Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg

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1 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen L L Zwischenbericht über Ergebnisse des Messprojekts 13-14

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3 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen L L Zwischenbericht über Ergebnisse des Messprojekts 13-14

4 IMPRESSUM AUFTRAGGEBER Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg, Referat 42 Internet: um.baden-wuerttemberg.de HERAUSGEBER LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Postfach 1 63, Karlsruhe Internet: BEARBEITUNG U. Ratzel, O. Bayer, P. Brachat LUBW Referat 34 Technischer Arbeitsschutz, Lärmschutz Kontakt: windenergie@lubw.bwl.de Dr. C. Westerhausen, Dr. K.-G. Krapf, L. Herrmann Wölfel Beratende Ingenieure GmbH, Höchberg STAND Dezember 14 D Berichte und Anlagen dürfen nur unverändert weitergegeben werden. Eine auszugsweise Veröffentlichung ist ohne schriftliche Genehmigung der LUBW nicht gestattet.

5 INHALTSVERZEICHNIS 1 ANLASS UND EINFÜHRUNG 7 2 ZUSAMMENFASSUNG 9 3 UNTERSUCHUNGSUMFANG 13 4 WINDKRAFTANLAGEN Messung und Auswertung 4.2 Windenergieanlage Nr. 1: REpower MM92 2, MW 4.3 Windenergieanlage Nr. 2: ENERCON E-66 1,8 MW Windenergieanlage Nr. 3: ENERCON E-82 2, MW Windenergieanlage Nr. 4: REpower 3.2M114 3,2 MW Messergebnisse aus der Literatur Erstes Fazit der Messungen an Windenergieanlagen 36 5 STRASSENVERKEHR Würzburg Rottendorfer Straße und Bundesstraße B Innerstädtische Straßen Dauermessstationen der LUBW Autobahn Innengeräusche Pkw während der Fahrt Erstes Fazit der Straßenverkehrsmessungen 48 6 STÄDTISCHER HINTERGRUND (KARLSRUHE) 49 7 NATÜRLICHE QUELLEN, MEERESBRANDUNG 55 8 KONZEPTION EINER DAUERMESSSTATION FÜR TIEF FREQUENTE GERÄUSCHE Aufgabenstellung Konzept Einzelmodule zur Datenerfassung vor Ort Zentrale Datenauswertung Anwendbarkeit und Nutzen 9 AUSBLICK: WAS IST NOCH ZU TUN? 61

6 INHALTSVERZEICHNIS ANHANG 1 ALLGEMEINE INFORMATIONEN ÜBER INFRASCHALL UND TIEFFREQUENTE GERÄUSCHE 63 A1.1 Tieffrequente Geräusche und Infraschall 63 A1.2 Ausbreitung 63 A1.3 Auftreten und Vorkommen 64 A1.4 Bewertung 64 A1.5 Wahrnehmung 64 ANHANG 2 QUELLEN UND LITERATUR 67 ANHANG 3 ERLÄUTERUNG VON BEGRIFFEN UND GRÖSSEN 69 ANHANG 4 VERWENDETE MESSSYSTEME 74

7 1 Anlass und Einführung Derzeit (Stand ) sind in Baden-Württemberg knapp Windenergieanlagen 1) in Betrieb. Es ist absehbar, dass in den nächsten Jahren eine große Zahl hinzukommen wird. Beim Ausbau der Windenergie müssen jedoch die Auswirkungen auf Mensch und Umwelt berücksichtigt werden. Windenergieanlagen verursachen Geräusche. Bei richtiger Planung und mit ausreichendem Abstand zur Wohnbebauung gehen von Windenergieanlagen kaum akustische Belästigungen aus. Neben dem gewöhnlichen Hörschall erzeugen Windenergieanlagen auch tieffrequente Geräusche bzw. Infraschall, also extrem tiefe Töne. Als Infraschall bezeichnet man den Frequenzbereich unterhalb von Hertz (Erläuterungen wichtiger Fachbegriffe finden sich in Anhang 3). Physikalisch entstehen die Geräusche vor allem durch aerodynamische und mechanische Prozesse, z. B. An- und Umströmung der Rotorblätter, Maschinengeräusche, Schwingung von Anlage oder Anlagenkomponenten. Für die tieffrequenten Geräuschanteile ist unser Gehör sehr unempfindlich. Im Windenergieerlass des Landes Baden-Württemberg [1] finden sich u. a. Regelungen bzw. Aussagen zum Schutz der Bevölkerung vor tieffrequenten Geräuschen und Infraschall. Im Rahmen des Windenergie ausbaus werden jedoch immer wieder Befürchtungen geäußert, dass dieser Infraschall Menschen beeinträchtigen oder ihre Gesundheit gefährden könne. Das Messprojekt Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen des Landes Baden-Württemberg will aktuelle Fakten ermitteln und zur Versachlichung der Diskussion beitragen. Der Bericht wendet sich daher sowohl an interessierte Bürgerinnen und Bürger als auch an Verwaltung und Fachleute. Im September 12 legte die LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg ein Konzept für das Projekt vor. Die LUBW wurde daraufhin vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg beauftragt, das Projekt durchzuführen. Zusammen mit der Fa. Wölfel Beratende Ingenieure GmbH konnte Anfang 13 mit Detailplanungen und den Arbeiten begonnen werden. Im Rahmen des Projektes werden zahlreiche Messungen (nicht nur an Windenergieanlagen) und damit verbundene umfangreiche Auswertungen durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse werden nun in diesem Zwischenbericht dargestellt. Für die Ermöglichung der Messungen und die freundliche Unterstützung bei deren Durchführung sei an dieser Stelle allen Beteiligten gedankt, insbesondere den Betreibern der Windenergieanlagen, dem Staatlichen Museum für Naturkunde Karlsruhe, dem Schulamt Karlsruhe sowie den beteiligten Verwaltungsbehörden in Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz. Das Bayerische Landesamt für Umwelt und das Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern stellten dankenswerterweise einige Abbildungen zur Verfügung. 1) Zu den Begrifflichkeiten sei Folgendes bemerkt: Die Bezeichnungen Windenergieanlage (oftmals abgekürzt als WEA) und Windkraft anlage (WKA) sind synonym. Für unser Messprojekt verwendeten wir im Titel die Bezeichnung Windkraftanlage. Dieser Begriff ist im Immissionsschutzrecht verankert (Vierte Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen 4. BImSchV, Anhang 1 Nr [2] [3]). Im Text dieses Berichtes wird auch häufig der gängige Begriff Windenergieanlage benutzt. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 7

8 8 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

9 2 Zusammenfassung Die LUBW führt seit 13 zusammen mit der Fa. Wölfel Beratende Ingenieure GmbH das Messprojekt Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen durch. Dieser Zwischenbericht soll über die bisher ermittelten Ergebnisse des noch laufenden Messprojektes informieren. Ziel des Projektes ist es, aktuelle Daten über das Auftreten von Infraschall (ab 1 Hz) und tieffrequenten Geräuschen in der Umgebung von Windkraftanlagen und weiteren Quellen zu erheben. Hierzu wurden bis Ende 14 Messungen in der Umgebung von vier Windkraftanlagen unterschiedlicher Hersteller und Größe durchgeführt, die einen Leistungsbereich von 1,8 bis 3,2 Megawatt (MW) abdecken. Die Abstände zu den Anlagen lagen, je nach örtlicher Gegebenheit, um 1 m, m und m. In Kapitel 4 werden die Ergebnisse der Messungen an den Windkraftanlagen beschrieben und anhand vieler Grafiken dargestellt. Außerdem werden die Vorgehensweise und die dabei aufgetretenen Schwierigkeiten erläutert. Geplant sind zusätzlich noch Messungen innerhalb eines Wohnhauses, das an einen Windpark angrenzt. Da auch der Straßenverkehr als Quelle von Infraschall und tieffrequenter Geräusche gilt, lag es nahe das Messprojekt auf diesen hin auszudehnen. In Kapitel 5 finden sich entsprechende Ergebnisse aus einer Messung an einer städtischen Straße, die sowohl außerhalb als auch innerhalb einer Wohnung stattfand. Außerdem wurden die Messungen der LUBW an den Dauermessstationen zur Messung von Straßenverkehrslärm in Karlsruhe und Reutlingen im Hinblick auf tieffrequente Geräusche und Infraschall ausgewertet und dargestellt. Zudem werden die Ergebnisse eigener Messungen an einer Bundesautobahn dargestellt. In Kapitel 5 finden sich auch Angaben darüber, wieviel Infra schall im Innern eines fahrenden Pkw gemessen wurde (Abschnitt 5.4). Messungen ohne Quellenbezug am Tage und in der Nacht erfolgten in der Karlsruher Innenstadt auf dem Friedrichsplatz. Parallel dazu wurde auf dem Dach des Naturkundemuseums und in einem Innenraum des Schulamtes Abbildung 2-1: Windkraftanlagen wieviel Infraschall senden sie aus? Messungen vorgenommen (Kapitel 6). Um auch Aussagen über natürliche Infraschallquellen machen zu können, wird aus der Literatur eine aktuelle Messung der durch Meeresbrandung hervorgerufenen tieffrequenten Geräusche vorgestellt (Kapitel 7). In Kapitel 8 sind erste Überlegungen für eine Messstation zur fortlaufenden Erfassung tieffrequenter Geräusche (inkl. Infraschall) aufgenommen. Eine solche autark arbeitende Dauermessstation könnte ggf. im Rahmen von besonderen Beschwerdefällen zum Einsatz kommen. Der Bericht enthält eine Vielzahl von Messergebnissen aus erster Hand. Er dient sowohl dazu Fachleute als auch interes sierte Bürgerinnen und Bürger hierüber zu informieren. Es bestand ein ausgesprochen großes Interesse sowohl seitens der Öffentlichkeit als auch seitens der Verwaltung, was sich durch eine große Zahl von Nachfragen ausdrückte. Eine Messung wurde auch durch das SWR-Fernsehen dokumentiert und ausgestrahlt. Wir hielten es daher für angezeigt, einen Zwischenbericht zu verfassen. Die LUBW wird das Thema auch zukünftig weiterverfolgen. Das Messprojekt ist noch nicht abgeschlossen, die noch anstehenden Untersuchungen werden in Kapitel 9 beschrieben. Die Anhänge bieten neben allgemeinen Informationen zum Thema Infraschall auch Erläuterungen verwendeter Fachbegriffe, Angaben der Quellen und eine Darstellung der verwendeten Technik. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 9

