Havmøllepark ved Rødsand VVM-redegørelse Baggrundsraport nr 14

Havmøllepark ved Rødsand VVM-redegørelse Baggrundsraport nr 14 Juli 2000

Ødegaard & Danneskiold-Samsøe A/S Rådgivende Ingeniører - Støj og vibrationer Rapport 00.792 rev.1 (ØDS ref. 99.1314) Havvindmøller - VVM Støjundersøgelse - undervandsstøj SEAS Distribution A.m.b.A. Slagterivej 25 4690 Haslev Danmark Marts 2000 Udarbejdet af ---------------------------------- Uffe Degn

Indholdsfortegnelse Side 1 INTRODUKTION... 3 2 METODE... 4 2.1 VALG AF FREKVENSOMRÅDE... 5 2.2 VURDERING AF STRUKTURLYDSTRANSMISSION VED HØJE FREKVENSER... 6 2.3 MÅLEOPSTILLING... 8 2.4 ANALYSE AF MÅLEDATA... 10 3 RESULTATER UDFØRTE MÅLINGER... 12 3.1 VINDEBY MÅLING AF UNDERVANDSSTØJ... 12 3.2 GOTLAND MÅLING AF UNDERVANDSSTØJ... 15 3.3 MÅLING AF VIBRATIONER... 19 4 ESTIMERET UNDERVANDSSTØJ FRA HAVVINDMØLLER... 20 5 STØJ FRA 2MW HAVVINDMØLLER VED 8 M/S - NORMALISERING... 23 6 DISKUSSION... 25 7 KONKLUSION... 27 2

1 Introduktion Ødegaard & Danneskiold-Samsøe har for SEAS gennemført en undersøgelse af den undervandsstøj eksisterende havvindmøller udsender i vandet med henblik på at estimere den forventede undervandsstøj fra planlagte havvindmølleparker med vindmøller i 2MW klassen. Resulatet skal indgå som baggrundsmateriale til en VVM redegørelse. Undersøgelsen bygger på målinger af undervandsstøjen fra havvindmøller med to forskellige typer fundament. Den ene type fundament er et betonfundament, som stilles på havbunden (Vindeby). Den anden type fundament betegnes monopile. Her er et stålrør ført ned i undergrunden (Gotland). Støjen i vandet udstråles gennem fundamentet til vandet, derfor er der valgt to forskellige typer, så eventuel forskel i støjudsendelsen kan belyses. Møllestøjen sammenholdes med den ambiente støj (baggrundsstøjen i vandet) ved at foretage målinger med møllen i drift og med møllen stoppet. Det frekvensområde undersøgelsen inddrager er valgt for i videst muligt omfang at dække de frekvenser, hvor dyrene i vandet kan høre. Resultatet af undersøgelsen er et estimat af den støj, der kan forventes fra havvindmøllerne nede i vandet. Dette resultat skal efterfølgende danne grundlag for en vurdering af hvorledes dyrelivet påvirkes. 3

Betonfundament (Vindeby) Vindeby vindmølle Monopile-fundament (Gotland) Figur 1 Billede af havvindmøller ved Vindeby og Gotland, hvor målingerne blev udført. 2 Metode Den metode der er valgt for undersøgelsen baseres på at måle undervandsstøjen fra eksisterende havvindmøller og på denne baggrund estimere den forventede støjbelastning fra nye større havvindmøller, som vil blive anvendt ved opstilling af havvindmølleparker. Støjen fra en havvindmølle kan transmitteres til vandet på to måder. Enten kommer støjen via luften som luftbåren støj (luftlyd) og trænger ned i vandet, eller støjen kommer som strukturbåren støj (strukturlyd) gennem mølletårnet og møllens fundament hvorfra den udstråles til vandet. Målingerne af støjen i vandet, som udføres her vil være den samlede sum af disse to bidrag. Målingerne viser imidlertid at luftlyden ikke bidrager væsentligt til støjniveauet i vandet, så den støj der kommer fra møllerne ned i vandet transmitteres gennem mølletårnet og fundamentet. 4

