Schallimmissionsprognose. Teil 1: Informationsveranstaltung Windenergie Wildeshausen

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1 Projektnummer: Projektbezeichnung: Bürgerinformationsveranstaltung zum Thema Windenergie in Wildeshausen Kunde: Bearbeiter: Landkreis Oldenburg Dipl.-Ing. Oliver Bunk Teil 1: Schallimmissionsprognose 2 1

2 1. Schallimmissionsprognose Grundlagen TA Lärm Grundlage der Erstellung einer Schallimmissionsprognose bildet die TA Lärm ( Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkungen ). Hier sind Grundsätzliches wie die Immissionsrichtwerte oder die Vorgehensweise zur Berechnung vorgegeben (August 1998). DIN ISO Verfahren zur Berechnung der Dämpfung des Schall bei der Ausbreitung im Freien zur Bestimmung von Geräuschimmissionen in der Wohnnachbarschaft (Oktober 1999). Hinweise LAI Der Länderausschuss Immissionen (LAI) hat ergänzend zur TA Lärm Empfehlungen zum Umgang mit Immissionen von WEA / WP herausgegeben (März 2005). FGW-Richtlinie Technische Richtlinie zur Vereinheitlichung eines Messverfahrens für die Bestimmung von schalltechnischen Parametern wie Schallleistungspegel, Tonhaltigkeit und Impulshaltigkeit (aktuell Rev. 18, Februar 2008) Schallimmissionsprognose Ortstermin Wohnhäuser Aufnahme der relevanten Wohnhäuser mit Begutachtung der Fassaden, Stockwerke und Geometrien. Abstimmung mit den zuständigen Behörden zur Gebietseinstufung und somit Festlegung der Immissionsrichtwerte. Weitere Quellen Weiträumige Untersuchung zu weiteren gewerblichen Quellen, welche im Sinne der TA Lärm als Vorbelastung am Standort auf die zu untersuchenden Wohnhäuser einwirken (Einwirkbereich) und mit zu berücksichtigen sind. Einstufung Immissionsort Tag Nacht Industriegebiet 70 db(a) 70 db(a) Gewerbegebiet 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 45 db(a) 35 db(a) 4 2

3 1. Schallimmissionsprognose Vorbelastung Gewerbegebiete Untersuchung der vom Gewerbegebiet ausgehenden Immissionen. Rechnerische Einbindung der berechneten Immissionspegelbeiträge an den umliegenden Wohnhäusern. Landwirtschaftliche Betriebe Untersuchung der von landwirtschaftlichen Betrieben ausgehenden Immissionen. Hierzu zählen Biogasanlagen, als auch Lüfter von Ställen. Windenergieanlagen Einbeziehung der bestehenden sowie der geplanten Windenergieanlagen am Standort. Verkehrs- und Fluglärm Gehen nicht mit in die Berechnungen ein. Diese sind separat zu betrachten Schallimmissionsprognose Zusatzbelastung Schalltechnische Berichte Geben Aufschluss über die zu verwendenden Daten wie Schallleistungspegel und Zuschläge zu Ton-und Impulshaltigkeit des geplanten WEA-Typs. Idealerweise sind Dreifachmessungen (Zusammenfassung mehrerer Messungen) zu verwenden, um Kenntnis über die Streuung der Pegel der WEA zu erhalten. Sicherheitszuschlag Zusätzlich zu dem immissionsrelevanten Schallleistungspegel (inkl. Zuschläge) wird ein Sicherheitszuschlag aufaddiert. Dieser ist abhängig von der bislang vorliegenden Anzahl an Messungen: Keine FGW-konforme oder bis zwei zu Messungen = 2 db Drei oder mehr Messungen = 0 db Garantiewerte Die Hersteller arbeiten mit vorgegebenen Garantiewerten. Diese sind meist höher als die vermessen Werte. 6 3

4 1. Schallimmissionsprognose Berechnungsergebnisse Immissionsorte in der Nachbarschaft Immissionsrichtwerte nachts in db(a) Vorbelastung nachts in db(a) Zusatzbelastung nachts in db(a) Gesamtbelastung nachts in db(a) IO-1, Musterstraße IO-2, Musterweg IO-3, Musterallee IO-4, Zum Musterberg IO-5, Musterring Betriebsweisen WEA Tag: alle WEA im offenen Betrieb Nacht: Abregelung WEA bei Überschreitung von Immissionsrichtwerten Beurteilung Prüfung, ob der Beurteilungspegel aus den Berechnungen den Immissionsrichtwert einhält oder unterschreitet Schallimmissionsprognose Rasterlärmkarte 45 db(a) 40 db(a) 35 db(a) 8 4