10 Abbildung 2-2: Impressionen von den Messungen während der Durchführung des Messprojektes. a) Aufbau eines Windmessmastes (oben links) und b) eines Messpunkts (oben rechts) bei der Messung an einer Windenergieanlage. c) und d) Aufbau von Messpunkten in der Karlsruher Innenstadt (unten) ERSTE ERGEBNISSE Zusammenfassend ergeben sich aus den bisherigen Messungen folgende Erkenntnisse: [4] bzw. DIN 456 (11) [5]. Drei weitere Messungen an Windenergieanlagen stehen noch aus, sie sollen die Datenbasis erweitern. Der von Windenergieanlagen ausgehende Infraschall kann in der näheren Umgebung der Anlagen prinzipiell gut gemessen werden. Unterhalb von 8 Hz treten im Frequenzspektrum diskrete Linien auf, welche auf die gleichförmige Bewegung der einzelnen Rotorblätter zurückzuführen sind. Die Infraschallpegel in der Umgebung von Windkraftanlagen liegen bei den bislang durchgeführten Messungen auch im Nahbereich bei Abständen zwischen 1 und m deutlich unterhalb der menschlichen Hörbzw. Wahrnehmungsschwelle gemäß DIN 456 (1997) In m Abstand zur Windenergieanlage war bei den bisherigen Messungen zu beobachten, dass sich beim Einschalten der Windenergieanlage der gemessene Infra schall-pegel nicht mehr nennenswert erhöht. Der Infraschall wurde im Wesentlichen vom Wind erzeugt und nicht vom Betrieb der Windenergieanlage. Drei weitere Messungen an Windenergieanlagen stehen noch aus, sie sollen die Datenbasis erweitern. Die ermittelten Infraschall-Pegel (G-bewertete Pegel ²) lagen in Entfernungen zwischen 1 und 1 m zur jeweiligen Anlage bei eingeschalteten Anlagen zwischen Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

11 55 und db(g), bei ausgeschalteten Anlagen zwischen und 75 db(g). In Entfernungen von 6 und m lagen die G-Pegel sowohl bei ein- als auch bei ausgeschalteten Anlagen zwischen und 75 db(g) (Tabelle 2-1). Die großen Schwankungsbreiten entstehen u. a. durch die vom Wind hervorgerufenen stark schwankenden Geräuschanteile die in den Werten beinhaltet sind, sowie durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen. Der in der Umgebung von laufenden Windenergieanlagen gemessene Infraschall und die tieffrequenten Geräusche setzen sich zusammen aus einem Anteil, der durch die Windenergieanlage erzeugt wird, einem Anteil der durch den Wind selbst in der Umgebung entsteht und aus einem Anteil, der am Mikrofon durch den Wind induziert wird. Der Wind selbst ist hier somit stets ein Störfaktor bei der Ermittlung der Anlagengeräusche. Die Messwerte unterliegen außerdem prinzipiell einer breiten Streuung. Die Messungen des vom Straßenverkehr ausgehenden Infraschalls und dessen tieffrequenter Geräusche konnten in Zeiten ohne störende Windgeräusche durchgeführt werden. Anders als bei Windenergieanlagen treten die gemessenen Pegel unmittelbar auch dort auf, wo sich angrenzend Wohnbebauung befindet. Erwartungsgemäß konnte beobachtet werden, dass die Infraschall- und tieffrequenten Geräuschpegel nachts absanken. Allgemein konnten auch eindeutige Korrelationen mit der Verkehrsstärke festgestellt werden. Je höher das Verkehrsaufkommen, desto höher waren die tieffrequenten Geräusch- und Infraschallpegel. Die Infraschallpegel des Straßenverkehrs im Bereich nahe gelegener Wohnbebauung lagen in den einzelnen Terzbändern maximal bei knapp db (unbewertet), der G-bewertete Pegel im Bereich zwischen 55 und db(g). 2) Der G-Pegel angegeben als db(g) stellt einen frequenzgewichteten Einzahlwert der Geräusche im tieffrequenten Frequenz- und Infraschallbereich dar. Das menschliche Gehör ist für Einwirkungen in diesem Frequenzbereich unempfindlich (Definition und Bewertungskurve siehe Anhang A3) ,5 3,15 4 Abbildung 2-3: Vergleich unterschiedlicher Quellen und Situationen hinsichtlich Infraschall und tieffrequenten Geräuschen. Zu Messkorrekturen siehe Abschnitt 4.1. Beim Straßenverkehr konnten in den Frequenzspektren erhöhte Pegelwerte im Bereich zwischen etwa und Hz festgestellt werden. Tieffrequente Geräusche in diesem Bereich liegen deutlich oberhalb der Hörschwelle und scheinen daher für eine Bewertung relevanter zu sein als die Infraschallpegel bis Hz. Die Werte in diesem tieffrequenten Frequenzbereich liegen bei den betrachteten Situationen des Straßenverkehrs signifikant höher als in der Umgebung von Windenergieanlagen (Tabelle 2-1) ,5 Bei den Messungen in der Karlsruher Innenstadt (Friedrichsplatz) konnte beobachtet werden, dass der G-bewertete Pegel von tagsüber 65 db(g) auf Nachtwerte um db(g) absank. Dabei spielten Windgeräusche bei der Messung hier keine Rolle. Im Bereich der tieffrequenten Geräusche zwischen 25 und Hz konnten relativ hohe Terzpegel bis zu db (unbewertet) festgestellt werden, die wohl auf Verkehrsgeräusche zurückzuführen sind, auch wenn der Friedrichsplatz nicht direkt 25 Wahrnehmungsschwelle Pkw innen, Fenster zu Straßenverkehr, Verkehrsmenge 3 Kfz/h WEA BY, 1 MW, Abstand m Wind 6 m/s WEA 1, 2 MW, Abstand 1 m Wind 6,8 m/s WEA 4, 3 MW, Abstand 1 m, Wind 5,5 m/s an eine viel befahrene Straße angrenzt. 31,5 63 LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 11

12 Tabelle 2-1: Vergleichende Übersicht der ersten Ergebnisse (Infraschall und tieffrequente Geräusche). Die Messwerte unterlagen häufig erheblichen Schwankungen, sie wurden hier auf 5 db gerundet, ihnen liegen teilweise unterschiedliche Mittelungszeiten zugrunde. Näheres findet sich in den entsprechenden Kapiteln des Berichts. Für Messungen mit schallharter Platte (Windenergieanlagen; Straßenverkehr Balkon; Innenstadt Karlsruhe Friedrichsplatz und Dach Naturkundemuseum) musste eine Korrektur durchgeführt werden, um eine Vergleichbarkeit zu erreichen (vgl. Abschnitt 4.1). Quelle/Situation Näheres in Kapitel G-bewertete Pegel in db(g) Infraschall- Terzpegel Hz in db 1) Tieffrequente Terz pegel 25- Hz in db 1) Windenergieanlagen 2) WEA WEA an / aus m: / m: / - WEA an 1 m: 55- WEA an 1 m: -55 WEA WEA an / aus 2 m: 75 / m: - / -75 WEA an 2 m: WEA an 2 m: -55 WEA WEA an / aus m: 55- / m: / -75 WEA an 1 m: - WEA an 1 m: 45- WEA WEA an / aus 6 m: -65 / m: / -65 WEA an 1 m: WEA an 1 m: -45 Straßenverkehr innerorts Balkon 3) innerorts Wohnraum 3) Verkehrslärmmessstation Karlsruhe 3) Verkehrslärmmessstation Reutlingen 3) Bundesautobahn m 4) Bundesautobahn 2 m 4) Innengeräusche Pkw bei 1 km/h 4) Innengeräusche Kleinbus bei 1 km/h 4) Innenstadt Karlsruhe 3) Dach (Naturkundemuseum) Friedrichsplatz (unten) Innenraum (Schulamt am Friedrichsplatz) bis bis bis 55 Meeresbrandung Strand 25 m Kliff 2 m keine Angabe 1) Lineare Terzpegel in db(z) 2) Für Windenergieanlagen: Aus -Sekunden Werten (vgl. Abbildungen des G-Pegel in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit). 3) Für Straßenverkehr und Innenstadt: Aus Mittelungspegeln über eine Stunde. 4) Für Bundesautobahn und Pkw-Innenpegel: Aus Mittelungen über mehrere Minuten. Die höchsten Pegel wurden im Rahmen des Messprojektes im Innenraum eines mit 1 km/h fahrenden Mittelklasse-Pkw gemessen. Hierbei handelt es sich zwar nicht um Immissionspegel, die in der freien Umgebung auftreten, jedoch um eine Alltagssituation, der viele Menschen immer wieder auch längere Zeit ausgesetzt sind. Die gemessenen Werte liegen sowohl im Infraschallbereich als auch im weiteren tieffrequenten Bereich um mehrere Größenordnungen über den ansonsten im Straßenverkehr oder an den Windenergieanlagen gemessenen Werten (siehe Abschnitt 5.4). 12 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

