Author Martin Almgren Phone +46105058454 Mobile +46701847454 E-mail martin.almgren@afconsult.com Recipient VKS Vindkraft Sverige AB Fredrik Sander Strandvägen 169 591 47 Motala Date 2015-07-10 Project ID 590839 Målarberget vindkraftpark i Norberg och Avesta kommuner Ljudfrågor Paul Appelqvist Uppdragsansvarig PM Beskrivning av amplitudmodulation av vindkraftljud och metod för bedömning av vindkraftljud i omgivningen 1 Bakgrund VKS Vindkraft Sverige AB planerar att etablera en vindkraftpark med ca 39 vindkraftverk inom ett område i Västmanland och Dalarnas län. Området är beläget ca 6 km sydväst om Avesta tätort, i Norberg och Avesta kommuner. Den planerade vindkraftparken är förlagd till ett skogsområde. Området nyttjas främst för skogsbruk och är väl genomskuret av vägar vilka också kan användas för vindkraftparken. Ansökan om miljötillstånd lämnades till Miljöprövningsdelegationen vid Länsstyrelsen i Uppsala i december 2013. Bolaget har fått ett kompletteringsföreläggande från Miljöprövningsdelegationen vid Länsstyrelsen i Uppsala. Så här står det I två av punkterna: 28. Inge en kompletterad redovisning av omgivningsbuller vid bostäder från planerad parklayout där dels förekomsten av amplitudmodulerat ljud AM-ljud) beskrivs och dels hur störningsupplevelsen av AM-ljudet med dess ljudkaraktär skiljer sig från annars förekommande ljud från vindkraft-verk samt vilka åtgärder som kan vidtas för att minska störningarna av AM-ljud och konsekvenserna av en skärpning av ljudkraven med 5 dba. AM-ljudets förutsättningar att kunna uppfattas inomhus ska belysas. 29. Inge en redogörelse för förutsättningarna för att den valda beräknings-modellen Nord2000 ger en relevant bedömning av ljudnivåerna i omgivningen. VKS har gett ÅF i uppdrag att göra denna kompletterande redovisning enligt punkt 28 och redogörelsen enligt punkt 29. 10 Page 1 (14)
2 Amplitudmodulerat vindkraftljud 2.1 Teknisk beskrivning amplitudmodulerat vindkraftljud Det svischande ljudet är karakteristiskt för alla vindkraftverk. Det är en anledning till att man lättare kan höra det över ett bakgrundsljud. Det är också en anledning till att vindkraftsanläggningar är den verksamhet i Sverige som har strängast ljudkrav. Se redogörelse i avsnitten nedan. Det mesta ljudet kommer troligen från virvelavlösning vid de roterande bladens bakkant. Det svischande ljudet kan mer objektivt beskrivas som en amplitudmodulation av det brusande ljudet från vingarna då de sveper runt. Med amplitudmodulation menas att ett ljuds styrka, eller ljudnivå, varierar (modulerar) med tiden. I ett F&U-uppdrag för Åforsk studerades amplitudmodulation hos vindkraftljud, se referens (Almgren & Appelqvist, 2013). Modulationen av ljudets nivå och frekvensinnehåll kan höras och ibland även mätas. Normalt analyseras en ekvivalent ljudnivå över någon eller några minuter. I en sådan ekvivalent ljudnivå ser man inte den momentana variationen. Flera sådana mätningar görs och relateras till vindhastigheten. Om man mäter och redovisar den momentana ljudnivån flera gånger per sekund, eller åtminstone varje sekund, syns amplitudmodulationen tydligt. Modulationen av ljudnivån orsakas av ljudets svischande karaktär. Se t ex Figur 1 och Figur 2 nedan. Figur 1 Från referens (Johansson & Pettersson, 2013). A-vägd ekvivalent ljudtrycksnivå över tid. Tidsupplösning: 125 ms. Mätt på 150 m avstånd på platta på marken. Vindkraftverket är på 2 MW, med navhöjd 105 m och rotordiameter 90 m. Medelvindhastigheten under de fem minuterna är 6,9 m/s. Figur 2 Förstoring av de första 60 sekunderna av diagrammet i Figur 1 Det troligaste, enligt referens (Almgren & Appelqvist 2013), är att modulationen av ljudet uppstår på grund av ändrade förhållanden för strömningen kring rotorbladen då dessa sveper runt kring navet. Ljudalstringen vid bladens bakkant, och särskilt nära bladspetsen, där hastigheten är som störst, förorsakar också en direktivitet i 10 Page 2 (14)