5 Teil 2: Emissions- und Immissionsmessungen 9 2. Schallquellen WEA Rotor 1. Rotor: Drehbewegung des Rotors Schäden auf der Oberfläche Gondel 2. Gondel Abstrahlung durch drehende Bauteile wie Generator, Getriebe, Wellen Lüfter, Azimutverstellungund elektronische Bauteile und weitere Quellen Turm 3. Turm Weitergabe des entstehenden Körperschalls(Sekundärschall) Durch große Oberfläche besitzt dieser gute Abstrahleigenschaften 10 5

6 2. Emissionsmessung Durchführung Messung einer einzelnen WEA (Abschalten umliegender WEA) Wind Platzierung einer schallharten Platte für die Mikrofonanordnung D R1 Mikrofon im Lee hinter der WEA (Mitwindsituation) Verwendung primärer und sekundärer Windschirm (Vermeidung von Fremdgeräuschen) H Achten auf Fremdgeräusche RMP R 0 = H + D / Emissionsmessung Schallleistungspegel 3 MW xxxxxx FGW-konforme Emissionsmessung für pitchgeregelte WEA max. Schallleistungspegel mit L WA = 105 db(a) Lautester Betriebszustand im BIN 8 m/s 13 6

7 2. Immissionsmessung Durchführung Bei Ermittlung der Beurteilungspegel per Immissionsmessungen nach TA Lärm ist der Nachweis im Nachtzeitraum 0,5 m vor dem geöffneten Fenster zu führen. Häufig ist jedoch um die Häuser höhere Vegetation vorhanden, welche starke Hintergrundgeräusche verursacht. In Abstimmung mit dem Auftraggeber und der zuständigen Behörde wird die Messung auf einem Ersatzimmissionsort (EIO) nahe den Wohngebäuden des jeweiligen Immissionsorts durchgeführt. Die aufgenommenen Schalldruckpegel werden mittels Abstandskorrektur auf die jeweiligen Immissionsorte umgerechnet Immissionsmessung Schalldruckpegel Verdeckungen bei Immissionsmessung Schalldruckpegel L Aeq am Ersatzimmissionsort über die xxxx Anemometerwindgeschwindigkeit v 10 ; Standort: WP Laer Schalldruckpegel L Aeq [db(a)] y = 0,84419x + 48,88433 y = 1,0927x + 46, Windgeschw indigkeit v 10 [m/s] WEA an WEA aus Linear (WEA an) 16 7

8 Teil 3: Schattenwurf Schattenwurfprognose - Wirkungsuntersuchungen Dr. Johannes Pohl, Dr. Franz Faul, Prof. Dr. Rainer Mausfeld: Belästigung durch periodischen Schattenwurf von Windenergieanlagen. Institut für Psychologie der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 31. Juli 1999 Dr. Johannes Pohl, Dipl.-Ing. Joachim Gabriel, Prof. Dr. Gundula Hübner: Untersuchung der Beeinträchtigung von Anwohnern durch Geräuschemissionen von Windenergieanlagen und Ableitung übertragbarer Interventionsstrategien zur Verminderung dieser. Abschlussbericht. Halle (Saale), den

9 3. Schattenwurfprognose - Immissionen 3 BImSchG: (2) Immissionen im Sinne dieses Gesetzes sind auf Menschen, Tiere und Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur-und sonstige Sachgüter einwirkende Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen, Licht, Wärme, Strahlen und ähnliche Umwelteinwirkungen. Keine Immission i.s. BImSchG: Die Drehbewegung des Rotors an sich (Bewegungssuggestion) sowie die optisch bedrängende Wirkung Lichtreflexionen bei WEA Lichtblitze, Discoeffekt Periodischer Schattenwurf bei WEA Quelle: Rainer Kindel, LANUV NRW Schattenwurfprognose Bearbeitungsgrundlagen LAI-Hinweise zur Ermittlung und Beurteilung der optischen Immissionen von Windenergieanlagen (WEA- Schattenwurf-Hinweise), verabschiedet auf der 103. Sitzung des Länderausschusses für Immissionsschutz, Bundes-Immissionsschutzgesetz in der Fassung der Bekanntmachung vom 17. Mai 2013 (BGBI. S. 1274), das durch Artikel 1 des Gesetzes vom 20. November 2014 (BGBI. S. 1740) geändert worden ist. Geometrie der WEA, Rotorblätter, Turmhöhe, etc. (z.b. Datenbank WindPRO, EMD International A/S, DK) Kartenmaterial, Geländemodell Fotodokumentation des jeweiligen Ortstermins 20 9

