Oxhult, verk LaOx1, Mode 0 Mätning av ljudemission från vindkraftverk enligt IEC 61400-11, Edition 2.1 Vindkraftverkstyp: Vestas V90 2,0 MW ÅF-Ljud & Vibrationer är ackrediterat av SWEDAC för metoden Wind turbine generator systems part 11: Acoustic noise measurement techniques IEC 61400-11. Provningen har utförts i enlighet med metoden. Provningsresultatet avser endast de provade objekten. ÅF-Infrastructure AB ÅF-Infrastructure AB, Grafiska vägen 2, Box 1551, SE-401 51 Göteborg Sweden Phone +46 10 505 00 00, Registered office in Stockholm, www.afconsult.com Corp. id. 556185-2103, VAT SE556185210301 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 1 (30)
Handläggare Niklas Carlsson Tel +46 (0)10 505 07 86 Mobil +46 (0)70 682 89 98 Fax +46 10 505 30 09 niklas.j.carlsson@afconsult.com Uppdragsnr 594259 Dokumentnamn: 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Rapport nr: 594259_A Rapporttyp: Rapport ljudemissionsmätning Författare: Niklas Carlsson Kvalitetsansvarig: Martin Almgren Mätpersonal: Niklas Carlsson Mätplats: Oxhult, Laholms kommun, verk LaOx1 Mätdatum: 2015-02-23 Kund: Arise Wind Farm 1 AB Sammanfattning Ljudeffekt från vindkraftverket verk LaOx1 av typen Vestas V90 2,0MW i driftsmoden Mode 0 mättes 2015-02-23. Ljudeffekten har mätts enligt IEC 61400-11 (IEC, 2006-11). Resultaten från denna emissionsmätning redovisas i tabell 1. Tabell 1. Resultat från ljudemissionsmätning, enligt Mode 0 Vindhastighet på 10 m höjd [m/s] 6 7 8 Verkets medeleffekt [kw] 1212 1611 1942 Vanlig analys, L WA, k [db re 1pW] 102,2 102,8 102,8 L WA, k (genom BIN-analys) [db re 1pW] 102,3 102,8 102,9 Vanlig analys mätosäkerhet, U c [db] 2,0 1,4 1,4 BIN-analys mätosäkerhet, U c [db] 1,5 1,4 1,4 Slutresultatet är att ljudeffektnivån vid 8 m/s uppmättes till 102,9 dba. ÅF-Infrastructure AB, Ljud och Vibrationer Ort: Göteborg Datum: 2015-03-09 Niklas Carlsson Martin Almgren HANDLÄGGARE GRANSKARE 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 2 (30)
Innehållsförteckning 1 Bakgrund... 4 2 Mätmetod ljudemission... 4 3 Mätningsförutsättningar... 4 3.1 Vindkraftverk... 4 3.2 Mätutrustning... 4 3.3 Mätpunkt... 5 3.4 Drifts- och väderförhållanden... 6 4 Mätresultat... 7 4.1 Bestämning av direktivitet... 7 4.2 Bestämning av vindhastighet... 7 4.3 Uppmätt ljudtrycksnivå... 8 4.3.1 Vanlig analys av ljudet över flera vindhastigheter... 8 4.3.2 BIN-analys av ljudet för gruppering enligt vindhastigheter... 9 4.4 Tonanalys... 9 4.5 Bestämning av ljudeffekten... 10 5 Mätosäkerhet... 11 6 Avsteg från mätstandarden... 13 7 Slutsats... 14 8 Referenser... 14 Bilaga 1. Figurer och diagram... 15 A. Verkets effektkurva... 15 B. Nacelleanemometermetoden... 16 C. Uppmätta värden över tid... 17 D. Totalljud och bakgrundsljud över vindhastighet... 19 E. Totalljud och bakgrundsljud över vindhastighet enlig BIN-analys... 20 F. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över vindhastighet... 21 G. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över verkets elektriska effekt... 22 H. Ljudeffektnivån över vindhastighet... 23 I. Ljudeffektnivå över elektriskt producerad effekt... 24 J. Ljudeffektsnivån över frekvens för olika vindhastigheter... 25 Bilaga 2. Tekniska data... 27 Bilaga 3. Fotografier från mätningen... 28 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 3 (30)
1 Bakgrund Sedan mars 2009 har vindparken i Oxhult i Laholms kommun varit i drift. Sammanlagt består parken av 12 st. vindkraftverk. Samtliga verk är av typen Vestas V90 med maxeffekten 2,0MW per verk. Denna rapport avser att redovisa resultat från ljudemissionsmätningen 2015-02-23 vid verk LaOx1 inställd i reglermod Mode 0. Resultatet ska enligt standarden redovisas som ljudeffektnivån vid vindhastigheten 8 m/s på 10 m höjd. 2 Mätmetod ljudemission Ljudmätningen har utförts enligt IEC 61400-11: Wind turbine generator systems Part 11: Acoustic noise measurement techniques, Edition 2.1, 2006-11, referens (IEC, 2006-11). Ljudsignalen har spelats in så att det är möjligt att lyssna på den i efterhand. Mätinstrumentet har placerats på en ljudhård mikrofonplatta på marken. Mikrofonen har försetts med primärt och sekundärt vindskydd. Efter att mätningen har genomförts har data analyserats med hänsyn till väderförhållanden, producerad elektrisk effekt och bakgrundsbuller. Vindhastigheten har bestämts utifrån verkets producerade elektriska effekt samt genom anemometermätningen på turbinhuset och sedan räknats om till 10 m höjd över mark under antagande av plan mark och en logaritmisk hastighetsprofil. 