ljudutstrålningen. Med direktivitet menas att ljudet sprids olika i olika riktningar från en ljudkälla, en högtalare är ett bra exempel på en ljudkälla med direktivitet där det kan låta mer framför en bakom en högtalare. Det finns indikationer som tyder på att ljudutbredningsförhållandena, t ex minskad turbulens på kvällen och natten, kan leda till tidvis ökad modulation. Mätetal avsedda för fluktuerande ljud, såsom fluktuationsstyrka, har inte visats vara bättre mått än A-vägd ljudtrycksnivå. En uppenbar åtgärd för att minska amplitudmodulationen är bladreglering som exempelvis minskar variationerna i strömningens anfallsvinkel över ett varv. Uppsala Universitet har genomfört långtidsmätningar av ljud vid tre vindkraftparker, se referens (Larsson, 2014). Larsson har noterat hörbar amplitudmodulation vid flera tillfällen: Vid klara kvällar, nätter och morgnar kan amplitudmodulerat ljud höras på stora avstånd då väderförhållandena är olika i det stora vertikala skiktet som rotorbladen sveper igenom. Larsson och Öhlund, se referens (Larsson & Öhlund 2014), visar i exemplet i Figur 3 att ljudnivån uppvisar mycket större top-till-topp-värden vid immissionspunkten än vid emissionspunkten för samma tidsintervall. Figur 3 Från referens (Larsson & Öhlund, 2014) Ljudemissions- (a) och ljudimmissionsmätningar (c) vid mikrofonposition nära ett av de tolv verken och på ca 2 km avstånd från det närmsta verket i Dragaliden vindkraftpark. Figur (b) visar tersbandsspektrum för ljudet med tidsserien i (c). 2.2 Historik och underlag för riktvärde för vindkraftljud Från början användes ofta riktlinjerna för externt industribuller som riktvärde även för vindkraftljud. Det innebar 50 dba ekvivalent ljudnivå på dagen, 45 dba på kvällen och 40 dba på natten. Riktvärdet för maximal momentan ljudnivå 55 dba på natten gällde uttryckligen i en del tillstånd också. 10 Page 3 (14)
Sedan befästes en praxis med 40 dba ekvivalent ljudnivå oavsett tidpunkt på dygnet efter domen i mål M 9282-02 2003-11-07. Det avsåg ett vindkraftverk i Motala kommun. Länsstyrelsen ändrade kommunens beslut om bullernivåer till att 40 dba skulle gälla dygnet runt. Miljödomstolen ändrade detta till 40 db kvällstid och nattetid, 45 db mellan 7-18 och 55 db momentant. Miljööverdomstolen lät inhämta yttranden från bl.a. Naturvårdsverket, Boverket och Sahlgrenska akademin vid Göteborgs universitet, avdelningen för miljömedicin. Dessa tre remissinstanser gav samtliga uttryck för att den osäkerhet som råder vad gäller störningseffekten av vindkraftsbuller bör leda till strängare krav än industribullernormen och att ljudnivån 40 dba bör innehållas vid bostäder under hela dygnet. Miljööverdomstolen skrev särskilt i domen att den delar även Naturvårdsverkets uppfattning att för vissa områden där ljudnivån är särskilt viktig bör även ett lägre värde än 40 dba eftersträvas, även om det inte gällde i det aktuella fallet. Så här skriver domstolen i domskälen: Naturvårdsverkets allmänna råd om externt industribuller från 1978, är riktlinjer som har fått stor genomslagskraft vid tillståndsprövning av industrier. I detta mål har diskuterats i vilken utsträckning dessa riktlinjer kan vara vägledande vid prövning av vindkraftverk. Det kan konstateras att riktlinjerna för externt industribuller är framtagna för traditionell industriverksamhet. Några riktlinjer för vindkraftsbuller har inte utarbetats i Sverige. Det har inte heller utförts någon mer omfattande utvärdering av störningar från vindkraftverk. Den begränsade forskning som finns ger dock vissa indikationer på att vindkraftsbuller uppfattas som mer störande än annat buller vid samma ekvivalentnivå. Vindkraftsbuller har en speciell karaktär med vissa genomträngande särljud bl.a. vissa "schvissljud". Detta kan vara en av förklaringarna till varför vindkraftsbuller kan upplevas som mer störande än annat buller. Det faktum att vindkraftverk ofta uppförs i en för övrigt jämförelsevis ostörd omgivning kan också vara en förklaring. Det finns således indikationer på att vindkraftsbuller inte utan vidare kan jämföras med industribuller vid beslut om villkor och förelägganden. De studier vid Sahlgrenska akademin som domen refererade till