ÅF Ljud från vindkraft

Transkript

1 ÅF Ljud från vindkraft

2 Innehåll Föreläsning i Trysil 15 augusti 2013 Hälsoeffekter som grund för riktvärden för vindkraftljud - A-vägd ekvivalent ljudnivå - lågfrekvent ekvivalent ljudnivå - L DEN Ljudets uppkomst (opprinnelse) - isbildning Ljudutbredning i kuperad terräng och skog Metoder för kontroll av vindkraftljud Exempel på kontrollmätning Diskussion

3 Hälsoeffekter av vindkraftljud

4 Hur kan vindkraft påverka människor? Syns på dagen - De kan synas på stora avstånd Ljud De kan höras Rörliga skuggor De kan periodiskt skymma solen Syns på natten Hinderbelysningen kan synas på stora avstånd

5 Hur hålla olägenheter med ljud och skuggor på en rimlig nivå? Vid ansökan om miljötillstånd eller anmälan om bygglov: Utgå från myndigheters riktvärden Beräkna trolig ljudnivå och skuggtid Anpassa vindkraftverkens placering, typ och styrning så att riktvärden inte överskrids Vid byggnation: Upphandla vindkraftverk som väntas uppfylla förutsättningarna Efter idrifttagande: Kontrollera och åtgärda vid behov

6 Hälsoeffekter Låga nivåer jämfört med trafikerade vägar och flygplatser Måttliga hälsoeffekter relaterade till följande faktorer akustiska (nivå, ljudkaraktär och tidsmönster), icke-akustiska (ekonomisk avkastning, synlighet, oförutsägbarhet, attityd), personliga (hälsa, ålder, ljudkänslighet) och sociala (rättvisa, attityd) faktorer Van der Berg i Wind Turbine Noise 2011.

7 Hälsoeffekter Undersökningar har visat att A-vägd ekvivalent ljudnivå hittills räckt för att förklara störning. I Sverige används ljudnivå i tersband 31,5 200 Hz för att förklara störning av lågfrekvent ljud. Påstådda hälsoeffekter av vindkraftljud som avvisas, t ex i Naturvårdsverkets kunskapssammanställning och av van der Berg Wind turbine syndrome, Visceral Vibratory Vestibular Disturbance, VVVD (Nina Pierpont) Vibroacoustic disease, VAD (Castelo-Branco, Alves-Pereira) Infraljud

8 Hälsoeffekter Störningsstudier Hälsoeffekter är Störning, irritation Dos-responssamband finns Utrett av bl a Eja Pedersen Risk för sömnstörning behöver utredas Dos-respons-samband saknas för sömnstörning Van der Berg 2011

9 Hälsoeffekter Riktvärden Svenska myndigheter sätter riktvärden så att % av de som exponeras inte störs. Det innebär att man inte räknar med att skydda alla

10 L DEN och L Aeq Antag att vindkraftverket går för fullt varje dag hela året med konstant vindhastighet och ger ekvivalent A-vägd ljudnivå, L Aeq 40 db. - Då blir L DEN 46 db (eller 46,4 db med en decimal) Antag att vindkraftverket går för fullt 290 dagar med 40 db varje dag. - Då blir L DEN 45 db (eller 45,4 db med en decimal)

11 Ljudets uppkomst (opprinnelse)

12 Ljudkällor på vindkraftverk Bladspets Bladbakkant Rotornav 12

13 Bakkantsvirvlar ger brus Ett turbulent gränsskikt uppstår på bladen. Virvlar avlöses vid bakkanten. Dessa ger ett ljud vars styrka och frekvens bl a beror av hastigheten och bakkantens tjocklek 13

14 Ljudkällans rörelse ger ett svischande ljud Nya större vindkraftverk ger långsammare svisch än äldre mindre verk 14 Sirocco-project, Wind turbine noise conference Berlin 2006

15 15

16 16 Amplitudmodulation

17 Amplitudmodulation Slutsatser Amplitudmodulation av ljud från vindkraft har inte visats vara orsaken till varför vindkraftljud uppfattas som störande. Hörstyrka (loudness) eller A-vägd ljudtrycksnivå tycks vara bättre indikatorer på störning av ljud från vindkraft enligt referens (Legarth, 2007) och referens (Bolin, Nilsson, & Bluhm, 2012).