Målingerne udføres dels med en mølle i drift og dels med alle møller stoppet. Herved findes den ambiente støj (baggrundsstøjen) når møllerne er stoppet hvorfor støjen fra møllen ses som forskellen i støjspektret med møllen i drift og stoppet. De eksisterende havvindmøller er af størrelsen 500 kw, hvor nye havvindmøller vil være af størrelsen 2 MW. For at kunne estimere den støj de planlagte større havvindmøller udsender, udføres også vibrationsmålinger ved havvindmøllens fundament. Disse vibrationsmålinger sammenholdes så efterfølgende med tilsvarende vibrationsmålinger på en 2MW vindmølle, der er i drift i land. Der er valgt to steder, hvor havvindmøller er i drift. Ved Vindeby og ved Gotland. Havvindmøllerne ved Vindeby er opstillet på et betonfundament som står på havbunden, mens havvindmøllerne ved Gotland er opstillet på et stålrørsfundament (monopile). Da der kan forventes tilsvarende forskelle i fundamentstyperne ved nye havvindmøller er disse valgt. Der vil derfor blive givet et estimat for støjen fra de to fundamentstyper, betonfundament og stålrørsfundament. For havvindmøllerne måles undervandsstøjen i ca. 20 meters afstand fra møllen og der måles vibrationer ved møllens fundament. På 2 MW vindmøllen i land måles vibrationer ved møllens fundament. Sammenfattende kan metoden i punktform præsenteres som følger: 1. Målinger på eksisterende havvindmøller Måling af undervandsstøj og måling af vibrationer på havvindmøllens tårn 2. Målinger på ny 2 MW mølle opstillet i land Måling af vibrationer på 2MW vindmølles tårn 3. Sammenligne vibrationer i vindmøllerns tårne for at kunne skalere fra 500 kw møller til 2 MW møller 4. Estimere forventet støj i vandet fra 2 MW havvindmøller Estimat laves udfra målt støj fra eksisterende 500 kw mølle og forskel i vibrationer i tårnet. 2.1 Valg af frekvensområde 5

Valget af det nødvendige frekvensområde for undersøgelsen er i videst muligt omfang fastlagt udfra de frekvenser, hvor det forventes at havpattedyr og fisk kan høre. Marsvin og sæler kan høre meget højfrekvente lyde. Sælers hørelse er målt i området 100 Hz til 40 khz og marsvin kan høre lyde med frekvenser ved 100 khz og endnu højere. Fisk dækker området under 20 khz. Af hensyn til strømningsstøj omkring hydrofoner og andre målemæssige komplikationer ved helt lave frekvenser er laveste rapporterede frekvens 10 Hz. Undersøgelsen dækker frekvensområdet fra 10 Hz til 100 khz. 2.2 Vurdering af strukturlydstransmission ved høje frekvenser En teoretisk vurdering af vibrationsudbredelsen i tårnet og til fundamentet/vandet med fokus på høje frekvenser (over 10 khz) er blevet udført. Formålet var at få afklaret om undersøgelse af lydudstrålingen fra havvindmøllerne i frekvensområdet over 10 khz kunne ekskluderes fra undersøgelsen. Konklusionen er at det ikke kan udelukkes at selv meget høje frekvenser vil kunne transmitteres ned gennem tårnet og ud i vandet. Hvorvidt vindmøllen genererer strukturlyd ved meget høje frekvenser er tvivlsomt, men kan ikke udelukkes. Derfor søges støjforholdene dokumenteret ved måling i hele det aktuelle frekvensområde. Følgende gives en kort redegørelse for de vurderinger der danner basis for konklusionen. 6

Teoretisk vurdering af udbredelses-forhold ved frekvenser over 10 khz I de nedenstående betragtninger deles møllen op i tre overordnede dele: Nacelle Mølletårn Fundament (ikke for monopile -møller) Som udgangspunkt antages det at kilden til strukturlyden i møllen udgøres af nacellen, som overfører kræfter og momenter til mølletårnet. I mølletårnet sker udbredelsen af strukturlyd primært som longitudinal-, quasi-longitudinal og bøjnings-bølger. For monopilens vedkommende vil disse bølger forårsage lydudstråling i vandet. For møllekonfiguationen med betonfundament vil strukturlyden i mølletårnet skulle overføres til betonfundamentet, hvori strukturlyden vil udbredes yderligere. I dette fundament vil udbredelsen være meget kompleks, og mange forskellige svingningsformer vil opstå. Imidlertid kan man antage, at lydudstrålingen i det omgivende vand overvejende kommer fra overfladebølger i fundamentet, da disse vil udstråle væsentligt mere effektivt end øvrige svingningsformer. Disse overfladebølger vil formentligt hovedsageligt blive exciteret af bøjningsbølgerne fra mølletårnet. En første formodning ville være, at den højfrekvente strukturlyd blev kraftigt dæmpet under udbredelsen ned gennem selve mølletårnet på grund af tårnets relativt store længde. Udbredelsesdæmpningen pr. længdeenhed for de forskellige udbredelsestyper er en funktion af materiale-dæmpningen og bølgelængden. For de givne dimensioner og materialer er den samlede udbredelsesdæmpning i mølletårnet imidlertid højst af størrelseordenen 1 db for de relevante udbredelsestyper. De forskellige inhomogeniteter, strukturlyden passerer under udbredelsen ned gennem tårnet, vil give en yderligere dæmpning af bølgerne. Den væsentligste inhomogenitet i denne sammenhæng er samlingen mellem tårn-elementerne. Dæmpning her vil være afhængig af samlingens type (svejsning, flangesamling...). Det antages at der kun forekommer én eller to 7