har sedan utökats och Eja Pedersen har redovisat resultaten i sin doktorsavhandling. Resultaten styrker påståendet att vindkraftljud är mer störande än buller från flyg, vägtrafik, järnvägstrafik och allmänt industribuller. Naturvårdsverket skriver i sin vägledning, se http://www.naturvardsverket.se/stod-imiljoarbetet/vagledningar/buller/buller-fran-vindkraft/buller-vindkraft-riktvarden/, följande Studier i Sverige visade att andelen störda av buller ökade med stigande ljudnivå och att cirka tio procent upplevde sig som bullerstörda och cirka sex procent upplevde sig som mycket störda vid ljudnivån 35 40 dba (1). Studierna utgår från A-vägda ljudtrycksnivåer (ljud från vindkraftverk utanför bostaden vid vindhastigheten, vid vindkraftverken åtta meter per sekund på tio meters höjd, vid medvind) beräknade för varje person. Naturvårdsverket anser bland annat mot bakgrund av dessa resultat att 40 dba utomhus vid bostäder inte bör överskridas. Detta är också det värde som vanligen anges i tillståndsbeslut för vindkraftsanläggningar. Se även Naturvårdsverkets rapport 6497, Vindkraftens påverkan på människors intressen. En syntesrapport. Vindval, där ytterligare störningstudier redovisas. 10 Page 4 (14)
I domen från 2003 refererades Naturvårdsverkets remissyttrande. De hänvisar till Eja Pedersens och Kerstin Persson Wayes studie av störningar från vindkraftverk (Laholmsstudien) och skriver att av den nämnda studien framgår att 20 % upplevde sig som mycket störda vid ljudnivån 37,5-40 dba. Laholmsstudien, med reviderad utgåva från december 2002, utfördes med undersökning av störning av de vindkraftverk som fanns då. Nyare och större vindkraftverk, som roterar långsammare och har en långsammare amplitudmodulation, ingår i de senare studierna och antalet störda vid nivån 35 40 dba har minskat från 20 % till 6 % enligt citatet från Naturvårdsverket ovan. 2.3 Amplitudmodulation och maximal ljudnivå ingår i riktvärde I citatet ovan från M 9282-02 uppmärksammar Miljööverdomstolen vindkraftsljudets karaktär med svischljud. Det är denna karaktär som också kan beskrivas mer tekniskt som amplitudmodulation. Av skrivningen kan man förstå att inverkan av amplitudmodulationen redan är inbegripet i valet av villkorsvärde 40 dba ekvivalent ljudnivå. I störningsstudierna som nämndes ovan, och som ligger till grund för riktvärdet 40 dba ekvivalent ljudnivå, har man relaterat självrapporterad störning till ekvivalent A-vägd ljudnivå utomhus vid bostaden. Det vindkraftljud som de intervjuade har reagerat på är verkligt vindkraftljud med amplitudmodulation, maximal ljudnivå och statistisk fördelning av verkliga ljudnivåer i percentiler. Se Eja Pedersens doktorsavhandling från 2007. Det finns ett riktvärde för 55 dba maximal momentan ljudnivå nattetid utomhus i industribullerriktvärdena. Det är inte sannolikt att ljudnivån momentant skulle uppgå till 55 dba om riktvärdet 40 dba ekvivalent ljudnivå innehålls. Om en osedvanligt kraftig amplitudmodulation skulle uppstå, kommer den maximala ljudnivån att överskrida den ekvivalenta ljudnivån med ett mått som beror av hur mycket amplituden för ljudnivån varierar upp och ned. 15 db variation är osannolikt mycket. I Olof Öhlunds licentiatavhandling från Uppsala Universitet ges några exempel på amplitudmodulerad momentan ljudnivå. På sidan 69 i avhandlingen finns ett fall där den momentana ljudnivån varierar upp och ned med ungefär ±2 db och på sidan 72 ett fall med ungefär ±3 db. Båda dessa fall klassas som AM present. Maximala ljudnivån ligger då långt under 55 dba om den normala ekvivalenta ljudnivån är runt 40 dba. Om en hög maximal ljudnivå och en stor amplitudmodulation förekommer så ger det en ökad ekvivalent ljudnivå jämfört med en låg maximal ljudnivå och en liten amplitudmodulation. Eftersom det inte finns något kriterium för amplitudmodulation, och dessutom ingen mätmetod anvisad i myndigheternas vägledning, skulle en mätning av amplitudmodulation inte ge något besked om ett riktvärde innehålls eller överskrids. 2.4 Förekomst av höga ljud och amplitudmodulation ger högre ekvivalent ljudnivå Antag att vi har ett ljud som inte varierar i ljudnivå och att ljudnivån är 30 dba. Om ljudnivån under en minut skulle uppgå till 40 dba under en timme, skulle den ekvivalenta ljudnivån för den timmen öka från 30,0 till 30,6. Om ljudnivån under denna minut ökade från 30 till 50 dba istället skulle den ekvivalenta ljudnivån öka till 10 Page 5 (14)
