Hałas turbin wiatrowych - FAQ

1. Czy po zakończeniu budowy Inwestor zobowiązany jest przeprowadzenia kontrolnych badań hałasu i w jaki sposób dokonuje się wyboru punktów pomiarowych i samych badań?

Aby dokonać w sposób wiarygodny oceny akustycznej turbin wiatrowych po ich uruchomieniu należy wykorzystać procedury pomiarowe, które zawierają szczegółowe wytyczne odnoszące się do warunków prowadzenia pomiarów, wyboru lokalizacji punktów pomiarowych, wykorzystanego sprzętu, itd.

Dedykowaną procedurą określenie hałasu przemysłowego, w tym turbin wiatrowych jest Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia
4 listopada 2008 roku w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (Dz. U. Nr 206, poz. 1291) – Metodyka referencyjna oraz częstotliwość prowadzenia okresowych pomiarów hałasu (z wyjątkiem hałasu impulsowego) w środowisku, pochodzącego od instalacji lub urządzeń.

Sama procedura badań akustycznych została szczegółowo opisana w Dz. U. Nr 206, poz. 1291 i jednoznacznie określa wybór lokalizacji punktów pomiarowych, warunki meteorologiczne prowadzenia badan, rodzaj wykorzystanego sprzętu pomiarowego oraz kompetencje zespołów pomiarowych.

Poniżej przedstawia się podstawowe założenia procedury wykonania pomiarów hałasu w środowisku:

1. Wyznaczenie punktu pomiarowego, który lokalizuje się na granicy obszarów chronionych akustycznie
2. Sprawdzenie warunków meteorologicznych umożliwiających uzyskanie powtarzalności wyników przy pomocy przenośnej stacji meteo. Warunki te powinny się zawierać w przedziałach:
   • temperatura od –10°C do 50°C
   • wilgotność od 25 % do 90 %
   • średnia prędkość wiatru do 5 m/s
   • ciśnienie atmosferyczne od 900 hPa do 1100 hPa
   W/w procedura zakłada odstępstwo od zachowania parametrów temperaturowych i wilgotnościowych, po przedstawieniu ich wpływu na powtarzalność wyników. Nie istnieje możliwość realizacji pomiarów dla wyższych prędkości wiatru, ponieważ oddziaływania wiatru w badań akustycznych jest parametrem, który ma największy wpływ na niestabilność otrzymywanych wyników.
3. Dokonanie kalibracji miernika poziomu dźwięku, przez wykorzystanie kalibratora 1 klasy dokładności
4. Pomiar poziomu dźwięku równoważnego, tj. odniesionego do przyjętego czasu oceny, poziomu dźwięku minimalnego i maksymalnego przy wykorzystaniu charakterystyki częstotliwościowej A.
5. Pomiar tła akustycznego, czyli poziomu dźwięku pochodzącego od innych źródeł hałasu niż źródło badane (w przypadku braku możliwości wyłączenia ocenianego źródła dźwięku, procedury przewidują pomiar w tzw. cieniu akustycznym, czyli za dowolną przegroda budowlaną znajdującą się w bezpośrednim sąsiedztwie z punktem pomiarowym.
6. Odczyt warunków meteorologicznych z przenośnej stacji meteo
7. Ponowna kalibracja miernika poziomu dźwięku

Po dokonaniu pomiarów w terenie wyniki analizuje się w laboratorium dokonując odpowiednich obliczeń akustycznych, obejmujących określenie rzeczywistego wpływu pracy turbin wiatrowych względem wybranego punktu pomiarowego. Ostatecznym wynikiem po realizacyjnych badań akustycznych jest wyznaczenie równoważnego poziomu dźwięku emitowanego do środowiska dla przyjętego czasu normatywnego (8h dla pory dnia i 1h dla pory nocy) LAeqT(em).

Wydaje się, że próba określenia poziomu dźwięku dla prędkości wiatru powyżej 5 m/s spowodowałaby brak możliwości oceny, czyli brak zachowania różnicy między sygnałem akustycznym pochodzącym od turbiny wiatrowej, a tłem akustycznym. W takim przypadku zgodnie z Dz. U. Nr 206, poz. 1291 pomiar uznano by za nieważny.

Po uzyskaniu wartości poziomu dźwięku LAeqT(em) dla danego punktu pomiarowego przyrównuje się je do wartości dopuszczalnych zgodnych z Miejscowym Planem Zagospodarowania Przestrzennego lub decyzją stosownego Urzędu Gminy, określającą funkcje danego obszaru.