sådanne samlinger. En samling vil højst yde en dæmpning af størrelsesordenen 5 db for de relevante udbredelsestyper. For monopilens vedkommende vil selve tårnet udstråle lyd i vandet. Derfor må tårnets strålingsindeks betragtes. Lydudstrålingen fra tårnet vil komme fra bøjningsbølger, og da disses udbredelseshastighed i tårnet for de høje frekvenser er væsentligt højere end lydhastigheden i vandet vil strålingsindekset være 1. Hermed har tårnet gode udstrålingsegenskaber i det høj-frekvente område (her over 10 khz). For konfigurationen med betonfundament vil strukturlyden overføres fra tårnet til fundamentet. Som ovenfor nævnt vil det være overfladebølger i fundamentet, der udstråler lyden i vandet. Der må forventes et vist tab ved overgangen fra de forskellige bølgetyper i tårnet til overfladebølgerne i fundamentet. Imidlertid er overfladebølgerne særdeles komplicerede at beskrive analytisk, og det har derfor været udenfor rammerne af dette studie at vurdere størrelsen af tabet i denne overgang. Det har ligeledes været uden for rammerne at anslå udbredelsesdæmpningen af overfladebølgerne i fundamentet. Udstrålingen fra fundamentet er blandt andet bestemt af fundamentets strålingsindeks. For betonfundamentet gælder det at udbredelseshastigheden af overfladebølgerne er højere end lydhastigheden i vandet for de høje frekvenser, og strålingsindekset er dermed 1. Derfor har også betonfundamentet gode udstrålingsegenskaber i det høj- frekvente område (her over 10 khz). 2.3 Måleopstilling Målingerne er udført ved brug af accelerometre til måling af vibrationer, hydrofoner til måling af undervandsstøjen og mikrofoner til måling af støjen over vandet. Signalerne er indsamlet med DAT-båndoptager og et data-opsamlingskort i en bærbar PC. Efterfølgende er analyser foretaget med en frekvensanalysator. Herunder vises en principskitse af måleopstillingen ved havvindmøllerne: 8

Vindmølletårn Måleinstrumenter Accelerometer Bøje Kabel Hydrofon Anker Figur 2 Skitse af måleopstillingen ved en havvindmølle. Følgende måleudstyr har været anvendt: Støjmåling i vandet B&K 8101 hydrofon med forforstærker B&K 2804 strømforsyning B&K 2693 Nexus DeltaTron forstærker 9

Bærbar PC med data-opsamlingskort og databehandlings-software Portadat PDR 1000 DAT-båndoptager B&K 4223 kalibrator HP 35670A frekvensanalysator Støjmålinger i luften B&K 2260 lydtryksmåler B&K 4231 kalibrator Vibrationsmålinger B&K 4393 og 4384 accelerometre B&K 2692 Nexus ladningsforstærker Portadat PDR 1000 DAT-båndoptager B&K 4294 kalibrator HP 35670A frekvensanalysator 2.4 Analyse af måledata Analysemetoderne for de forskellige målinger er anført nedenfor: Støjmålinger i vandet Der er benyttet to analysesystemer til støjmålingerne i vandet: For frekvens-området 10 Hz til 20 khz er hydrofonsignalet optaget på DAT-båndoptageren og senere analyseret på HP frekvensanalysatoren For frekvens-området 20 khz til 100 khz er hydrofonsignalet direkte analyseret på den bærbare PC 10

Analyse på HP frekvensanalysator På HP frekvensanalysatoren er analysen foretaget i 1/3-oktaver som lineær midling over 4-5 minutter. Spektrene er vist med Power Spectral Density (PSD)-enheder på andenaksen for at lette sammenligningen med litteraturen. Referencen for db-værdier er 1 µpa. Analyse på PC Analyserne er her foretaget som Discrete Fourier Transformation (DFT) med højeste frekvens 100 khz og en opløsning på 42 Hz. Der er målt et antal spektre fordelt over ca. 15-20 minutter som hver især repræsenterer et snap-shot af støjbilledet. Dernæst er mellem 5 og 11 spektre midlet lineært for at repræsentere hele måleperioden. For at øge letlæsbarheden er de rapporterede grafer let udglattede versioner af disse midlede spektre. Disse spektre er vist med Power Spectral Density (PSD)-enheder på andenaksen for at lette sammenligningen med litteraturen. Referencen for db-værdier er 1 µpa. Vibrationsmålinger Vibrationsmålingerne er først optaget på DAT-båndoptageren og senere analyseret på HPfrekvensanalysatoren. Analysen er foretaget i 1/3-oktaver og repræsenterer lineær midling over 3 minutter. Spektrene er vist som hastighedsniveauer med db-referencen 1 10-9 m/s. 11

