Ljudutbredning beror på vädret. Fysikaliska processer Mäta och/eller beräkna Conny.Larsson@met.uu.se Strömnäs, Norrbotten Foto Conny Larsson
Kunskapen om både ljud- och väderförhållanden ger oss möjlighet att lokalisera vindenergi där vi bäst utnyttjar vinden och samtidigt bibehåller en god miljö till lägsta kostnad.
Varför upplevs vindkraftljud som mer störande? Van den Berg, 2011
Källstyrka, emission Immission
Källstyrka, emission Inomhusakustik Sfärisk spridning: 6 db/a.d. Cylindrisk spridning: 3 db/a.d. a.d. = avståndsdubblering Immission
Källstyrka, emission Källstyrka, emission Utomhusakustik R e f r a Sfärisk spridning k t i o n Punktkälla 6 db/a.d. Linjekälla 3 db/a.d. Avståndsdubblering = a.d. Immission Immission
Källstyrka, emission Källstyrka, emission Utomhusakustik R e f r a Sfärisk spridning k t i o n Punktkälla 6 db/a.d. Linjekälla 3 db/a.d. Markyta (vatten) Avståndsdubblering = a.d. Immission Immission
Källstyrka, emission Källstyrka, emission Utomhusakustik R e f r a Sfärisk spridning Punktkälla 6 db/a.d. Ljudabsorption Linjekälla i luft 3 db/a.d. k t i o n Markyta (vatten) Avståndsdubblering = a.d. Immission Immission
Källstyrka, emission Källstyrka, emission Utomhusakustik R e f r Turbulens a Sfärisk spridning Punktkälla 6 db/a.d. Ljudabsorption Linjekälla i luft 3 db/a.d. k t i o n Markyta (vatten) Avståndsdubblering = a.d. Immission Immission
10 Conny Larsson, 1994 Sound pressure rel free field, db 5 0-5 -10-15 -20 Refraction Turbulence Absorption -25 Ground 100 1000 10000 Frequency, Hz
Refraktion av ljud
Land Högre/Lägre ljudnivå? Sommardag Lägre Vintermorgon Högre Med- och motvind Lägre Högre
Dagliga ljudvariationer
Typiskt instabilt gränsskikt (dagtid) Höjd (m) Höjd (m) Free atmosphere Entrainment zone Verklig Geostrofisk vind Mixed layer Surface layer Vindhastighet (m/s) Potentiel temperatur ( C) Hans Bergström Department of Earth Sciences 17
Typiskt stabilt gränsskikt (natt, vinter) Höjd (m) Höjd (m) Free atmosphere Geostrofisk Verklig Former entrainment zone Residual layer Stable boundary layer Vindhastighet (m/s) Surface layer Potentiel temperatur ( C) Hans Bergström Department of Earth Sciences 18
Hav, sjö Högre/Lägre ljudnivå? Höst/Förvinter Lägre Vår/Försommar Högre Med- och motvind Lägre Högre
Säsongsvariationer av ljudnivån
Ljudutbred ning utomhus? Över slätt? I kuperad terräng? Över vatten? I skog? 21
Temperaturprofiler, ringa molnighet, juni 2011 Skog 24 24 24 24
Ljudhastighet i och ovan skog (Ryningsnäs)
Ljudhastighet i och ovan skog
Temperatur- och vingradienter i olika skikt (Ryningsnäs)
10 Conny Larsson, 1994 Sound pressure rel free field, db 5 0-5 -10-15 -20 Refraction Turbulence Absorption -25 Ground 100 1000 10000 Frequency, Hz
Ljudabsorption-frekvens, avstånd Uppsala 1961-1990 1.125 1.000 1.125 1.000 0.875 0.750 20 16 12 Hour 8 4 0 2 4 6 8 10 Month 0.875 12 0.750 0.875 1.000 1.125 Atmospheric absorption at 250 Hz, db/km
Ljudabsorptionen gör att höga frekvenser dämpas på avstånd Ljungbyhed 1961-1990 130 120 110 100 90 20.0 16.0 12.0 Hour 8.0 4.0 0.0 12 10 8 130 120 110 100 90 2 4 6 Month 90 100 110 120 130 Atmosheric absorption at 8000 Hz, db/km
Ljudabsorption i luft Beräknad atmosfärsabsorption vid de fasta mätstationerna (1 km resp. 400 m från närmaste vk) under 1 år.