13 3 Untersuchungsumfang Der Untersuchungsumfang umfasst folgende Messungen und Ermittlungen: Messung tieffrequenter Geräusche (inkl. Infraschall ab 1 Hz) an insgesamt sechs unterschiedlichen Windkraftanlagen im Abstand von jeweils rund 1 m, m und m (soweit möglich). Die Anlagen wurden dabei jeweils ein- und ausgeschaltet. Die Abstände entsprechen dabei in etwa dem Referenzabstand bei Emissionsmessungen im Nahbereich (um 1 m), einem Abstand in der näheren Umgebung, der etwa doppelt so groß ist (um m) und einem Abstand, wie er als Immission auftreten kann ( m, gemäß Planungshinweisen im Windenergieerlass Baden-Württemberg [1]). Messung tieffrequenter Geräusche (inkl. Infraschall ab 1 Hz) an einem Windpark, inkl. Innenmessung in einem Wohnhaus in ca. m Abstand zur nächst gelegenen Anlage. Die Anlagen wurden dabei jeweils einund ausgeschaltet. Messung der Richtungsabhängigkeit im tieffrequenten Frequenzbereich anhand von vier Messpunkten um eine Windkraftanlage herum. Vergleichsmessung der Geräuschimmissionen im Einwirkungsbereich einer Straße sowohl außerhalb als auch innerhalb eines Wohngebäudes. Ergänzend ermittelte die LUBW die tieffrequenten Einwirkungen (ab Hz) von Straßenverkehr an den Dauermessstationen in Karlsruhe und Reutlingen sowie an der Bundesautobahn A5 südlich von Karlsruhe in unterschiedlichen Entfernungen. Außerdem wurden auch die Infraschallpegel innerhalb eines mit 1 km/h fahrenden Pkw gemessen. Vergleichsmessung der Geräuschsituation in städtischer Umgebung (Karlsruhe, Friedrichsplatz) ohne konkreten Quellenbezug sowohl außerhalb als auch innerhalb eines Gebäudes. Vergleichsmessung der Geräuschsituation in ländlicher Umgebung ohne konkreten Quellenbezug. Messung von Schwingungen (Erschütterungen) im Boden in der Umgebung einer Windkraftanlage. Erarbeitung eines Machbarkeitskonzeptes für die Konzeption einer autark arbeitenden Dauermessstation (tieffrequente Geräusche, Infraschall), um ggf. über einen längeren Zeitraum (mehrere Wochen) die Einwirkungen erfassen zu können. In diesem Zwischenbericht kann nur über einen Teil der Ermittlungen berichtet werden, da das Projekt noch nicht abgeschlossen ist. In Abschnitt 9 findet sich eine Übersicht über die noch ausstehenden Untersuchungen. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 13

14 14 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

15 4 Windkraftanlagen Im Folgenden werden die Messergebnisse der ersten vier Messungen dargestellt, die im Rahmen dieses Projektes an Windkraftanlagen in Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Bayern durchgeführt wurden (Tabelle 4-1). Diese Messungen wurden von der Fa. Wölfel Beratende Ingenieure, Höchberg, durchgeführt. Wesentlicher Bestandteil sind dabei die grafischen Darstellungen der Emissionen bzw. Immissionen im tieffrequenten Bereich jeweils bei ein- und ausgeschalteter Anlage. Die Terzpegel ermöglichen einen Vergleich mit der menschlichen Wahrnehmungsschwelle. Die A- und G-bewerteten Schalldruckpegel werden in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und in drei unterschiedlichen Entfernungen zur Anlage dargestellt. Der A-bewertete Schallpegel angegeben als db(a) bildet die menschliche Hörempfindlichkeit nach. Der G-Pegel angegeben als db(g) stellt einen Einzahlwert dar, welcher nur Infraschall und Teile des tieffrequenten Frequenzbereiches bewertet. Für diese Frequenzbereiche ist das menschliche Gehör sehr unempfindlich (näheres siehe Abbildung A 3-1 im Anhang 3). Zusätzlich aufgenommene Schmalbandspektren, alle angegeben mit einer Auflösung von,1 Hz, können einige Besonderheiten der Geräuschcharakteristik von Windenergieanlagen deutlicher zeigen. Wichtiger Hinweis: Alle im Folgenden gezeigten Ergebnisse von Messungen an laufenden Windkraftanlagen beinhalten auch die Geräusche, die der Wind selbst in der Umgebung verursacht. Außerdem werden bei stärkerem Wind, trotz Verwendung doppelter Windschirme, an den Mikrofonen unvermeidbar zusätzliche Geräusche induziert. All dies führt dazu, dass die im Folgenden angegebenen Zahlenwerte keinesfalls der jeweiligen Windkraftanlage allein zugeschrieben werden können. Wichtig ist es daher, auf die Unterschiede hinzuweisen, die sich durch den Vergleich der Situationen mit ein- und ausgeschalteter Anlage ergeben. Im Falle der Messungen von Straßenverkehrsgeräuschen (Kapitel 5) und von Innenstadtgeräuschen (Kapitel 6) spielen diese mit dem Wind zusammenhängenden Effekte keine Rolle. Insofern kennzeichnen die Messergebnisse von Windkraftanlagen und vom Straßenverkehr unterschiedliche Situationen, die nicht direkt miteinander vergleichbar sind. Tabelle 4-1: Übersicht über die Windenergieanlagen, an denen im Rahmen dieses Projekts bisher Messungen durchgeführt wurden. Die einzelnen Anlagen und die dazugehörigen Ergebnisse werden in den Abschnitten 4.2 bis 4.5 näher beschrieben. Windenergieanlage Hersteller Typ Die Auswahl der Windenergieanlagen, an welchen die Messungen erfolgen sollten, gestaltete sich schwierig. Die ersten Kontakte zu Betreibern wurden dankenswerterweise von einigen baden-württembergischen Genehmigungsbehörden (Landratsämter) vermittelt, nachdem die LUBW eine entsprechende Anfrage im Land durchgeführt hatte. Die Teilnahme der Anlagenbetreiber erfolgte auf freiwilliger Basis. Einige Betreiber hatten jedoch Bedenken, an dem Projekt mitzuwirken. WEA 1 WEA 2 WEA 3 WEA 4 REpower* MM92 Enercon E-66 Zunächst wurden die Standorte aus akustischer Sicht qualifiziert. Standorte in der Nähe viel befahrener Straßen oder sonstiger störender Geräuschquellen dazu gehörte auch Wald wurden als ungeeignet verworfen. Für leistungsstärkere Anlagen musste die Standortsuche der LUBW auf Rheinland-Pfalz ausgedehnt werden. Auch hier erfolgte mehrfach eine konstruktive Unterstützung durch die Behörden. Im Verlauf des Projektes waren nicht nur wetterbedingte Einschränkungen zu bewältigen (passende Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten; Starkwind mit Messabbruch wegen automatischer Anlagenabschaltung; Schneedecke in der Umgebung). Eine Anlage war kurz vor der Messung defekt und fiel für längere Zeit aus. Ein Betreiber zog seine Zusage für eine Messung wieder zurück, weil die vorgesehene Anlage Probleme bei der Abnahmemessung zeigte. Bei einer anderen Anlage trat in der Umgebung eine Baustelle auf, welche Störgeräusche verursachte, die eine Messung unmöglich machten. Dies soll nur andeuten, welche Herausforderungen bei der Projektbearbeitung auftraten. Die in der Folge auftretenden Verzögerungen waren im Vorfeld nicht absehbar. Enercon E-82 REpower* 3.2M114 Leistung 2, MW 1,8 MW 2, MW 3,2 MW Rotordurchmesser 92 m m 82 m 114 m Nabenhöhe m 86 m 138 m 143 m * Seit 14 Fa. Senvion LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 15

16 4.1 Messung und Auswertung Die Schallpegelmessungen wurden nach DIN EN 6-11 [6] bzw. nach der Technischen Richtlinie für Windenergieanlagen [7] vorgenommen. Darüber hinaus wurden die Schallimmissionen im tieffrequenten Bereich ab 1 Hz erfasst und ggf. weitere Richtlinien herangezogen [8] [9]. Diese Vorschriften beschreiben Geräuschmessverfahren zur Bestimmung der Schallemission einer Windenergieanlage. Sie legen die Verfahren zur Messung, Auswertung und Ergebnisdarstellung der Geräuschemission von Windenergieanlagen fest. Ebenso sind Anforderungen an die Messgeräte und Kalibrierung vorgegeben, um die Genauigkeit und Einheitlichkeit der akustischen und anderen Messungen sicherzustellen. Hier wurden darüber hinaus ab 1 Hz verwendbare Spezialmikrofone verwendet. Die nicht-akustischen Messungen, die notwendig sind, um die für die Ermittlung der Geräuschemission relevanten atmosphärischen Bedingungen zu bestimmen, sind ebenfalls näher erläutert. Angeführt sind alle zu messenden und darzustellenden Parameter sowie die zur Bestimmung dieser Parameter notwendige Datenverarbeitung. Näheres zur Messtechnik findet sich in Anhang 4. Aufgrund der Messungen, die wenn möglich jeweils in Entfernungen von etwa 1 m, m und m zur Anlage erfolgen sollten (nicht immer war die exakte Einhaltung dieser Abstände möglich), lassen sich Aussagen über Emissionen und Immissionen der Anlagen machen. Die zu messenden Windenergieanlagen wurden jeweils im offenen Betriebsmodus betrieben, dabei ist die Anlagensteuerung auf Leistungsoptimierung ausgerichtet. Erfahrungsgemäß sind in diesem Betriebsmodus die höchsten Schallemissionen zu erwarten. Über die gesamte Messzeit wurden mit den eingesetzten Schallpegelmessgeräten (näheres s. Anhang 4) jeweils sowohl Terz- als auch Oktavbandspektren im Frequenzbereich von Hz bis khz gebildet und gespeichert. Aus aufgezeichneten Audiodateien wurden mittels digitalen Filtern Terz- und Oktavspektren im Bereich von 1 Hz bis khz sowie Schmalbandspektren im Bereich von,8 Hz bis khz gebildet. Zeiten mit Störgeräuschen wurden während der Messungen markiert und bei den Auswertun- gen nicht verwendet. Die Mikrofone wurden jeweils auf einer schallharten Platte am Boden montiert und mit einem primären und sekundären Windschirm versehen, um die am Mikrofon induzierten Windgeräusche zu reduzieren bzw. zu vermeiden (s. Abbildung 4.3-1). Durch die Verwendung der schallharten Platte kommt es zu einer Schalldruckverdopplung am Mikrofon, was zu höheren gemes senen Pegeln führt. Bei der Bestimmung des Schall lei s tungspegels muss daher anschließend eine Korrek tur der Messwerte um -6 db vorgenommen werden. Die Korrektur wurde in diesem Bericht bei der Darstellung von Messwerten nur dann ausgeführt, wenn es zu einem Vergleich von Ergebnissen kam, die mit unterschiedlichen Mess anord nungen entstanden sind (vgl. Abbil dungen 2-3 und Tabelle 2-1) oder bei Vergleichen mit der Wahrnehmungsschwelle (vgl. Abbildung und andere). Für einige Darstellungen der Messergebnisse wurde als Vergleich die menschliche Wahrnehmungsschwelle in die Grafiken eingefügt. Wir verwenden dabei die Werte der DIN 456 (Entwurf 11 bzw. 13) [5]. Diese Werte liegen etwas niedriger als jene der derzeit gültigen und nach der TA Lärm [] anzuwendenden DIN 456 (1997) [4]. Unterhalb von 8 Hz wurde die in den Abbildungen verwendete Wahrnehmungsschwelle mit Literaturangaben ergänzt [11]. Zur Problematik der Hör- und Wahrnehmungsschwelle sind im Anhang 1 weitere Informationen zusammengestellt. Dort findet sich auch ein grafischer Vergleich der Hör- bzw. Wahrnehmungsschwelle. 4.2 Windenergieanlage Nr. 1: REpower MM92 2, MW Bei der Windenergieanlage Nr. 1 (WEA 1) handelt es sich um eine Anlage der Firma REpower vom Typ MM92/ mit einer Nennleistung des Generators von 2,5 MW bei einer Windgeschwindigkeit von 12,5 m/s. Der Rotordurchmesser beträgt 92 m, die Nabenhöhe über Grund m. Die unmittelbare Umgebung der Anlage besteht aus landwirtschaftlich genutzten Flächen mit einzelnen eingestreuten Bäumen. Daran schließen sich Flächen mit Nadelbaumaufzucht und Wald an. In der weiteren Nachbarschaft der zu messenden Anlage stehen weitere Windenergieanlagen. Diese wurden während des Messzeitraumes Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

