Hydroschallmessungen Ein Erfahrungsbericht aus der Praxis oder Welche Fragen sind noch offen?

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Alexander Günther
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1 Hydroschallmessungen Ein Erfahrungsbericht aus der Praxis oder Welche Fragen sind noch offen? Dr. M. A. Bellmann, P. Remmers, H. Holst, S. Gündert, R. Matuschek, T. Drost M. Müller und Dr. M. Schultz von Glahn Itap GmbH Institut für technische und angewandte Physik Bellmann et al. Seite 1

2 Effizienzkontrolle nach StUK Rammschall Standard 750 m und m (im Baufeld) im nächstgelegenen FFH Gebiet (max. 20 km entfernt) Messung bei jeder Rammung & pfahlgenau Zusatz Referenzmessungen nach BSH (2013) mit und ohne Schallschutz -> Messsystemanzahl im Baufeld von 2 auf 4 bis 8 Messungen in der Wassersäule (Standard 2 m) Zusatzmessgeräte im nächstgelegenen FFH-Gebiet (Anzahl > 1) Hydroschall-Online Monitoring Bellmann et al. Seite 2

3 Überblick Datenbasis der itap GmbH Windparks Deutschland: 10(StUK) Windparks Europa: 6 Konverter, Umspannstationen & diverse Testpfähle Summe: > 800 Piles (mit Schallschutz > 700) Messungen in bis zu 13 verschiedenen Entfernungen / Richtungen Messabstände: 20 m (akust. Nahfeld) und > m (akust. Fernfeld) Messungen mit bis zu 16 unterschiedlichen Hydrophonen Rammschläge: > Bellmann et al. Seite 3

4 Einflussfaktoren Wie hängen die beurteilungsrelevanten Kenngrößen SEL und L Peak ab von: Pfahldurchmesser Mantelfläche Rammenergie Bodenverhältnisse Raumrichtungen Entfernung Hydrophonhöhe Bellmann et al. Seite 4

5 Pegel /db re 1 µpa 220 Einflussfaktoren Pfahldurchmesser Differenz SEL 5 SEL 50 2 db Messergebnisse SEL normiert auf 750m Messergebnisse L Peak normiert auf 750m Durchschnittlicher Pegelverlauf Durchschnittlicher Pegelverlauf +5dB Durchschnittlicher Pegelverlauf -5dB Hamburg, Durchmesser 09.Oktober 2014 /m Bellmann et al. Seite 5

6 Einflussfaktoren Mantelfläche (Monopile vs. Jacket) Monopile Jacket Gesamter Pfahl Impulsramme Start der Rammung Rammung unter Wasser Bellmann et al. Seite 6

7 Einflussfaktoren Mantelfläche Monopile vs Jacket Monopile / Mantelfläche konstant Zeit Zeit Jacket oder Tripod / Mantelfläche nimmt ab 3 5 db Zeit Zeit Bellmann et al. Seite 7

8 SEL / db re 1 µ Pa 2 s SEL, db re 1 µpa²s SEL / db re 1 µ Pa 2 s SEL, db re 1 µpa 2 s Einflussfaktoren Rammenergie Blow energy, Rammenergie / kj 175 Horns Rev 2, Brandt et al., ~2,5 db pro Verdopplung Blow energy, kj Rammenergie / kj Bellmann et al. Seite 8

9 SEL / db re 1 µ Pa 2 s Einflussfaktoren Rammenergie & Penetrationstiefe SEL 5 Keine starken Bodenkopplungseffekte vorhanden: SEL hoch korreliert mit Soft-start Penetrationstiefe und Rammenergie SEL 5 SEL 5 bei ca. 75% der max. Rammenergie erreicht Zeit Eindringtiefe / m Rammenergie / kj Bellmann et al. Seite 9

10 Einflussfaktoren Bodenschichtungen (Bsp. OWP London Array) Monopile Monopile F05 Bodenschichtung (verschiedenen Härtegrade) + Rammenergie F04 Bellmann et al. Seite 10 COWI (2010)

11 Einflussfaktoren Entfernung 1 2 Fundamente Messungen: 55 m bis m 27 Messpositionen 2 m ü. Grund kein Schallschutzsystem Bellmann et al. Seite 11

12 Einflussfaktoren Entfernung 2 (OWP BU) 750 m m m (C-POD BU1) An Messposition S13 Entfernung > 30 km kein Rammschlag detektierbar! m (C-POD BU2 Hintergrundgeräusche 100 db bis 120 db je nach Wetterlage Bellmann et al. Seite 12

