Windenergieanlagen (WEA) wird die Gesundheit der Anwohner beeinträchtigt? Dipl.-Phys. Dr. Bernhard Brenner, Prof. Dr.

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1 Windenergieanlagen (WEA) wird die Gesundheit der Anwohner beeinträchtigt? Dipl.-Phys. Dr. Bernhard Brenner, Prof. Dr. Caroline Herr

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3 Unterscheidung: Hörschall und Infraschall, tiefe Töne Hörschall, Infraschall sowie tiefe Töne werden anhand ihrer Frequenz bzw. Wellenlänge unterschieden Quelle: LfU, LGL (2012): Windkraftanlagen beeinträchtigt Infraschall unsere Gesundheit? 3

4 Empfindlichkeit des Gehörs für Hörschall (20 Hz 16 khz) Gleich laut empfundene Schallpegel - Kurven gleicher Lautstärke Empfindlichkeit des Gehörs ist frequenzabhängig! Deutliche Abnahme zu tiefen Tönen f < 100 Hz Tiefe Töne werden deutlich leiser empfunden als Töne im Sprach-frequenzbereich Quelle: LfU (2013): Lärm Hören, messen und bewerten 4

5 Hör- / Wahrnehmungsschwelle im Infraschallbereich (< 20 Hz) und tieffrequenten Schallbereich (8-100 Hz) Infraschallbereich: geringe Sensitivität des Gehörs ( Durchschnittsbürger: 20Hz ab rd. 71dB; individuell höhere Sensitivitäten! ) Tonhöhe nicht hörbar Lautstärke verbunden mit einem Druckgefühl auf den Ohren wahrnehmbar Luftdruckänderungen als Pulsieren und Vibrationen wahrnehmbar Schallpegel in db Frequenz in Hertz Hörschwelle nach ISO:226, 2003 and Watanabe + Moller 1990 Wahrnehmungsschwelle aus E DIN 45680:

6 Individuelle Wahrnehmung / Aktivität im auditiven Cortex bei Stimulation durch tieffrequenten Schall Mittlere Hörschwelle bestätigt! (Kuehler et al., 2015) Infraschall weit unter Hörschwelle wahrnehmbar (Feldmann & Pitten, 2004)*; ca. 2,5 % der Bevölkerung um mind. 12 db sensitiver als der Durchschnitt (Leventhall, 2004)* * zitiert in der EMPFEHLUNG DES ROBERT KOCH-INSTITUTS, 2007 Hörschwelle für alltäglichen Infraschall liegt bei vielen Menschen bis zu eine Oktave tiefer** Hirnreaktionen für Stimuli an Wahrnehm.-Schwelle** **Investigation of perception at infrasound frequencies by functional magnetic resonance imaging and magnetoencephalography, ICSV 2015 Martin Bauer, Tilmann Sander-Thömmes, Albrecht Ihlenfeld Physikalisch-Technische Bundesanstalt Berlin Simone Kühn (Max-Planck-Institute of Human Development) Max-Planck-Institut für Bildungsforschung Robert Kühler, Christian Koch Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig 6

7 Wirkungen des Hörschalls Wirkungen des Infraschalls Schallpegel Schallpegel 135 db(a) akute Gehörschäden 140 db akute Gehörschäden 85 db(a) 40 db(a) aurale Wirkungen extra-aurale Wirkungen (Belästigung, Stress, Schlafstörungen, gestörte Kommunikation ) 71 db extra-aurale Wirkungen (Belästigung, Ermüdung ) Wahrnehmungsschwelle (20 Hz) Bei Schallpegeln db oberhalb der Hörschwelle* auch nicht-auditive Wahrnehmung durch: Vibration und Pulsation Lenden-, Gesäß-, Oberschenkel-, Wadenbereich 0 db Hörschwelle (2 khz) Brustkorb (Lunge), Nase oder Stirnhöhlen *Moller H, Pedersen CS: Hearing at low and infrasonic frequencies. Noise & Health 2004; 6:

8 Gesundheitliche Wirkungen von Hörschall aus WEA (Merlin et al. 2014) 7 Studien identifiziert, alles Hörschall - Querschnittstudien Ergebnisse konsistent hinsichtlich Lärmbelästigung, aber stark beeinflusst von visueller Belästigung konsistent hinsichtlich Beeinträchtigungen des Schlafes Inkonsistenzen hinsichtlich Lebensqualität und anderer gesundheitlicher Wirkungen Aussagekraft der Studien wird als gering eingeschätzt aufgrund möglicher Verzerrung der Studienergebnisse niedriger Teilnahmeraten in den Studien (mögliche Selektionseffekte) 8

9 Gesundheitlich relevante Wirkungen von Infraschall oberhalb der Hörschwelle: Belästigung und physiologische / gesundheitliche Effekte unter der Hörschwelle: kein Hinweis auf gesundheitlich relevante Wirkungen (Knopper & Ollson, 2011) (Baliatsas et al., 2016) (Tonin et al., 2016) Bildquelle Anregung der äußeren Haarzellen im Innenohr ( schallverstärkende Funktion erhöhte Sensitivität des Hörens): Schalldruck >? db (Salt & Hullar 2010) (Kugler et al., 2014) Anregung der vestibulären Haarzellen im Gleichgewichtsorgan bei f < 10 Hz: Schalldruck >? db (Salt & Lichtenhan, 2014) (Schomer et al., 2015) Umweltmedizinische Relevanz im Zusammenhang mit WEA - Immissionen? Henry Gray ( ). Anatomy of the Human Body Quelle: 9