17 erfolgten im April 13 in Zeiten zwischen 8 und Uhr. Die Position des Mikrofons am Messpunkt MP 1 lag in 1 m Abstand zur Anlage in Mitwindrichtung. Dadurch sollte der ungünstigste Fall berücksichtigt werden (Begünstigung der Schallausbreitung durch den Wind). Weitere Messpunkte MP 2 und MP 3 lagen in Abständen von und m in Mitwindrichtung. Einen Eindruck vermittelt Abbildung Die Messung erfolgte in einem Windgeschwindigkeitsbereich von 5 bis 14 m/s, einem Temperaturbereich von bis 12 C und einem Luftdruckbereich von 946 bis 951 hpa; dabei wurde der gesamte Leistungsbereich der Anlage bis zur Nennleistung abgedeckt. Die Turbulenzintensität, die im Grunde ein Maß für die Böigkeit des Windes darstellt (siehe Anhang 3) betrug 18 %. Abbildung 4.2-1: Windmessmast mit Blick in Richtung der zu messenden Windenergieanlage (Foto: Fa. Wölfel) komplett abgeschaltet, damit keine störenden Effekte einstreuen konnten. Ein in unmittelbarer Nähe befindlicher Weg ist nur für den landwirtschaftlichen Verkehr freigegeben und wird sehr wenig befahren. Die Messungen ERGEBNISSE Im Nahbereich der Anlage WEA 1, in 1 m Entfernung, sind bei laufender Anlage im Infraschallbereich zwischen 1 Hz und 5,5 Hz insgesamt sechs diskrete Maxima deutlich zu erkennen (Abbildung 4.2-2). Hierbei handelt es sich um Infraschall, die der Rotor infolge seiner Bewegung erzeugt. Die gemessenen Frequenzen entsprechen der Durchgangsfrequenz eines Rotorblattes von etwa,75 Hz, was mit einer Drehfrequenz des Rotors von 15 U/min korrespondiert, und seinen harmonischen Obertönen (erkennbar in Linearer Schallpegel in db MP1 / 1 m Linearer Schallpegel in db MP3 / m Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Abbildung 4.2-2: Schmalbandspektren im Nahfeld der eingeschalteten WEA 1 (1 m Entfernung). Vio lette Kurve: Gesamtgeräusch (eingeschaltete Anlage mit Hintergrundgeräusch); grüne Kurve: Hintergrundgeräusch allein (Mittelungspegel, Windgeschwindigkeit 6,5 m/s). Gut erkennbar sind die Maxima zwischen 1 Hz und 5,5 Hz, siehe auch die Erläuterungen im Text. Abbildung 4.2-3: Schmalbandspektren in m Entfernung von der eingeschalteten WEA 1. Orange Kurve: Gesamtgeräusch (eingeschaltete Anlage mit Hintergrundgeräusch); grüne Kurve: Hintergrundgeräusch allein (Mittelungspegel, Windgeschwindigkeit 6,5 m/s). In dieser Entfernung ändert sich durch das Einschalten der WEA 1 der Infraschallpegel nicht signifikant. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 17

18 9 9 1, 2, , 2, Gesamtgeräusch MP1 / 1 m Hintergrundgeräusch MP1 / 1 m Abbildung 4.2-4: Darstellung der Terzpegel, links für den Messpunkt in 1 m Entfernung (Anlage in Betrieb) und rechts analog mit ausgeschalteter Anlage. Im Nahbereich sind Pegelreduktionen durch das Ausschalten der Anlage erkennbar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind. Die Windgeschwindigkeit betrug 6,5 m/s. Abbildung bei 1,5 Hz, 2,2 Hz, 3, Hz, 3,7 Hz, 4,5 Hz und 5,2 Hz). Bei der Darstellung handelt es sich um ein Schmalbandspektrum mit einer Auflösung von,1 Hz. Dabei ist zu beachten, dass die Pegelwerte von der gewählten Auflösung abhängen und nur für diese gelten. Weitere Maxima wurden bei 25 Hz und Hz gemessen, diese liegen auf einem deutlich geringeren Niveau und sind auf den Betrieb des Generators zurückzuführen. Die entsprechenden Signaturen verschwinden bei Abschaltung der Anlage. In einer Entfernung von m sind bei eingeschalteter Anlage WEA 1 keine diskreten Infraschallsignale der Anlage mehr auszumachen (Abbildung 4.2-3). Stellt man zum Vergleich das Gesamtgeräusch (eingeschaltete Anlage zusammen mit Hintergrundgeräusch) und das Hintergrundgeräusch allein gegenüber (Abbildung 4.2-3), so kann man in m Entfernung beobachten, dass das Einschalten der WEA 1 den Infraschallpegel nicht mehr verändert. Dieser wird im Wesentlichen von den Geräuschen des Windes erzeugt. Für den nahen Messpunkt in 1 m Entfernung von der Anlage sind in Abbildung die Terzpegel von,8 Hz bis 8 Hz dargestellt. Erkennbar ist hier die Pegelreduktion durch das Ausschalten der Anlage (rechtes Bild im Vergleich zum linken). In beiden Fällen sind die jeweiligen Hintergrundgeräusche (Wind) enthalten. Den tieffrequenten Bereich von,8 Hz bis Hz stellt Abbildung für die unterschiedlich weit entfernten Messpunkte vergleichend dar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt unterschiedlich sein können. Erkennbar ist, dass ab etwa 6-8 Hz das Gesamtgeräusch mit größerem Abstand zur Anlage abnimmt. Die Unterschiede werden hierbei mit steigender Frequenz deutlicher. Dies entspricht im Hörschall einem hörbaren Effekt. Beim Messpunkt in m Entfernung ist die Anlage nicht mehr ständig und allenfalls schwach wahrnehmbar; die Kurve entspricht nahezu dem Hintergrundgeräusch. Im Bereich des Infraschalls liegen die Kurven deutlich unterhalb der Wahrnehmungsschwelle. Die oben dargestellten Diagramme spiegeln konkrete Einzelsituationen bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit wider (6,5 bzw. 6,8 m/s). Dargestellt wurden die Ergebnisse dabei jedoch bei unterschiedlichen Frequenzen. Es stellt sich dabei natürlich die Frage, wie die Verhältnisse bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten sind. Auch dies wurde gemessen und ist in der Abbildung dargestellt. Diese Abbildung ist nicht auf Anhieb leicht verständlich und soll daher Schritt für Schritt erläutert werden. Jeder Punkt entspricht einer einzelnen Messsequenz von Sekunden bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit. Auf der unteren, horizontalen Achse ist jeweils diese 18 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

