67
Akustyka turbin wiatrowych

Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Akustyka turbin wiatrowych

Page 2: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

SPIS TRESCI

1. Podstawy akustyki turbin wiatrowych

2. Kwalifikacja źródeł emisji akustycznej turbin wiatrowych

3. Wstęp do infradźwięków turbin wiatrowych

4. Aktualny stan wiedzy o hałasie turbin wiatrowych

5. Akustyczne projektowanie farm wiatrowych – zasady

6. Procedura wykonania badan po-realizacyjnych

7. Określanie poziomu mocy akustycznej pracujących turbin

8. Literatura

Page 3: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Podstawy akustyki turbin wiatrowych

Page 4: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

4

Warunki propagacji fali dźwiękowej (m.in. odległość turbiny od zabudowymieszkaniowej, rodzaj gruntu, kierunek i prędkość wiatru)

Page 5: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

5

Page 6: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Dźwięk – jest to zaburzenie ośrodka sprężystego odbierane przez narządsłuchu, czyli inaczej zmiana ciśnienia p [Pa] w powietrzu, która możebyć „wykryta” przez ucho ludzkie.

Hałas – to wszelkie niepożądane, nieprzyjemne, uciążliwe lub szkodliwe dźwiękioddziałujące na zmysł i narząd słuchu oraz inne części organizmuczłowieka.

Źródło: [1,2,3,4]

Page 7: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Poziom ciśnienia akustycznego – określa nam wrażenia słuchowe wywołanezaburzeniem ośrodka sprężystego, wyrażane w [dB].

Moc akustyczna źródła dźwięku – określa nam ilość wypromieniowanej energiiakustycznej ze źródła o danych gabarytach, wyrażane w [W]. Im większewymiary źródła, przy jednakowym ciśnieniu akustycznym, tym wyższa mocakustyczna, (poziom mocy akustycznej, wyrażany w [dB])

Hałas słyszalny – hałas w którego w widmie występują składowe oczęstotliwościach słyszalnych od 20 do 20 kHz – krzywa A

Hałas infradźwiękowy – hałas w którego widmie występują składoweo częstotliwościach infradźwiękowych od 1 do 20 Hz i o niskich częstotliwościachsłyszalnych – krzywa G

Page 8: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Źródło: [7]

Częstotliwość – miara fizyczna określająca liczbę cykli danego zjawiska wjednostce czasu. Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzeniaw ciągu 1 sekundy. Według układu SI jednostką częstotliwości jest 1 Hz.

Page 9: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Źródło: [7]

Częstotliwość – miara fizyczna określająca liczbę cykli danego zjawiska wjednostce czasu. Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzeniaw ciągu 1 sekundy. Według układu SI jednostką częstotliwości jest 1 Hz.

Page 10: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Źródło: [8]

Głośność dźwięku

Page 11: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Anna Kaczmarska, Danuta Augustyńska, Ograniczenie hałasu niskoczęstotliwościowego w kabinach przemysłowych, CIOP, Warszawa 1999.

Krzywe jednakowej dokuczliwości dźwięku dla tonów 4, 8, 16 i 31,5 Hz

Page 12: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

1212

Udział składowych źródeł w równoważnym poziomie dźwięku przy obszarach chronionych:

W przypadku jednoczesnego oddziaływania dwóch źródeł o tym samym poziomie hałasu, sumaryczny poziom hałasu wzrasta o 3 dB, np.:

60 dB + 60 dB = 63 dB,60 dB + 60 dB + 60 dB = 64,8 dB

W przypadku jednoczesnego oddziaływania dwóch źródeł z których jedno jest o 10 dB głośniejsze od drugiego, o poziomie hałasu decyduje źródło głośniejsze, np.:

50 dB + 60 dB = 60 dB.

W przypadku jednoczesnego oddziaływania dwóch inwestycji z których jedna jest o 3 dB głośniejsza od drugiej, sumaryczny poziom hałasu wzrasta o 1.8 dB, np.:

60 dB + 63 dB = 64,8 dB.