10 3. Schattenwurfprognose Beurteilung Grenzwerte für die astronomisch maximal mögliche Beschattungsdauer (theoretische Größe): 30 Stunden/Jahr und 30 Minuten/Tag Bei Überschreitung von allen WEA im Umkreis an den Immissionsorten, wird ebenfalls eine Überschreitung der realen Beschattungszeiten abgeleitet (8 Stunden/ Jahr). Für eine Betrachtung der astronomisch maximal möglichen Beschattungsdauer wird vorausgesetzt: Die Sonne scheint durchgehend täglich von Sonnenauf- bis -untergang. Ausreichender Wind für eine dauerhafte Bewegung der Rotoren (100% Verfügbarkeit). Die WEA sind immer in Betrieb und stehen mit der Rotorfläche immer senkrecht zur Sonneneinfallsrichtung. Minimale relevante Sonnenhöhe über Horizont mit 3. Es werden keine Hindernisse angenommen, die eine abschirmende Wirkung besitzen. Schattenrezeptoren am Gebäude im Gewächshausmodus, d. h. der Schatten wirkt von allen Seiten ein. Bei Überschreitungen werden Abschaltvorrichtungen in den WEA installiert und zeitliche Strategien entwickelt Schattenwurfprognose Rasterimmissionskarte Schattenwurf einer WEA Schattenwurf mehrerer WEA 22 10

11 Teil 4: Tieffrequente Geräusche Tieffrequente Geräusche Grundlagen Neben dem klassischen hörbaren Schall wird oftmals auch von Schall im nichthörbarem Bereich, den tieffrequenten Geräuschen oder auch dem Infraschall gesprochen: Tieffrequente Geräusche Definieren sich über den Frequenzbereich von ca. 10 Hz bis 90 Hz Breiten sich von der Quelle durch Luftschall oder Körperschall aus Bei Körperschallausbreitung werden Schwingungen von der Quelle durch feste Stoffe (z. B. Fundamente, Boden, Decken oder Wände) zum Immissionsort hin übertragen Infraschall Schall unterhalb des normalen Hörbereiches des Menschen mit einer Frequenz unter 20 Hz Aufgrund seiner hohen Wellenlänge wird Infraschall von Schutzwällen oder Gebäuden kaum gedämpft Eine Abnahme erfolgt vor allem durch die Entfernung 24 11

12 4. Tieffrequente Geräusche Hörschwelle 1 Quelle Graphik: Tieffrequente Geräusche Hörschwelle 2 Quelle: LIS-Bericht Nr. 38, Beurteilung und Minderung tieffrequenter Geräusche, K. H. Wietlake,

13 4. Tieffrequente Geräusche - Wahrnehmung Mensch Wahrnehmung und Wirkung tieffrequenter Geräusche weichen deutlich von mittel-oder hochfrequenter bzw. schmal-oder breitbandigen Geräuschen ab: Im Frequenzbereich von 20 Hz bis 60 Hz sind die Geräusche bei entsprechenden Pegeln hörbar, jedoch ist die Tonhöhenempfindung nur sehr schwach ausgeprägt. Vielfach sind Schwebungen wahrzunehmen. Die Betroffenen klagen oft über ein im Kopf auftretendes Dröhn-, Schwingungs-oder Druckgefühl, das auf die Dauer als unerträglich beurteilt wird und das nur bedingt von der Lautstärke abhängig ist und bei stationären Geräuschemissionen zu starken Belästigungen führt. Sekundäreffekte sind häufig Ursache starker Belästigungen (Rütteln von Fenstern, Türen oder Gläserklirren, spürbare Vibrationen von Gebäudeteilen, Gegenständen). Im Frequenzbereich unter 20 Hz (Infraschall) Keine ausgeprägte Hörempfindung da Tonhöhenempfindung fehlt. Überschwellige Immissionen werden überwiegend als Pulsationen und Vibrationen wahrgenommen (Beispiel Auto: Schiebedach oder Autofenster). Betroffene spüren Ohrendruck und klagen vielfach über Unsicherheits- und Angstgefühle. Sekundäreffekte siehe oben Tieffrequente Geräusche Vorkommen Natürliche Quellen Fallwinde in den Alpen (sogenannte Fön) Extreme Wetterlagen (böiger und turbulenter Wind) Erdbeben Vulkaneruptionen Meteoriteneinfall Technische / gewerbliche Quellen Klima- und Lüftungsanlagen Brenner in Verbindung mit Heizungsanlagen Pumpen Produktionsanlagen Kraftfahrzeugverkehr, insbesondere der zunehmende LKW-Anteil Flugzeuge Lautsprechersysteme (Auto, Audio, Diskotheken) Luftwärmepumpen Biogas- und Windenergieanlagen 28 13