3 Mätningsförutsättningar 3.1 Vindkraftverk I tabell 2 redovisas det uppmätta vindkraftverkets egenskaper. Mer information om vindkraftverket redovisas i bilaga 2 Tekniska data. Tabell 2. Det uppmätta vindkraftverkets egenskaper Tillverkare: Vestas Typ: V90 Märkeffekt: 2,0MW Driftsmod: Mode 0 Serienummer: 33351 Navhöjd ovan mark: 105 m Rotordiameter 90 m Totalhöjd: 150 m Idealt mätavstånd (mikrofon till rotormitt): 183 m Horisontellt avstånd mellan torncentrum och rotormitt 2 m Y-koordinat, östlig (RT90) 1 342 416 X-koordinat, nordlig (RT90) 6 261 796 Omgivning Kalhygge med omgivande skogsterräng Verket har en rotor med tre blad och bladvinkel- och varvtalsreglering. Fotografier på vindkraftverket och mätplatsen finns i Bilaga 3 3.2 Mätutrustning I tabell 3 listas utrustningen som användes under mätningen. Instrumenten är kalibrerade med spårbarhet till nationella och internationella referenser enligt ÅF-Ljud 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 4 (30)
& Vibrationers kvalitetsstandard som uppfyller kraven i SS-EN ISO/IEC 17025 (IEC, 2007). Datum för senaste kalibrering finns angiven i kalibreringsloggen. Tabell 3. Använd mätutrustning Benämning Fabrikat Intern beteckning Senast kalibrerad Ljudnivåmätare Norsonic AL172 2014-12-15 Mikrofon Norsonic, tillhörande AL172 Snr: 12323 - Kalibrator, klass 1 Brüel & Kjær, 4231 KU082 2014-05-13 Avståndsmätare Leica, Pinmaster - - Primärt vindskydd 90 mm - - Sekundärt vindskydd - - Halvsfäriskt 300-400 mm (vindskärm) Mätskiva Egentillverkat enligt standarden 1100 mm formplywood - - Vid mätningarna har två vindskydd använts, dels ett primärt och dels ett sekundärt. Det primära är gjort av skumplast och har en diameter på ca 90 mm. Detta sitter närmast mikrofonen men har liten ljudpåverkan. Det sekundära vindskyddet (även kallat vindskärmen) har en diameter på ca 300-400 mm. En vindskärm kan påverka ljudbilden vid mikrofonen. Vid mätningarna har en halvsfärisk vindskärm använts. Det halvsfäriska vindskyddets ljudpåverkan har mätts i laboratorium och påverkan är bedömd som liten, men inte obetydlig. Därför har det i analys av resultatet tagits hänsyn till vindskärmens dämpande förmåga. För samtliga frekvenser är påverkan mindre än 1 db. Vid utvärderingen har en korrektion av ljudtrycksnivån för varje tersband genomförts. 3.3 Mätpunkt Mikrofonen var placerad enligt mätstandarden. De geometriska förutsättningarna för mikrofonen redovisas i tabell 4. Variablerna och beteckningarna definieras enligt standarden. Tabell 4. Geometriska förutsättningar för mikrofon Y-koordinat, östlig RT90 1 342 380 X-koordinat, nordlig RT90 6 261 936 Horisontellt avstånd från torn till mikrofon R 0 145 [m] Vertikalt avstånd mellan tornbas och mätpunkt h A 0 [m] Avstånd mellan tornmitt och rotormitt d 2 [m] Direktavstånd mellan rotormitt och mikrofon R 1 181 [m] Vinkel mellan mark och direktavståndet R 1 ϕ 36 [grader] Vinkel mikrofon till verk 166 [grader] Enligt standard [1] ska ljudemissionsmätningen genomföras på ett horisontellt avstånd från tornet som är lika med totalhöjden av vindkraftverket, en tolerans på ± 20 % av avståndet är tillåten. Totalhöjden av verk LaOx1 är 150 m. Detta är också det ideala horisontella avståndet från tornet som ljudmätningen ska genomföras på. Med en navhöjd på 105 m och ett horisontellt avstånd på 150 m, dessutom ett horisontellt avstånd mellan torncentrum och rotormitt om 2 m, ger det ett idealt direktavstånd mellan mikrofon och navhöjd på 183 m. Direktavståndet mellan mätpunkt och rotormitt i navhöjd (dvs. R 1 ) mättes med hjälp av en avståndsmätare (laserkikare). Avståndet mättes till 181 m till rotormitt från mikrofon. Följande formel beskriver samband för mätavstånden R 1 : R 1 = (145 + 2) 2 + (105 + 0) 2 = 181 Mätavståndet är 2 m kortare än vad det ideala direktavståndet är mellan mikrofon och rotormitt. Avvikelsen är inom den tillåtna toleransen. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 5 (30)