Page 13: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

1313

Udział składowych źródeł w równoważnym poziomie dźwięku przy obszarach chronionych:

Page 14: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Kwalifikacja źródeł emisji akustycznej turbin

wiatrowych

Page 15: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

b) Pochodzenia aerodynamicznego

- ruch łopaty w ośrodku sprężystym (drgania cząsteczek)

a) pochodzenia mechanicznego

-generator- wieża

[Wagner1996]

Kwalifikacja źródeł emisji akustycznej turbin wiatrowych

Page 16: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

16

Kwalifikacja źródeł emisji akustycznej turbin wiatrowych

Page 17: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Wstęp do infradźwięków

Page 18: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

INFRADŹWIĘKI - podstawy

Page 19: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Naturalne:- bolidy (meteoryty)- duże wodospady- fale morskie- lawiny- silny wiatr- pioruny- tornada- trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)- wulkany

Źródła infradźwięków

Sztuczne:- Ciężkie pojazdy samochodowe- drgania mostów- eksplozje- głośniki- odrzutowce i śmigłowce- przemysł ciężki (sprężarki tłokowe, pompy próżniowe i gazowe, wieże wiertnicze, turbodmuchawy, elektrownie wiatrowe)- rurociągi- urządzenia chłodzące i ogrzewające powietrze

(http://pl.wikipedia.org/wiki/Infradźwięki)

Page 20: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Częstotliwościowe krzywe korekcyjne hałasu

Page 21: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

2121

Opracowanie własne na podstawie [Golec2005]

Widmo dźwięku pracującej turbiny Vestas V80 w odległości ok. 150 metrów

4. Turbiny wiatrowe, a infradźwięki ?

Page 22: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Tak wysokie poziomy w zakresie niskich f [Hz] spowodowane są z jednej strony samą pracą turbin HAWT, z drugiej

strony warunkami pomiarowymi, gdzie oddziaływanie naporu wiatru ma wpływ na uzyskane wyniki.

Page 23: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Tak wysokie poziomy w zakresie niskich f [Hz] spowodowane są z jednej strony samą pracą turbin HAWT, z drugiej

strony warunkami pomiarowymi, gdzie oddziaływanie naporu wiatru ma wpływ na uzyskane wyniki.

Page 24: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

24

Wpływ wiatru na poziom hałasu

pracującej turbiny

[Szulczyk2012]

Page 25: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Aktualny stan wiedzy

Page 26: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Projekt „Hałas o niskich częstotliwościach emitowany przez turbiny wiatrowe”

raport opracowany przez DELTA (Danish Electronics, Light and Acoustics)na zlecenie Duńskiego Urzędu Energetyki

WNIOSKI Z BADAŃ PRZEPROWADZONYCH W RAMACH PROJEKTU

� zmiany charakterystyki dźwiękowej wraz ze wzrostem rozmiaru turbin wiatrowych• poziom mocy akustycznej turbiny wiatrowej wzrasta wraz z rozmiarem• wzrost ten jest mniejszy w przypadku turbin o mocy powyżej 1 MW niż w grupie turbin o mocyznamionowej poniżej 1 MW

• spektrum częstotliwości szumu aerodynamicznego pochodzącego od łopat wirnika największychturbin wiatrowych nie odbiega znacząco od spektrum mniejszych urządzeń � w przypadku szumuaerodynamicznego emitowanego przez duże turbiny wiatrowe poziom dźwięków o niskiej częstotliwościnie jest większy, niż w przypadku mniejszych turbin

�infradźwięki• turbiny wiatrowe nie emitują infradźwięków – emitowane poziomy są zdecydowanie poniżej progusłyszalności• wniosek został potwierdzony modelowymi obliczeniami oraz pomiarami wykonanymi w ramachprojektu dla dużych turbin wiatrowych

Page 27: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

27

DELTA Danish Electronics, Light & Acoustics, Aalborg Univ., Low Frequency Noise from Large Wind Turbines, April 2008.

Page 28: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

28

Turbiny wiatrowe a infradźwięki

„Wind Turbine Sound and Health Effects”przygotowanych przez zespół specjalistów zzakresu akustyki, audiologii i medycyny W. DawidCOLBY, Robert DOBIE, Geoff Leventhall, DavidM. Lipscomb, Robert J. McCunney, Michael T.Seilo, Bo Sondergaard z Amerykańskiego iKanadyjskiego Stowarzyszenia EnergetykiWiatrowej (American and Canadian Wind EnergyAssociation).