18 Från Bohlin et al i rapport på Naturvårdsverkets hemsida

19 Från Bohlin et al i rapport på Naturvårdsverkets hemsida

20 Inverkan på ljud av is på rotorbladen

21 Inledning Examensarbete 2012 i samarbete mellan ÅF Ljud & vibrationer och KTH MWL Peter Arbinge jobbar nu på ÅF Handledning av Paul Appelqvist och Martin Almgren Examensarbetet: The effect on noise emission from wind turbines due to ice accretion on rotorblades Presentation på WinterWind 2013 i Östersund 21 21

22 Measurement object Vestas V90-1,8 (2,0) MW. Guaranteed sound level 104 dba Stor-Rotliden wind farm Altitude of 570 meters above sea Site features Low pine forest 1.5 meters of snow! 22 22

23 Measurements Standard IEC Measurements of sound pressure levels close to the WT Long term measurement microphone on stand Short term measurement microphone on wooden board 23 23

24 112,0 Avg. increase in sound level 110,0 108,0 106,0 104,0 102,0 No ice (dba) Ice (dba) Guaranteed (dba) 100,0 98,0 6 m/s 7 m/s 8 m/s 9 m/s 10 m/s 104 dba guaranteed noise level (Vestas V90 1,8 MW) No ice, 4 dba under guaranteed level With ice, 7 dba over guaranteed level 24 24

25 Sound levels in % of winter 10% 3% Sound level is less than guaranteed Sound level is more than guaranteed Sound level is more than 5 db over guaranteed 90% Winter is time period of December to March Sound levels over 104 dba for approx. 11 days (10 %) 25 25

26 Sound levels in % of year Time when sound level < 104 dba Winter time Time when sound level > 104 dba Time when sound level > dba 70% 30% 30% 3% 1% Sound levels over 104 dba for approx. 11 days (3 %) Sound levels over dba for approx. 3 days (1 %) 26 26

27 Ongoing icing of WT Sound level over time: Ice accretion over time: Relative power production over time: 27 27

28 Summary of project WT sound level increase Average 11 db over all icing events Increase even at small amounts of ice Violation of guaranteed level approx. 11 days per winter Possible measures to be taken De-icing of rotor blades Production halt Future work further investigations Sound level over long distances, e.g. at nearby residents Influence of snow on ground Ice measurements 28 28

29 Spridning av ljud Geometrisk spridning-avstånd Böjning Direktivitet Emissionsnivå Skärmning Reflektion Luftabsorption Immissionsnivå Fasadisolering Markdämpning 29

30 30

31 Låg ljudnivå i vindskugga

32 Låg ljudnivå i vindskyddat läge Forskningsprojekt för Energimyndigheten i Sverige Energimyndigheten projekt Låg ljudnivå i vindskyddade lägen metod för kvantifiering av platser med vindskyddat läge. Slutrapport

33 Bakgrund Naturvårdsverket rekommenderar 40 dba vid 8 m/s på 10 m höjd...och 35 dba i områden med lågt bakgrundsljud. Naturvårdsverket föreslår att områden klassificerade som vindskyddade lägen (områden där vindhastigheten är 50% lägre än vid vindkraftverket/en, på 10 m höjd) ska klassas som områden med lågt bakgrundsljud. Upp till vindkraftsprojektören att visa om så är fallet. Ingen metod för kvantifiering anges och bedömningsgrunden är ej verifierad. 33

34 Problemställning? Vindskyddade lägen! Lågt bakgrundsljud! Ökad störningsupplevelse! Reducerad maskering! Sänkt riktvärde? När? Vindhastighetskvot? Vilken tidsperiod? Vilken vindhastighet? Vilken vindriktning? 34

35 Aspliden, Jämtlands län

36 Exempel 1 Höjdskillnad = 165 m Vindriktning = 1500 m Immissionspunkt = 36

37 Resultat exempel 1 Värsta fallet (Medvind NV riktning): Vindhastighet vid navhöjd 15 m/s Vindhastighet vid immissionspunkten 0-2 m/s Bakgrundsljud 27 dba Vindkraftsljud 35 dba För den dominerande vindriktningen (SV) ljud från vindkraftverken är oftast ohörbara på grund av bakgrundsljudet. 37

38 Exempel 2 Mp m Mp m Vkr +200 m Höjdskillnader på upp till 75 m och rapporterade störningar! 38

39 Resultat Exempel 2 vid Mp 1 Vindhastigheten vid bostaden oftast under 50% av vindhastigheten vid vindkraftverket VK>2 39

40 Resultat Exempel 2 vid Mp 2 Oftast låg vindhastighet vid bostaden förutom vid vissa vindriktningar och svaga vindar 40

41 Resultat Exempel 2 vid Mp 2 Skillnaden i ljudnivå med verket i drift och verket avstängt är mer än 10 decibel! 41

42 Metod för kvantifiering? 1. Mätning av vindhastighet vid vindkraftverket och vid bostaden där också ljud mäts. 2. Mätning av bara vind eller ljud. 3. Studera höjdskillnader i topografin vid den planerade etableringen och jämföra med kända fall av vindskyddade lägen. 4. Beräkna vindhastighet baserat på detaljerad vindanalys i den lokala topografin. 42

43 Slutsatser Endast Metod 1 rekommenderas för att med säkerhet kvantifiera områden med vindskyddade lägen. Dyrbar och tidskrävande metod, cirka kr per mätning. Kräver vinddata vid verken t.ex. från vindmast. Metoden kan ge information som gör att vindkraftverken kan regleras för att undvika störningar t.ex. reglerinställningar för olika vindriktningar och tider på dygnet. Metoden med att undersöka om vindhastigheten vid bostad är i storleksordningen 50 procent lägre än vid aggregatet kan vara tillämpar i några fall men ej generellt Motargument : Hur stor del av tiden? 43