Ljudabsorption i luft Hög ljudnivå Låg ljudnivå
10 Conny Larsson, 1994 Sound pressure rel free field, db 5 0-5 -10-15 -20 Refraction Turbulence Absorption -25 Ground 100 1000 10000 Frequency, Hz
Dragaliden
Ryningsnäs
Burgsviken
Burgsviken, 4 km
Mäta rätt - Godkända mätningar Ljud från vindkraftverk anses som den dominerande ljudkällan om följande är uppfyllt (10-minuters mätperiod): Beräknad ljudnivå från vindkraftverket i immissionspunkten 30 dba L 5 - L 95 4 dba Ej påverkbart vegetationsljud
Ljudet varierar
Hur bra är sorteringen? Sorteringsmetoden har testats i jämförbar skogsmiljö utan vindkraftverk 30 km NV om Uppsala under 1 höstvecka. Vindhastigheten var mellan 0,5 8,5 m/s mätt på 10 m utanför skogen. Konstant vk-ljud adderas till bakgrundsnivån och de kombinerade ljudfilerna analyserades med sorteringsförfarandet. Osäkerhet på 1 2 dba kunde konstateras.
Mätplatser i skog Dragaliden Photo: Svevind Ryningsnäs Photo: Hans Blomberg
Ryningsnäs, Småland Nordex 2500 LS (2,5 MW) navhöjd 80 och 100 m
Ryningsnäs 400-600 m
Ryningsnäs 400-600 m
Dragaliden, Norrbotten Enercon-E82 (2 MW) WTs navhöjd 108 och 138 m
Dragaliden 1-2 km
Dragaliden 1-2 km
Dragaliden
Isolinjerna bör dras med bred målarpensel! X
Naturvårdsverket Riktvärde/Begränsningsvärde Vid bostäder bör ljudnivån inte var högre än 40 dba. I friluftsområden och i områden med lågt bakgrundsljud bör den inte överstiga 35 dba. Vad innebär detta? Är det att det aldrig är högre än 40/35 dba eller några enstaka gånger/dygn! Räkneexempel: 5 % ( 1 h / dygn eller 18 dagar/år) 10 % ( 2 h / dygn eller 36 dagar/år)
Högsta, lägsta..ljudnivån
Vädereffekter på ljudnivån Mätningar av ljudnivån varierar beroende på vädret. Numeriska strålspårningsmodeller med väderinflytandet och heterogena markförhållanden är under utveckling.
Observationer på plats: Två tydliga vädereffekter Mätningar av ljudnivån varierar beroende på vädret. Karaktären hos vindkraftljudet beror av vädret mer rytmiskt ljud vid klart väder (mer amplitudmodulerat ljud, AM).
AM detektering under ett dygn TI = u / U
När förekommer AM och hur ofta? Mätningar under 2 månader
AM studie, 1 år Lundmark, Measurement of swish noise, a new method, Fourth International Meeting of Wind Turbine Noise, INCE/Europe, Rome, Italy (2011). Mäta 8 ggr/s (Fast) Dela upp i 15 s långa perioder and analysera. Från observationer vid återkommande besök på de olika mätplatserna vår definition: AM är toppen i RMS-spektrat (propellerpassage ger 0.6 1.0 Hz) är 0.4
Amplitude modulation Day Night AM 0.4 Sound level recording from the Dragaliden site from 20 July 2011 at different clock hours. The measurements are taken 3 km from the closest WT. To the right is the amplitude modulation spectra with RMS value for a given 15 s period.
AM during 24 hours TI = u /U
Amplitudmodulation (% av godkända mätningar) Kväll-natt-morgon Ryningsnäs (400 m) 30 % Dragaliden (1 km) 18 %
Mätresultat AM during 1 year AM more common during specific meteorological conditions
Pålning? Ljudnivåmätning under 15 s vid Dragaliden den 20 juli 2011. Eftermiddag (övre raden) och natt (nedre raden). Mätningarna är gjorda 3-4 km från turbinerna. Till vänster ljudnivå. Till höger RMS-värde (>0,4 betraktas som amplitudmodullerat)
Amplitudmodulering uppfattas på avstånd. Amplitudmodullering uppträder vanligen på kvällar, nätter och morgnar. 30 % av tiden på 400 m (Ryningsnäs) 18 % av tiden på 1 km (Dragaliden) Samtida ljudnivåmätningar nära källan (övre t.v.) och 3-4 km avstånd (nedre t.v.). T.h. ljudspektrum på 3-4 km avstånd.
69
Två tydliga vädereffekter Mätningar av ljudnivån varierar beroende på vädret. Karaktären hos vindkraftljudet beror av vädret mer rytmiskt ljud vid klart väder (mer amplitudmodulerat ljud AM).
Vädret styr ljudutbredningen Mätningar av ljudnivån varierar beroende på vädret. Karaktären hos vindkraftljudet beror av vädret mer rytmiskt ljud vid klart väder (mer amplitudmodulerat ljud AM). Mätförhållande (kontroll) Beräkningar Behov av att bedöma AM
Ljudhastighetsgradient olika skikt Relativ ljudnivå korrigerad för atmosfärisk absorption vs. ljudhastighetsgradienter för olika skikt för Ryningsnäs (o) och Dragaliden ( ).