Page 29: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Raport na temat wpływu turbin na zdrowie człowieka

opracowany przez międzynarodowy interdyscyplinarny panel naukowy z inicjatywy Amerykańskiego i Kanadyjskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej

(American Wind Energy Association, AWEA oraz Canadian Wind Energy Association, CanWEA)

Trzy kluczowe stwierdzenia uzgodnione przez panel:� Nie ma nic wyjątkowego w dźwiękach i wibracjach emitowanych przez turbiny wiatrowe� Ilość zgromadzonej wiedzy dotyczącej dźwięków i zdrowia jest znaczna i wystarczająca� Nie ma dowodów na to, że dźwięki emitowane przez turbiny wiatrowe mają jakiekolwiek

bezpośrednie, negatywne skutki fizjologiczne

Wnioski z przeprowadzonego raportu:• Dźwięki emitowane przez turbiny wiatrowe nie narażają na utratę słuchu ani jakiekolwiek inne

negatywne skutki zdrowotne u ludzi

• Dźwięki niskiej częstotliwości oraz infradźwięki emitowane przez turbiny wiatrowe nie stanowiązagrożenia dla zdrowia ludzkiego

• Niektórzy ludzie mogą odczuwać irytację wywołaną dźwiękami emitowanymi przez turbinywiatrowe. Irytacja nie jest jednostką patologiczną.

• Przyczyną znacznych obaw związanych z dźwiękami emitowanymi przez turbiny wiatrowe jest ichzmienny charakter. Niektórzy ludzie reagują irytacją na takie dźwięki. Reakcja ta zależy przedewszystkim od indywidualnych, subiektywnych uwarunkowań, a nie poziomy dźwięku.

Page 30: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

30

Aktualny stan wiedzy – ważniejsze opracowania

Page 31: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

31

[DELTA2008]

Aktualny stan wiedzy – ważniejsze opracowania

Page 32: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

32

[DELTA2008]

Aktualny stan wiedzy – ważniejsze opracowania

Page 33: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

33

Badania własne dr inż. Ryszard Ingielewicz, dr inż. Adam Zagubień, Politechnika Koszalińska, Uciążliwości hałasowe elektrowni wiatrowych

Page 34: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Częstotliwość (Hz)

pozio

m dźw

ięku [dB

]

Wpływ infradźwięków na zdrowie – wyniki badań i praktykina podstawie: Stowarzyszenie Mechaniki Precyzyjnej i Elektroniki

Page 35: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Oddziaływanie psychoakustyczne:

Page 36: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

„Psychoakustyczny” wpływ pracy turbin wiatrowych:

Negatywna ocena hałasu pracy turbin wiatrowych dotyczy:- fizjologicznych predyspozycji odbioru dźwięku, - reakcji emocjonalnych - subiektywnych odczuć.

Odczuwanie dźwięku jako hałasu zależy od:- cech indywidualnych każdego człowieka (wieku, nastawienia do sprawy, poglądów, emocji)- cech fizycznych dźwięku (jego głośności, intensywności, częstotliwości)

Wśród osób narażonych na oddziaływanie turbin wiatrowych stwierdzono ogromne właściwości indywidualne powodujący, że ocena hałasu zależy od wieku, wrażliwości, stanu zdrowia, odporności psychicznej i chwilowego nastroju człowieka. Subiektywne odczuwanie hałasu przejawia się m. in. tym, że hałas wytwarzany przez daną osobę może nie być dla niej dokuczliwy, natomiast dla osoby postronnej może być męczący lub wręcz nieznośny.

Page 37: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Źródło: Pedersen2004

dokuczliw

ość

[%

]

Poziom dźwięku dB[A]

Głównym powodem skarg na dźwięk turbin wiatrowych jest jegopulsujący charakter, który dla niektórych może być irytujący.Rozdrażnienie jako reakcja dany czynnik przez wszystkim zależy odindywidualnych predyspozycji raczej niż od poziomu dźwięku.

Page 38: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

38

Negatywne skutki pracy turbin wiatrowych

[http://www.windturbinesyndrome.com/, styczeń 2010]

Page 39: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Negatywne skutki pracy turbin wiatrowych

Page 40: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Negatywne skutki pracy turbin wiatrowych

Page 41: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

1. Akustyczne projektowanie farm wiatrowych

a) Zasady projektowania akustycznego na rożnych

etapach procedur administracyjnych

Page 42: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

42

Wykonanie analiz symulacyjnych na etapie projektowympowinno obejmować:

1. Zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowych (najczęściejdane Producenta, określone na podstawie rzeczywistych pomiarów terenowych)

2. Określenie warunków propagacji (m.in. odległość turbiny od zabudowymieszkaniowej, rodzaj gruntu, kierunek i prędkość wiatru)

3. Wykonaniu obliczeń i analiz symulacyjnych, osobno, dla pory dnia i porynocy oraz przyrównanie uzyskanych poziomów dźwięku do wartościdopuszczalnych względem rodzaju zabudowy mieszkaniowej określonychw MPZP, SUiKZP, bieżącej funkcji terenu.