Tabell 5. Beskrivning av omgivning Allmän topografi: Typ av mark vid mikrofon: Reflekterande ytor: Skärmande objekt: Andra ljudkällor: Kalhygge med omgivande skogsterräng Gräsbevuxet kalhygge med mätskivan på gruset Mätskiva Inga Vindbrus från träd och buskar Fotografier över vindkraftverk och mikrofon finns i bilaga 3 på sidan 28. Det är fri sikt till rotorn från mikrofonen. 3.4 Drifts- och väderförhållanden Under mätdagen 2015-02-23 förekom dessa drifts- och väderförhållanden. Verket stängdes av i olika omgångar för mätning av total- och bakgrundsbuller. Driften skedde enligt tabell 6. Mätning av ljudemission från verk LaOx7 förekom under samma tidsperiod som för LaOx1. De två verken står dock ca 1400m ifrån varandra och bedöms därför inte påverka varandra. Om ljudeffektnivån från verk LaOx7 är av storleksordningen 103 dba blir ljudnivån på mätplattan vid LaOx1 av storleksordningen 35 dba, vilket är mindre än den bakgrundsnivå vid verk LaOx1 som redovisas nedan. Tabell 6. Driftsschema för vindkraftverk för Tidpunkt Mätaktivitet Aktuellt verk LaOx1 LaOx7 Övriga verk i parken kl 06:45-07:00 Riggning av mätutrustning På På På Nej kl 07:00-08:00 Mätning av totalljud På På Av Ja kl 08:00-08:45 Mätning av bakgrundsljud Av Av Av Ja kl 08:45-09:30 Mätning av totalljud På På Av Ja kl 09:30 Plocka ihop mätutrustning På På På Nej Använd i analys I mätningen av ljudeffektnivån från verk LaOx1 är övriga verk, utom LaOx7, inom parken avstängda. I utvärderingen av bakgrundsljudet används tillfällen då inga verk i parken varit aktiva. Driftsdata har erhållits i enminuters intervall för det aktuella vindkraftverket för hela mättiden. Mätningen genomfördes under väderförhållanden som redovisas i tabell 7 nedan. Tabell 7. Väderförhållanden vid mättillfälle Medellufttemperatur 10 m ovan mark 1 [ o C] Förhärskande vindriktning Syd-sydostlig Medelgirriktning på verket 170 [ o ] Molnighet Heltäckande Lufttryck 10m ovan mark 993 [hpa] Relativ fuktighet 72-77 [%] Data för luftfuktigheten och lufttrycket har erhållits från bl.a. SMHI under mätperioden. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 6 (30)
4 Mätresultat 4.1 Bestämning av direktivitet Direktivitet från vindkraftverket har inte kontrollerats eftersom det inte fanns anledning att misstänka någon onormal direktivitet. Därför valdes den enligt standarden obligatoriska mätpunkten med en medvindskomponent. Genom att välja mätpunkten i medvindriktningen erhålls det värsta fallet med avseende på ljudutbredning. 4.2 Bestämning av vindhastighet Vindhastighet har i huvudsak bestämts genom den elektriska uteffekten från verket och verkets effektkurva, se bilaga 1A. Effektkurvan ger relationen mellan elektrisk uteffekt och vindhastighet vid navhöjd. I det aktuella fallet har elektriskt producerad effekt räknats om till vindhastighet vid navhöjd med hjälp av effektkurvan, för de tidsintervall när producerad eleffekt har varit lägre än 95 % av verkets märkeffekt. Den beräknade vindhastigheten har korrigerats för aktuella väderförhållanden med hjälp av i dokument (IEC, 2006-11). (ekvation 1) V H = V D ( p 1/3 reft k ) pt ref där V H är den korrigerade vindhastigheten vid navhöjd i m/s. V D är vindhastigheten i m/s läst från diagrammet för vindhastighet som funktion av elektrisk uteffekt. p ref är 101,3 kpa och T ref är 288 K. Därefter har vindhastigheten vid navhöjd skalats om till vindhastigheten vid 10 m höjd, V 10, under antagande om logaritmisk vindprofil. Ekvation (7) i (IEC, 2006-11) har använts för skalningen, resultatet presenters som ekvation 2. Samtliga vindhastigheter är angivna på 10 m höjd. (ekvation 2) ln ( z ref ) ln ( H ) z 0ref z 0 V s = V H [ ln ( H ) ln ( z ] ) z 0ref z 0 Vindhastigheten vid 10 m höjd är ett referensvärde som vanligtvis används i rapporter för utstrålning av ljud från vindkraftverk. I fallen där vindhastighetsprofilen inte är logaritmisk blir