Besonderheiten der Schallimmissionsprognose für Windenergieanlagen

Transkript

1 Besonderheiten der Schallimmissionsprognose für Windenergieanlagen Seminar 17/2013 Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie 29. Mai 2013

2 Besonderheiten der Schallimmissionsprognose für Windenergieanlagen Inhalt: Motivation Besonderheiten Regelwerke und Literatur Hinweise zur Anwendung der Regelwerke Schallausbreitungsrechnung Obere Vertrauensbereichsgrenze Literaturhinweise / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 2

3 Motivation Die Immissionsschutzbehörden in Thüringen erhalten Genehmigungsanträge für die Errichtung und den Betrieb von Windenergieanlagen (WEA). Dazu werden Schallimmissionsprognosen von verschiedenen Anbietern in zahlreichen Varianten eingereicht, welche dann zu prüfen sind. Anfragen von Antragstellern, Herstellern oder Ingenieurbüros zur Vorgehensweise werden an die einzelnen Behörden gestellt. Die Vorgehensweise bei der Schallimmissionsprognose für WEA unterscheidet sich von derjenigen bei anderen Anlagen durch einige Besonderheiten / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 3

4 Schalltechnische Besonderheiten bei WEA Hohe Quellen Große Quellen Meist mehrere Anlagen zusammen (Windpark) -> Richtwerte werden in der Planung ausgeschöpft Messung am Immissionsort kaum machbar, deshalb Messung der Emission und Immissionsprognose empfohlen (LAI-Hinweise) Spezielles Verfahren der Emissionsermittlung (FGW-Richtlinie und DIN IEC ) Spezielle Angabe der Emissionsdaten: Garantiewert oder Messwert bzw. Mittelwert von Messwerten (DIN EN bzw. IEC/TS ) Besonderheiten der Schallabstrahlung Richtwirkung der aerodynamischen Quellen (Rotor) Maschinengeräusche (Gondel) Besonderheiten der Schallausbreitung / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 4

5 Regelwerke Sechste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm - TA Lärm), 26. August 1998 DIN ISO : , Akustik, Dämpfung des Schalls bei der Ausbreitung im Freien, Teil 2: Allgemeines Berechnungsverfahren Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen, LAI, 2005 Technische Richtlinien für Windenergieanlagen, Teil 1: Bestimmung der Schallemissionswerte (FGW-Richtlinie), Fördergesellschaft Windenergie, Rev. 18, Stand DIN EN : , Windenergieanlagen - Teil 11: Schallmessverfahren IEC/TS : Wind turbines. Declaration of apparent sound power level and tonality values / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 5

6 TA Lärm A.2.1: Prognoseverfahren Überschlägige Prognose (ÜP) Detaillierte Prognose (DP) Vereinfachtes Verfahren zur Vorplanung und bei Nichtüberschreiten der Immissionsrichtwerte frequenzselektiv in Oktavbändern mit A-bewerteten Einzahlwerten A.2.6: Qualität der Prognose ist anzugeben Verweis auf DIN ISO / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 6

7 DIN ISO Alternatives Verfahren (7.3.2): Breitbandpegel L pa Das Richtwirkungsmaß D Ω ist in der Richtwirkungskorrektur D C enthalten. C met Prognosegenauigkeit ±3 db mittlere Höhe h 30 m; Abstand d 1000 m entspricht 2 σ (95,45% Wahrscheinlichkeit, dass der wahre Wert im Intervall liegt), somit σ = 1,5 (entfernungsunabhängige Unsicherheit für Ausbreitungsrechnung) Berücksichtigung von Hindernissen und Reflektoren Software / Modell Ortsbesichtigung erforderlich (Reflexionen möglich) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 7

8 DIN ISO Ergebnistabelle (LimA) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 8

9 DIN ISO ds: Abstand zum Immissionsort Dc: Richtwirkungskorrektur (Raumwinkelmaß) Cmet: Meteorologiekorrektur Adiv: Dämpfung aufgrund geometrischer Ausbreitung A div = [ 20 lg (d/d 0 ) + 11] db mit d 0 = 1 m / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 9

10 DIN ISO Ergebnistabelle (WindPro) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 10

11 Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen, LAI, Emissionsmessungen zur Ermittlung der Eingangskenngrößen für Schallimmissionsprognosen: Verweis auf FGW-Richtlinie in der jeweils gültigen Fassung (derzeit Revision 18) Schallleistungspegel für 6 10 m/s standardisierte Windgeschwindigkeit bzw. bis 95% Nennleistung (maßgeblicher Betriebszustand) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 11