3 Resultater udførte målinger I dette afsnit vises de målte vibrations- og støjniveauer. 3.1 Vindeby måling af undervandsstøj Ved Vindeby er der målt ved en 450 kw Bonus vindmølle, som er opstillet på et betonfundament. Den aktuelle mølle har betegnelsen 6E og målingen udførtes den 11. februar 2000. Der er målt i en afstand af ca. 14 meter fra møllen på ca. 2,5 meter dybt vand med hydrofonen i ca. 1,2 meters dybde. Målepositionen er placeret i en retning så vinden blæser fra tårnet mod målepositionen. Vindretningen var under målingerne syd vest (SW) ifølge DMI s målestation Omø Fyr. I forbindelse med målingen mens møllen var stoppet skal det bemærkes at der var et tydeligt støjbiddrag fra et forbipasserende skib i en afstand af ca. 7 km (indenfor synsvidden). Derfor må baggrundsniveauet for målingen i området op til 1000 Hz betragtes som noget højere end hvis skibet ikke havde været tilstede. De målte støjniveauer i vandet nær havvindmøllen er vist i de følgende to figurer. 12

Vindeby hydrofonmåling 14 meter fra møllen 120 110 100 90 80 70 60 50 40 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 12500 20000 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] Baggrunds støj inkl. skibsstøj Mølle kører: vind 13 m/s Mølle stoppet: vind 13 m/s Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 3. Støjmåling i vandet 14 m fra møllen ved vindhastigheden 13 m/s. Frekvensområdet 10 Hz 20 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og møllen stoppet Figur 3 viser støjniveauet målt i vandet 14 m fra møllen mens møllen kører og mens den er stoppet, i begge tilfælde i frekvensområdet 10 Hz til 20 khz og ved vindhastigheden 13 m/s. Det fremgår at navnlig i området op til 400 Hz har målingen højest niveau når møllen kører. Forskellen er størst omkring 25 Hz og udgør ca. 33 db. I det øvrige frekvensområde er forskellen mellem målingerne mindre end ca. 3 db, hvilket ligger inde for måleusikkerheden. Ligeledes skal det bemærkes at forskellen mellem målingerne for frekvenser under ca. 1 khz som før nævnt er præget af støj fra det forbipasserende skib. Baggrundsstøjniveauet ville sandsynligvis havde været betydeligt lavere, hvis skibet ikke havde været til stede under målingen. Det er formentligt skibet der er årsag til det høje støjniveau i 50 Hz-båndet når møllen er stoppet. 13

Vindeby. Hydrofonmåling 14 meter fra møllen 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] Mølle kører. Vind: 13 m/s Mølle stoppet. Vind: 12 m/s Frekvens [Hz] FIGUR 4. Støjmåling i vandet 14 m fra møllen ved vindhastighederne 13 og 12 m/s. Frekvensområdet 20 Hz 100 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og møllen stoppet Figur 4 viser støjniveauet målt i vandet 14 m fra møllen mens møllen kører og mens den er stoppet, i begge tilfælde i frekvensområdet 20 khz til 100 khz. Mens møllen kørte var vindhastigheden ca. 13 m/s mens den var 12 m/s da møllen var stoppet. Af figur 4 fremgår det, at der ikke er tydelig forskel på støjbilledet når møllen kører og når den er stoppet. I visse frekvensområder ses en forskel på 1-2 db, men dette må siges at ligge indenfor måleusikkerheden. Det konkluderes at møllen fra 20 Hz til 100 khz ikke producerer støj med højere niveau end baggrundsstøjen i vandet. Det ses at graferne falder i niveau indtil ca. 45 khz, hvorefter niveauet er nogenlunde konstant for voksende frekvens. Årsagen hertil er, at de laveste niveauer, der kan måles med 14

opstillingen ligger omkring 35 db ved de givne indstillinger. I området 45 khz til 100 khz er den målte støj derfor sammenlignelig med eller under målekædens nedre grænse. Ved sammenligning af figur 3 og 4 ses det at der er en niveauforskel på ca. 4-5 db ved 20 khz. Årsagen til denne forskel skal søges i de tidsmæssige forskelle i analyser, der ligger til grund for figurerne. Figur 4 er baseret på lineær midling over ca. 5 minutter, hvorimod figur 5 er baseret på midling af ca. 10 spektre fordelt over omtrent 20 minutter. Dels repræsenterer disse sidstnævnte spektre snapshots af et kraftigt varierende medie, dels har vindhastigheden formentligt varieret en del i løbet af de 20 minutter. Den synlige forskel mellem de to figurer ligger dermed indenfor en forventet størrelsesorden grundet de ovennævnte forskelle i analysetidspunkt. 3.2 Gotland måling af undervandsstøj Ved Gotland er der målt ved en 550 kw Windworld vindmølle, som er opstillet på et stålrørsfundament af typen monopile. Den aktuelle mølle har betegnelsen Nr. 4 og målingen udførtes den 26.januar 2000. Der er målt i en afstand af ca. 20 meter fra møllen på ca. 4 meter dybt vand med hydrofonen i ca. 2 meters dybde. Målepositionen er placeret i en retning så vinden blæser fra tårnet mod målepositionen. Vindretningen var under målingerne vest (W) ) ifølge Det Svenske Meteorologiske Institut s målestation i Visby. For disse målinger skal bemærkes at baggrundsmålingen med møllen stoppet var influeret af støjen fra et skib, der passerede i stor afstand. Skibet var hørbart (i vandet), men ikke synligt. Som følge heraf må baggrundsspektret i området op til 1000 Hz betragtes som lidt højere end normalt på grund af skibet. De målte støjniveauer i vandet nær havvindmøllen er vist i de følgende to figurer. 15