detta ett teoretiskt värde. Då den elektriskt producerade effekten är mer än 95 % är det otillräckligt att bestämma vindhastigheten genom effektkurvan. Vid dessa tidpunkter används den s.k. Nacelle anemometer method för att bestämma vindhastigheten vid navhöjd, enligt (IEC, 2006-11) kap 7.3.1.1.1. För alla datapunkter mellan 5 % och 95 % av verkets märkeffekt kan sambandet ställas upp mellan vindhastigheten uppmätt vid navhöjd och vindhastigheten vid navhöjd framräknad genom effektkurvan. Sambandet uttrycks genom en regressionslinje. Ekvationen för regressionslinjen finns i bilaga 1B tillsammans med en figur med respektive vindhastighets datapunkter. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 7 (30)
4.3 Uppmätt ljudtrycksnivå Den totala A-vägda ljudtrycksnivån är beräknad från uppmätt tersbandsspektrum korrigerat för det sekundära vindskyddets inverkan. Resultaten redovisas i bilaga 1. Genom regressionsanalys har ett polynom tagits fram för bakgrundsljudet som använts för att korrigera totalljudet från bakgrundsljud. Alla redovisade ljudnivåer i rapporten är A-vägda. Tabell 8. Mätresultat med vindkraftverket i produktion BIN-klass [m/s] 6 7 8 Antal mätningar 11 33 27 Medelvindhastighet [m/s] 6,2 7,0 7,9 Verkets [kw] medeleffekt 1212 1611 1942 Tabell 9. Mätresultat med vindkraftverket avstängt BIN-klass [m/s] 6 7 8 Antal mätningar 16 25 8 Medelvindhastighet [m/s] 6,1 6,9 7,9 4.3.1 Vanlig analys av ljudet över flera vindhastigheter Tabell 10. Uppmätt ljud bestämt genom polynom: Totalljud (LAeq,t,polynom), bakgrundsljud (LAeq,b,polynom) och totalljud korrigerat för bakgrundsljud (LAeq,c,k) BIN-klass [m/s] 6 7 8 L Aeq,t,polynom [db re 20µPa] 52,8 53,1 53,0 L Aeq,b,polynom [db re 20µPa] 44,1 43,1 42,1 L Aeq,c,k [db re 20µPa] 52,1 52,7 52,7 Tabell 11. Regressionskurvornas koefficienter utan BIN-analys. Ordning 4:e 3:e 2:a 1:a Konstant Värdet på R 2 Correlation coefficient L Aeq,t,polynom 0,05-1,36 14,07-63,08 156,36 0,01 L Aeq,b,polynom 0,00 0,00 0,00-1,01 50,15 0,09 Om värdet på korrelations koefficienten R 2 för totalljudet är mer än 0,64 behövs det, enligt standarden, inte göras en BIN-analys, dvs. en mer detaljerad analys för varje enskild heltalsvindhastighet. I detta fall behöver alltså en BIN-analys göras. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 8 (30)
4.3.2 BIN-analys av ljudet för gruppering enligt vindhastigheter Den totala A-vägda ljudtrycksnivån är beräknad från uppmätt tersbandsspektrum korrigerat för det sekundära vindskyddets inverkan. Resultaten redovisas i bilaga 1. Genom regressionsanalys har ett polynom tagits fram för bakgrundsljudet som använts för att korrigera totalljudet från bakgrundljud. Tabell 12. Uppmätt ljud bestämt genom polynom: Totalljud (LAeq,t,polynom), bakgrundsljud (LAeq,b,polynom) och totalljud korrigerat för bakgrundsljud (LAeq,c,k) BIN-klass [m/s] 6 7 8 L Aeq,t,polynom [db re 20µPa] 52,8 53,2 53,1 L Aeq,b,polynom [db re 20µPa] 43,6 43,5 41,3 L Aeq,c,k [db re 20µPa] 52,2 52,7 52,8 Tabell 13. Regressionskurvornas koefficienter med BIN-analys för totalljudet. Ordning 1:a Konstant Värdet på R 2 Correlation coefficient L Aeq,t,polynom,6m/s -0,5460 56,0299 0,0099 L Aeq,t,polynom,7m/s -0,1219 54,0313 0,0011 L Aeq,t,polynom,8m/s 0,2578 51,0233 0,0030 Tabell 14. Regressionskurvornas koefficienter med BIN-analys för bakgrundsljudet. Ordning 1:a Konstant Värdet på R 2 Correlation coefficient L Aeq,n,polynom,6m/s 0,7538 39,0965 0,0084 L Aeq,n,polynom,7m/s -0,7713 48,9056 0,0087 L Aeq,n,polynom,8m/s -1,1339 50,4196 0,0556 4.4 Tonanalys Toner kunde subjektivt inte uppfattas när mätningen genomfördes. Tersbandsspektrum uppvisar en svag topp vid 200 Hz. En objektiv analys av hörbarheten av toner med den förenklade metoden enligt ISO 1996-2:2007 appendix D visar att toner inte förekommer. Ingen ytterligare objektiv analys av förekomst av toner från vindkraftverket har gjorts. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 9 (30)