Ljudeffekt, turbinerna L WA = 3.217 10 6 P 2 + 0.013 P + 89.998 Där P är elektrisk effekt hos turbinen i kw, Dragaliden. L WA = 1.588 10 6 P 2 + 0.007 P + 95.629 Där P är elektrisk effekt hos turbinen i kw, Ryningsnäs.
Figurerna visar 245 st godkända 10 minuters perioder under ref. förhållanden. Om vi tillät snötäckt mark och i övrigt samma villkor som innan, skulle vi ha 763 st godkända mätningar att jämföra mot. På vintern har vi mindre störande ljud i omgivningarna. Dock är träden ibland kraftigt snöklädda vilket dämpar ljudet extra. Vindhastighetskriteriet begränsar antalet mätningar ganska mycket. Kriteriet gör att ca 90 % av totala mättiden förkastas. Oftast blåser det inte så mycket som under ref. förhållandena, men man vill ju försäkra sig om att verken går på full effekt från Naturvårdsverkets sida.
Om det finns sjöar i området tar då naturvårdsverkets beräkningsmodell hänsyn till den förväntade ökade ljudutbredningen över sjöytor? Ex: Ett bolag har använt naturvårdsverkets beräkningsmodell (markråhetslängd 0,05 m) för en vindkraftetablering som är skogligt belägen med inslag av sjöar. På ena sidan av sjön finns bostäder och på andra sidan planeras vindkraftverk. Bostäderna tangerar 40 db(a)-kurvan. Riskerat bostäder på andra sidan sjön än där vkv planeras få en högre nivå än 40 db(a) motsatt sida av sjön om naturvårdsverkets modell för land används? Om ja: Kan naturvårdsverkets modell användas och i så fall hur? 1) Buller vi har fått en MD-dom som anger att mätosäkerheten ska beaktas. Innebär t.ex. att om osäkerheten i beräkningen är 3 db (A) får inte verken bullra mer än 37 db (A), Vi har överklagat 2)Beräkningsperiod för skugga. Bolaget vill tillämpa sept-aug i stället för jan-dec. Synpunkter på det? 3) Förstagångsbesiktningbehövs för att som TM tidigt få koll på anläggningen. Bör vara med som ett villkor i tillståndsbeslut? Ja de brukar vara rätt så duktiga på att diskutera och jag tänker mig att de vill ta upp några case från sina län för diskusison tänker också att flera av de frågor som finns avhandlas under själva presentationen (?!) Så jag tycker lätt du kan ta 1 timme och 15-30min till din presentation. Vi kanske redan har avhandlat de case som ev. dyker upp på andra diskussionspunkter.
det är viktigt att handläggarna får bra och opartisk information. Så lite allmänt om ljud och ljudutbredning och sedan resultaten från de mätningar som gjordes och vad man kan dra för slutsatser. Lite matnyttigt för den som har hand om tillsyn och även vad man kanske ska ta ställning till vid en prövning + att det finns utrymme för frågor och en ev. diskussion. Om det finns sjöar i området tar då naturvårdsverkets beräkningsmodell hänsyn till den förväntade ökade ljudutbredningen över sjöytor? Ex: Ett bolag har använt naturvårdsverkets beräkningsmodell (markråhetslängd 0,05 m) för en vindkraftetablering som är skogligt belägen med inslag av sjöar. På ena sidan av sjön finns bostäder och på andra sidan planeras vindkraftverk. Bostäderna tangerar 40 db(a)-kurvan. Riskerat bostäder på andra sidan sjön än där vkv planeras få en högre nivå än 40 db(a) motsatt sida av sjön om naturvårdsverkets modell för land används? Om ja: Kan naturvårdsverkets modell användas och i så fall hur? 1) Buller vi har fått en MD-dom som anger att mätosäkerheten ska beaktas. Innebär t.ex. att om osäkerheten i beräkningen är 3 db (A) får inte verken bullra mer än 37 db (A), Vi har överklagat 2)Beräkningsperiod för skugga. Bolaget vill tillämpa sept-aug i stället för jan-dec. Synpunkter på det? 3) Förstagångsbesiktningbehövs för att som TM tidigt få koll på anläggningen. Bör vara med som ett villkor i tillståndsbeslut? Ja de brukar vara rätt så duktiga på att diskutera och jag tänker mig att de vill ta upp några case från sina län för diskusison tänker också att flera av de frågor som finns avhandlas under själva presentationen (?!) Så jag tycker lätt du kan ta 1 timme och 15-30min till din presentation. Vi kanske redan har avhandlat de case som ev. dyker upp på andra diskussionspunkter.