Gotland hydrofonmåling 20 meter fra møllen 120 110 100 90 80 70 60 50 40 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] 5000 8000 12500 20000 Baggrunds støj inkl. skibsstøj Mølle kører: vind 8 m/s Mølle stoppet: vind 8 m/s Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 5. Støjmåling i vandet 20 m fra mølle ved vindhastighed 8 m/s. Frekvensområdet 10Hz 20 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og mølle stoppet. Figur 5 viser støjniveauet målt i vandet 20 m fra møllen mens møllen kører og mens den er stoppet, i begge tilfælde ved vindhastigheden ca. 8 m/s og i frekvensområdet 10 Hz til 20 khz. Det fremgår at navnlig i området 63 Hz til 630 Hz ligger målingen højest når møllen kører. Forskellen er størst omkring 160 Hz og udgør ca. 25 db. I det øvrige frekvensområde er forskellen mellem målingerne mindre end ca. 3 db, hvilket ligger inde for måleusikkerheden. Det kan bemærkes at i området 2500 Hz til 20 khz er der en tilsyneladende konstant forskel på ca. 1 db. Denne interessante og konstante forskel kan tolkes som at vindhastigheden gennemsnitligt har været en smule højere da møllen var stoppet end da møllen kørte. Ligeledes skal det bemærkes at forskellen mellem målingerne for frekvenser under ca. 1 khz som før nævnt er præget af støj fra det forbipasserende skib. Baggrundsstøjniveauet ville sandsynligvis havde været betydeligt lavere, hvis skibet ikke havde været til stede under målingen. 16

70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 Gotland. Hydrofonmåling 20 meter fra møllen 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] 100000 Mølle kører. Vind: 8 m/s Mølle stoppet. Vind: 8 m/s Frekvens [Hz] FIGUR 6. Støjmåling i vandet 20 m fra mølle ved vindhastighed 8 m/s. Frekvensområdet 20 Hz 100 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og mølle stoppet. Figur 6 viser støjniveauet målt i vandet 20 m fra møllen mens møllen kører og mens den er stoppet, i begge tilfælde ved vindhastigheden ca. 8 m/s og i frekvensområdet 20 khz til 100 khz. Udfra figuren kan det konkluderes at forskellen i støjniveau når møllen kører og når den er stoppet er nogle få db, som i ligger inden for måleusikkerheden. Dermed konkluderes det at der ikke er forskel i støjniveau fra 20 khz til 100 khz når møllen kører og når den ikke kører. Det ses at graferne falder i niveau indtil ca. 50 khz, hvorefter niveauet er nogenlunde konstant for voksende frekvens. Årsagen hertil er, at de laveste niveauer, der kan måles med opstillingen ligger omkring 35 db ved de givne indstillinger. I området 45 khz til 100 khz er den målte støj derfor sammenlignelig med eller under målekædens nedre grænse. 17

Ved sammenligning af figur 5 og 6 ses en niveauforskel på ca. 4-5 db ved 20 khz. Årsagen til denne forskel er den samme som forklaret i afsnit 3.1 ved kommentarerne til Vindebymålingerne. 18

3.3 Måling af vibrationer Ved Hagesholm er der målt på en 2 MW NegMicon vindmølle, som repræsentant for de vindmøller, der vil blive opstillet på havet. Målingen udførtes den 6. januar 2000. Vindretningen var under målingerne syd-syd-vest (SSW) ) ifølge DMI s målestation ved Holbæk. De målte vibrationsniveauer ved vindmøllens fundament er vist i følgende figur. Vibrationsniveau ved vindmøllens fundament 110 Hastighedsniveau [db re 1E-9 m/s] 100 90 80 70 60 50 40 30 Hagesholm (vind: 11 m/s) Gotland (vind: 10 m/s) Vindeby (vind: 13 m/s) 20 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 7. Målte vibrationsnivauer ved vindmøllens fundament. Der vises måleresultater fra tre vindmøller: Hagesholm (NegMicon 2MW), Gotland (Windworld 550 kw) og Vindeby (Bonus 450 kw). Frekvensområdet 10Hz 10 khz er vist som hastighedsniveau i 1/3 oktavbånd for møllen i drift og møllen stoppet. Det ses at vibrationsniveauet for den store vindmølle er kraftigere for frekvenser under ca. 100 Hz og at vibrationsniveauet er lidt mindre for højere frekvenser. 19