4.5 Bestämning av ljudeffekten Ljudeffektsnivån, L WA,k, beräknas med hjälp av ljudtrycksnivån L Aeq,c,k, (som är den uppmätta nivån, korrigerat för inverkan av bakgrundsbullret) vid heltals vindhastigheter (i överensstämmelse med [1]). (ekvation 3) L WA, k L Aeq, c, k 4 R 6 10 log S0 där, bidraget 6 db finns på grund av att den koherenta additionen av ljudet som reflekteras från den ljudhårda plattan under mikrofonen. Enligt ekvation 3 beskriver (ekvation 4) 4 R 10 log S0 2 1 hur arean på en sfär ökar då radien på sfären ökar, dvs. ljudtrycket sprids ut på en större area ju längre ifrån källan ljudet kommer. S 0 är en referensyta med värdet S 0 = 1 m 2. R 1 är direktavståndet mellan rotorns centrum vid navhöjd och ljudmätningsplatsen, som beräknas enligt: (ekvation 5) R R d 2 H h 2 1 0 A R 0 = horisontellt avstånd mellan mikrofonen och projektionen av rotorbladets mitt på marken. H = turbinens navhöjd. d = avståndet mellan tornmitt och rotormitt. h A = skillnad mellan tornbasens marknivå och marknivå vid mikrofon De geometriska förutsättningarna redovisas dels för vindkraftverket (ljudkälla i rotormitt vid navhöjd) på sid 4 i tabell 2 och dels för mikrofonen (där L Aeq blivit uppmätt) på sid 5 i tabell 4. Med hjälp av formeln ovan har den A-vägda ljudeffektsnivån bestämts för följande vindhastigheter: 2 1 Tabell 15. Mätresultat enligt vanlig analys med vindkraftverket i produktion BIN-klass [m/s] 6 7 8 Ljudeffektnivå [dba] 102,2 102,8 102,8 Då en BIN-analys utförs för motsvarande vindhastigheter bestäms den A-vägda ljudeffektsnivån för följande BIN-klasser: Tabell 16. Mätresultat enligt BIN-analys med vindkraftverket i produktion BIN-klass [m/s] 6 7 8 Ljudeffektnivå [dba] 102,3 102,8 102,9 Figurer för ljudeffekten kan ses i bilaga 1H, på sida 23. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 10 (30)
5 Mätosäkerhet Resultatet av mätningarna är belagd med osäkerheter som har sitt ursprung i osäkerheter och variationer i omgivningen, väderförhållanden, mättiden och mätsystemet. Som föreslaget i [1] redovisas osäkerheterna i tabell 17. Mätosäkerheten hos typ A beräknas enligt följande formel: (ekvation 6) 2 y yest U A N 2 Där y = uppmätt ljudtrycksnivå för totalljudet, y est = ljudtrycksnivå för totalljudet uppskattad enligt regressionskurva, för respektive vindhastighet. N = antalet mätningar för totalljudet, för respektive vindhastighet. (ekvation 7) a U B 3 Tabell 17. Osäkerhetsanalys Komponent Typiskt spann på Motsvarande Använt spann på ±a [db] spann på U [db] U [db] Kalibrering U B1 ±0,3 0,2 0,2 Kedja av alla mätinstrument U B2 ±0,3 0,2 0,2 Mätskiva U B3 ±0,5 0,3 0,3 Avståndsmätning U B4 ±0,1 0,1 0,1 Akustisk impedans för luft U B5 ±0,2 0,1 0,1 Meteorologiska variationer (inklusive turbulens) U B6 ±0,7 0,4 0,4 Vindhastighet (härledd) U B7 ±0,3 0,2 0,2 Vindriktning U B8 ±0,5 0,3 0,3 Bakgrundsljud U B9 Se formel nedan Se formel nedan Se formel nedan Osäkerheten hos bakgrundsljudet har bestämts enligt formeln nedan: 0,1 L Aeq, k 0,1 L U B L Aeq 9, k 10 log 10 10 L Aeq,k är ljudtrycksnivån för totalljudet L n är ljudtrycksnivån för bakgrundsljudet Därefter kombineras de systematiska osäkerheterna enligt: (ekvation 10) n U B U 2 2 B1 UB2... Och sist erhålls den kombinerade standardosäkerheten för alla delar, enligt: (ekvation 11) U C U 2 A U 2 B Tabell 17 ger en indikation på vilka storheter som inverkar på bestämningen av ljudeffektnivå. Mätinstrumenten i sig har mycket god precision. Osäkerheten för ljudnivån mätt med precisionsljudnivåmätaren är mindre än 0,2 db. Spridningen av ljudnivå i förhållande till regressionslinje vid olika vindhastigheter framgår av diagrammet i Bilaga 1D. Om standardosäkerheten bestäms enligt metoden i (IEC, 2006-11) vid olika vindhastigheter för mätningen vid det aktuella verket i vindkraftparken erhålls följande osäkerhet: 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 11 (30)