34,2 dba. Sättet att mäta eller beräkna ekvivalent ljudnivå tar mer hänsyn till höga än till låga ljudtoppar. Antag att vi har en amplitudmodulerad ljudnivå som varierar harmoniskt med ±3 db kring 30,0 dba som aritmetiskt medelvärde. Den ekvivalenta ljudnivån blir då 30,5 dba. Antag att amplitudmodulationen skulle vara osedvanligt stor, säg ±6 db. Då skulle det aritmetiska medelvärdet fortfarande vara 30,0 dba och den ekvivalenta ljudnivån blir 31,9 dba. Beräkningsexemplen visar att en hög maximal momentan ljudnivå och en stor amplitudmodulation ger högre ekvivalent ljudnivå. Denna ökning beaktas således i riktvärdet för ekvivalent ljudnivå. 2.5 Mätning och värdering av amplitudmodulation Hur ska amplitudmodulationen mätas och hur ska den värderas? Amplitudmodulation har mätts vid andra studier på olika sätt. I de flesta fall har man inte funnit någon korrelation mellan modulationsmått och störning. Se ÅFs rapport från ÅForsk-projekt 566673 Amplitudmodulation och direktivitet för vindkraftljud mätning och analys. Slutrapport rapport D, 2013-02-12. Där redovisas t ex studier av Legarth 2007 och Bolin et al 2012. Bolin et al behandlar mätningar på verkliga verk och med försökspersoner som säger sig vara störda av vindkraftljud. Efter ÅForsk-rapporten har det tillkommit en sydkoreansk artikel som redovisar lyssningsförsök i lab med olika vindkraftljud. Se Seong et al. An experimental study on annoyance scale for assessment of wind turbine noise. Journal of Renewable and Sustainable Energy 5, 052008 (2013); doi: 10.1063/1.4821811. Där hade A-vägda maximala ljudnivån bäst korrelation med subjektiv störning. I Storbritannien har ett stort forskningsprojekt om amplitudmodulerat vindkraftljud rapporterats i slutet av 2013, se http://www.renewableuk.com/en/publications/index.cfm/wind-turbine-amplitudemodulation. Det består av flera delprojekt. I ett delprojekt försökte man få fram ett dos-responssamband för amplitudmodulerat ljud, AM. Det verkar som att den A-vägda ekvivalenta ljudnivån även här hade den bästa korrelationen med störningen. Så här skriver man: The sensitivity tests showed in accordance with previous literature that annoyance crucially depended on the A-weighted level of the test sound, as measured in LAeq, and to a lesser extent on modulation depth which is a measure of the modulation strength. I Sverige har Uppsala Universitet, Conny Larsson och Olof Öhlund, bedrivit ett projekt med långtidsmätningar av vindkraftljud och väder på tre platser i Sverige. Arbetena, som delvis finansierats av Energimyndigheten, har rapporterats vid vetenskapliga konferenser, i vetenskapliga tidskrifter och i Olof Öhlunds licentiatavhandling, Wind turbine sound propagation in the atmospheric boundary layer, 2014. Arbetena visar att den ekvivalenta ljudnivån inte oväntat varierar med vädret och att amplitudmodulation är vanligare under vissa meteorologiska förhållanden som t ex vid temperaturinversion och medvindsförhållanden. En metod för att bestämma amplitudmodulationens varaktighet och styrka föreslås i avhandlingen. Någon koppling till upplevd störning finns dock inte redovisad i avhandlingen, varken gällande olika meteorologiska förhållanden eller amplitudmodulationens varaktighet och styrka. Den metod som föreslås för att analysera amplitudmodulationen har föreslagits av Gunnar Lundmark i ett föredrag vid Wind Turbine Noise Conference i Rom 2011. Den bygger på att man gör en frekvensanalys av enveloppen, d.v.s. en funktion som 10 Page 6 (14)