14 4. Tieffrequente Geräusche Beurteilung TA Lärm Technische Anleitung zum Schutz vor Lärm (1998) Kapitel 7.3: Berücksichtigung tieffrequenter Geräusche Geräusche, deren vorherrschender Energieanteil im Frequenzbereich unter 90 Hz Vermeidung von schädlichen Umwelteinwirkungen Im Einzelfall nach örtlichen Verhältnissen zu prüfen Prüfung ob Differenz L Ceq L Aeq den Wert 20 db überschreitet Wenn ja, Minderungsmaßnahmen DIN und Beiblatt 1 zu DIN DIN-Norm Messung und Bewertung tieffrequenter Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft (1997) Messung und Bewertung im Bereich unter 90 Hz Messung in Gebäuden (geschlossener Raum) Prüfung auf deutlich hervortretende Einzeltöne Festlegung einer Hörschwellenkurve (bis 8 Hz) und Wahrnehmungsschwelle (ab Entwurf 2011) als Bewertungskriterium Neugestaltung der Norm, aktuell Entwurf, September Tieffrequente Geräusche Wieviel erzeugen WEA? Eigene Messungen Mehrere Messungen in 2003, 2005, 2008, 2012 und 2015 WEA-Größen 500 kw, 1 MW, 1,5 MW, 2,0 MW, 2,3 MW, 3,4 MW und 5 MW Einzelanlagen wie auch Windparks (z. B. mit bis zu 14 WEA) Infraschalldruckpegel liegen deutlich unterhalb der menschlichen Hörschwelle (DIN 45680, 1997) Aktuelle Studie LUBW Aus Februar 2016 Messungen an WEA mit 1,8 MW bis 3,2 MW Im Nahbereich zwischen 150 m und 300 m Ergebnis: Infraschalldruckpegel liegen deutlich unterhalb der menschlichen Hör-bzw. Wahrnehmungsschwelle (DIN Entwurf 2013) 30 14

15 4. Tieffrequente Geräusche Beispiel Emissionsmessung L p [db] ,3 Terzbandpegel der WEA sowie Hör- und Wahrnehmungsschwelle Infraschall Hörschall , , Gesa f [Hz] Schalldruck durch WEA Hörschwelle Wahrnehmungsschwelle Tieffrequente Geräusche Beispiel Immissionsmessung Quelle: Faktenpapier Windenergie und Infraschall, Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung, Mai

16 4. Tieffrequente Geräusche Vergleichsmessungen Quelle: Faktenpapier Windenergie und Infraschall, Hessisches Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr und Landesentwicklung, Mai Tieffrequente Geräusche Fazit Windenergieanlagen (WEA) erzeugen emissionsseitig tieffrequente Geräusche / Infraschall WEA erzeugen im Nahbereich tieffrequente Geräuschpegel deutlich unterhalb der Hör-und Wahrnehmungsschwellen1) Im Fernbereich kann der von der Anlage erzeugte tieffrequente Geräuschpegel kaum vom Hintergrundgeräusch unterschieden werden1) Werden die Immissionsrichtwerte durch den Betrieb von WEA eingehalten, ist nur eine geringfügige Erhöhung der bereits vorhandenen und hauptsächlich durch Wind verursachten tieffrequente Geräuschpegel am Immissionsort festzustellen2) Gesundheitliche Beeinträchtigungen durch Infraschallbelastungen von Windenergieanlagen sind nach dem derzeitigen Stand des Wissens nicht zu erwarten. Aber: hörbare Geräusche von z. B. Windenergieanlagen (oder sonstige Geräusche wie z. B. Verkehr etc.) können Belästigungen oder Schlafstörungen verursachen2) 1) Tieffrequente Geräusche und Infraschall von Windkraftlagen und anderen Quellen, Zwischenbericht über Ergebnisse des Messprojektes , Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg LUBW, Karlsruhe, Dezember ) Machbarkeitsstudie zu Wirkungen von Infraschall Entwicklung von Untersuchungsdesigns für die Ermittlung der Auswirkungen von Infraschall auf den Menschen durch unterschiedliche Quellen, Umweltbundesamt, Texte 40/2014, Dessau-Roßlau, Juni

17 Das ganze Spektrum der Schall- und Schwingungstechnik 17