Tabell 18. Standardosäkerhet [db] för olika vindhastigheter enligt vanlig analys BIN-klass [m/s] 6 7 8 Totalljud U A 1,77 1,07 1,17 Kalibrering U B1 0,20 0,20 0,20 Kedja av alla mätinstrument U B2 0,20 0,20 0,20 Mätskiva U B3 0,30 0,30 0,30 Avståndsmätning U B4 0,10 0,10 0,10 Akustisk impedans för luft U B5 0,10 0,10 0,10 Meteorologiska variationer (inklusive turbulens) U B6 0,40 0,40 0,40 Vindhastighet (härledd) U B7 0,20 0,20 0,20 Vindriktning U B8 0,30 0,30 0,30 Bakgrundsljud U B9 0,63 0,45 0,36 Total standardosäkerhet U C 2,00 1,35 1,41 Tabell 19. Standardosäkerhet [db] för olika vindhastigheter enligt BIN analys BIN-klass [m/s] 6 7 8 Totalljud U A 1,25 1,09 1,17 Kalibrering U B1 0,20 0,20 0,20 Kedja av alla mätinstrument U B2 0,20 0,20 0,20 Mätskiva U B3 0,30 0,30 0,30 Avståndsmätning U B4 0,10 0,10 0,10 Akustisk impedans för luft U B5 0,10 0,10 0,10 Meteorologiska variationer (inklusive turbulens) U B6 0,40 0,40 0,40 Vindhastighet (härledd) U B7 0,20 0,20 0,20 Vindriktning U B8 0,30 0,30 0,30 Bakgrundsljud U B9 0,57 0,50 0,30 Total standardosäkerhet U C 1,53 1,38 1,39 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 12 (30)
6 Avsteg från mätstandarden Dessa avsteg från mätstandarden har gjorts: - Lufttrycket och temperaturr har inte uppmätts lokalt under denna mätning. Istället har data erhållits från vädertjänster på Internet, bl.a. SMHI. Detta påverkar den korrigerade vindhastigheten enligt ekvation 1. Inverkan av ett fel på 10 % är försumbar. - Vid datapunkternas regressionsanalys rekommenderar standarden att man bör använda fjärde ordningens trendkurvor för L(n+s) och L(s) (dvs. totalljud respektive totalljud korrigerat för bakgrundsljudet). Även för bakgrundsljudet L(n) rekommenderas ett fjärde ordningens polynom. I aktuellt fall bedöms att framförallt bakgrundsljudet bäst uppskattas med ett linjärt polynom. - Ingen vindmätningsmast har använts. Vindhastigheten vid totaljudsmätning har analyserats ur verkets elektriska effekt tillsammans med nacelleanemometermetoden, vilket är den metod som ska användas i första hand enligt standarden för analys av totalljudnivåer. Vindhastigheten mätt med navanemometern och kalibrerad med nacelleanemometermetoden har använts även vid mätning av bakgrundsljudnivån. Skillnaden mellan totalljudnivå och bakgrundsljudnivå är i detta fall ca 10 db, varför fel orsakat av vindmätningen vid mätningen av bakgrundsljud blir försumbart. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 13 (30)
7 Slutsats Ljudemissionsmätningar har genomförts för vindkraftverk LaOx1 i vindparken Oxhult, i Laholms kommun. Vindkraftverket är av typen Vestas V90 2,0MW och drivs i driftsmoden Mode 0. Den totala A-vägda ljudeffektsnivån har bestämts för verket vid olika vindhastigheter. Tabell 20. Ljudeffektnivån LWA,k [db re 1 pw] från vindkraftverket enligt Mode 0 Vindhastighet på 10 m höjd [m/s] 6 7 8 Verkets medeleffekt [kw] 1212 1611 1942 Vanlig analys: [db re 1pW] Ljudeffektnivån i Mode 0, L WA,k uppmätt verk LaOx1 102,2 102,8 102,8 BIN-analys: [db re 1pW] Ljudeffektnivån i Mode 0, L WA,k uppmätt verk LaOx1 102,3 102,8 102,9 Slutresultatet är att ljudeffektnivån vid 8 m/s uppmättes till 102,9 dba. 8 Referenser IEC. (2006-11). IEC 61400-11 Edition 2.1 "Wind turbine generator systems - Part 11: Acoustic noise measurement techniques". Geneve: International Electrotechnical Commission. IEC. (2007). IEC 17025:2005/Cor 1:2006 Allmänna kompetenskrav för provnings- och kalibreringslaboratorier. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 14 (30)
Elektriskt producerad effekt [kw] RAPPORT Bilaga 1. Figurer och diagram A. Verkets effektkurva 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Effektkurva 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vindhastighet [m/s] vid navhöjd Figur 1. Effektkurva för Vestas V90 2,0MW, för Mode 0 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 15 (30)
Vindhastighet [m/s] vid navhöjd: Framräknad ur effektkurvan RAPPORT B. Nacelleanemometermetoden Vindhastigheter 5-95% av prod. effekt Trendlinje med ekvationen: 0.77039x + 2.3305 Nacelleanemometermetoden 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Vindhastighet [m/s] vid navhöjd: Uppmätt av nacelle anemometer Figur 2. Figuren erhålls genom Nacelle Anemometer Method och beskriver sambandet mellan den framräknade vindhastigheten vid navhöjd genom effektkurvan med den elektriskt producerade effekten och vindhastighet vid navhöjd uppmätt av anemometer vid navhöjd. De röda punkterna beskriver de tillfällen som effekten ligger inom området 5-95% av maxeffekten. Genom regressionsanalys av de röda punkterna erhålls trendlinjen med tillhörande ekvation. Trendlinjen används för att bestämma vindhastigheter då den elektriskt producerade effekten överstiger 95 % av maxeffekten, eftersom vindhastigheten inte kan framräknas ur effektkurvan då. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 16 (30)