4. Weryfikacja lokalizacji turbin w przypadku stwierdzenia przekroczeńwartości dopuszczalnych – optymalizacja akustyczna.

Page 43: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

43

1. Zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowych (najczęściejdane Producenta, określone na podstawie rzeczywistych pomiarów terenowych)

Page 44: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

44

1. Zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowychNiezależnie od wysokości turbiny jej moc akustyczna nie zmienia się!Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru (określona na 10 m ppt.) dla której turbina emituje największy hałas, co wiąże się z tzw. profilem prędkości wiatru charakterystycznym dla danego terenu.

Page 45: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

45

1. Zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowych

Profil wiatru to zależność prędkości wiatru od wysokości nad poziomem terenu:

W tym samym momencie czasu prędkość wiatru na wysokości 10 m jest mniejsza niż prędkość na 70, 85 czy 100 m ponad poziomem terenu, a więc turbina umieszczona na wysokości 70, 85 czy 100 m będzie miała w tym samym czasie inną wydajność, ale też będzie generować inny hałas!

Page 46: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

46

2. Warunki propagacji fali dźwiękowej (m.in. odległość turbiny od zabudowymieszkaniowej, rodzaj gruntu, kierunek i prędkość wiatru)

Najistotniejsze czynniki wpływające na propagację hałasu:- warunki atmosferyczne: temperatura, wilgotność względna- grunt- przeszkody na drodze propagacji (obszary zieleni, większe skupiska zabudowy)- prędkość i kierunek wiatru, profil wiatru- refrakcja (załamanie fal dźwiękowych w atmosferze) wskutek gradientu temperatury.

Tylko częściowo uwzględniane w metodyce PN-ISO 9613-2:2002

Page 47: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

47

3. Mapa akustyczna przedstawiająca izolinie poziomów dźwięku przy samychturbinach, jak i przy obszarach prawnie chronionych akustycznie.

Page 48: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Wartości dopuszczalne, omówienie stanu prawnego (hałas

środowiskowy, hałas infradźwiękowy)

Page 49: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

49

Hałas w środowisku zewnętrznym

49

Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 627 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska

Page 50: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

50

Hałas w środowisku zewnętrznym

50

Dz. U. z r. 2007, nr 120, poz. 826 ze zmianami zawartymi w Dz. U. z 2012, poz. 1109 Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych

poziomów hałasu w środowisku

Zgodnie z Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 627 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska art. 113:

Page 51: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

51

Hałas w środowisku zewnętrznymklasyfikacja terenów podlegających ochronie przed hałasem

51

Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 627 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska

Podstawą klasyfikacji terenów podlegających ochronie przed hałasem (a tym samym dopuszczalnych wartości hałasu w środowisku zewnętrznym) jest MPZP!

Page 52: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

52

Hałas w środowisku zewnętrznymklasyfikacja terenów podlegających ochronie przed hałasem

52

Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 627 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska

Gdy nie ma MPZP to organ właściwy (Burmistrz, Wójt) dokonuje klasyfikacji!

Dokonując klasyfikacji terenu (określając dopuszczalne wartości hałasu) organ powinien kierować się terenami sąsiednimi, a więc na podstawie przeważającej funkcji!!!

Page 53: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

53

Hałas w środowisku zewnętrznymklasyfikacja terenów podlegających ochronie przed hałasem

53

Dz.U. 2001 Nr 62 poz. 627 Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska

Podstawą klasyfikacji terenów podlegających ochronie przed hałasem (a tym samym dopuszczalnych wartości hałasu w środowisku zewnętrznym) jest MPZP!

Page 54: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

54

Hałas wewnątrz budynku

54

PN-87 B-02151/02 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.

Page 55: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

55

Hałas infradźwiękowy – na stanowisku pracy!!!

55

Page 56: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Wartości dopuszczalne – hałas infradźwiękowy – na stanowisku pracy

Page 57: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Badania po realizacyjne

a) Procedura przeprowadzenia badań po

realizacyjnych

Page 58: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

58

Realizacja pomiarów terenowych dla warunkóweksploatacyjnych – wytyczne.