44 Ljudutbredning i skog

45 Ljudutbredning i skog Forskningsprojekt för Energimyndigheten i Sverige Energimyndigheten projekt Mätning och modellering av efterklang, spridning och temperaturgradient. Slutrapport

46 Skog Ingen dämpning på grund av skogen Dämpning vid ljudpassage genom skogen Förstärkning upp till 2 db inne i skogen Markdämpning vid mjuk mark

47 Vindkraftljud i skog Ljuddämpning vid ljudpassage genom skog beror på spridning av ljudet från trädstammarna. Dämpningen blir störst vid höga frekvenser. 5 db vid 1000 Hz i 100 m skog. 25 db i 400 m skog. Ljudförstärkning inne i skogen beror på efterklang orsakad av - vind- och temperaturgradient vid trädtopparna, - av spridning av ljudet mellan trädstammarna och av - minskad markdämpning Ljudet går i krökta banor vilket minskar skogsdämpningen

48 Ljudutbredning i skog Vid beräkning av ljud från vindkraft räknar vi normalt inte med dämpning i skog. Skogen kan huggas ner. Markdämpning i mjuk skogsmark finns kvar även om skogen huggs ner.

49 Kontrollmätning av vindkraftljud

50 Mätning av ljud från vindkraft Ljudemissionsmätning (kontrollerar ljudeffektnivån eller källjudet) Ljudimmissionsmätning (kontrollerar ljudnivån vid bostad eller annan ljudkänslig punkt) Emissionsnivå Immissionsnivå 50

51 Referensförhållanden Beräkning och kontroll av ljud från vindkraftverk ska göras för referensförhållanden Det innebär att ekvivalent ljudnivå ska bestämmas för den vindhastighet vid navhöjd som motsvaras av 8 m/s på 10 m höjd omräknat med en logaritmisk vindhastighetsprofil och 0,05 m markråhetslängd För 105 m navhöjd motsvarar det 11,6 m/s 51

52 Kontroll av ljud från vindkraft Ljudemissionsmätning vid verket + beräkning av ljudutbredningsdämpning Ljudimmissionsmätning vid bostad Trots att vindkraftverken hörs tydligt vid bostad är det ofta omöjligt att mäta vindkraftljudet vid bostaden eftersom vindalstrat bakgrundsljud från träd och buskar är högre 52

53 Ljudimmissionsmätning = mätning av ljudtrycksnivå vid bostad Naturvårdsverket anvisar att mätning ska ske enligt Elforsk 98:24 Mätning av bullerimmission från vindkraftverk 53

54 Ljudimmissionsmätning 1 Vindhastighet [m/s] LA,eq,totalljud, 10min [dba] 38,8 43,3 44, LA,eq,bakgrundsljud, 10min [dba] 26,9 30,6 34, LA,eq, korrigerat ljud, 10min [dba] 38,5 43,0 43,

55 Ljudimmissionsmätning 2 Vindhastighet [m/s] LA,eq,totalljud, 10 min [dba] 36,5 38,2 39,9 41,6 43,3 45,0 LA,eq,bakgrundsljud, 10 min [dba] 37,4 40,3 42,6 44,3 45,4 46,0 LA,eq, korrigerat ljud, 10 min [dba] * * * * * * 55

56 Ljudemissionsmätning 56

57 57 Uppmätta ljudtrycksnivåer vid ljudemissionsmätning

58 58

59 Kontroll av vindkraftljud Norge TA-2115 Måling av støy fra vindmøller på en entydig og kontrollerbar måte er en krevende og svært kostbar aktivitet. Derfor er det mest hensiktsmessig å måle støy i kontrollerte former fra hver enkelt vindmølletype. Dette gjøres av produsentene i forbindelse med sertifisering av møllene. Emisjonsdata brukes så i de konkrete prosjektene til å beregne støynivå på basis av standardmålingene, terreng, avstand m.v. Målinger i felt bør brukes kun unntaksvis.

60 Problem med ljudimmissionsmätning vid bostad Bakgrundsljud Hitta rätt väderfönster Vindriktning Vindhastighet Ej snö Ej tjäle

61 När kan man mäta vid bostad? Alltid, med väderförhållandena ska vara följande Vinden ska blåsa från det närmsta verket mot bostaden inom ±45º Det ska helst blåsa runt 8 m/s. Det kan blåsa mindre Temperaturgradienten ska vara i intervallet -0,05º C/m < dt/dz < +0,05º C/m En varm sommardag bör undvikas. På natten går det bra

62 Trädbrus

63 Mätning vid bostad intill forsande å Alla verk avstängda 43 dba Ett verk i drift 41 dba Alla tio verk i drift 43 dba

64 Mätning vid bostad intill forsande å Alla tio verk i drift 43 dba Alla verk avstängda 43 dba Ett verk i drift, inte det närmsta, 41 dba SOSFS 2005:6, lågfrekvent ljud, beräknas vara uppfyllt inomhus