L Aeq [dba] RAPPORT C. Uppmätta värden över tid 60 Uppmätt ljud före datareduktion 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 0 30 60 90 120 Tid [minuter från start: 2015-02-23 07:21:00 ] Figur 3. Uppmätt ljud (A-vägd ljudtrycksnivå) före datareduktion över tid från start. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 17 (30)
L Aeq [dba] RAPPORT Totalljud Bakgrundsljud 60 Uppmätt ljud efter datareduktion 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 0 30 60 90 120 Tid [minuter från start: 2015-02-23 07:21:00 ] Figur 4. Uppmätt ljud (A-vägd ljudtrycksnivå) efter datareduktion över tid från start. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 18 (30)
L Aeq [dba] RAPPORT D. Totalljud och bakgrundsljud över vindhastighet Totalljud, L Aeq,free trend totalljud (0.048657x 4 +-1.3637x 3 +14.0661x 2 +-63.08x+156.3599) Bakgrundsljud, L n trend bakgrundsljud (-1.0102x+50.1507) 60 Totalljud och bakgrundsljud 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Vindhastighet [m/s] Figur 5. Totalljud och bakgrundsljud över vindhastighet på 10 m höjd (A-vägd ljudtrycksnivå). Till datamängdernas punkter har regressionskurvor tagits fram. Koefficienter för respektive regressionskurva beskrivs i Tabell 11. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 19 (30)
LAeq [dba] LAeq [dba] LAeq [dba] RAPPORT E. Totalljud och bakgrundsljud över vindhastighet enlig BIN-analys BIN 6 m/s 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 Vindhastighet [m/s] Totalljud, L Aeq,k Bakgrundsljud, L n trend totalljud (-0.54596x+56.0299) trend bakgrundsljud (0.75377x+39.0965) Figur 6. BIN-analys vid 7m/s BIN 7 m/s 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Vindhastighet [m/s] Totalljud, L Aeq,k Bakgrundsljud, L n trend totalljud (-0.12185x+54.0313) trend bakgrundsljud (-0.77128x+48.9056) Figur 7. BIN-analys vid 8m/s BIN 8 m/s 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Vindhastighet [m/s] Totalljud, L Aeq,k Bakgrundsljud, L n trend totalljud (0.25781x+51.0233) trend bakgrundsljud (-1.1339x+50.4196) Figur 8. BIN-analys vid 9m/s 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 20 (30)
L Aeq [dba] RAPPORT F. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över vindhastighet Korrigerat totalljud Korrigerat totalljud, SNR > 6 db 60 L Aeq,c,1min 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Vindhastighet [m/s] Figur 9. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över vindhastigheter på 10 m höjd (A-vägd ljudtrycksnivå) ). Allt korrigerat ljud markeras med +. För de punkter då SNR-värdet är mer än 6 db markeras punkten igen med en grön punkt. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 21 (30)
L Aeq [dba] RAPPORT G. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över verkets elektriska effekt Korrigerat totalljud Korrigerat totalljud, SNR > 6 db 60 Elektriskt producerad effekt VS L Aeq,c,1min 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Elektriskt producerad effekt [kw] Figur 10. Totalljud korrigerat för bakgrundsljud över verkets elektriskt producerade effekt). (A-vägd ljudtrycksnivå). Allt korrigerat ljud markeras med +. För de punkter då SNR-värdet är mer än 3 db markeras punkten igen med en grön punkt. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 22 (30)
L WA [dba] RAPPORT H. Ljudeffektnivån över vindhastighet 110 L WA Ljudeffektnivå [dba] SNR>6dB 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 Vindhastighet [m/s] Figur 11. Ljudeffektnivå (A-vägd ljudeffektsnivå) över vindhastighet på 10 m höjd 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 23 (30)