4 Estimeret undervandsstøj fra havvindmøller Som beskrevet under metodeafsnittet vil vi her estimere de kommende havvindmøllers støjbidrag i vandet udfra de udførte målinger. Støjen i vandet fra havvindmøllerne angives i en afstand af ca. 20 meter fra møllen. Vindmøllestøjen vil aftage med voksende afstand. Et overslag for støjniveauets reduktion med stigende afstand er at der fratrækkes 3 db for hver fordobling af afstanden. Det vil sige at støjen i 40 meters afstand vil ligge 3 db under det niveau, som vises på kurverne for 20 meters afstand og støjen i 80 meters afstand vil ligge 6 db under. En overslagsmæssig beregning af støjniveauet i andre afstande fra møllen kan findes ved brug af følgende formel. L p2 L p1 = 10 log r r 2 1 Hvor L px er støjniveauet i position x r x er afstanden fra møllen til position x Som det fremgår af støjmålingerne bliver havvindmøllernes støj overdøvet af den ambiente støj når frekvensen nærmer sig 1.000 Hz. Derfor er skaleringen kun anvendt ved de frekvenser, hvor møllestøjen er højere en den ambiente støj. Med anvendelse af ovenstående formel kan man også beregne niveauet i 1 meters afstand som en betegnelse for kildestyrken. For støjniveauer i 20 meters afstand skal man lægge 13,0 db til kurvens værdier for at få værdien i 1 meters afstand. For støjniveauer i 14 meters afstand skal man lægge 11,5 db til kurvens værdier for at få værdien i 1 meters afstand. 20

Støj i vandet fra en havvindmølle med betonfundament Herunder præsenteres det forventede støjniveau nede i vandet ca. 14 meter fra havvindmøllen. 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 Prædikteret undervands-støjniveau fra en 2MW-vindmølle på betonfundement ved Vindeby. (14 meter fra møllen) 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] Baggrunds støj inkl. skibsstøj Mølle kører: vind 13 m/s Mølle stoppet: vind 13 m/s Prædikteret støj, mølle kører Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 8. Estimeret støjniveau i vandet 14 meter fra møllen ved vindhastighed 13 m/s. Frekvensområdet 10Hz 10 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og møllen stoppet. De tynde kurver er de målte støjniveauer og den fede grønne er den prædikterede støj fra en 2MW havvindmølle. 21

Støj i vandet fra en havvindmølle med fundament af typen monopile Herunder præsenteres det forventede støjniveau nede i vandet ca. 20 meter fra havvindmøllen. 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 Prædikteret undervands-støjniveau fra en 2MW-vindmølle på monopilefundement ved Gotland. (20 meter fra møllen) 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] Baggrunds støj inkl. skibsstøj Mølle kører: vind 8 m/s Mølle stoppet: vind 8 m/s Prædikteret støj, mølle kører Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 9. Estimeret støjniveau i vandet 20 meter fra møllen ved vindhastighed 8 m/s. Frekvensområdet 10Hz 10 khz er vist som lydtryk givet som spektraltætheds-niveauer for møllen i drift og møllen stoppet. De tynde kurver er de målte støjniveauer og den fede grønne er den prædikterese støj fra en 2MW havvindmølle. 22

5 Støj fra 2MW havvindmøller ved 8 m/s - Normalisering I dette afsnit er der foretaget en normalisering af målingerne for de to fundamentstyper til samme vindhastighed og ambient støj. Dette gøres for at samle undersøgelsens resultat i et diagram og for at kunne sammenligne de to forskellige fundamenter. For at kunne gennemføre denne normalisering mod en situation med samme vindhastighed og samme ambiente støj har vi anvendt en skalering som angivet herunder. Der er skaleret til en referencesituation med 8 m/s og et vibrationsniveau svarende til en 2 MW vindmølle, hvor afstanden til møllen er 20 meter. Vibrationsniveauet i vindmøllens tårn og dermed støjen fra vindmøllen i vandet følger som første approximation udtrykket herunder: L p2 L p1 = 10 log u u 2 1 Hvor L px er det relative støjniveau fra vindmøllen ved vindhastighed u x u x er vindhastigheden i situation x Den ambiente støj følger vindhastigheden med følgende relation: L p2 L p1 = 22 log u u 2 1 Hvor L p2 L p1 er ændringen i den ambiente støj L px er det relative ambiente støjniveauet ved vindhastighed u x u x er vindhastigheden i situation x De meget tydelige støjbidrag fra skibstrafikken er taget ud ved at udglatte kurven for den ambiente støj. På grund af forskellige forhold som f.eks. bundforhold, strømningsforhold og skibstrafik er den ambiente støj ikke helt ens for Gotland og Vindeby ved samme vindhastighed. Imidlertid er der i figur 10 præsenteret en gennemsnitsværdi for at kunne normalisere kurverne til samme forhold. 23

