Diagnose auch bei modernen Windenergieanlagen: Tonhaltigkeit

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Liane Koenig
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1 BRANCHENTAG WINDENERGIE NRW 03. Juli 2015 Tonhaltigkeit ein unterschätztes Phänomen??? Diagnose auch bei modernen Windenergieanlagen: Tonhaltigkeit Referent: Dipl.-Ing.(FH) David Rode windtest grevenbroich gmbh, windtest-nrw.de

Bogengänge des Gleichgewichtsorgans, 5. äußerer Gehörgang, 6.

2 Menschliche Hörschwelle Das menschliche Ohr und die Hörschwelle Quelle: Oropax Legende 1. Hammer, 2. Amboss, 3. Steigbügel, 4. Bogengänge des Gleichgewichtsorgans, 5. äußerer Gehörgang, 6. Trommelfell, 7. Schnecke, 8. Eustachische Röhre Quelle: Prof. C. Pörschmann, FH-Köln 2 von 17

Transformator, Umrichter, Lüfter Abgestrahlt über Öffnungen in der Gondel und im Turm Körperschallübertragung über

3 Schallentstehung und Abstrahlung Akustisch betrachtet setzt sich eine WEA aus mehreren Einzelschallquellen zusammen Wesentliche Schallquellen sind die Rotorblätter Weitere Schallquellen: Generator, Getriebe, Hydraulikpumpen, Transformator, Umrichter, Lüfter Abgestrahlt über Öffnungen in der Gondel und im Turm Körperschallübertragung über Maschinenhaus, Blätter und Turm Betriebsgeräusche können tonhaltig sein Quelle: 3 von 17

4 Was versteht man unter Tonhaltigkeit Unter Tonhaltigkeit versteht man eine subjektiv wahrnehmbare und hervortretende Auffälligkeit innerhalb des breitbandigen maskierenden Betriebsgeräusches, die einer Frequenz zugeordnet werden kann. Im Vergleich zum unauffälligen breitbandigen Geräusch (bestehend aus vielen Frequenzanteilen), ist ein typsicher Ton eher schmalbandig und weißt nur wenige Frequenzanteile auf. Nicht jede Auffälligkeit innerhalb des Betriebsgeräusches kann als Ton zugeordnet bzw. nach den Normen und Richtlinien interpretiert werden. Um eine Auffälligkeit als Ton zu identifizieren, muss die Auffälligkeit eine gewisse Ausgeprägtheit (Deutlichkeit) und eine Flankensteilheit aufweisen. 4 von 17

5 Was versteht man unter Tonhaltigkeit db khz db khz db Hz db von 17 khz

Messtechnische Erfassung Quelle: www.norsonic.

6 Messtechnische Erfassung Quelle: Unabhängig des Messverfahrens werden üblicherweise geeichte und/oder kalibrierte Schallpegelmessgeräte oder Datenaufzeichnungsgeräte der Genauigkeitsklasse 1 oder 2 verwendet. Messtechnische Erfassung bei einer Schallemissionsmessung gemäß Technische Richtlinie 1 der FGW - Erfolgt im akustischen Nahbereich der WEA, in einer Entfernung die der Gesamthöhe der WEA entspricht - Erfolgt unter Mitwindbedingung (hinter der WEA) - Erfolgt für einen Windgeschwindigkeitsbereich von 6 10 m/s auf 10 m Höhe 6 von 17

7 Messtechnische Erfassung Messtechnische Erfassung bei einer Schallimmissionsmessung gemäß TA Lärm - Erfolgt im akustischen Fernbereich direkt an den relevanten Immissionspunkten in Entfernungen ab ca. 300 m - Erfolgt i.d.r. für einen Windgeschwindigkeitsbereich von 6 10 m/s auf 10 m Höhe, da hier mit den höchsten Emissionen einer WEA zu rechnen ist - Aber: Die TA Lärm kennt keinen Windgeschwindigkeitsbereich sondern nur Betriebszustand. D.h. falls der Verdacht auf Tonhaltigkeit außerhalb des üblich zu untersuchenden Windgeschwindigkeitsbereiches vorliegt, ist dieser Bereich auszudehnen Weiterhin ist der subjektive Höreindruck des Gutachters unbedingt erforderlich 7 von 17