Akustyczne pomiary turbin wiatrowych wykonuje się zgodnie z polskąnormą, która zawiera znormalizowane procedury pomiarowe,umożliwiające m.in. określenie poziomu hałasu przy obszarachchronionych akustycznie.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2008 roku w sprawiewymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarówilości pobieranej wody (Dz. U. Nr 206, poz. 1991, Załącznik nr 6), Metodykareferencyjna wykonywania okresowych pomiarów hałasu w środowisku,pochodzącego od instalacji lub urządzeń, z wyjątkiem hałasu impulsowego.

Warunki prowadzenia badań po-realizacyjnych:a) Lokalizacja punktu pomiarowego na granicy działki lub przy elewacjib) Wysokość położenia mikrofonu pomiarowego i oceny warunków meteo na4 m (dla terenu zabudowanego i 1,5 m terenu wolnostojącego)c) Określone warunki meteo (prędkość wiatru do 5 m/s, temp. do – 5 st C, brakopadów, wilgotność i ciśnienie)d) Czas pomiaru – według charakteru źródła dźwięku (ustalone, czynieustalone?)

Page 59: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

59

Realizacja pomiarów terenowych dla warunkóweksploatacyjnych.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r.w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku Dz. U. Nr 120,poz. 826.

Określenie wartości dopuszczalnych:

Zabudowa mieszkaniowa jednorodzinna, szpitale, domu opieki, miejscapobytu dzieci i młodzieży

LAeq D = 50 dB [A]LAeq N = 40 dB [A]

Zabudowa mieszkaniowa wielorodzinna, zagrodowa, usługowa

LAeq D = 55 dB [A]LAeq N = 45 dB [A]

Page 60: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

Procedura badań poziomu mocy akustycznej

turbin i jej kierunkowości

Page 61: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

61

1. Zdefiniowanie parametrów akustycznych turbin wiatrowych (najczęściejdane Producenta, określone na podstawie rzeczywistych pomiarów terenowych)

Page 62: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

62

Realizacja pomiarów terenowych dla warunkóweksploatacyjnych.

Polska norma PN-EN 61400-11:2006 Turbozespoły wiatrowe. Część 11: Procedury pomiaru hałasu.

Warunki prowadzenia badań akustycznych:

a) Lokalizacja mikrofonu na płycie pomiarowej, na podłożub) Ocena warunków meteo na wysokości 10 metrówc) Możliwość realizacji badań dla wszystkich klas prędkości wiatru

Wyznaczane miary:

a) Poziom mocy akustycznej b) Kierunkowość źródłac) Tonalnośćd) Impulsowośće) Określenie składowych hałasu infradźwiękowego

Page 63: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

63

Realizacja pomiarów terenowych dla warunkóweksploatacyjnych.

Poziom mocy akustycznej, LW, wyznaczono na

podstawie poziomów ciśnienia akustycznego

uzyskanego z punktu pomiarowego P1 (pozycja

odniesienia – za turbiną), dla badanych zakresów

prędkości wiatru, posługując się następującym wzorem:

LW = Li,eq – 6 + 10 log ((4 π R12) / (So))

gdzie:

Li,eq jest liniowym poziomem ciśnienia akustycznego

R1 jest mierzona w kierunku ukośnym i wyrażona w metrach

odległością środka wirnika od mikrofonu

So jest powierzchnią odniesienia, So = 1 m2.

Page 64: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

64

Realizacja pomiarów terenowych dla warunkóweksploatacyjnych.

Kierunkowość ∆i turbiny wiatrowej wyznacza sięzgodnie z zależnością uwzględniającą poziom ciśnienia

akustycznego w danym punkcie pomiarowym oraz jego

odległość od środka wirnika:

∆i VAWT = LAeq,i – LAeq,1 + 20 log (Ri / R1)

gdzie:

LAeq,i równoważny poziom ciśnienia akustycznego

skorygowany charakterystyką częstotliwościową A w pozycjach 2, 3

lub 4, z poprawką uwzględniającą hałas tła w tym samym położeniu;

LAeq,1 równoważny poziom ciśnienia akustycznego

skorygowany charakterystyką częstotliwościową A w pozycji

odniesienia 1, pomierzony równocześnie z LAeq,i, z poprawką

uwzględniającą hałas tła;

Ri odległość środka wirnika od pozycji 4, przesuniętej o 60o

R1 odległość środka wirnika od pozycji odniesienia 1.