10 Abstandsbezogene Hörschall Immissionen von WEA Beurteilungsgrundlage: A-Bewertung (d.h. Infraschall deutlich unterbewertet) Immissionsrichtwerte (IR) TA Lärm Gebietsnutzung IR tags in [db(a)] IR nachts in [db(a)] Gewerbegebiet Mischgebiet allgemeines Wohngebiet reines Wohngebiet Bild-Quelle: Bundesverband Windenergie 10

11 Messung / Beurteilung tieffrequenter Immissionen < 90 Hz* TA Lärm: wenn vorherrschende Energieanteile unter 90 Hz liegen, d.h. Differenz zwischen C- und A- bewerteten Pegel L CF L AF > 20 db*: DIN (nach Frequenzen differenzierte Beurteilung der Immission; bei WEA bisher nicht anzuwenden! ) * Wahrnehmung im tieffrequenten Bereich nicht mehr durch den Verlauf der sonst üblichen A-Bewertung richtig beschrieben. Lärm ist tieffrequent im Sinn von DIN 45680, wenn vorherrschende Energieanteile unter 90Hz liegen; in der Regel ist dann die Differenz zwischen dem C- und dem A-bewerteten Pegel LCF -LAF > 20dB 11

12 Schallemissionen / -Immissionen von WEA Emissionen (Schallabgabe der WEA) Schallemission durch rotierende Rotorblätter insbes. abhängig von Windgeschwindigkeit Immissionen (Schalleintrag i.d. Umgebung) durch Windturbinen erzeugter Schall beeinhaltet Infraschallanteile (f<20hz) und Hörschallanteile (f>20hz) mit einem periodischen Muster (Windturbinensignatur) durch ortsübliche Hintergrundgeräusche sowie durch Luftturbulenzen an der Anlage können auch Pulsationen (d.h. Schalldruckschwankungen) auftreten Quelle Abb: The results of an acoustic testing program Cape Bridgewater Wind Farm 12

13 Schall - Immissionsmessungen in der Umgebung von WEA Schall-Immissionsmessungen des Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU) Messreihe vom an 2 Windenergieanlagen (2,3 MW u. 2,4 MW): elektrische Leistung der WEA Vwind Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe (ca. 140 m) Vwind(10m) Windgeschwindigkeit in 10 m Höhe (gemessen) rpm Umdrehungen pro Minute (Rotor, od. Generator) L_MPL2a Schalldruckpegel am MPL2 (Außenmessung, TA Lärm) L_MPL3i Schalldruckpegel am MPL3 (Innenmessung, DIN 45680) LA(t)_Ro Schalldruckpegel auf schallharter Platte (ca. 180 m zu WEA 1) L_Ro Terzpegel unbewertet an Ro (180 m zur WEA 1 HS Hörschwelle nach DIN WS Wahrnehmungsschwelle nach DIN (neu) L2a Terzpegel unbewertet am L2a (Außenmesspunkt ca. 900m) L3i Terzpegel unbewertet am L3i (Innenmesspunkt ca. 900m) 13

14 Schall - Immissionen (f < 100 Hz) von WEA - verschiedene Immissionsorte Vergleich der Schallimmissionspegel (unbewertet) bei aus- und angeschalteter WEA an relevanten Immissionsorten (Außen und Innenraum) Messreihe (LfU) vom an 2 Windenergieanlagen (2,3 MW u. 2,4 MW). Anlagen befanden sich in süd-östlicher Richtung zum Immissionsort, d.h. Mitwindsituation v = 10 m/s Durch Terz- bzw. Oktav-Analyse wurden einzelne Frequenzspitzen wegmittelt! 14

15 Schall - Immissionen von WEA - Ort der höchsten Schallpegel Vergleich der Schallimmissionspegel (unbewertet) bei aus- und angeschalteter WEA am Ort der höchsten Immissionen (180 m Entfernung)* Durch Terz- bzw. Oktav-Analyse wurden einzelne Frequenzspitzen wegmittelt! WEA ein WEA aus * Messungen des Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU): Messreihe vom an 2 Windenergieanlagen (2,3 MW u. 2,4 MW). Anlagen befanden sich in süd-östlicher Richtung zum Immissionsort, d.h. Mitwindsituation v = 10 m/s. 15

16 Schall-Immissionen von WEA - verschiedene Immissionsorte Vergleich der Schallimmissionspegel (unbewertet) bei aus- und angeschalteter WEA an relevanten Immissionsorten (Außen und Innenraum) (ca. 900 m Entfernung) Messreihe (LfU) vom an 2 Windenergieanlagen (2,3 MW u. 2,4 MW). Anlagen befanden sich in süd-östlicher Richtung zum Immissionsort, d.h. Mitwindsituation v = 10 m/s WEA ein WEA aus Durch Terz- bzw. Oktav-Analyse wurden einzelne Frequenzspitzen wegmittelt! 16

17 FAZIT Infraschall wird von unterschiedlichen natürlichen und technischen Quellen hervorgerufen. WEA leisten hierzu keinen wesentlichen Beitrag. Die von WEA verursachten Infraschallpegel liegen deutlich unterhalb der Wahrnehmungsschwelle des Menschen. Im Hörschallbereich ist Lärmbelästigung, aber stark beeinflusst von visueller Belästigung, sowie Beeinträchtigungen des Schlafes möglich. Im Sinne des vorbeugenden Gesundheitsschutzes besteht Forschungsbedarf bzgl. künstlicher Quellen von Infraschall und das Zusammenwirken von tieffrequenten und hörbaren Schallimmissionen von WEA. 17