12 Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen, LAI, Schallimmissionsprognosen: Ortsbesichtigung Mittlerer immissionswirksamer Schallleistungspegel, der zum höchsten Beurteilungspegel führt Tonzuschlag K T (d > 300 m) aus Tonzuschlag im Nahbereich K TN 0 db < K TN < 2 db Tonzuschlag K T = 0 db 2 db < K TN < 4 db Tonzuschlag K T = 3 db K TN > 4 db Tonzuschlag K T = 6 db Impulszuschlag K I (d > 300 m) aus Impulszuschlag im Nahbereich K IN 0 db < K IN < 2 db Impulszuschlag K I = 0 db 2 db < K IN < 4 db Impulszuschlag K I = 3 db K IN > 4 db Impulszuschlag K I = 6 db / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 12

13 Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen, LAI, 2005 Bodeneffekt: alternatives Berechnungsverfahren nach ISO , Nr (da bei hochliegenden Quellen das allgemeine Verfahren die Bodendämpfung überbewertet) Wir empfehlen auch C met = / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 13

14 Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen, LAI, 2005 Nachweis der Einhaltung des IRW mit 90%iger Sicherheit σ P Serienstreuung (s oder 1,2 db) σ R Vergleichsstreuung (0,5 db) σ d Streuung bei Ausbreitungsrechnung entfernungsabhängig (siehe Probst u. Donner 2002, Erlass BB) nicht entfernungsabhängig (ISO > 1,5 db) obere Vertrauensbereichsgrenze des Immissionspegels: Standardnormalvariable k (90%) = 1, / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 14

15 Parameter der Normalverteilung: Gaußsche Normalverteilung / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 15

16 Zahlenbeispiel: Obere Vertrauensbereichsgrenze / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 16

17 FGW-Richtlinie A-bewerteter immissionsrelevanter Schallleistungspegel nach IEC (ed. 2) Windgeschwindigkeit aus Wirkleistung (eigene 3-Leiter-Messung des Stromes) Gondelanemometermethode bei kürzeren Mittelungszeiten als 1 min Regressionsanalyse (stall: 3. Ordnung, pitch: 4. Ordnung) Messunsicherheiten in Anlehnung an IEC , Anhang D, Unsicherheitsanteile nach FGW-Richtlinie Rotordrehzahl erfassen bei drehzahlvariablen Anlagen Turbulenzintensität Herstellerbescheinigung (Anhang A oder Kurzfassung) Auszug aus dem Prüfbericht (Anhang B) Eventuell Zusammenfassung der Ergebnisse mehrerer Einzelmessungen (Anhang D) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 17

18 DIN EN Messung auf schallharter Platte, Referenzmesspunkt Festlegung der Messanordnung Verfahren zur Tonhaltigkeitsbestimmung Angaben im Bericht Beurteilung der Messunsicherheit (Anhang D) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 18

19 Probst und Donner: Die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei der Immissionsprognose, Zeitschrift für Lärmbekämpfung 49 (2002), Heft 3 Einwirkung mehrerer Anlagen mit verschiedenen Beiträgen zum Beurteilungspegel Gesamtunsicherheit wird geringer bei Zusammenwirkung von vielen Quellen mit voneinander unabhängigen Unsicherheiten: bei n gleichen Quellen: 10, 10, Ansatz für entfernungsabhängige Standardabweichung σ D für die Schallausbreitungsrechnung - Dieser wird aber kaum angewandt! (siehe auch WEA-Geräuschimmissionserlass, Brandenburg, 2003) / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 19

20 Spektrum Spektren des A-bewerteten Schallleistungspegels von 45 WEA mit Leistungen im Bereich 75 kw 3,6 MW können folgender Veröffentlichung entnommen werden: Henrik Møller, Christian Sejer Pedersen: Low-frequency noise from large wind turbines. J. Acoust. Soc. Am. 129 (6), June / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 20

21 Schallquellen Eine Darstellung der Schallquellenverteilung in der Rotorebene einer Windenergieanlage, gewonnen mit Hilfe eines Mikrofonarrays, ist folgender Veröffentlichung zu entnehmen: S. Oerlemans, P. Sijtsma, B. Méndez López: Location and quantification of noise sources on a wind turbine. National Aerospace Laboratory NLR. Report no. NLR- TP December / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 21

22 Literatur Probst und Donner: Die Unsicherheit des Beurteilungspegels bei der Immissionsprognose, Zeitschrift für Lärmbekämpfung 49 (2002), Heft 3 Erlass des Ministeriums für Landwirtschaft, Umweltschutz und Raumordnung des Landes Brandenburg zu Anforderungen an die Geräuschimmissionsprognose und an die Nachweismessung bei Windenergieanlagen (WEA) WEA-Geräuschimmissionserlass vom 31. Juli 2003 Materialien Nr. 63, Windenergieanlagen und Immissionsschutz Landesumweltamt NRW, Essen / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Christoph Fritzsche Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie Göschwitzer Straße Jena Tel.: / Schallimmissionsprognose bei WEA - Christoph Fritzsche, TLUG 23