1 Geräusche von Windkraftanlagen Uwe Hoppmann AMT Ingenieurgesellschaft mbH Gesellschaft für Akustik, Messungen und Technische Planungen Amtlich bekanntgegebene Messstelle nach §§ 26, 29b BImSchG Michael Oehlerking - Geschäftsführer Ralf Giese - Geschäftsführer Steller Straße 4, 30916 Isernhagen Tel. 05136 - 87 86 20 0, Fax 87 86 20 29 E-Mail: [email protected] Ingenieurgesellschaft mbH www.amt-ig.de Enercity 20.11.2015 2 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 3 Grundlagen Schallleistungspegel Nordex N100/3000 Ist eine Windkraftanlage so laut wie ein Presslufthammer ? Ingenieurgesellschaft mbH Quellen: Schäfer Hörgeräte, Berufsgenossenschaft Bau, Nordex Enercity 20.11.2015 Schallleistungspegel und Schalldruckpegel Der Schallleistungspegel ist ein Maß für die von der Schallquelle abgestrahlte Schallenergie. Sie ist unabhängig vom Abstand. Sie kann nicht direkt gemessen werden. Der Schalldruckpegel ist ein Maß für die Stärke des Schalls an einem bestimmten Ort. Er hängt vom Abstand zur Schallquelle ab. Er kann mit einem Schallpegelmesser gemessen werden. Schallleistungspegel und Schalldruckpegel werden in Dezibel (dB) gemessen Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 4 Schallleistungspegel und Schalldruckpegel Schallleistungspegel 105 dB(A) Schalldruckpegel 43 dB(A) Schalldruckpegel 37dB(A) Bei freier Schallausbreitung verringert sich der Schalldruckpegel bei jeder Verdopplung des Abstandes um jeweils 6 dB. Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 5 6 Addition und Subtraktion von Schallpegeln Die Addition von Schallquellen kann nicht durch einfache Summierung in “dB“ erfolgen – die energetische Addition ist hier erforderlich. Verdopplung des Schalldrucks entspricht + 3 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 7 Beispiele für Schallleistungspegel Düsentriebwerk 160 dB(A) Sirene 150 dB(A) Presslufthammer 130 dB(A) Bagger, Trompete 115 dB(A) Windkraftanlage 100-105 dB(A) Lebhafte Kinder 90 dB(A) Normale Sprache 70 dB(A) Kühlschrank 50 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 1 Hörbereich Hörschwelle 0 dB(A) Gehörschäden 85 dB(A) (8 Stunden Einwirkzeit) Gehörschäden 120 dB(A) (kurze Einwirkung) Schmerzschwelle 130 dB(A) Grafik: Bayerisches Amt für Umwelt Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 9 Frequenzabhängigkeit von Geräuschen • Die empfundene Lautstärke ist frequenzabhängig. • Bei tieffrequenten Geräuschen muss ein viel höherer Schallpegel erzeugt werden, damit das Geräusch gleichlaut wie höherfrequente Geräusche empfunden wird. • Um diese Eigenschaft des Ohres zu berücksichtigen, werden den Messgeräten Bewertungsfilter vorgeschaltet, um die wirkliche Hörempfindlichkeit nachzuahmen. • In Deutschland hat sich der sogenannte A-bewertete Schallpegel durchgesetzt. • Der Wert dB(A) bedeutet immer, dass das Geräusch mit einem AFilter bewertet wurde Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 10 Frequenzabhängigkeit von Geräuschen Die empfundene Lautstärke ist frequenzabhängig. Bei tieffrequenten Geräuschen muss ein viel höherer Schallpegel erzeugt werden, um als gleichlaut empfunden zu werden, wie höherfrequente Geräusche. Um diese Eigenschaft des Ohres zu berücksichtigen, werden den Messgeräten Bewertungsfilter vorgeschaltet, um die wirkliche Hörempfindlichkeit nachzuahmen. In Deutschland hat sich der sogenannte A bewertete Schallpegel durchgesetzt. Der Wert dB(A) bedeutet immer, dass das Geräusch mit einem A-Filter bewertet wurde Klaviertastatur vom Subcontra A rund 27 Hz bis zum fünfgestrichenen c rund 4138 Hz Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 2 Frequenz und Wellenlänge Ingenieurgesellschaft mbH Quelle: W. Fasold / E. Veres – Schallschutz und Raumakustik in der Praxis Enercity 20.11.2015 12 Emission und Immission Emissionen: Ausstoß von Störfaktoren in die Umwelt (Wikipedia) z.B. Schall, Licht, Gerüche, Strahlung, Schadstoffe (Gase, Flüssigkeiten, Partikel) Immissionen: Einwirkung von Störfaktoren aus der Umwelt auf Mensch und natürliche Umwelt (Wikipedia) In der Gesetzgebung können Emissions- oder Immissionsgrenzwerte festgesetzt werden Beispiele Schall: Festsetzung vom Immissionsrichtwerten Autoabgase: Festsetzung von