Lavfrekvent støj fra store vindmøller

Lavfrekvent støj fra store vindmøller Vindmølleindustrien 1. december 2010 Kaj Dam Madsen DELTA, kdm@delta.dk

Baggrund for projektet En voksende bekymring i befolkningen for, at store nye vindmøller skulle påvirke omgivelserne med betydelig mere lavfrekvent støj end oplevet med de kendte mindre vindmøller En konkret sag ved Testcenteret på Høvsøre, hvor naboer var generet af lavfrekvent støj Generel mangel på viden om lavfrekvent støj fra små og store vindmøller og mangel på måleresultater

Projektets formål Afklare om der er et væsentligt indhold af lavfrekvent støj/infralyd i støjen fra nye store vindmøller Fastlægge en metode til at beregne/estimere det lavfrekvente støjniveau indendørs i boliger Fastlægge en metode til at bedømme den naturlige baggrundsstøjs niveau og maskerende virkning for lavfrekvent støj Beskrive mekanismer for generering af støj i det lavfrekvente område Bedømme genevirkningen af lavfrekvent støj fra vindmøller

Rammerne Finansiering: Energistyrelsen EFP-06; nr. 033011/33032-0081 Siemens Wind Power,Vestas Wind Systems A/S, DONG Energy, Vattenfall, E.ON Vind Projektdeltagere: DELTA (projektledelse) Dong Energy Afdelingen for Akustik, Ålborg Universitet Risø DTU University of Salford (UK) The University of Manchester (UK) Følgegruppe: Ovennævnte + Miljøstyrelsen og Vindmølleindustrien

Hvad er lavfrekvent støj? Lydniveau db 120 100 80 60 40 20 0 Musik Høretærskel Smertetærskel Høreskaderisiko Tale Almindelig lyd 20 20000 1 10 100 1000 10000 100000 Frekvens [Hz]

Hvad er lavfrekvent støj? Lydniveau db 120 100 80 60 40 20 0 Musik Høretærskel Smertetærskel Høreskaderisiko Tale Lavfrekvent lyd 10 200 Almindelig lyd 20 20000 1 10 100 1000 10000 100000 Frekvens [Hz]

Hvad er lavfrekvent støj? Lydniveau db 120 100 80 60 40 20 0 Musik Høretærskel Smertetærskel Høreskaderisiko Tale Infralyd 1 20 Lavfrekvent lyd 10 200 Almindelig lyd 20 20000 1 10 100 1000 10000 100000 Frekvens [Hz]

Hvad er lavfrekvent støj? Lydniveau db 120 100 80 60 40 20 0 Musik Høretærskel Smertetærskel Høreskaderisiko Tale L pg Infralyd 1 20 L pa,lf Lavfrekvent lyd 10 200 L Aeq Almindelig lyd 20 20000 1 10 100 1000 10000 100000 Frekvens [Hz]

Hvad behandler projektet? 2. Lydudbredelsen - Metode - Terrænvirkning 3. Lydpåvirkningen indendørs 1. Kildestøjen - Målemetode - Niveauer - Frekvensindhold - Støjkilder - Lydisolation - Niveau - Maskering - Genevirkning

Kildestøj fra små og store vindmøller Undersøgelsen er baseret på måleresultater fra: - 33 små vindmøller 2MW (middeleffekt 950 kw) - 14 store vindmøller > 2MW (middeleffekt 2500 kw) Resultater fra de 14 store vindmøller er repræsentative for store vindmøller der er opstillet i Danmark i perioden 2008-2010

Forskelle i støjspektre store og små vindmøller Sound Power spectra Normalized to L WA = 0 [db re 1 pw] 0-10 10,0 12,5 16,0 20,0 25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000-20 L WA,1/3-okt - L WA [db re 1pW] -30-40 -50-60 Old = 2000 kw: 33 Project > 2000 kw: 4 New > 2000 kw : 14 Old =< 2 MW Project > 2MW New 2008-2010 > 2 MW -70-80 1/3-octaveband centerfrequency [Hz]

Forskelle i støjspektre store og små vindmøller Difference in Normalized Sound Power spectra Large new minus small with 95 % coinfidens intervals Normalized to L WA = 0 [db re 1 pw] 10 8 6 4 L WA,1/3-okt - L WA [db re 1pW] 2 0-2 -4 10.0 12.5 16.0 20.0 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000-6 New large > 2 MW minus small Small <= 2 MW zero line -8-10 1/3-octaveband centerfrequency [Hz]

Hvor kommer støjen fra? 50 45 40 35 L pa [db re 20 upa] 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 Frequency [Hz] Smalbåndspektre, 2 Hz opløsning

Generelle trends små og store vindmøller Sound Power Level,dB(A) 70 80 90 100 110 y=4.244*ln(x)+71.57 R squared=0.767 y=5.639*ln(x)+50.88 R squared=0.736 LWA LWALF Log(LWA) Log(LWALF) 100 1000 10000 Wind Turbine Power,kW

Generelle trends små og store vindmøller Støjudsendelse pr kw elektrisk effekt 10*log(A-weighted sound power per kw electric power) -75-70 -65-60 -55-50 -45-40 LWA LWALF Linear(LWA) Linear(LWALF) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wind Turbine Power,kW

Konklusion - Kildestøj Stigningen i den totale støjudsendelse (L WA ) er lidt lavere end stigningen i elektrisk effekt Dobbelt elektrisk effekt giver + 2,9 db på støjen Stigningen i den lavfrekvente del af støjudsendelsen (L WA,LF ) er lidt højere end stigningen i elektrisk effekt Dobbelt elektrisk effekt giver + 3,9 db på støjen Toner bidrager til den lavfrekvente støjudsendelse Variationen mellem enkelte vindmøller/konfigurationer er langt større end den generelle stigning fra små til store vindmøller - Derfor skal det enkelte projekt vurderes på aktuelle data