19 ,25 1,6 2 2,5 3, , ,5 63 Wahrnehmungsschwelle MP1 / 1 m Windgeschwindigkeit von 4,5 bis,5 m/s aufgetragen. Die senkrechte Achse stellt Schallpegelwerte dar. Die drei Schaubilder stellen die Verhältnisse an den jeweiligen Messpunkten in den Entfernungen 1 m (obere Abbildung), m (mittlere Abbildung) und m (untere Abbildung) dar. Die violetten Punkte, die jeweils den unteren Wertebereich bilden, stellen den Hörschall bei laufender Anlage dar, angegeben in db(a). Gut erkennbar ist bei Abständen von 1 und m, dass der Hörschall bei Windgeschwindigkeiten von 4,5 m/s bis etwas oberhalb von 5,5 m/s leicht ansteigt, dann aber, bei höheren Windgeschwindigkeiten konstant bleibt. Wie verhält sich dies bei tieffrequentem Schall, bei Infraschall? Hierzu wurde die Abhängigkeit des G-bewerteten Schallpegels, angegeben als db(g), untersucht. MP2 / m MP3 / m Abbildung 4.2-5: Vergleichende frequenzabhängige Darstellung der korrigierten Terzschallpegel bei eingeschalteter Anlage. Die Kurven stellen Messwerte in unterschiedlichen Abständen zur Anlage dar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt unterschiedlich sein können. Die Windgeschwindigkeit betrug 6,8 m/s. Erkennbar ist, dass ab etwa 6 bis 8 Hz das Gesamtgeräusch mit größerem Abstand zur Anlage abnimmt. Die Unterschiede werden hierbei mit steigender Frequenz, insbesondere im Hörschallbereich, deutlicher. Zur Orien tierung wurde die Wahrnehmungsschwelle mit angegeben (siehe Abschnitt 4.1). Die roten Punkte stellen den G-bewerteten Schallpegel bei eingeschalteter Anlage dar, die grünen Punkte bei ausgeschalteter Anlage. Im Nahbereich der Anlage, in 1 m Entfernung (oberes Bild) sieht man deutlich, dass bei eingeschalteter Anlage auch im tieffrequenten Bereich (inkl. Infraschall) eine ähnliche Abhängigkeit des Schallpegels von der Windgeschwindigkeit besteht wie beim Hörschall. Außerdem ist gut erkennbar, dass ein deutlicher Unterschied zwischen eingeschalteter und ausgeschalteter Anlage besteht. Die roten Punkte (Anlage ein) liegen höher als die grünen (Anlage aus). Bei m Entfernung (mittleres Bild) ist dieser Unterschied schon geringer ausgeprägt, bei m ist er nicht mehr erkennbar. Zwischen der roten Punktewolke (Anlage ein) und der grünen Punktewolke (Anlage aus) besteht praktisch kein Unterschied mehr, unabhängig von der Windgeschwindigkeit. An den Messwerten wird außerdem deutlich, dass das Hintergrundgeräusch durch Wind und Vegetation, gemessen bei ausgeschalteter Anlage (grüne Punktewolke) stark streut, also auffälligen, natürlichen Schwankungen unterliegt. Die Werte spannen einen Bereich von bis zu db(g) auf. Die gemessenen Sequenzen der Anlagengeräusche streuen hingegen, zumindest im Nahfeld, deutlich weniger. Die Abbildung zeigt die A- und G-bewerteten Pegelverläufe zwischen 11 Uhr und 15 Uhr für die Abstände 1 und m. Zusätzlich sind die Betriebszustände der WEA (grün = Anlage an, hellblau = Anlage aus) sowie Zeiträume mit Störgeräuschen (violett) dargestellt. Bei den beiden Pegelverläufen des Messpunktes MP 1 ist die Betriebsphase Anlage aus durch die deutlich abfallenden Pegelverläufe erkennbar. Am Messpunkt MP 2 ist ein Pegelabfall bei abgeschalteter Anlage auf Grund des schwanken Hintergrundgeräusches kaum erkennbar lediglich die Minima des A-Pegelverlaufes sind etwas niedriger als bei laufender Anlage. Der G-Pegelverlauf hingegen deckt bei abgeschalteter Anlage fast den gleichen Wertebereich ab. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 19

20 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP1 / 1 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP2 / m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP3 / m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s Gesamtgeräusch L Aeq Gesamtgeräusch L Geq Hintergrundgeräusch L Geq Abbildung 4.2-6: Abhängigkeit des Infraschallpegels (G-bewerteter Schallpegel) von der Windgeschwindigkeit bei ein- und ausgeschalteter Anlage WEA 1 (rote bzw. grüne Punkte). Außerdem ist zum Vergleich der A-bewertete Hörschallpegel angegeben (untere Punkte, violett). Weitere Erläuterungen siehe Text. Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

21 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP1 / 1 m 11: 11:15 11: 11:45 12: 12:15 12: 12:45 13: 13:15 13: 13:45 14: 14:15 14: 14:45 15: Uhrzeit Schallpegel in db(g) bzw. db(a) 9 MP3 / m 11: 11:15 11: 11:45 12: 12:15 12: 12:45 13: 13:15 13: 13:45 14: 14:15 14: 14:45 15: Uhrzeit MP1 / 1 m Pegel L G eq MP1 / 1 m Pegel L A eq MP3 / m Pegel L G eq MP3 / m Pegel L A eq Anlage an Anlage aus Anlage Störung Abbildung 4.2-7: Zeitverlauf des G-bewerteten Schallpegels (in db(g), jeweils obere Kurve) und des A-bewerteten Pegels (in db(a), jeweils untere Kurve) während der Messung in 1 m und m Abstand. Gut erkennbar ist der Ein- und Abschaltvorgang der Windenergieanlage in 1 m Entfernung. 4.3 Windenergieanlage Nr. 2: ENERCON E-66 1,8 MW Bei der Windenergieanlage Nr. 2 (WEA 2) handelt es sich um eine getriebelose Anlage der Fa. Enercon, Typ E-66 18/ mit einer Nennleistung des Generators von 1,8 MW. Der Rotordurchmesser beträgt m, die Nabenhöhe über Grund 86 m. Die unmittelbare Umgebung der Anlage besteht aus landwirtschaftlich genutzten Flächen, daran angrenzend teilweise Wald. In der Nachbarschaft stehen weitere Windenergieanlagen, diese wurden während des Messzeitraumes komplett abgeschaltet um Störgeräusche zu verhindern. In ca. 1,5 km Entfernung befand sich eine weitere Windenergieanlage. Ein in unmittelbarer Nähe befindlicher Weg ist nur für den landwirtschaftlichen Verkehr freigegeben und sehr wenig befahren. Die Messungen erfolgten im November 13 in Zeiten zwischen : Uhr und 18: Uhr. Die Position des Mikrofons am Messpunkt MP 1 lag in 1 m Abstand zur Anlage, Messpunkt MP 2 in 2 m, jeweils in Mitwindrichtung (um die Begünstigung der Schallausbreitung durch den Wind zu berücksichtigen). Das Mikrofon am Messpunkt MP 3 wurde in m Abstand von der Turmachse und um abweichend von der Hauptwindrichtung positioniert. Ein Messpunkt in m Entfernung ließ sich vor Ort nicht realisieren. Einen Eindruck vermittelt Abbildung LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 21

22 Die Messung erfolgte in einem Windgeschwindigkeitsbereich von 5 bis 15 m/s (gemessen in m Höhe), einem Temperaturbereich von 11 bis 12,5 C, einem Luftdruckbereich von 926 bis 927 hpa und in einem Leistungsbereich von bis 1 kw. Die Turbulenzintensität (siehe Anhang 3) betrug während der Messung 28 % und war somit relativ hoch. Abbildung 4.3-1: Schallharte Platte mit darauf montiertem Mikrofon und doppeltem Windschirm. am Messpunkt 1 in 1 m Entfernung zur Anlage WEA 2. Das erkennbare Kabel führt zum separat aufgestellten Messgerät. Foto: Fa. Wölfel. Linearer Schallpegel in db Hintergrundgeräusch Abbildung Obere Kurve: Schmalbandspektrum in 1 m Entfernung von der eingeschalteten WEA 2 (Summe Betriebsgeräusch und Hintergrundgeräusch). Untere Kurve: Entsprechend bei ausgeschalteter WEA 2. Gut erkennbar sind die bei laufender Anlage im Infraschallbereich unterhalb 8 Hz auftretenden diskreten Maxima. Das Maximum bei etwa Hz ist nicht auf die WEA zurückzuführen (ausgeschaltete Anlage). Die Windgeschwindigkeit betrug 9 m/s Gesamtgeräusch MP1 / 1 m ERGEBNISSE In 1 m Entfernung von der Anlage WEA 2 sind bei laufender Anlage im Infraschallbereich unterhalb 8 Hz mehrere diskrete Maxima deutlich zu erkennen (Abbildung 4.3-2). Hierbei handelt es sich um Infraschall, die der Rotor infolge seiner Bewegung erzeugt. Die gemessenen Frequenzen entsprechen der Durchgangsfrequenz eines Rotorblattes und seinen harmonischen Obertönen. Bei 22,5 Umdrehungen pro Minute welche die Anlage ausführte, kann man rechnerisch die in der Abbildung erkennbaren diskreten Frequenzen bei 2,2 Hz, 3,4 Hz, 4,5 Hz, 5,6 Hz, 6,8 Hz und 7,9 Hz in guter Übereinstimmung ermitteln. Die entsprechenden Signaturen verschwinden bei Abschaltung der Anlage, in m Entfernung treten sie nur noch schwach auf (nicht dargestellt). Bei der Darstellung handelt es sich um ein Schmalbandspektrum mit einer Auflösung von,1 Hz. Dabei ist zu beachten, dass die Pegelwerte von der gewählten Auflösung abhängen und nur für diese gelten. Für den nahen Messpunkt in 1 m Entfernung zur Anlage WEA 2 sind in Abbildung die Terzpegel von,8 Hz bis 8 Hz dargestellt. Erkennbar ist hier die Pegelreduktion durch das Ausschalten der Anlage (rechtes Bild im Vergleich zum linken). Den tieffrequenten Bereich von 1 Hz bis Hz stellt Abbildung für die drei Messpunkte vergleichend dar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt etwas unterschiedlich sein können. Die Messpunkte 2 und 3 sind von der Anlage weiter entfernt als Messpunkt 1 (2 m bzw. m gegenüber 1 m). Man misst dort auch etwas niedrigere Werte, was mit steigender Frequenz deutlicher wird. Im Bereich des Infraschalls liegen die Kurven deutlich unterhalb der Wahrnehmungsschwelle. 22 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