Ostatnim elementem procedury badań środowiskowych jest wykonanie sprawozdania z przeprowadzonych badań hałasu, które staje się dokumentem potwierdzającym ich przeprowadzenie. Tak wykonane badania po realizacyjne dają pełną wiedzę na temat poziomu zagrożenia emisji akustycznej względem obszarów chronionych akustycznie.

2. Czy hałas o poziomie 40 dB (A) w porze nocy i 50 dB (A) w porze dnia jest dźwiękiem dokuczliwym czy znośnym?

Samo pojęcie hałasu jest definicją względną, ponieważ zależy od subiektywnych ocen i progów percepcji każdego człowieka. Dla niektórych przejeżdżający motor który może emitować dźwięk o poziomie ciśnienia akustycznego Lpa = 90 dB może być strasznie dokuczliwym hałasem, a dla niektórych będzie to „piękny dźwięk”, którym będzie się delektował i zachwycał. Podobnie ze śpiewem skowronka o poranku którego poziom dźwięku może dochodzić do 70 dB, dla miłośników przyrody będzie to „prawdziwa melodia” inni w takiej sytuacji zamykają okna, aby ptaki te nie zakłócały im spokoju.

Poniższy rysunek pokazuje przykładowe poziomy ciśnienia akustycznego w [dB], czyli wrażenia słuchowego odbieranego bezpośrednio przez człowieka typowych źródeł hałasu, gdzie hałasu turbin wiatrowych został przyrównany do poziomu dźwięku około 55 dB, czyli między poziomem dźwięku panującym w sypialni (40 dB), a poziomem dźwięku od normalnej rozmowy (60 dB).

Aby w sposób możliwie obiektywny ujednolicić stopień dokuczliwości dźwięków pochodzenia sztucznego (hałas przemysłowy, komunikacyjny, lotniczy) na podstawie badan naukowych i wewnętrznych uregulowań prawnych każdego z państw obowiązują dopuszczalne wartości hałasu, które określana się na podstawie rodzaju hałasu (przemysłowy, komunikacyjny) oraz rodzaju obszaru chronionego akustycznie (zabudowa jednorodzinna, zagrodowa). Dokumentem określającym dopuszczalne poziomy dźwięku w środowisku zewnętrznym jest Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku Dz. U. Nr 120, poz. 826, które to reguluje poziomy dźwięku względem rodzaju hałasu i rodzaju obszaru chronionego akustycznie.

3. W wielu publikacjach i stronach internetowych pokazuje się, że hałas powodowany przez turbiny wiatrowe wynosi 100 dB lub więcej, po czym nagle ten sam hałas przyrównuje się do wartości dopuszczalnych wynoszących np. 45 dB dla pory dnia czy pory nocy. Czy jest możliwe, że na przykładowej odległości 400 lub 500 metrów hałas może tak się zmniejszyć?

Patrząc na podstawy akustyki poziom ciśnienia akustycznego Lpa określa wrażenia akustyczne wywołane zaburzeniem ośrodka sprężystego, które wyrażamy w [dB] i równe jest stosunkowi kwadratu ciśnienia akustycznego w danym punkcie pomiarowym w Pa do ciśnienia odniesienia p_o w Pa.

Natomiast moc akustyczna źródła dźwięku określa nam ilość wypromieniowanej energii akustycznej ze źródła o danych gabarytach, które wyrażamy w [W]. Im większe gabaryty źródła, przy generowaniu jednakowego poziomu ciśnienia akustycznego, tym wyższy poziom mocy akustycznej, wyrażany w [dB].

Na podstawie poziomu ciśnienia akustycznego Lpa wyznacza się poziom mocy akustycznej Lwa, czyli miary energetycznej źródła dźwięku. Dla jasności analiz poniżej podano przykład określający zależności między poziomem ciśnienia akustycznego Lpa, a poziomem mocy akustycznej źródła Lwa. Jak widać z przedstawionych przykładów decydujący wpływ na poziom mocy akustycznej źródła Lwa ma jego wymiar gabarytowy, czyli im większe źródło tym poziom mocy akustycznej jest wyższy, przy takim samym poziomie ciśnienia akustycznego.