beskriver förändringen av signalens toppvärden, till den amplitudmodulerade momentana ljudnivån. Då kan man få en nivå på ljudmodulationen vid t ex rotorbladspassagefrekvensen. Det finns dock inga redovisade kopplingar mellan störning och detta mått på ljudmodulation, d.v.s det mått som tagits fram enligt metoden ovan. Det normala i störningssammanhang är att använda måttet fluktuationsgrad mätt i Vacil enligt Fastl och Zwicker, som refereras i ovan nämnda ÅForskrapport. Det används till exempel som ljudkvalitetsmått i fordonsbranschen. Hittills har det dock inte visats ge korrelation med upplevd störning av verkligt vindkraftljud. Sammanfattningsvis visar studierna att A-vägd ekvivalent ljudnivå är ett bättre mått för störning än olika mått för amplitudmodulation, varför det finns fog för att koppla riktlinjerna till detta mätvärde. Det finns inget mätetal för amplitudmodulation som visats ge bra korrelation med upplevd störning. 2.6 Åtgärder mot amplitudmodulation Som nämndes i avsnitt 2.1 är bladreglering som exempelvis minskar variationerna i strömningens anfallsvinkel över ett varv en uppenbar åtgärd för att minska amplitudmodulationen. Att någon sådan åtgärd genomförts är inte känt. Det finns, såvitt vi känner till, ingen möjlighet att för vindkraftverk reglera amplitudmodulerat ljud annat än att stänga av dem. Det är högst osäkert om reglering av den ekvivalenta ljudnivån också reglerar amplitudmodulationen. Det finns inget sådant direkt samband. Amplitudmodulationen ger fluktuationer i ljudnivån och fluktuationernas styrka beror inte självklart av medelnivån eller den ekvivalenta ljudnivån. Om man genom att sänka den ekvivalenta ljudnivån skulle göra ljudet ohörbart, skulle förstås inte heller amplitudmodulationen höras. 2.7 Hörbarhet av amplitudmodulation inomhus Vindkraftljud kan stundtals höras inomhus om det för övrigt är låg ljudnivå inomhus. Eftersom vindkraftljud är amplitudmodulerat innebär det att det amplitudmodulerade ljudet också kan höras inomhus under sådana förutsättningar. 3 Nord2000 3.1 Validering av beräkningsmodeller för ljudutbredningsdämpning Nord2000 är en av få beräkningsmodeller som verifierats för beräkning av utbredningsdämpning för vindkraftljud. Naturvårdsverkets beräkningsmodell för vindkraftljud, se referens (Naturvårdsverket 2010) finns inte verifierad i någon publicerad rapport. Så här skrivs i Naturvårdsverkets rapport Modellerna för ljudutbredning över mark förväntas i genomsnitt ge rätt värde. Någon säkerhetsmarginal ingår sålunda inte i beräkningsformlerna. Avvikelserna från fall till fall har studerats och visats uppgå till maximalt ±1 db vid ljudutbredning över relativt slät mark (J. Kragh, et al, 1998). Det är inte känt hur väl formlerna stämmer i kuperad terräng. Kuperad terräng kan skärma av ljudet, vilket ger en lägre ljudnivå, men konkava ytor i starkt kuperad terräng kan ge en ökning av ljudnivån jämfört med plan 10 Page 7 (14)
mark. Beräkningsmodellen Nord2000 tar hänsyn till detta fenomen (B. Plovsing, 2001; Nord2000, 2002 och Sondergaard & Plovsing, 2009). Ytterligare fenomen som kan beaktas av mer detaljerade beräkningsmodeller är dämpning orsakad av ljudutbredning över skogsmark med porös yta, träd som sprider ljudet och ljudreflektion i hårda ytor som sjöar och bergsytor. Enligt ÅFs erfarenhet har Nord2000 mindre osäkerhet än Naturvårdsverkets modell. Nord2000 finns dessutom validerad med ljudutbredningsmätningar för vindkraftverk både över plan mark och över kuperad terräng. Naturvårdsverkets rapport hänvisar till validering av Naturvårdsverkets modell enligt referens (Kragh et al. 1998). Denna rapport visar dock inte gjorda jämförelser mellan beräkningar och mätningar, utan den hänvisar i sin tur till referens (Plovsing & Kragh 1998). Av denna rapport framgår att det inte är ljudnivåer beräknade med Naturvårdsverkets modell som jämförs med mätresultat, utan ljudutbredningsdämpning som beräknats med WiTuProp. WiTuProp är en avancerad tersbandsmetod som är föregångaren till Nord2000. Det finns således ingen publicerad validering av Naturvårdsverkets modell såsom påståtts. Valideringen av Nord2000 för beräkning av vindkraftljud beskrivs i referens (Søndergaard & Plovsing 2009). 