23 9 9 1, 2, , 2, Gesamtgeräusch MP1 / 1 m Hintergrundgeräusch MP1 / 1 m Abbildung 4.3-3: Darstellung der Terzpegel, links für den Messpunkt in 1 m Entfernung (Anlage in Betrieb) und rechts mit ausgeschalteter Anlage. Im Nahbereich sind Pegelreduktionen durch das Ausschalten der Anlage erkennbar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind. Die Windgeschwindigkeit lag bei rund 9 m/s. Zur Untersuchung der Abhängigkeit der tieffrequenten Emissionen bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten wurden zahlreiche Messwerte erfasst und in Abbildung dargestellt. Jeder Punkt entspricht dabei einer einzelnen Messsequenz von Sekunden bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit. Auf der unteren, horizontalen Achse ist die Windgeschwindigkeit (in m Höhe) aufgetragen. Die senkrechte Achse stellt Schallpegelwerte dar. Die drei Schaubilder stellen die Verhältnisse an den jeweiligen Messpunkten in den Entfernungen 1 m (obere Abbildung), 2 m (mittlere Abbildung) und m bei seitlicher Versetzung um zur Windrichtung (untere Abbildung) dar. Die violetten Punkte im unteren Wertebereich stellen den Hörschall dar, angegeben in db(a). Gut erkennbar ist, dass im Abstand 1 m (oberes Bild) die gemessenen A-Pegel höher liegen als bei den Messpunkten in 2 m bzw. m Entfernung zur Anlage. Die Anlage war in 1 m lauter wahrnehmbar als in 2 m. Zur Darstellung des tieffrequenten Schalls inkl. Infraschall wurde die Abhängigkeit des G-bewerteten Schallpegels, angegeben als db(g), untersucht. Die roten Punkte stellen den G-bewerteten Schallpegel bei eingeschalteter Anlage dar, die grünen Punkte bei ausgeschalteter Anlage. Das obere Bild zeigt, dass am Mess punkt 1, also im Nahfeld bei 1 m Entfernung zur Anlage, der G-bewertete Schalldruckpegel bei Betrieb der WEA 2 in etwa konstant und minimal höher ist als der des Hintergrundgeräuschs bei ausgeschalteter Anlage. Ähnlich verhält es sich auch am MP 2 und MP 3. Es sind kaum Unterschiede zwischen den Messwerten erkennbar, die roten und grünen Punktewolken überdecken sich weitgehend ,25 1,6 2 2,5 3, , ,5 63 Wahrnehmungsschwelle MP1 / 1 m MP2 / 2 m MP3 / m Abbildung 4.3-4: Vergleichende frequenzabhängige Darstellung der korrigierten Terzschallpegel bei eingeschalteter Anlage WEA 2. Gemittelt wurde über einen Zeitraum von knapp Minu ten. Die Kurven stellen Messwerte in den Abständen 1 m (MP 1), 2 m (MP 2) und m (MP 3) zur Anlage dar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt unterschiedlich sein können. Die Windgeschwindigkeit betrug 9 m/s. Am seitlich zur Mitwindrichtung versetzten Messpunkt MP 3 treten etwas niedri gere Werte auf. Zur Orientierung wurde die Wahr neh mungsschwelle mit angegeben. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 23

24 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP1 / 1 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP2 / 2 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP3 / m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s Gesamtgeräusch L Aeq Gesamtgeräusch L Geq Hintergrundgeräusch L Geq Abbildung 4.3-5: Abhängigkeit des Infraschallpegels (G-bewerteter Schallpegel) von der Windgeschwindigkeit bei ein- und ausgeschalteter Anlage WEA 2 (rote bzw. grüne Punkte). Außerdem ist zum Vergleich der A-bewertete Hörschallpegel angegeben (jeweils untere violette Punkte). Das obere Bild bezieht sich auf einen Messabstand von 1 m zur Anlage WEA 2, das mittlere auf einen von 2 m und das untere Bild auf einen Abstand von m. Weitere Erläuterungen siehe Text. 24 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

25 Die relativ große Streuung der Messwerte sowohl bei einals auch bei ausgeschalteter Anlage und der relativ hohe G-bewertete Schalldruckpegel (auch bei ausgeschalteter Anlage) sind hier wohl auf die durchgehend herrschenden hohen Windgeschwindigkeiten zurückzuführen. Die Messungen mit eingeschalteter Anlage erfolgten im Bereich von 8 bis 11,5 m/s (in m Höhe). Ein Teil des Effektes ist hierbei möglicherweise auf auch auf windinduzierten Schall an den Mikrofonen zuzuschreiben. 4.4 Windenergieanlage Nr. 3: ENERCON E-82 2, MW Bei der Windenergieanlage Nr. 3 (WEA 3) handelt es sich um eine getriebelose Anlage der Fa. Enercon, Typ E-82 E2 mit einer Nennleistung des Generators von 2, MW. Der Rotordurchmesser beträgt 82 m, die Nabenhöhe über Grund 138 m. Es befinden sich in näherer Umgebung landwirtschaftlich genutzte Flächen (Abbildung 4.4-1) und in ca. m Entfernung ein angrenzendes Waldstück. In unmittelbarer Umgebung zur Anlage verläuft ein sehr wenig befahrener Feldweg, der nur von land- und forstwirtschaftlichem Verkehr genutzt wird. In ca. 4 m Entfernung zur Anlage befindet sich eine Straße. Während der Messung waren keine Verkehrsgeräusche wahrnehmbar. In einer Entfernung von 1 m befinden sich weitere Windenergieanlagen anderer Betreiber. Diese entfernt gelegenen Anlagen waren während der Messdauer in Betrieb. Die Immissionen waren während der Hintergrundgeräuschmessungen subjektiv nicht wahrnehmbar. Die nächste Wohnbebauung befindet sich in über 1 m Entfernung. Die Messung wurde im Mai 13 zwischen : Uhr und 15: Uhr durchgeführt. Die Position des Mikrofons am Messpunkt MP 1 lag in einer Entfernung zur Turm achse von 1 m in Mitwindrichtung, Messpunkt MP 2 in einer Entfernung von m in Mitwindrichtung. Das Mikrofon am Messpunkt MP 3 wurde ebenfalls in einer Entfernung von m und in einem Winkel von 9 zur Mitwindrichtung positioniert. Ein Messpunkt in m Entfernung war aufgrund der örtlichen Verhältnisse nicht realisierbar. Die Messung erfolgte in einem Windgeschwindigkeitsbereich von 2 bis 12 m/s (gemessen in m Höhe), einem Temperaturbereich von 9 bis 13 C, einem Luftdruckbereich von 931 bis 934 hpa und in einem Leistungsbereich von bis 2 kw. Die Turbulenzintensität (siehe Anhang 3) betrug während der Messung 25 % und war somit relativ hoch. ERGEBNISSE Im Nahbereich der Anlage WEA 3 sind bei laufender Anlage im Infraschallbereich unterhalb 8 Hz mehrere diskrete Maxima deutlich zu erkennen (Abbildung 4.4-2). Hierbei handelt es sich um Infraschall, die der Rotor infolge seiner Bewegung erzeugt. Die gemessenen Frequenzen entsprechen der Durchgangsfrequenz eines Rotorblattes (hier ca.,83 Hz) und den zugehörigen harmonischen Oberschwingungen (2,5 Hz, 3,3 Hz, 4,1 Hz, 5 Hz und 5,8 Hz). Die entsprechenden Signaturen verschwinden bei Abschaltung der Anlage. In m Entfernung treten sie nur noch schwach auf (Abbildung 4.4-3). Bei den Darstellungen handelt es sich um Schmalbandspektren mit einer Auflösung von,1 Hz. Dabei ist zu beachten, dass die absoluten Pegelwerte von der gewählten Auflösung abhängen. Abbildung 4.4-1: Windenergieanlage WEA 3 mit landwirtschaftlich genutztem Umfeld. Im Vordergrund erkennbar der Messpunkt mit schallharter Platte und doppeltem Windschirm. Foto: Fa. Wölfel Für den MP 1 in 1 m Entfernung zur Anlage WEA 3 sind in Abbildung die Terzpegel von 1 Hz bis 8 Hz dargestellt. Erkennbar ist hier die Pegelreduktion durch das Ausschalten der Anlage (rechtes Bild im Vergleich zum linken). In beiden Fällen sind die jeweiligen Hintergrundgeräusche (Wind) enthalten. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 25

26 Linearer Schallpegel in db MP1 / 1 m Linearer Schallpegel in db MP3 / m Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Abbildung 4.4-2: Schmalbandspektrum, gemessen am Messpunkt MP 1 in einer Entfernung von 1 m zur eingeschalteten Windenergieanlage WEA 3 (Summe Betriebsgeräusch und Hintergrundgeräusch). Die Windgeschwindigkeit betrug 6 m/s. Erkennbar sind die bei laufender Anlage im Infraschallbereich unterhalb 8 Hz auftretenden diskreten Maxima. Diese verschwinden nach Abschaltung der Anlage. Dabei sinkt auch der Pegel oberhalb von 5 Hz. Abbildung 4.4-3: Stellt man dem Gesamtgeräusch (eingeschaltete Anlage mit Hintergrundgeräusch, rote Kurve) das Geräusch des Hintergrundes allein (grüne Kurve) als Vergleich gegenüber, so kann man in m Entfernung beobachten, dass das Einschalten der WEA 3 den Infraschallpegel kaum mehr signifikant erhöht (hier dargestellt für MP 3, analoge Verhältnisse bei MP 2). Die Windgeschwindigkeit betrug 6 m/s , 2, , 2, Gesamtgeräusch MP1 / 1 m Hintergrundgeräusch MP1 / 1 m Abbildung 4.4-4: Darstellung der Terzpegel, links für den MP 1 in 1 m Entfernung (Anlage in Betrieb), rechts analog bei ausgeschalteter Anlage. Im Nahbereich sind Pegelreduktionen durch das Ausschalten der Anlage erkennbar. Die mittlere Windgeschwindigkeit betrug in m Höhe 6 m/s, in Gondelhöhe 9,5 m/s. In Abbildung werden für den tieffrequenten Bereich von 1 Hz bis Hz die Ergebnisse für die drei Messpunkte dargestellt. Die Messpunkte MP 2 und MP 3 sind von der Anlage weiter entfernt als MP 1 ( m gegenüber 1 m). MP 3 ist um 9 aus der Mitwindrichtung versetzt, man misst dort dann auch etwas niedrigere Werte als am gleich weit entfernten MP 2. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt etwas unterschiedlich sein können. MP 2 liegt außerdem näher an der in der Umgebung vorhandenen Straße als MP 1 und MP 3, was auch ein Grund für die etwas höheren Werte sein 26 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

