and moderating factors 6 Naturvårdsverkets Externt Industribuller Allmänna råd (RR 1978:5)

4 Uppdragsnr: (5) Beräkningen utgår från en ljudutbredning enligt ett värsta scenario där man antar att samtliga bostäder i beräkningen ligger i vindriktningen från vindkraftverken. Med andra ord antas att en maximal utbredning uppkommer i samtliga riktningar vid ett och samma tillfälle. Vidare utgår beräkningen från de förutsättningar som råder när det blåser 8 m/s på 10 meters höjd ovan mark. Detta är då ljudet från vindkraftverk upplevs som tydligast, i relation till förekomsten av maskeringseffekter från naturliga bakgrundljud. Vidare antas inga maskeringseffekter uppkomma från artificiella ljud såsom trafik och industrier i beräkningarna. Erhållet resultat anger ljudnivån i valda beräkningspunkter, lämpligen bostäder, samt en karta över ljudutbredningen. Beräkningsmodellen har visat sig ge en generell men bra bild över ljudutbredningen i ett slättlandskap varför den lämpar sig väl för sådana områden. Det finns dock begränsade möjligheter att noggrant prediktera ljudutbredningen då ingen hänsyn tas till topografi, markytans variation av beskaffenhet och flera meteorologiska parametrar. Det är heller inte känt hur väl denna beräkningsmetod stämmer i kuperad terräng. Kuperad terräng kan både skapa avskärmning av ljudet och ge konkava ytor som ökar ljudnivån jämfört med plan mark. Vidare beaktas inte dämpning orsakad av ljudutbredning över skogsmark med porös yta. För att ta hänsyn till dessa fenomen nämner Naturvårdsverket beräkningsmodellen Nord R:\Gemensamma_Uppdrag\ GEAB Vindkraft Rävbacka\3_Dokument\38_Rapport\MKB\Bilagor\PM Ljud MKB GEAB Rb ver 2 TKG doc Mall: Pm dot ver Nord2000 Beräkningsmodell Nord2000 är gemensamt framtagen av de nordiska länderna med finansiering av bland annat Naturvårdsverket. Beräkningsmodellen tar hänsyn till inverkan från vind, temperatur, markegenskaper, höjdskillnader i terrängen i form av skärmning och förstärkningar. Olika vindhastighets- och temperaturgradienter kan väljas. Av denna anledning är modellen väl anpassad för att beräkna ljudutbredning i kuperad och skogsbeklädd terräng. Modellen tar större hänsyn till de faktorer som påverkar den faktiska ljudutbredningen och anses bättre spegla ljudutbredningen än vad beräkningsmodellen från 2001 gör, enligt ovan. 8 Beräkningen utgår från motsvarande förhållande som Naturvårdsverkets modell från 2001, dvs. en antagen vindstyrka på 8 m/s på 10 meters höjd över marken. I revideringen av Naturvårdsverkets rapport Ljud från vindkraftverk rapport 6241 från 2009 benämns Nord2000 som en mer detaljerad modell där fler akustiska fenomen tas hänsyn till vilka inte Naturvårdsverkets modell från 2001 gör. Nord2000 är således bättre lämpat vid beräkning av ljudutbredningen i områden med kuperad terräng och varierande markbeskaffenhet såsom skogsområden. I bilaga B7:1 redovisas erhållna beräkningsresultat från genomförd Nord2000-beräkning för det aktuella projektet. 5 Möjliga skyddsåtgärder vid en vindkraftetablering I dagens moderna vindkraftverk finns styrsystem som möjliggör en reducering av ett vindkraftverks ljudemission i efterhand. Rotorns hastighet kan reduceras så att mindre ljud uppkommer vid de kritis- 7 Naturvårdsverket 2009, Ljud från vindkraftverk reviderad utgåva av rapp 6241, NV dnr Rv. 8 Environmental Noise Prediction Methods, Nord2000. Summary Report. General Nordic Sound Propagation Model and Applications in Source-Related Prediction Methods. DELTA Acoustics & Vibration Report AV 1719/01 (PDF: 480 KB), Lyngby 2002 B. Plovsing, J. Kragh, Nord2000. Comprehensive Outdoor Sound Propagation Model