8 Analysemethoden Bei Schallemissionsmessung gemäß TR 1 der FGW - 2x je 1 Audiominute für jede Windklasse zwischen 6 10 m/s für: 1. Gesamtgeräusch (Betrieb der WEA + Fremdgeräusche) 2. Alleiniges Fremdgeräusch - Kann mehr oder weiniger als Stichprobenprüfung angesehen werden - Ergebnisse sollten mit dem subjektiven Höreindruck auf Plausibilität geprüft werden - Analyse erfolgt üblicherweise im Frequenzbereich von ca. 20 Hz 10 khz mittels Schmalbandspektren (FFT-Analyse) - Der Tonzuschlag ist nicht unmittelbar auf immissionsrelevante Entfernungen von einigen hundert Metern übertragbar 8 von 17

9 Analysemethoden 9 von 17

10 Analysemethoden 10 von 17

11 Analysemethoden 11 von 17

12 Analysemethoden 12 von 17

13 Analysemethoden Bei Schallimmissionsmessung gemäß TA Lärm - Generell ist der subjektive Höreindruck des Gutachters am Immissionspunkt maßgeblich. - Darüber hinaus kann eine objektive Auswertung nach DIN erfolgen. Hieraus lässt sich eher erkennen, wie stark ein Ton gemindert werden muss, damit dieser nicht mehr hörbar erscheint. Das Verfahren wird aber erst ab Tonfrequenzen von 90 Hz angewandt. - Es erfolgt keine Fremdgeräuschkorrektur 13 von 17

Konsequenzen nach Detektion In Abhängigkeit der Wahrnehmbarkeit eines Tones werden so

Beurteilungspegel aufaddiert werden, um die erhöhte Störwirkung dieser Geräusche

Eine mehr oder weniger Beseitigung von Tonhaltigkeitsproblemen kann ganz

durch: - Auskleidung des Maschinenhauses durch Dämmmaterial - Anbringung von

14 Konsequenzen nach Detektion In Abhängigkeit der Wahrnehmbarkeit eines Tones werden so genannte Tonzuschläge vergeben, die auf die Schallleistungspegel oder Beurteilungspegel aufaddiert werden, um die erhöhte Störwirkung dieser Geräusche Rechnung zu tragen. Eine mehr oder weniger Beseitigung von Tonhaltigkeitsproblemen kann ganz unterschiedlich erfolgen, z. B. durch: - Auskleidung des Maschinenhauses durch Dämmmaterial - Anbringung von Massenelementen (Schwingungstilgern) z.b. an der Getriebeaufhängung oder im Turm - Softwaretechnisch durch z.b. Umrichter- oder WEA-Steuerung (Wechsel des Betriebszustandes) - Tausch von einzelnen Anlagenkomponenten, z.b. Getriebe oder Lüfter 14 von 17

15 Konsequenzen nach Detektion Nicht immer führt ein Wechsel des Betriebszustandes zum Erfolg - Durch eine Reduzierung der Rotorgeschwindigkeit Schalloptimierung, werden maßgeblich die breitbandigen aerodynamischen Geräusche reduziert. Diese Geräusch- bzw. Spektralanteile können aber gerade akustisch verdeckend wirken. Durch weitere Schalloptimierung kann sich somit zunehmend eine tonale Auffälligkeit ergeben, die stärker aus den Spektren hervortritt. 15 von 17

16 Normen, Gesetze, Regelwerke TA Lärm ( ) Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm FGW TR 1 ( ) Technische Richtlinie für Windenergieanlagen Teil1: Bestimmung der Schallemissionswerte DIN ( ) Akustik- Bestimmung der Tonhaltigkeit von Geräuschen und Ermittlung eines Tonzuschlags für die Beurteilung von Geräuschimmissionen DIN ( ) Messung und Bewertung tieffrequenter Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft 16 von 17

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Frimmersdorfer Straße 73a Grevenbroich Germany +49 (0)

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