27 ,25 1,6 2 2,5 3, , ,5 63 Wahrnehmungsschwelle MP1 / 1 m MP2 / m MP3 / m 9 könnte. Im Bereich des Infraschalls liegen die Kurven deutlich unterhalb der Wahrnehmungsschwelle. Abbildung 4.4-5: Vergleichende frequenzabhängige Darstellung der korrigierten Terzschallpegel bei eingeschalteter Anlage WEA 3. Die Abstände zur Anlage betrugen dabei 1 m (MP 1) und m (MP 2, MP 3). MP 3 war jedoch versetzt zur Mitwindrichtung. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweili gen Messpunkt unterschiedlich sein können. Die Windgeschwindigkeit betrug 6 m/s. Erkennbar ist, dass sich am seitlich zur Mitwindrichtung versetzten Messpunkt MP 3 (rot gestrichelte Kurve) niedrigere Werte zeigen. Zur Orientierung wurde die Wahrnehmungsschwelle mit angegeben (graue Kurve, siehe Abschnitt 4.1). Zur Untersuchung der Abhängigkeit der tieffrequenten Emissionen bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten wurde eine Vielzahl von Messwerten erfasst und in Abbildung grafisch dargestellt. Jeder Punkt entspricht dabei einer einzelnen Messsequenz von Sekunden bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit in m Höhe. Auf der horizontalen Achse ist diese Windgeschwindigkeit aufgetragen. Die senkrechte Achse stellt Schallpegelwerte dar. Die drei Schaubilder stellen die Verhältnisse an den jeweiligen Messpunkten in den Entfernungen 1 m (obere Abbildung), m (mittlere Abbildung) und m bei seitlicher Versetzung um 9 zur Mitwindrichtung (untere Abbildung) dar. Die violetten Punkte, die jeweils die untere Kurve bilden, stellen den Hörschall dar, angegeben in db(a). Gut erkennbar ist, dass im Abstand 1 m (oberes Bild) die gemessenen A-Pegel höher liegen als bei den Messpunkten in m Entfernung zur Anlage; dem entsprechend war die Anlage in 1 m Abstand auch deutlicher wahrnehmbar als in m. Der A-Pegel steigt zunächst mit höher werdenden Windgeschwindigkeiten an, bleibt dann aber konstant. Zur Darstellung des tieffrequenten Schalls inkl. Infraschall wurde die Abhängigkeit des G-bewerteten Schallpegels, angegeben als db(g), von der Windgeschwindigkeit untersucht und dargestellt. Der G-Pegel ist ein Einzahlwert, welcher nur tieffrequente Frequenzbereiche und Infraschall bewertet. Der Schwerpunkt der Frequenzbewertung liegt bei Hz (siehe Abbildung A3-1 und Anhang 3). Ähnlich wie beim A-Pegel erkennt man trotz höherer Streuung auch beim G-Pegel, dass dieser mit zunehmender Windgeschwindigkeit etwas ansteigt und dann konstant bleibt. Die roten Punkte stellen den G-bewerteten Schallpegel bei eingeschalteter Anlage dar, die grünen Punkte bei ausgeschalteter Anlage. Das obere Bild zeigt, dass am MP 1, also im Nahfeld bei 1 m Entfernung zur Anlage, der G-bewertete Schalldruckpegel bei Betrieb der WEA 3 merklich höher ist als der des Hintergrundgeräuschs bei ausgeschalteter Anlage. Viel weniger ausgeprägt ist dies in m Entfernung (mittleres Bild) und kaum mehr erkennbar in m Entfernung bei 9 Versetzung zur Windrichtung (unteres Bild). Die roten und grünen Punktewolken überdecken sich dann in weiten Teilen. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 27

28 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP1 / 1 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP2 / m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP3 / m / 9 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s Gesamtgeräusch L Aeq Gesamtgeräusch L Geq Hintergrundgeräusch L Geq Abbildung 4.4-6: Abhängigkeit des Infraschallpegels (G-bewerteter Schallpegel) von der Windgeschwindigkeit bei ein- und ausgeschalteter Anlage WEA 3 (rote bzw. grüne Punkte). Außerdem ist zum Vergleich der A-bewertete Pegel (Hörschall) angegeben (jeweils untere violette Punkte). Das obere Bild bezieht sich auf einen Messabstand von 1 m zur Anlage (MP 1). Das mittlere Bild stellt die Ergebnisse für MP 2 ( m Entfernung in Mitwind) und das untere für MP 3 dar ( m Entfernung 9 zur Mitwindrichtung). Weitere Erläuterungen siehe Text. 28 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

29 4.5 Windenergieanlage Nr. 4: REpower 3.2M114 3,2 MW Bei der Windenergieanlage Nr. 4 (WEA 4) handelt es sich um eine Anlage der Fa. REpower, Typ 3.2M114, mit einer Nennleistung des Generators von 3,2 MW (Abbildung 4.5-1). Der Rotordurchmesser beträgt 114 m, die Nabenhöhe über Grund 143 m. Die gemessene Anlage ist Teil eines Windparks mit mehreren Windkraftanlagen. Die benachbarten Anlagen wurden während des Messzeitraumes komplett abgeschaltet, um Störgeräusche zu verhindern. Die Umgebung der Anlage besteht aus landwirtschaftlich genutzten Flächen. Ein in unmittelbarer Nähe der zu messenden Anlage befindlicher Feldweg wird nur selten von landwirtschaftlichem Verkehr genutzt. In größerer Entfernung befindet sich Wald. In Entfernungen von,7 km und 2 km, in entgegengesetzter Richtung zu den Messpunkten, befanden sich weitere Windenergieanlagen. Die Messungen erfolgten im März 14 zwischen : Uhr und 21: Uhr. Die Position des Mikrofons am Messpunkt MP 1 lag in 1 m Abstand zur Anlage, die Messpunkte MP 2 und MP 3 in m und Mess punkt MP 4 in 6 m, jeweils in Mitwindrichtung, um den in der Regel ungünstigsten Fall zu berücksichtigen (Begünstigung der Schallausbreitung durch den Wind). Bei dem unmittelbar neben MP 2 gelegenen Messpunkt MP 3 handelte es sich um einen Vergleichsmesspunkt. Sein Mikro fon war mit einem primären Windschirm versehen und ca. cm tief in einem eigens dafür ausgehobenen Loch platziert. Ein sekundärer Windschirm deckte das Loch bündig ab. An MP 2 und MP 3 erfolgten Parallelmessungen, die einen Vergleich der Messwerte sowie Rückschlüsse auf windinduzierte Schallanteile erlauben, welche am Mikrofon entstehen (näheres hierzu im Endbericht). In Abbildung sind die beiden Messpunkte MP 2 und MP 3 und die zu messende Anlage erkennbar. Die Abbildungen bis vermitteln einen Eindruck über die Verhältnisse vor Ort und die eingesetzte Messtechnik. Die Messung erfolgte in einem Windgeschwindigkeitsbereich von 3 bis 7 m/s (gemessen in m Höhe), einem Temperaturbereich von 15 bis 19 C, einem Luftdruckbereich von 979 bis 981 hpa und in einem Leistungsbereich von bis 31 kw. Die Turbulenzintensität (siehe Anhang 3) betrug während der Messung 15 %. Abbildung (oben): 3,2-MW-Anlage der Fa. REpower. Foto: LUBW Abbildung (rechts): Messpunkte MP 2 und MP 3 in m Entfernung von der Turmachse. Schallharte Platte und doppelter Windschirm (links), überspanntes Erdloch (rechts). Foto: Fa. Wölfel LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 29

30 Abbildung 4.5-3: Schallharte Platte mit darauf montiertem Mikrofon und doppeltem Windschirm. Das eingesetzte Messgerät Typ DUO steht auf einem Stativ montiert daneben und ist über ein Messkabel mit dem Mikrofon verbunden. Foto: LUBW Abbildung 4.5-4: Blick ins Innere der Anlage mit 143 m Nabenhöhe. Foto: LUBW Abbildung 4.5-5: Windmessmast zur Messung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Luftdruck, Luftfeuchte und Temperatur. Der Mast wird auf m Höhe ausgefahren (hier noch nicht geschehen). Foto: LUBW Abbildung 4.5-6: Während der Messung werden laufend im Inneren der Anlage Daten erfasst und per Funk übermittelt (links). Foto: LUBW ERGEBNISSE In den Abbildung bis (linke Spalte auf der folgenden Seite) sind die ermittelten Schmalbandspektren für den Betrieb der WEA 4 bei einer mittleren Windgeschwindigkeit von ca. 5,5 m/s (in m Höhe) dargestellt. Am MP 1 in 1 m Entfernung zur Anlage sind deutlich sichtbare Maxima zu erkennen, am MP 2 in m Entfernung sind diese Maxima bereits weniger stark ausgeprägt. Die gemessenen Frequenzen entsprechen der Durchgangsfrequenz eines Rotorblattes (hier ca.,6 Hz) und seinen harmonischen Oberschwingungen bei 1,2 Hz, 1,8 Hz, 2,4 Hz, 3 Hz usw. Diese Signale verschwinden jeweils bei Abschaltung der Anlage. Bei den Darstellungen handelt es sich um Schmalbandspektren mit einer Auflösung von,1 Hz. Dabei ist zu beachten, dass die absoluten Pegelwerte von der gewählten Auflösung abhängen. Am MP 4 sind die Maxima noch erkennbar. Die höheren Pegel im Frequenzbereich an dem zur WEA 4 am weitesten entfernt gelegenen Messpunkt MP 4 lassen sich nicht auf den Betrieb der WEA zurückführen. Möglicherweise ist der Gesamtpegel durch Veränderung der Windsituation bei der Hintergrundmessung angestiegen. Wir haben diesen Punkt noch weiter untersucht. Die Abbildung 4.5-9a und 4.5-9b (rechte Spalte auf der folgenden Seite) zeigen die Situation zu anderen Zeitpunkten und Windgeschwindigkeiten am MP 4 in 6 m. Dabei ist erkennbar, dass hier der Hintergrundpegel (Anlage ausgeschaltet) den Betriebspegel (Anlage eingeschaltet) sogar übersteigt, was auf die genannten schwankenden Verhältnisse zurückzuführen ist. Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