5 Uppdragsnr: (5) ka vindhastigheterna, vilket tar sig i uttryck i vindkraftverkets så kallade källjud. Dock sker detta på bekostnad av vindkraftverkets energiproduktion då man inte låter rotorn löpa fritt med konsekvensen att verket inte kan nyttja den maximala vindenergin vid dessa kritiska vindhastigheter. Varje vindkraftverksmodell kan justeras i ett antal fördefinierade reduktionslägen, vilket leder till att varje vindkraftverksmodell har ett visst antal standardkälljud. Med andra ord kan vindkraftverket inte reduceras till vilket källjud som helst utan detta är fördefinierat av respektive verks leverantör. För att nyttja områdets vindresurser på bästa möjligaste sätt bör denna åtgärd inte vidtas om det inte i efterhand kan visas vara nödvändigt. 6 Bilageförteckning B7:1. Ljudberäkning (Nord2000) R:\Gemensamma_Uppdrag\ GEAB Vindkraft Rävbacka\3_Dokument\38_Rapport\MKB\Bilagor\PM Ljud MKB GEAB Rb ver 2 TKG doc Mall: Pm dot ver 1.0

6 Bilaga B7:1 Ljudberäkning med Nord2000 Resultat och Indata Meteorologiska data Parameter Värde Källa Årsmedeltemp 7,5 grader C WindPRO Säve mätstation Luftfuktighet 80% Statistik årsbok för Göteborg 2008 (1) Lufttryck 1013 mbar% Standardvärde Nord2000 Vindhastighet 8 m/s NV Vindhastighet std 15 % av Medelvärde (2) Standardvärde Nord2000 Vindhöjd 10 m NV Vindriktning samtliga NV Temperatur gradient 0 [grader C/m] Standardvärde Nord2000 Temperatur gradient standardavvikelse 0 S [graderc/m] Standardvärde Nord2000 Turbulens (vind) 0,12 [m3/4/s2] Standardvärde Nord2000 (1) (2) minimum 0,5 m/s Områdesbeskrivning Nivåkurvor Utifrån GSD Höjddata, Metria, Lantmäteriet Ytråhet Råhetsklass Råhetslängd Bakgrund 3 0,4 Insjö 0,2 0,0024 Jordbrukslandskap öppet 1 0,003 Jordbrukslandskap generellt 2,5 0,2 Tät bebyggelse 3 0,4 Vindkraftverk Beskrivning X Y Z Hub height Källjud NORDEX N90/2500 LS , ,5 dba NORDEX N90/2500 LS ,5 dba NORDEX N90/2500 LS , ,5 dba NORDEX N90/2500 LS ,5 dba NORDEX N90/2500 LS ,5 dba NORDEX N90/2500 LS ,5 dba NORDEX N90/2500 LS ,5 dba NORDEX N90/2500 LS , ,5 dba Källjud 104,5 dba Frekvens Lwa 63 89, , , , , , , ,4

7 Bilaga B7:1 Bostäder Nummer X Y Z Leq (db(a)) , ,9 27, ,6 28, ,9 27, ,9 31, , ,6 37, ,1 38, ,7 27, ,4 37, ,6 37, , ,5 35, ,6 26, ,1 39, ,3 35, , , ,9 37, ,9 33, , ,4 36, ,8 21, ,3 28, , ,4 35, ,8 28, ,5 19, ,8 26, ,5 23, ,9 24, ,5 25, ,2 20, , ,4 25, , ,4 24, ,1 24, ,2 17, ,4 25, ,2 27, ,2 27, ,6 27, ,4 28, ,1 30, ,5 27, ,5 28, , ,1 37, ,1 36, ,2 31, ,1 38, ,1 38, ,33 40, ,46 39, ,52 37,9

8