13 Einflussfaktoren Entfernung 2 Ohne Schallschutz 750 m m 8 km 19 km Mit Schallschutz Bellmann et al. Seite 13

14 Einflussfaktoren Entfernung 2 Ohne Schallschutz 750 m m 8 km 19 km 750 m m Mit Schallschutz 1,7 km 24 km Bellmann et al. Seite 14

15 Einflussfaktoren Raumrichtung Messbare Differenzen 4 db 158 db 157 db normiert auf 750 m 155 db 157 db normiert auf 750 m Messunsicherheit ± 2 db Bei größeren Differenzen: Messgerät defekt Hindernis Schallschutz teilweise defekt Bellmann et al. Seite 15

16 25 m ü. Grund 2 m ü. Grund Zeit Einflussfaktoren Hydrophonhöhe Hydrophon Line-Array Kanal Abstand [m] Hydrophonhöhe [m] SEL 5 [db] 16 24, , , , , , , , , , ,0 194 StUK konforme Höhe Bellmann et al. Seite 16

17 SEL / db re 1 µ Pa 2 s zeitlicher Verlauf OWP BU SEL 5 vs Installation & Schallschutzsystem Ohne Schallschutz IHC-NMS + red. Rammenergie BBC defekt 3 x Messdaten: 2 x< 160 db 1x > 160 db IHC-NMS + BBC + red. Rammenergie Fundament Bellmann et al. Seite 17

18 Häufigkeit SEL / db re 1 µ Pa 2 s Parallelrammungen Keine klare Trennung möglich Baustelle 1 Keine klare Trennung möglich Baustelle 2 Baustelle 1 Zeit Baustelle 2 SEL / db re 1 µ Pa 2 s Bellmann et al. Seite 18

19 Schalldruck / Pa Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung Dauer ~ 100 ms ~ 150 ms ~500 ms Zeit / s Bellmann et al. Seite 19

20 Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung S/N (?) Parallelrammungen Bellmann et al. Seite 20

21 Hintergrundschallmessung Lärmschutzwerte Windklassen Hoch Mittel Niedrig Starke zeitliche Schwankungen Nicht notwendigerweise Wetterabhängig z. T. Schiffsvorbeifahrten Zeit (1 Monat) Bellmann et al. Seite 21

22 Pegelgrößen Lärmschutzwerte SEL db L Peak 190 db Vermeidung von Verletzungen (TTS & PTS) Hohes Signal-Rauschverhältnis Messungen Im Baufeld kein Problem Außerhalb des Baufeldes z. T. großes (Auswertungs-) Problem (Störgeräuschen & Hintergrundgeräuschen) Störung / Vertreibung SEL Wert z.t. nicht auswertbar SEL Wert keine sinnvolle Pegelgröße? -> L eq besser geeignet (?) Bellmann et al. Seite 22

23 Zusammenfassung Große Datenbank mit > Rammschlägen vorhanden. Pegelgrößen hängen von folgenden Parametern ab: Pfahldurchmesser Mantelfläche Ggfs. Bodenkopplungen Verwendeter Rammenergie Entfernung Hydrophonhöhe 6,0 m Monopiles können mit SEL 5 < 160 db gegründet werden. Kein Rammschlag von OWP BU an S13 (Entfernung > 30 km) hörbar! Parallelrammungen können eine Erhöhung der Pegelwerte bewirken (aber nur bei geringen Entfernungen zueinander oder vergleichbaren Pegelwerten ) Bellmann et al. Seite 23

24 Offene Punkte Weitere Einflussfaktoren? (Pfahllänge, Einbindetiefe?) Wissensbasis Kombination aus Schallschutzsystemen erweitern. Einzelereignispegel in großen Entfernungen nicht berechenbar. Alternative? Welchen akustischen Parameter nimmt man für Störung und Vertreibung von Schweinswalen? Bellmann et al. Seite 24

25 Bellmann et al. Seite 25

26 Quelle: ESRa Kunte Quelle: Trianel Lang Dank an: Alle Schallschutzhersteller Alle OWP Betreiber Alle Baufirmen BMU / PTJ /BSH / BfN / Alle Kollegen Quelle: ESRa Kunte Quelle: ESRa Kunte Quelle: ESRa Kunte Quelle: Trianel Hamburg, Lang 09.Oktober 2014 Bellmann et al. Seite 26 Quelle: ESRa Kunte

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