3.2 Osäkerhet och marginal vid beräkning med Nord2000 När ljud utomhus ska bedömas används ofta ljudberäkningar som grund eller hjälpmedel. Det går dock inte att skapa en beräkningsmodell vilken tar hänsyn till alla parametrar som påverkar ljudet vid verklig ljudutbredning, verkligheten är för komplex. Vädret är aldrig konstant och ljudutbredning är starkt beroende av vädret. Medvind och positiv temperaturgradient leder till nedåtböjd refraktion, som innebär att ljudet får en högre koncentration närmare marken och kan leda till att ljudet ökar vid en mottagare. Därför används väl avvägda antaganden och förenklingar som gör att ljudet kan beräknas. Antaganden ger dock en osäkerhet till beräkningsmodellen. För att förstå hur osäkerheten påverkar beräkningen och hur den beror av olika förhållanden, t.ex. vindhastighetsprofil eller temperaturgradientsprofil, görs omfattande studier på att verifiera eller kontrollera osäkerheten i beräkningsmodeller. Denna ljudberäkning har genomförts med vissa marginaler, t.ex. medvind i alla riktningar och svagt positiv temperaturgradient, för att öka sannolikheten att det verkliga ljudet inte blir högre än beräknat. För Nord2000 har ett danskt forskningsprojekt undersökt och validerat användningen av Nord2000 för beräkning av ljud från vindkraft. Rapporten heter PSO-07 F & U project no 7389. Noise and energy optimization of wind farms. Validation of the Nord2000 propagation model for use on wind turbine noise., Delta, rapport AV 1236/09 Hörsholm, Danmark 2009, se referens (Søndergaard & Plovsing 2009). Allmänt är slutsatsen att för de testade situationerna visar Nord2000 bra överensstämmelse med ljudmätningar över enkel plan terräng med enkel meteorologi och för komplex terräng med komplex meteorologi. Vid jämförelse med ISO 9613-2 är Nord2000 en förbättring, särskilt för de komplexa situationerna. Valideringsmätningarna för nedströms ljudutbredning från en högtalare i navhöjd över plan grästäckt mark visar god överensstämmelse mellan mätningar och beräkningar med Nord2000 i det studerade avståndsområdet upp till 1500 m. Medelskillnaden (beräknad minus uppmätt) i A-vägd ljudnivå är -0,1 db med en standardavvikelse på 10 Page 8 (14)
0,7 db, vilket är mycket bra. Också överensstämmelsen mellan uppmätta och beräknade frekvensspektra är bra. Om ett konfidensintervall för mätvärdet ska bestämmas, ska standardosäkerheten multipliceras med en så kallad täckningsfaktor. Ett konfidensintervall på 90 % betyder att om försöket upprepas många gånger kommer 90 % av resultaten att hamna inom intervallet. Täckningsfaktorn är 1 för 68,3 % konfidensintervall och den är 2 (eller egentligen 1,96) för 95 % konfidensintervall. För ett 90 % konfidensintervall ska standardavvikelsen multipliceras med 1,645. Med en konfidensgrad av 90 % ligger således ett med Nord2000 beräknat värde av ljudnivån inom intervallet (-0,9, +1,1 db) från det verkliga uppmätta värdet med hänsyn till osäkerheten i ljudutbredningsdämpning för plan gräsbeklädd mark upp till 1500 m med enkla meteorologiska förhållanden. I det danska forskningsprojektet undersöktes också ljudutbredningen i komplex norsk fjällterräng med komplexa meteorologiska förhållanden. Ljudutbredningsmätningarna med en högtalare placerad på turbinhuset visade att beräknad ljudnivå med Nord2000 låg i medeltal 0,5 db under de uppmätta med en standardavvikelse på 1,8 db. Med en konfidensgrad av 90 % ligger således ett med Nord2000 beräknat värde av ljudnivån inom intervallet (-3, +2 db) från det verkliga uppmätta värdet med hänsyn till osäkerheten i ljudutbredningsdämpning för komplex norsk fjällterräng upp till 1000 m med komplexa meteorologiska förhållanden. 