L WA [dba] RAPPORT I. Ljudeffektnivå över elektriskt producerad effekt L WA Ljudeffektnivå [dba] SNR>6dB 110 L WA,k 108 106 104 102 100 98 96 94 92 90 0 250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 Elektriskt producerad effekt [kw] Figur 12. Ljudeffektnivå (A-vägd ljudeffektsnivå) över verkets elektriskt producerad effekt (kilowatt) 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 24 (30)
L WA [dba] RAPPORT J. Ljudeffektsnivån över frekvens för olika vindhastigheter L WA vid 6[m/s] L WA vid 7[m/s] L WA vid 8[m/s] 100 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80 78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Frekvens [Hz] Figur 13. Ljudeffektnivå över frekvens för olika vindhastigheter korrigerat för bakgrundsljud. Om SNR-värdet är lägre än 6dB går det inte att göra den vanliga bakgrundskorrigeringen, i dessa fall markeras tersbandsvärdena enligt förklaringen. Kurvorna visar tersbandsvärden, men på frekvensaxeln är endast oktavbandsfrekvenserna angivna. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 25 (30)
Vindhastighet [m/s] 6 7 8 BINanalyanalys BIN- BINanalys Frekvens [Hz] 20 60,3 60,3 60,2 25 64,5 64,5 64,5 31,5 68,6 68,6 68,6 40 72,1 72,2 72,2 50 75,0 75,1 75,1 63 78,4 78,4 78,5 80 80,3 80,4 80,3 100 81,3 81,9 81,4 125 80,7 81,2 81,1 160 81,0 81,2 81,1 200 87,2 87,5 87,1 250 86,1 87,0 86,3 315 86,3 87,8 86,6 400 89,7 90,8 90,0 500 92,4 93,2 92,9 630 93,0 93,7 93,5 800 93,2 93,8 93,6 1000 93,7 94,2 94,2 1250 91,9 92,3 92,7 1600 92,0 92,1 92,9 2000 90,4 90,5 91,5 2500 88,2 88,2 89,3 3150 86,7 86,7 87,6 4000 84,6 84,7 85,4 5000 82,3 82,5 83,1 6300 77,7 78,0 79,0 8000 69,7 70,5 73,3 10000 61,9 62,4 64,6 Tabell 21. Ljudeffektens frekvensfördelning (värden i ljudeffektsnivå [dba]) för olika vindhastigheter på 10 m höjd. I de fall ett värde saknas betyder det att inget tillförligt värde erhållits eftersom skillnaden mellan totalljud och bakgrundsljud är för liten, skillnaden är mindre än 3dB. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 26 (30)
Bilaga 2. Tekniska data Vindkraftverk: Tillverkare: Vestas Modellnummer: V90 Serienummer: 33351 Driftsförhållanden: Axelriktning: Horisontell Rotorplacering: Navhöjd Navhöjd: 105 [m] Horisontellt avstånd från rotorcentrum till tornaxel: 2 [m] Rotordiameter: 90 [m] Torntyp: Cylindriskt ståltorn Girsystem: Aktivt Reglertyp: Mode 0 Konstant eller variabel hastighet: Variabel Effektkurva: Vestas V90 Mode 0 Varvtal vid olika vindhastighet: Variabelt, 5-16 rpm [rpm] Bladvinkel vid olika vindhastighet: 0 till 90 Märkeffekt: 2,0 [MW] Tornets programvara och version: Vestas Rotor: Rotorregleranordningar: Hydrauliskt Finns virvelalstrare, överstegringsremsor eller tandade bakkanter: - Bladtyp: Glasfiber Antal blad: 3 st. Växellåda: Tillverkare: Modell: Typ: Generator: Tillverkare: Modell: Typ: Rotationshastighet vid märkeffekt: [rpm] 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 27 (30)
Bilaga 3. Fotografier från mätningen Figur 14. Ljudmätningsplatsen vid verk LaOx1. Mikrofonen ligger på mätskivan under två olika vindskydd. Fotografering från norr om verk LaOx1, vy mot syd. Foto: 2015-02-23 kl.08:38 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 28 (30)
Figur 15. Ljudmätningsplatsen vid verk LaOx1 i detalj. Intill mätskivan finns ljudnivåmätaren i en plastväska, säkrad från eventuellt regn. Med hjälp av en kabel kopplas ljudnivåmätaren ihop med mikrofonen. Mikrofonen ligger på mätskivan under två olika vindskydd. 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 29 (30)
LaOx2 Mätposition LaOx1 LaOx3 Figur 16. Flygfoto över vindparken med mätplatsen markerad i rött. HyFr02 594259 Rapport A Emissionsmätning verk 1.docx Sida 30 (30)
Signatursida Detta dokument har elektroniskt undertecknats av följande undertecknare: Namn Martin Almgren Datum & Tid 2015-03-09 14:01:15 +01:00 Identifikationstyp SMS (+46701847454) Identifikations-id 6f141b856c67461bad151fa8461db1db Namn Niklas Carlsson Datum & Tid 2015-03-09 14:06:07 +01:00 Identifikationstyp SMS (+46706828998) Identifikations-id d77d58c5d8a046eaa96967b3a4bd6faa Certifierad av ProSale Signing Accepterad av alla undertecknare 2015 03 09 14:06:10 +01:00 Ref: 164552 www.comfact.com Validera dokumentet Användarvillkor Signatursida 1 av 1