PRZYKŁAD:

Przyjęte założenia:
Lpa = 50 dBA (na podstawie badań własnych lub Vestas V80 o mocy 2 MW [Golec2005])
r = 100 metrów (promień sfery ograniczającej dominujące źródło dźwięku, dla turbiny o wysokości gondoli 100 metrów)
s0 – powierzchnia odniesienia 1 m2 (wartość stała)

4. W jaki sposób dokonuje się oceny hałasu do turbin wiatrowych na etapie decyzji środowiskowej?

Analizy akustyczne na etapie decyzji środowiskowych mają na celu określenie potencjalnego hałasu powodowanego przez pracę planowanych źródeł dźwięku. W skład samych analiz wchodzą zarówno obliczenia i symulacje akustyczne jak również identyfikacja terenów chronionych akustycznie, inwentaryzacja źródeł emisji dźwięku, itp.

Proces wykonania analiz symulacyjnych na etapie projektowym powinien obejmować:

• zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowych (najczęściej dane Producenta, określone na podstawie rzeczywistych pomiarów terenowych)
• określenie warunków propagacji (m.in. odległość turbiny od zabudowy mieszkaniowej, rodzaj gruntu, kierunek i prędkość wiatru)
• po wykonaniu obliczeń symulacyjnych, przyrównanie uzyskanych poziomów hałasu do wartości dopuszczalnych – różnych, ze względu na rodzaj zabudowy mieszkaniowej określonych w Miejscowych Planach Zagospodarowania Przestrzennego
• ewentualna weryfikacja lokalizacji turbin w przypadku stwierdzenia przekroczeń wartości dopuszczalnych.

Model propagacji dźwięku wykorzystany do akustycznych analiz środowiskowych został zawarty w Polskiej Normie PN – EN ISO 9613-02, który składa się z algorytmów służących do obliczania tłumienia dźwięków w pasmach oktawowych (o środkowych częstotliwościach pasm od 63 Hz do 8 kHz), dźwięku pochodzącego od punktowego źródła hałasu lub zespołu źródeł punktowych.

W algorytmach obliczeniowych wykorzystanych w analizach wpływu planowanych Inwestycji na środowisko uwzględnia się m.in. parametr określający tłumienie przez grunt ( pochłanianie przez grunt).

Właściwości akustyczne drogi propagacji fali dźwiękowej określono programie LEQ Professional 6.x oraz w Polskiej Normie PN – EN ISO 9613-02, na podstawi której stworzona program symulacyjny, przez trzy kategorie gruntu:

• Grunt twardy, który obejmuje bruk, wodę, lód, beton i wszystkie inne powierzchnie o małej porowatości przyjmuje G=0
• Grunt porowaty, który obejmuj powierzchnie ziemi pokrytą trawą, drzewami lub inną zielenią i wszystkie inne powierzchnie gruntu odpowiednie dla rozwoju roślinności. Dla gruntu porowatego przyjmuje się G=1
• Grunt mieszany, dla powierzchni składającej się zarówno z gruntu twardego, jak i porowatego, to G przyjmuje się z zakresu od 0 do 1, przyjmując wartość ułamkową gruntu porowatego.

Wartość współczynnika G, określający rodzaj gruntu między źródeł dźwięku i obszarem chronionym akustycznie o wartości np. G = 0,85, co odpowiada poniższym założeniom:

1. 85% grunt porowaty - teren typu trawa i pola uprawne
2. 15% grunt twardy – teren typu bruk, beton, woda, lód, ubita ziemia

5. Jaki wpływ na poziom tła akustycznego na hałas turbin wiatrowych?

Przy realizacji akustycznych badań turbin wiatrowych bardzo istotną sprawą jest informacja poziomie tła akustycznego. Tło akustyczne reprezentuje poziom dźwięku po wyłączeniu badanego źródła hałasu. W przypadku turbin wiatrowych tło akustyczne stanowi poziom dźwięku powodowany głównie wiejącym wiatrem. Co jednocześnie powoduje występowanie zjawiska tzw. Maskowania źródła dźwięku, czyli przypadek pokrywania się (wyrównywania się) poziomów dźwięku źródła hałasu i tła akustycznego. Sytuację tę przedstawiają poniższe wykresy:

Należy również dodać, że sam wiatr stanowi naturalne źródło hałasu infradźwiękowego, a w zestawieniu z pracą turbin wiatrowych, jako nieodzownego medium napędzającego silniki wiatrowe, stanowi zjawisko fizyczne, które należy zawsze uwzględniać przy analizach akustycznych turbin wiatrowych. Poniżej pokazano przykładowe badania firmy Bruel/Kjear wpływu wiejącego wiatru w kierunku prostopadłym na mikrofon pomiarowy, gdzie poziomy dźwięku w funkcji częstotliwości posiadają najwyższe wartości w zakresie najniższych z analizowanych pasm.