31 Linearer Schallpegel in db MP1 / 1 m Abbildungen / / (links, von oben nach unten): Schmalbandspektren, gemessen an den Messpunkten MP 1 (1 m), MP 2 ( m) und MP 4 (6 m), jeweils bei eingeschalteter Anlage (Summe Betriebsgeräusch und Hintergrundgeräusch) und ausgeschalteter Anlage (Hintergrundgeräusch). Die Windgeschwindigkeit betrug 5,5 m/s. Gut erkennbar sind die bei laufender Anlage im Infraschallbereich unterhalb 6 Hz auftretenden diskreten Maxima an den näher ge legenen Messpunkten MP 1 und MP Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Abbildungen 4.5-9a und 4.5-9b (rechte Spalte, von oben nach unten): Weitere Schmalbandspektren am MP 4 (6 m). Hier ist erkennbar dass der Hintergrundpegel (Anlage aus) den Betriebspegel (Anlage an) sogar übersteigt. Die Windgeschwindigkeit betrug 6 m/s bzw. 7 m/s. Linearer Schallpegel in db MP2 / m Linearer Schallpegel in db MP4 / 6 m Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Linearer Schallpegel in db MP4 / 6 m Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Linearer Schallpegel in db MP4 / 6 m Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch Hintergrundgeräusch Gesamtgeräusch LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 31

32 Für den MP 1 in 1 m Entfernung zur Anlage WEA 4 sind in Abbildung 4.5- die Terzpegel von 1 Hz bis 8 Hz dargestellt. Erkennbar ist hier die Pegelreduktion durch das Ausschalten der Anlage (rechtes Bild im Vergleich zum linken). In beiden Fällen sind die jeweiligen Hinter grundgeräusche durch Wind enthalten. Den tieffrequenten Bereich von 1 Hz bis Hz stellt Abbildung für die drei Messpunkte vergleichend dar. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt etwas unterschiedlich sein können. Die Messpunkte MP 2 und MP 4 sind von der Anlage weiter entfernt als Messpunkt MP 1 ( m bzw. 6 m gegenüber 1 m). Man misst dort auch etwas niedrigere Werte, was mit steigender Frequenz deutlicher wird. Im Bereich des Infraschalls liegen die Kurven deutlich unterhalb der Wahrnehmungsschwelle. Zur Untersuchung der Abhängigkeit der tieffrequenten Emissionen bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten wurde eine Vielzahl von Messwerten erfasst und in Abbildung grafisch dargestellt. Jeder Punkt entspricht dabei einer einzelnen Messsequenz von Sekunden bei einer bestimmten Windgeschwindigkeit in m Höhe. Auf der horizontalen Achse ist diese Windgeschwindigkeit aufgetragen. Die senkrechte Achse stellt Schallpegelwerte dar. Die drei Schaubilder stellen die Verhältnisse an den jewei , 2, , 2, Gesamtgeräusch MP1 / 1 m Hintergrundgeräusch MP1 / 1 m Abbildung 4.5-: Darstellung der Terzpegel für den Messpunkt in 1 m Entfernung links Anlage in Betrieb, rechts Anlage ausgeschaltet. Im Nahbereich sind Pegelreduktionen durch das Ausschalten der Anlage erkennbar. Die Mittelungszeiten betrugen 1 s, die mittlere Windgeschwindigkeit in m Höhe 5,5 m/s und in Gondelhöhe 11 m/s. Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind. Abbildung (rechts): Vergleichende frequenzabhängige Darstellung der korrigierten Terzschallpegel bei eingeschalteter Anlage WEA 4. Die Abstände zur Anlage betrugen 1 m (MP 1), m (MP 2) und 6 m (MP 4). Zu beachten ist, dass jeweils auch die Hintergrundgeräusche (Wind, Vegetation) enthalten sind und diese am jeweiligen Messpunkt unterschiedlich sein können. Die Windgeschwindigkeit betrug 5,5 m/s. Zur Orientierung wurde die Wahrnehmungsschwelle mit angegeben ,6 1,25 2 2,5 3, Wahrnehmungsschwelle MP1 / 1 m 8 12, ,5 63 MP2 / m MP4 / 6 m 32 Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW

33 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP1 / 1 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP2 / m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s 9 Schallpegel in db(g) bzw. db(a) MP4 / 6 m 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5,,5 Windgeschwindigkeit in m Höhe in m/s Gesamtgeräusch L Aeq Gesamtgeräusch L Geq Hintergrundgeräusch L Geq Abbildung : Abhängigkeit des Infraschallpegels (G-bewerteter Schallpegel) von der Windgeschwindigkeit bei ein- und ausgeschalteter Anlage WEA 4 (rote bzw. grüne Punkte). Zum Vergleich ist der A-bewertete Pegel (Hörschall) angegeben (jeweils untere violette Punkte). Das obere Bild bezieht sich auf den Messpunkt MP 1 in 1 m, das mittlere Bild auf Messpunkt MP 2 in m und das untere auf Messpunkt MP 4 in 6 m Entfernung von der Anlage. Weitere Erläuterungen siehe Text. LUBW Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 33

34 ligen Messpunkten in den Entfernungen 1 m (obere Abbildung), m (mittlere Abbildung) und 6 m (untere Abbildung) dar. Die violetten Punkte, die jeweils den unteren Wertebereich bilden, stellen den Hörschall dar, angegeben in db(a). Gut erkennbar ist, dass im Abstand 1 m (oberes Bild) die gemessenen A-Pegel höher liegen als bei den Messpunkten in m bzw. 6 m Entfernung zur Anlage. Zur Darstellung des tieffrequenten Schalls inkl. Infraschall wurde die Abhängigkeit des G-bewerteten Schallpegels, angegeben als db(g), von der Windgeschwindigkeit untersucht und dargestellt. Die roten Punkte stellen den G-bewerteten Schallpegel bei eingeschalteter Anlage dar, die grünen Punkte bei ausgeschalteter Anlage. Die Daten in Abbildung zeigen, dass der G-bewertete Schalldruckpegel an den untersuchten Messpunkten bei Betrieb der WEA mit steigender Windgeschwindigkeit leicht ansteigt. Für den G-bewerteten Schalldruckpegel des Hintergrundgeräuschs kann für die überwiegende Messzeit kein Zusammenhang mit der Windgeschwindigkeit festgestellt werden. Die Messwerte liegen aber auch bei ausgeschalteter Anlage aufgrund stark schwankender Windverhältnisse (Böen, Turbulenzen) in der gleichen Größenordnung. Lediglich für einen späten, ca. -minütigen Messzeitraum ab : Uhr wurden für das Hintergrundgeräusch reduzierte Pegel festgestellt. In diesem Zeitraum lag die mittlere normierte Windgeschwindigkeit relativ konstant bei 5,5 m/s. 4.6 Messergebnisse aus der Literatur Im Folgenden wird kurz auf einige wenige bisher vorliegende, öffentlich zugängliche Messergebnisse über Infraschall und tieffrequente Geräusche an Windenergieanlagen eingegangen. Insgesamt ist Zahl der weltweiten Publikation zu diesem Thema überschaubar, aber auch nicht gering. In den hier vorgestellten Publikationen finden sich z. T. noch viele weitergehende Literaturverweise. In der Auswahl wollten wir einerseits deutschsprachige Publikationen vorstellen (Mecklenburg Vorpommern, Bayern), aber auch wichtige europäische (Dänemark) und internationale (Australien) Studien und Messprogramme benennen. Der hier vorliegende Zwischenbericht ist jedoch keine Literaturstudie, so dass eine Beschränkung notwendig ist. MECKLENBURG-VORPOMMERN Die Fa. Kötter Consulting, Rheine, führte in den Jahren 5 und 9 im Auftrag des Landes Mecklenburg Vorpommern, Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie (LUNG), Emissions- und Immissionsmessungen an einem Windpark durch, der insgesamt 14 Anlagen enthielt. Der Bericht ist öffentlich zugänglich [12]. Zusammenfassend kommen die Autoren zu folgenden Schlussfolgerungen: Schallpegel in db bzw. db(a) Abbildung 4.6-1: Pegel-Zeitverlauf am Emissionsort (außen) in Anlagennähe. Die untere, magentafarbene Kurve stellt den Verlauf des A-bewerteten hörbaren Schallpegels dar. Die deutlich erkennbare stufenweise Abnahme des Schallpegels korreliert mit den unterschiedlichen Betriebszuständen (ganz links alle Anlagen an, dann zwei Anlagen aus, dann alle Anlagen aus). Zuletzt erhöht sich der A-bewertete Schallpegel wieder, wenn alle Anlagen angeschaltet werden (ganz rechts). Bemerkenswerterweise verändert sich der 8-Hz-Infraschallpegel kaum merklich (blaue, stärker streuende Punkte). Im Messbericht finden sich auch Darstellungen für Hz und 63 Hz; bei diesen tiefen Frequenzen konnten die Betriebszustände im Nahfeld registriert werden. Quelle: [12], dortige Abbildung 9, S. 24, Angaben hinzugefügt. Abbildung 4.6-2: Immission: Darstellung der Pegel tiefer Frequenzen in Abhängigkeit der Terzfrequenz innerhalb eines Wohnhauses in m Entfernung. Zwischen den Betriebszuständen alle WEA an und dem Hintergrundgeräusch ist kein nennenswerter Unterschied zu erkennen. Die Hörschwellenkurve wird im Infra-schallbereich deutlich unterschritten. Quelle: [12], dortige Abbildung 21, Seite Zwischenbericht Messprojekt tieffrequente Geräusche und Infraschall 14 LUBW