3.3 Uppsala universitets synpunkter på ljudutbredningsberäkning Som nämnts ovan har Uppsala Universitet genomfört långtidsmätningar av ljud vid tre vindkraftparker, se referens (Larsson, 2014). Förutom amplitudmodulation har man i projektet jämfört uppmätt ljudnivå med beräknad ljudnivå. Ljudmätningarna har skett inne i skogen vid Dragaliden i Piteå kommun och Ryningsnäs i Hulsfreds kommun i två års tid. Ekvivalentnivåer var tionde minut har analyserats och filtrerats så att man har sparat de mätvärden för vilka (a) L5 -L95 4 dba. (b) Tersbandsljudnivån lika med eller större än 800 Hz skall bidra till mindre än 1,5 db av den A-vägda ljudnivån. (c) Den genom geometrisk spridning beräknade ljudnivån vid mottagarpunkten skall vara över 30 dba. Villkor (a) innebär att om ljudnivån fluktuerar eller varierar mycket under ett tiominutersintervall, förkastas mätvärdet. Villkor (b) innebär att det ska vara mer ljudenergi vid låga frekvenser, < 800 Hz, än vid höga frekvenser. Villkor (c) innebär troligen att svaga ljudnivåer, där svagheten beror på låg ljudemission från vindkraftverken, förkastas. Totalt under två år blir det 105120 ekvivalenta ljudnivåer. Larsson anger inte hur många mätvärden som förkastats, men skriver antalet mätningar har därvid reducerats högst avsevärt. Larsson jämför uppmätta filtrerade värden med beräknade ljudnivåer enligt Naturvårdsverkets modell, benämnd SEPA, och Nord2000. Olika ljudhastighetsgradienter inverkar inte på beräknad ljudnivå med SEPA. För Nord2000 kan man mata in en ljudhastighetsgradient baserad på temperaturgradient, vindhastighet och vindriktning. Detaljerade värden för ljudhastighetsgradienter för olika väderförhållanden inne i skogen går dock inte att ta hänsyn till i Nord2000. 10 Page 9 (14)
Variationen i ljudemission på grund av variation i vindhastighet vid verken tas hänsyn till vid användningen av båda modellerna. Figur 4 Från referens (Larsson 2014) Jämförelse med Naturvårdsverkets modell och mätningar 10 Page 10 (14)
Figur 5 Från referens (Larsson 2014) Jämförelse med beräkningsmodellen Nord2000 och mätningar I rapporten redovisas även ett diagram med jämförelse mellan uppmätta ljudnivåer och beräknade ljudnivåer med ISO 9613-2 för olika val av markegenskaper. Hård mark ger högre, ca 3 db, beräknad än uppmätt ljudnivå och mjuk mark ger lägre, ca 5 db, beräknad än uppmätt ljudnivå vid Dragaliden på en kilometers avstånd från närmsta vindkraftverk för uppmätt nivå kring 40 dba. För Ryningsnäs, på 400 m avstånd från närmsta verk, blir motsvarande beräknade nivåer ca 4 db högre vid antagande om hård mark och ca 1 db lägre vid antagande om mjuk mark jämfört med uppmätt nivå kring 40 dba. I Figur 4 är de uppmätta värdena ca 4 db högre än de beräknade kring 40 db med Naturvårdsverkets modell. I Figur 5 är de uppmätta värdena ca 2 till 5 db högre än de beräknade kring 35 db med Nord2000. Larssons ljudmätningar har skett inne i skogen. ÅF har tidigare i ett projekt för Energimyndigheten visat att inne i en skog kan ljudnivån bli förhöjd med flera db på grund av ljudhastighetsgradienten i och ovanför trädkronorna och spridningen av ljudet mellan träden, se (Almgren & Appelqvist 2011). I Naturvårdsverkets modell, ISO 9613-2 och Nord2000 ingår inte dessa fenomen. Den troligaste förklaringen, åtminstone för en del av den högre ljudnivån i medeltal jämfört med den uppmätta är denna. En annan förklaring skulle kunna vara att filtreringen av data tar bort fler av de låga ljudnivåerna än av de höga ljudnivåerna. 10 Page 11 (14)
Notera också att det är väldigt sällan som en bostad ligger inne i skogen omsluten av träd. Oftast ligger bostadshusen utanför en skogskant eller i en glänta. 3.4 Relevant bedömning av ljudnivåerna i omgivningen Nord2000 är den beräkningsmetod för vilken den mest genomarbetade valideringen för verk och mätpunkter i öppen terräng med olika topografi finns. Med hjälp av valideringsmätningarna kan också en osäkerhetsbedömning göras. Det bör borga för att en bedömning som görs med beräkning med Nord2000-metoden blir relevant för ljudnivåerna i omgivningen. Om ljudnivån ska beräknas inne i en skog, bör man lägga på 2 db på beräkningsresultatet. Det har inte gjorts i ÅFs beräkningar för Målarberget, eftersom beräkningspunkterna inte bedömts ligga inne i skogen bland träden. Notera, att det föreslagna tillägget inte har med beräkningsmodellen Nord2000 att göra. Det gäller även för andra beräkningsmodeller. 