Lydudbredelse til naboerne Trin 2: Lydudbredelsen Trin 3: Lydtransmission til hus Trin 1: Kildestøjen

Nord2000 modellen til beregning af lydudbredelse Afstanden giver generel afstandsdæmpning Luftabsorption dæmper høje frekvenser Terrænvirkning ved lave frekvenser Ground effect 8 6 4 [db] 2 0 nord2000 Danish method ISO 9613-2 10 16 25 40 63 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000-4 -6 Frequency [Hz]

Støjspektre beregnet udenfor nabobebyggelse 40 Sound Pressure level spectra at 4 times total wind turbine height Normalized to 44 db(a) 30 20 Small turbines <= 2MW New Turbines > 2 MW L pa,1/3-okt [db re 20u pa] 10 0-10 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 Luftabsorption -20-30 -40 1/3-octaveband centerfrequency [Hz]

Lydisolation af huse ved lave frekvenser 30 25 Level difference [db] 20 15 10 5 0 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 Frequency [Hz] Værdierne forventes at være højere i 80-90 % af typiske danske huse

Indendørs støjspektre Indoor Sound Pressure spectra for wind turbines at 4 times total wind turbine height Normalized to an 44 db(a) outdoor level 20 15 10 L pa,1/3-okt [db re 20u pa] 5 0-5 10 12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 Small turbines <= 2MW New Turbines > 2 MW -10 L pa,lf indendørs -15 Små: 19.6 db()a -20 1/3-octaveband centerfrequency [Hz] Store: 20.4 db(a)

Konklusion Støjpåvirkning hos naboerne Beregninger viser mht. til den lavfrekvente indendørs støj, at de generelle forskelle mellem store og små vindmøller er små. Store vindmøller udgør derfor ikke et specielt problem i forhold til lavfrekvent støjpåvirkning hos naboer til vindmøller I situationer, hvor man ligger tæt på den udendørs støjgrænse på 44 db(a) for totalstøjen, er der for begge møllestørrelser beregnet indendørs lavfrekvente støjniveauer, der ligger tæt på den vejledende grænse, der gælder for virksomheder

Bedømmelse af støjens genevirkning ud fra lyttetest Indoors/Evening scenario Imagine you are at home in the countryside in your living room, trying to relax Outdoors/Day time scenario: Imagine you are at home in the countryside in your garden trying to relax

Lyttetest del 1: Bedømmelse af gene fra toner i vindmøllestøj Overvågningsmålinger foretaget hos en nabo til testcenteret på Høvsøre viste klar sammenhæng mellem lavfrekvent tone og registreret gene Når der er toner i støjen fra store vindmøller ligger disse typisk ved lavere frekvenser end for små vindmøller Er toner i vindmøllestøj ved lave frekvenser mere generende end toner ved højere frekvenser? Opstilling af kurver for høretærskler og genevirkning med anvendelse af et eksempel med generaliseret vindmøllestøj med indhold af lavfrekvente toner ved frekvenser mellem 32 Hz og 400 Hz.

Toners genevirkning baseret på Equal annoyance 80 39 db(a) 44 db(a) 49 db(a) Tone SPL (db re 20 60 40 20 10 1 10 2 10 3 10 1 10 2 10 10 3 1 10 2 10 3 Frequency (Hz) Equal annoyance konturerne følger høretærsklen (sort kurve) Det betyder at genen er domineret af ørets frekvensafhængige høretærskel og ikke af tonens frekvens Toner ved lave frekvenser er ikke mere generende end toner ved højere frekvenser

Maskeringstærskler for toner i vindmøllestøj - analysemetode sammenlignet med lyttetest 90 80 y = 1.02 *x + -1.19 Measured audibility threshold (db) 70 60 50 40 30 20 10 0 fit 32 Hz 44 Hz 72 Hz 115 Hz 180 Hz 400 Hz -10-20 0 20 40 60 80 100 Masking threshold according to ISO 1996-2 (db) excellent agreement between measured and calculated thresholds

Lyttetest del 2: Sammenligning af gene fra lydklip fra lille og stor vindmølle 56 54 a) Udendørs situation b) Rød: Stor vindmølle Blå: Lille vindmølle Traffic noise L Aeq, db(a) 52 50 48 46 44 42 40 38 40 42 44 46 48 50 38 40 42 44 46 48 50 Wind turbine noise L, db(a) Aeq Uden maskering Med maskering Sammenlignet med trafikstøj som reference Eksemplet kan ikke generaliseres Kan tilskrives forskelle i bl.a. swishing noise for de to eksempler

Projektets hovedresultater Undersøgelsen viser, at store vindmøller ikke udgør et specielt problem i forhold til lavfrekvent støjpåvirkning ved naboerne Forskellen i støjpåvirkning fra vindmøllerne afhænger i langt højere grad af det konkrete projekt end af møllernes størrelse I situationer, hvor man ligger tæt på den udendørs støjgrænse på 44 db(a) er der for begge møllestørrelser beregnet indendørs lavfrekvente støjniveauer, der ligger tæt på den vejledende grænse for virksomheder - Projektets metoder kan anvendes til kontrolberegninger Når man kigger på genevirkning fra toner i vindmøllestøj er der ikke forskel i gene mellem toner ved lave frekvenser (store møller) og toner ved højere frekvenser (små møller) Infralyd er ikke et problem