Page 65: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

65

LITERATURA

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2008 roku w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobieranej wody (Dz. U. Nr 206, poz. 1991, Załącznik nr 6), Metodyka referencyjna wykonywania okresowych pomiarów hałasu w środowisku, pochodzącego od instalacji lub urządzeń, z wyjątkiem hałasu impulsowego.Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 14 czerwca 2007 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów hałasu w środowisku Dz. U. Nr 120, poz. 826.Polska norma PN-EN-01341, Hałas Środowiskowy. Metody pomiaru i oceny hałasu przemysłowego.Polska norma PN-EN 61400-11:2006 Turbozespoły wiatrowe. Część 11: Procedury pomiaru hałasu. Polska norma PN-87 B-02151/01 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Wymagania ogólne i środki techniczne ochrony przed hałasem.Polska norma PN-87 B-02151/02 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.Polska norma PN-87 B-02156 Akustyka budowlana – Metody pomiaru poziomu dźwięku A w budynkach.Instrukcja Instytutu Technik Budowlanych Nr 338, Metoda określania emisji i imisji hałasu przemysłowego w środowisku.Instrukcja Instytutu Technik Budowlanych Nr 311, Metoda prognozowania hałasu emitowanego z obszarów dużych źródeł powierzchniowych Boczar T. Energetyka wiatrowa. Aktualne możliwości wykorzystania. Wyd. Pomiary Automatyka kontrola, Gliwice, 2007. Burton T, Sharpe D., Jenkins N., Bossanyi E., Wind Energy Handbook, British Library Cataloguing in Publication Data, 2004.Cempel Cz., Wibroakustyka Stosowana, Wyd. PWN, Poznań – Warszawa, 1978.

Page 66: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

66

LITERATURA c.d.

Colby W. Dawid at all, Wind Turbine Sound and Health Effects, American and Canadian Wind Energy Association, December 2009.DELTA Danish Electronics, Light & Acoustics, Aalborg Univ., Low Frequency Noise from Large Wind Turbines, April 2008.Engel Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, Wyd. PWN, W-wa 2001.Golec M., Golec Z., Cempel C., Hałas Turbiny Wiatrowej VESTAS V80 podczas eksploatacji, Wind Turbine Noise 2005, Berlin Niemcy, 2005. Hodgson E., Residental Wind Turbine and Noise Emission, 2005.Hubbard H,. Shepherd K., Wind Turbine Acoustic, NASA 1990.Makarewicz R. Hałas w środowisku, OWN, Poznań, 1996.Makarewicz R. Dźwięk i fale, Wyd. UAM Poznań, 2009.Lubośny Z., Elektrownie wiatrowe w systemach elektroenergetycznych Wyd. NT, Warszawa 2006. Pedersen E., Human response to wind turbine noise – perception, annoyance and moderating factors, Gegetorg 2007.Rogers A., Manwell J., Wright S., Wind Turbine Acoustics Noise, Miami, USA, 2006.Szuba M., Hałas, XVII Krajowej Konferencji Rzeczoznawców Majątkowych, 25-25wrzesien 2008, s. 346.Szulczyk J., Cempel C., Ocena akustyczna turbin wiatrowych, I Krajowe Targi Energii Odnawialnej w Rolnictwie, Targi agroENERGIA Poznań 24.04.2009.Szulczyk J., Cempel C., Hałas turbin wiatrowych w zakresie infradźwięków, Monitoring Środowiska 2010, Kraków Maj 2010.Szulczyk J., Cempel C., Analizy symulacyjne propagacji dźwięku farm wiatrowych, Monitoring Środowiska 2010, Kraków Maj 2010.Szulczyk J., Cempel C., Golec Z., Acoustic analysis of a wind turbine with vertical axis under "In-situ" in the urban area, Fourth International Meeting on Wind Turbine Noise, Rome Italy 12-14 April 2011Wegner S., Bareiss R., Guidati G,. Wind Turbine Noise, Springer, Berlin, 1996.

Page 67: Akustyka turbin wiatrowych - eko-pomiar.com.pl · -trzęsienia ziemi (fale sejsmiczne)-wulkany Źródła infradźwięków Sztuczne: ... Zmienia się wyłącznie prędkość wiatru

67

Dziękuję za uwagę !!!

UWAGA:Prezentowane dane i informacje odnoszą się wyłącznie do rozważanego problemu. Informacje oznaczone jako[Opracowanie własne] są chronione prawem własności intelektualnej i należą do autora materiału. Publikowanie,kopiowanie lub rozpowszechnianie informacji nie będących całością opracowania, bez zgody autora jest zabronione.