Emissionsgrenzwerten Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 13 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 14 Geräuschbeurteilung Beurteilung der Geräuschimmissionen von Windenergieanlagen Windenergieanlagen unterliegen dem immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren nach § 4 BImSchG Genehmigungsbedürftige Anlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass … schädliche Umwelteinwirkungen und sonstige Gefahren, erhebliche Nachteile und erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft nicht hervorgerufen werden können und Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen und sonstige Gefahren, erhebliche Nachteile und erhebliche Belästigungen getroffen wird Beurteilung der Geräuschimmissionen erfolgt nach der „Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm“ Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 15 Geräuschbeurteilung Beurteilungsverfahren nach TA Lärm Quelle: Umweltbundesamt Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 16 Geräuschbeurteilung Immissionsrichtwerte der TA Lärm Gebietsart Tag Nacht Industriegebiete 70 dB(A) 70 dB(A) Gewerbegebiete 65 dB(A) 50 dB(A) Kern-, Dorf-, Mischgebiete 60 dB(A) 45 dB(A) Allgemeine Wohngebiete 55 dB(A) 40 dB(A) Reine Wohngebiete 50 dB(A) 35 dB(A) Kurgebiete, Krankenhäuser, Pflegeanstalten 45 dB(A) 35 dB(A) Beurteilungszeitraum tagsüber: 06 bis 22 Uhr - Mittelwert über 16 Stunden nachts: 22 bis 06 Uhr - Mittelwert für die lauteste Nachtstunde Einzelne kurzzeitige Geräuschspitzen dürfen die Immissionsrichtwerte um maximal 30 dB(A) tags und 20 dB(A) nachts überschreiten. Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 17 Geräuschbeurteilung Immissionsorte nach TA Lärm Die maßgeblichen Immissionsorte … liegen bei bebauten Flächen 0,5 m außerhalb vor der Mitte des geöffneten Fensters des vom Geräusch am stärksten betroffenen schutzbedürftigen Raumes … … und was kommt innen an? Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 18 Geräuschbeurteilung Innenpegel hängen ab von … Schalldämmung der Fassade oder des Daches Gebäude- und Raumgeometrie Ausstattung des Raumes Empfehlungen für Schallpegel in Aufenthaltsräumen (DIN 4109 „Schallschutz im Hochbau“) tagsüber 35 dB(A) für konzentriertes Arbeiten nachts 25 dB(A) für gesundes Schlafen Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen 1. Vor dem Fenster (TA Lärm) 2. Innen bei offenem Fenster 3. Innen bei gekipptem Fenster 4. Innen bei geschlossenem Fenster Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 19 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen Versuchsaufbau – Schallquelle: elektrischer Rasenmäher Schallleistungspegel: Herstellerangabe : 94 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 20 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen 1. Messung 0,5 m vor der Mitte des geöffneten Fensters (TA Lärm) 68 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 21 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen 2. Messung mitten im Raum bei weit offenem Fenster 60 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 22 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen 1. Messung 2.3. 3.Messung Messung Messung 0,5 m vor mitten mitten mitten der im Mitte im imRaum Raum Raum desbei geöffneten bei beiweit gekipptem gekippten offenem Fensters Fenster Fenster Fenster (TA Lärm) 53 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 23 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen 4. Messung mitten im Raum bei geschlossenem Fenster 39 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 24 Hörprobe - Geräuschwahrnehmung außen und innen Zusammenfassung 1. Vor dem Fenster (TA Lärm) 2. Innen bei offenem Fenster 3. Innen bei gekipptem Fenster 4. Innen bei geschlossenem Fenster 68 dB(A) 60 dB(A) 53 dB(A) 39 dB(A) - 8 dB(A) -15 dB/A) -29 dB(A) Zum Vergleich: Schalldämmwert eines Standardfensters etwa 32 dB Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 25 26 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 27 Schallprognose TA Lärm verweist zur Schallprognose auf DIN ISO 9613-2 (Ausgabe 1997) In der DIN ISO 9613-2 ist ein Verfahren zur Schallausbreitungsrechnung beschrieben. Luftabsorption, Bodendämpfung, Abschirmung durch Hindernisse und zusätzliche Faktoren werden zusätzlich berücksichtigt. Die Berechnung gilt für schallgünstige Ausbreitungsbedingungen: Mitwindbedingungen (Windgeschwindigkeit bis 5 m/s in 10m Höhe) leichte Bodeninversion Da nicht ständig schallgünstige Ausbreitungsbedingungen vorliegen, überschätzt die Prognose in der Regel die tatsächlichen Immissionen. Eine Umrechnung auf mittlere Bedingungen ist durch die meteorologische Korrektur möglich. Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 28 Schallprognose Schallimmissionsprognose Esperke / Bahnhof Hope Ingenieurgesellschaft mbH Quelle: Enercity Enercity 20.11.2015 29 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 30 Geräuschentstehung Ingenieurgesellschaft mbH Quelle: Wikipedia (Grafik), Umweltbundesamt Enercity 20.11.2015 31 Geräuschentstehung Ingenieurgesellschaft mbH Akustischer Kamera macht Geräusche sichtbar Zeitsynchrone Messung mit mehreren Mikrofonen Analyse der Laufzeitunterscheide zwischen den Wellenfronten erlaubt räumliche Verortung der Schallquellen Quelle: Akustische Kamera / gfai tech GmbH Enercity 20.11.2015 32 Geräuschentstehung Ingenieurgesellschaft mbH Aerodynamische Geräusche sind in der Regel dominant Amplitudenmodulation durch Auf- Abwärtsbewegung Rotor-Turm-Interaktion Geräuschcharakteristik verschiedenerer Anlagentypen kann sich sehr stark unterscheiden Quelle: Siemens Enercity 20.11.2015 33 Geräuschentstehung Leistung und Geräusche nehmen mit der Windgeschwindigkeit zunächst zu Bei Erreichen der Bemessungsleistung steigt Geräuschpegel nicht weiter an Ingenieurgesellschaft mbH Fiktive Daten für Beispielanlage / Beispielstandort Enercity 20.11.2015 34 Hörprobe Windkraftanlage Windpark Nindorf Entfernung … … zum Immissionsort etwa 900 m … zum Messpunkt etwa 350 m Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 35 Immissionsmessung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 36 Hörprobe Windkraftanlage Windgeschwindigkeit in m/s während der Schallmessung Messung erfolgt in 10 m Höhe. Windstärke 6 starker Wind Ingenieurgesellschaft mbH Windstärke 5 frische Brise Windstärke 4 mäßige Briese Windstärke 3 schwache Briese Enercity 20.11.2015 37 Hörprobe Windkraftanlage Schallmessung in dB(A) Anlagen abgeschaltet – Fremdgeräuschmessung Ingenieurgesellschaft mbH Auflösung: Anlage aus / an / an / aus / an / aus Anlage an bei geringer Windgeschwindigkeit Enercity 20.11.2015 38 Hörprobe Windkraftanlage Schallmessung in dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 39 Hörprobe Windkraftanlage Ergebnis (bei 95 % Bemessungsleistung) Gemessenes Gesamtgeräusch: 51,8 dB(A) Gemessenes Fremdgeräusch: 47,4 dB(A) Berechnetes Anlagengeräusch: 49,8 dB(A) Anlagengeräusch in 350 m Entfernung: 50 dB(A) Anlagengeräusch in 700 m Entfernung : 50 dB(A) – 6 dB(A) = 44 dB(A) Immissionsort ist 900 m entfernt - Richtwert wird eingehalten! Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 40 Hörprobe Windkraftanlage Windpark Fischbeck 5 Anlagen Siemens SWT 2300 (und viele andere) Blick nach Nordwesten Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 41 Hörprobe Windkraftanlage Windpark Fischbeck 5 Anlagen Siemens SWT 2300 (und viele andere) Blick nach Osten Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 42 Hörprobe Windkraftanlage Windpark Fischbeck Messung etwa 300 m hinter Anlage 1 (Mitwind) Windgeschwindigkeit 7,5 m/s in Nabenhöhe (ca. 5,2 m/s in 10m) Leistung 1250 kW Schalldruckpegel ca. 44 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 43 Hörprobe Windkraftanlage Windpark Fischbeck Messung etwa 300 m hinter Anlage 3 (Mitwind) Windgeschwindigkeit 7,8 m/s in Nabenhöhe (ca. 5,4 m/s in 10m) Leistung 1400 kW Schalldruckpegel ca. 46 dB(A) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 44 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 3 Infraschall Infraschall Luftschallwellen im Frequenzbereich kleiner 20 Hz Bei Infraschall handelt es sich um Töne, die so tief sind, dass Menschen sie normalerweise nicht hören können. Nur wenn der Pegel (also quasi die Lautstärke) sehr hoch ist, können wir Infraschall wahrnehmen. Die Vielzahl der möglichen Quellen von Infraschallemissionen macht