4 Slutsats Vindkraftljudets amplitudmodulerade karaktär är inbegripet i det underlag som finns i de miljömedicinska studierna som ligger till grund för riktvärdet 40 dba för vindkraftljud. Inga kända åtgärder, utom att stänga av verken, finns för reduktion av amplitudmodulation. Det ska också noteras att konsekvensen av en skärpning av ljudkraven med 5 dba blir att energinyttan i området inte kan utnyttjas fullt ut. Utifrån de ljudberäkningar som utförts för vindkraftpark Målarberget är ljudnivån över 35 dba i ett antal ljudkänsliga punkter, baserat på de exempellayouter som bolaget hittills tagit fram. Det innebär att ett eller flera vindkraftverk måste ljudregleras eller tas bort för att riktvärdet 35 dba ska innehållas. En relevant bedömning av ljudnivåerna vid omgivande bostäder görs bäst med beräkning enligt Nord2000-metoden, som är den bäst validerade modellen för vindkraftljud. 5 Referenser Almgren, M. & Appelqvist, P. (2013). Amplitudmodulation och direktivitet för vindkraftljud mätning och analys. Slutrapport rapport D. Uddevalla: ÅF Ljud & Vibrationer 566673 rapport D 130212. Johansson, E., & Pettersson, M. (2013). Amplitudmodulation och direktivitet för vindkraftljud mätning och analys. Analys av amplitudmodulation för några vindkraftverk. Uddevalla: ÅF Ljud & Vibrationer 566673 rapport C 130131. Larsson, C. (2014). Ljud från vindkraftverk, modellvalidering-mätning. Slutrapport Energimyndigheten projekt 32437-1. Uppsala: Uppsala Universitet, 2014-12-30 Larsson, C & Öhlund, O (2014). Amplitude modulation of sound from wind turbines under various meteorological conditions. Journal of Acoustical Society of America, vol. 135, no. 1, pp. 67-73 Anläggande av vindkraftverk i Motala kommun Miljööverdomstolen, mål nr M 9282-02, 2003-11-07 Riktlinjer för externt industribuller Naturvårdsverket, Råd och riktlinjer 1978:5 10 Page 12 (14)
Riktvärden för ljud från vindkraft Naturvårdsverkets vägledning http://www.naturvardsverket.se/stod-imiljoarbetet/vagledningar/buller/buller-fran-vindkraft/buller-vindkraft-riktvarden/ Sidan senast uppdaterad: 18 juni 2014, avläst 2014-12-09 Öhlund, O. Wind turbine sound propagation in the atmospheric boundary layer Uppsala Universitet, Department of Earth Sciences, Licentiate Thesis 2014 Pedersen, E. Human response to wind turbine noise. Perception, annoyance and moderating factors. Göteborgs Universitet, Occupational and Environmental Medicine, 2007 Seong, Y.Lee, Se., Gwak, D.Y., Cho, Y., Hong, J. & Lee, So. An experimental study on annoyance scale for assessment of wind turbine noise. Journal of Renewable and Sustainable Energy 5, 052008 (2013); doi: 10.1063/1.4821811 Wind Turbine Amplitude Modulation: Research to Improve Understanding as to its Cause and Effects http://www.renewableuk.com/en/publications/index.cfm/wind-turbine-amplitudemodulation Brittiskt forskningsprojekt med flera delprojekt, 16 December 2013 Lundmark, G. Measurement of swish noise. A new method. Fourth International Meeting on Wind Turbine Noise, Rome 2014 Naturvårdsverket Ljud från vindkraftverk Reviderad utgåva av rapport 6241, koncept 20 april 2010 Kragh, J., Theofilloyiannakos, D., Klug, H. Osten, T., Andersen, B., van der Borg, N., Ljunggren, S., Fégeant, O., Whitson, R. J., Bass, J., Englich, D., Eichenlaub, C. och Weber, R. Noise Immission from Wind Turbines. Final Report of Project JOR3-CT95-0065. Delta, rapport AV 1509/98, 1998 Plovsing, B. & Kragh, J. Wind turbine noise propagation model. EU Commission DGXII Delta report AV 1119/98, Lyngby 1998 Søndergaard, B. & Plovsing, B. Validation of the Nord2000 propagation model for use on wind turbine noise PSO-07 F&U project no 7389 Noise and energy optimization of wind farms Delta Report AV 1236/09, Lyngby 2009 Almgren, M. & Appelqvist, P. (2011) Ljudutbredning i skog. Mätning och modellering av efterklang, spridning och temperaturgradient. Slutrapport. Energimyndigheten projekt 32445-1, ÅF-Infrastructure AB uppdrag 550376 2011-06-30. 10 Page 13 (14)
ÅF-Infrastructure AB Ljud & Vibrationer Stockholm Martin Almgren Granskad av Paul Appelqvist 10 Page 14 (14)