Støjniveau [db re. 1 µpa/hz 1/2 ] 130 120 110 100 90 80 70 60 50 Undervands-støjniveau fra en 2MW-vindmølle. (normaliseret til 8 m/s, 20 meter fra møllen) Gennemsnitlig ambient støj 2MW-vindmølle på Gotland-fundament 2MW-vindmølle på Vindeby-fundement Audiogram for marsvin Audiogram for sæler 40 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 500 800 1250 2000 3150 5000 8000 Centerfrekvens af 1/3-oktavbånd [Hz] FIGUR 10. Normaliseret støjniveau i vandet 20 meter fra en havvindmølle ved vindhastigheden 8 m/s. Støjniveau givet som spektraltætheds-niveauer for en 2 MW havvindmølle på et betonfundament (grøn kurve) og på et stålrørsfundament(rød kurve). Den ambiente støj angives også (blå kurve). De grå cirkler angiver målinger af høretærsklen for marsvin og de grå firkanter angiver måling af høretærsklen for sæler, ref: Marine Mammals and Noise, 1995. Af figur 10 fremgår det at det aktuelle betonfundament støjer mere under 50 Hz, mens det aktuelle stålrørsfundament støjer mere i området 50 Hz til 500 Hz. Denne forskel i støjbilledet fra de to fundamenter afhænger formentlig af det enkelte fundaments dimensioner og udformning. Så et andet betonfundament vil formentlig have andre karakteristika med hensyn til støjudsendelse. Audiogrammerne er indsat for at relatere støjniveauet i 20 meters afstand til hørelsen for marsvin og sæler. Audiogrammerne vises kun for frekvenser over 1000 Hz. Det skyldes ikke at dyrerne ikke kan høre ved frekvenser under 1000 Hz. Vi har bare ikke adgang til målinger 24

under 1000 Hz. En nærmere behandling af forhold omkring støjens påvirkning af dyrelivet i havet tages ikke op i denne rapport. 6 Diskussion Støjen fra en havvindmølle kan transmitteres til vandet på to måder. Enten kommer støjen via luften som luftbåren støj (luftlyd) og trænger ned i vandet, eller støjen kommer som strukturbåren støj (strukturlyd) gennem mølletårnet og møllens fundament hvorfra den udstråles til vandet. Målingerne af støjen i vandet, som udføres her vil være den samlede sum af disse to bidrag. Under målingerne er der udført måling af støjen i luften over vandet. På denne baggrund kan det vurderes om støjen i vandet skyldes strukturlyd eller luftlyd. Målingerne viser at luftlyden ikke bidrager væsentligt til støjniveauet i vandet, så den støj der måles fra møllerne nede i vandet transmitteres gennem mølletårnet og fundamentet. De angivne vindhastigheder er alle aflæst på vindmøllen og udtrykker derfor en middelværdi der er en grov beskrivelse af de flukturerende vindforhold. Skalering til prædiktion af støjniveau Den anvendte skalering af støjniveauerne har udgangspunkt i målingerne på de 3 konkrete møller. Det må forventes at de specifikke udseende af spektrene er afhængige af de konkrete møller. Det vil sige at for andre møller må der forventes en anden fordeling af toppe og dale end dem, der her er rapporteret. Derimod må det forventes at det overordnede forløb af de prædikterede spektre er repræsentativt. Som det fremgår af vibrationsmålingerne er disse ikke foretaget ved præcis den samme vindhastighed. Under skaleringen er der ikke taget hensyn til dette. Denne effekt alene forventes at give en usikkerhed på prædiktionen af størrelsesordenen et par db. 25