eine eindeutige Zuordnung zum Verursacher schwierig Ingenieurgesellschaft mbH Grafik: Bayerisches Amt für Umwelt Enercity 20.11.2015 46 Infraschall Typisches Frequenzspektrum bei starkem Wind (Anlagen abgeschaltet) Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 47 Infraschall Frequenzspektrum Anlagen ein / aus Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 48 Infraschall Frequenzspektrum Anlagen ein / aus Wahrnehmungsschwelle bzw. Hörschwelle Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 49 Infraschall Fazit Windkraftanlagen emittieren Schall im Wesentlichen im hörbaren Frequenzbereich Im Infraschallbereich liegen die Emissionen in der Größenordnung des natürlichen Windgeräusches Wissenschaftliche Studien legen nahe, dass Infraschall nur dann Folgen haben kann, wenn Menschen ihn hören können. Die von Windenergieanlagen erzeugten Infraschallpegel liegen in üblichen Abständen zur Wohnbebauung jedoch deutlich unterhalb der Hör- und Wahrnehmungsgrenzen. Daher haben nach heutigem Stand der Wissenschaft Windenergieanlagen keine schädlichen Auswirkungen für das Wohlbefinden und die Gesundheit des Menschen. Quelle: Bayerisches Landesamt für Umwelt Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 50 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 51 Geräuschempfinden Lärmwirkungen von Windenergieanlagen Lärmbedingte Gesundheitsbeeinträchtigungen durch Windenergieanlagen sind nicht wahrscheinlich In der Literatur gibt es kaum Hinweise auf relevante Beeinträchtigungen des Nachtschlafs durch Windenergieanlagen Über Störungen, die durch Windenergieanlagen ausgelöst werden, liegen Berichte von Betroffenen vor Neben der Geräuschsituation werden auch optische Aspekte als Auslöser der Störungen genannt Das Störungserleben wird in hohem Maß von nichtakustischen Einflussfaktoren geprägt, z. B. persönliche Einstellung zur Lärmquelle Quelle: Umweltbundesamt Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 52 Geräuschempfinden Lärmwirkungen von Windenergieanlagen – Studie Studie am Windpark Wilstedt (LK Rotenburg) Richtwerte werden gehalten (durch Messung belegt) Hauptbeschwerdegrund: Amplitudenmodulation 10 % der Anwohner litten psychisch oder körperlich unter den Geräuschen 25 % der Anwohner fühlten sich belästigt (ohne StressBeschwerden) 31 % der Anwohner haben die Geräusche gar nicht wahrgenommen Quelle: Energieagentur NRW Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 53 Geräuschempfinden Lärmwirkungen von Windenergieanlagen – Studie Kein Zusammenhang zwischen Nähe zum Windpark und empfundener Belästigung Windpark wird als weniger störend als der Straßenverkehr empfunden Schallreduzierter Betrieb hat keine Auswirkungen auf Belästigung Anzahl der Anwohner, die sich stark belästigt fühlten, ist während des Experiment gesunken (von 10 % auf 3 %) (allein durch die Einbindung in die Ursachenforschung) Quelle: Energieagentur NRW Beteiligungsmodelle erhöhen Akzeptanz von Windparks Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 54 Inhalt Schall-Grundlagen Geräuschmessung und Beurteilung Geräuschausbreitung und Prognose Geräusche von Windkraftanlagen Infraschall Geräuschempfinden Zusammenfassung Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 55 Zusammenfassung Zusammenfassung der Lärmwirkungen von Windenergieanlagen TA Lärm zielt auf die Vermeidung von Gefahren und erheblicher Belästigung ab Belästigungen werden also nicht vollständig vermieden Gesundheitsbeeinträchtigungen sind unwahrscheinlich Der Nachtschlaf kann beeinträchtigt sein (bei geöffnetem Fenster) Störempfinden hängt weniger vom absoluten Geräuschpegel ab, sondern eher von der Art des Geräusches und dem Abstand zum Umgebungsgeräusch Ingenieurgesellschaft mbH Enercity 20.11.2015 56 Vielen Dank für Ihr Interesse. AMT Ingenieurgesellschaft mbH Gesellschaft für Akustik, Messungen und Technische Planungen Amtlich bekanntgegebene Messstelle nach §§ 26, 28 BImSchG Michael Oehlerking - Geschäftsführer Ralf Giese - Geschäftsführer Ingenieurgesellschaft mbH Steller Straße 4, 30916 Isernhagen, Tel. 05136 - 87 86 20 0, Fax 87 86 20 29 E-Mail: [email protected] www.amt-ig.de Enercity 20.11.2015
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