Prædiktionen er baseret på enkelte målinger og under forskellige vejforhold. Som følge deraf må en vis usikkerhed forventes. Det vurderes at den samlede usikkerhed på prædiktionen er af størrelsesordenen 6-10 db. Støjmåling med hydrofon i vandet Niveauet af den ambiente støj i vandet er bestemt af bobler og bølger, der er afhængige af vindhastigheden. Ved frekvenser under ca. 50 Hz betyder indfaldende bølger på møllen, strøm etc. at det øjeblikkelige støjniveau kan variere med op til 20 db. Ved midling over et tidsforløb mindskes denne variation. Erfaringsmæssigt varierer støjspektrene ca. 5-6 db ved midling over en måleperiode på 5 minutter som konsekvens af den varierende vindhastighed. For støjmålingerne i denne rapport anslås måleunøjagtigheden til omkring 6 db. Forskel mellem betonfundament og stålrørsfundament med hensyn til støj Det fremgår ikke tydeligt af målingerne at støjen fra en havvindmølle med betonfundament støjer mindre end en havvindmølle med stålrørsfundament. Yderligere målinger under ens vejrforhold for de to mølletyper ville give et bedre sammenligningsgrundlag for denne vurdering. Imidlertid er der i rapporten foretaget en normalisering af målingerne for de to fundamentstyper til samme vindhastighed og baggrundsstøj. Af denne sammenligning fremgår det at det aktuelle betonfundament støjer mere under 50 Hz, mens det aktuelle stålrørsfundament støjer mere i området 50 Hz til 500 Hz. Denne forskel i støjbilledet fra de to fundamenter fremgår for de undersøgte fundamenter, men det vil formentlig afhænge af det enkelte fundaments dimensioner og udformning. Så et andet betonfundament vil formentlig have andre karakteristika med hensyn til støjudsendelse. Baggrundsstøj Baggrundsstøjen eller den ambiente støj i vandet er målt i forbindelse med måling af vindmøllestøjen. Det vil sige i ca. 20 meters afstand fra fundamentet. 26

For at verificere om der er forskel på den ambiente støj i nærheden af et fundament med stoppet vindmølle og i stor afstand fra fundamentet er der målt ambient støj i forskellige positioner ved Vindeby og syd for Omø, hvor der er planlagt en havvindmøllepark. Det fremgår af måleresultaterne at den ambiente støj varierer en hel del. Målingerne viser at der er tale om en variation indenfor ca. 10 db. Disse målinger blev foretaget i samarbejde med Oluf Damsgaard Henriksen, Syddansk Universitet. En nærmere redegørelse vil blive udarbejdet og rapporteret af Danmarks Miljøundersøgelser ved Oluf Damsgaard Henriksen. På baggrund af denne undersøgelse af den ambiente støj kan det konkluderes at der ikke ses et støjbidrag fra møllefundamenterne når vindmøllen er stoppet. Så den ambiente støj, der præsenteres i denne rapport viser de forhold som ville gælde helt uden havvindmøller eller med stoppede havvindmøller. Støj fra sikbstrafik Skibstrafikken giver også støj i vandet. Det ses på de præsenterede måleresultater, at der optræder støj fra skibstrafik. F. eks. Er der gennem Storebælt ca. 12400 antal passager i hver retning årligt. Støjen fra størstedelen af disse passager vil bidrage til baggrundsstøjen i den planlagte havmøllepark syd for Omø. Det må med andre ord forventes af den ambiente støj stort set altid er influeret af skibstrafikken. Støj fra skibstrafikken påvirker den ambiente støj i denne sammenhæng, men det påvirker ikke måleresultaterne med hensyn til den målte støj fra havvindmøllerne i drift. 7 Konklusion Ødegaard & Danneskiold-Samsøe har for SEAS gennemført en undersøgelse af den støj havvindmøller udsender i vandet. 27

Resultatet af undersøgelsen er et estimat af den støj, der kan forventes fra havvindmøllerne nede i vandet. Dette resultat skal efterfølgende danne grundlag for en vurdering af hvorledes dyrelivet påvirkes. Undersøgelsen bygger på målinger af undervandsstøjen fra havvindmøller med to forskellige typer fundament. Den ene type fundament er et betonfundament, som stilles på havbunden (Vindeby). Den anden type fundament betegnes monopile. Her er et stålrør ført ned i undergrunden (Gotland). Den støj, der kan forventes ved opstilling af nye havmøller i 2MW-klassen, er blevet estimeret og præsenteres i afsnit 4. I afsnit 5 præsenteres støjen fra de to vindmølletyper i en normaliseret form for mere overskuelig sammenligning. Støjen i vandet fra havvindmøllerne angives i en afstand af ca. 20 meter fra møllen. Støjen vil aftage med voksende afstand. Primært kan man drage følgende konklusioner for støjen der udsendes i vandet: Undervandsstøj udsendt fra havvindmøllerne er ikke kraftigere end den ambiente støj for frekvenser over ca. 1 khz. Undervandsstøj udsendt fra havvindmøllerne er kraftigere end den ambiente støj for frekvenser under ca. 1 khz. Undervandsstøj fra havvindmøller ser ikke ud til at varierer entydigt med hensyn til de to konkrete fundamentstyper, der her er undersøgt. Det aktuelle betonfundament støjer mere end det aktuelle stålrørsfundament under 50 Hz og mindre i området 50Hz til 500 Hz. Undervandsstøj udsendt fra havvindmøller i 2MW klassen vil i forhold til de ældre havvindmøller i 500 kw klassen støje mere ved frekvenser under 100 Hz og lidt mindre for frekvenser over 100 Hz. 28