tuulivoiman melumallinnukset ja_aanivaikutukset

TUULIVOIMAMELUCARLO DI NAPOLIPÖYRY FINLAND OY, ENERGIATEHOKKUUS- JA MITTAUSPALVELUT

TUULIKIERTUE 2013 - HAMINA

COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013

PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 2

TUULIVOIMAMELU– OHJELMA

1.Perusteita2.Tuulivoimala melulähteenä3.Tuulivoimamelun luonne4.YM:n tuulivoimamelun mallinnus- ja mittausohje5.Meluntorjunta tuulivoimassa

2.10.2013

PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU3

ÄÄNI on väliaineessa etenevää aaltoliikettä. Ilmassa äänellä on nopeus joka on riippuvainen mm. ilman lämpötilasta. Eri väliaineissa ääniaalto kulkee eri nopeuksilla väliaineen ominaisuuksien mukaan.

Ääni syntyy vain erittäin pienen paineenmuutoksen seurauksena ilmassa. Korvan eri osat kykenevät muuttamaan äänen ”ymmärrettävään” muotoon ja ihminen pystyy havaitsemaan ääntä matalista äänen värähtelytaajuuksista (20 Hz) korkeampiin taajuuksiin (20 000 Hz) asti.

Kuuloaistin herkkyys vaihtelee eri taajuisille äänille, jolloin vaihtelevat myös melun haitallisuus, häiritsevyys sekä kiusallisuus (melun impulssimaisuus tai kapeakaistaisuus)

MELU ja YMPÄRISTÖMELU on käsite, jolla ymmärretään äänen negatiivisia vaikutuksia, ei-toivottua ääntä josta seuraa ihmisille haittaa. Melu on siis fysikaalisten mittareiden lisäksi myös hyvin pitkälti subjektiivinen käsite, jossa kuulijan omilla tuntemuksilla ja äänenerotuskyvyllä on oleellinen merkitys.

fc

tf 1

2

1. PERUSTEITA



1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEITÄ - TAAJUUTASO

Infraääni: 0-20 Hz Pientaajuinen ääni (”basso”): 16 Hz – 160 HzNormaali ääni: 160 Hz – 20 000 HzUltraäänet: 20 000 Hz =>



1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET -DESIBELIASTEIKKO

Äänenpaine, μPa

Tyypillinen äänilähde Äänenpainetaso, dB

1 00 000 000 Suihkumoottori 134

10 000 000 Rock-konsertti 114

1 000 000 Suuri teollisuusmoottori 94

100 000 Yleistä toimistomelua 74

10 000 Toimistohuone 54

1 000 Hiljainen luontoalue 34

100 Erittäin hiljainen huone 14

20 Kuulokynnys 0

Äänen voimakkuutta mitataan käyttäen logaritmista desibeliasteikkoa (dB), jossa äänenpaineelle (eli hyvin pienelle paineenmuutokselle) käytetään referenssipainetta 20 μPa ilmalle. dB-asteikko on siis keinotekoisesti luotu asteikko äänenpaineen suurenmuutosvälin “puristamiseksi” helposti ymmärrettäväään/käytettävään muotoon. Kuuloaistin taajuusvastetta mallinnetaan nk. A-taajuuspainotuksella ja ilmaistaan usein A-kirjaimella dimension perässä, esimerkiksi dB(A)



1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - PAINOTUKSET

• Kuuloaistin herkkyys vaihtelee eri taajuisille äänille, jolloin vaihtelevat myös melun haitallisuus, häiritsevyys sekä kiusallisuus. Nämä tekijät on otettu huomioon äänen taajuuskomponentteja painottamalla.

• Yleisin käytetty taajuuspainotus on A-painotus, joka perustuu kuuloaistin taajuusvasteen mallintamiseen ja ilmaistaan usein A-kirjaimella dimension perässä, esimerkiksi dB(A)

Tietyn lokaation äänimaisema sisältää kaikkien alueen melulähteiden yhtäaikaista ääntä, jossa ovat kaikki spektrit mukana yhtäaikaisesti.

Keskiäänitaso Leq (tunnetaan myös termillä Ekvivalenttitaso) vastaa jatkuvaa vakioäänitasoa ja on siten mittausjakson tehollinen keskiarvo

Äänen logaritmisuudesta johtuen, Leq korostaa suurimpia mitattuja arvoja!

A-taajuuspainotus + ekvivalenttinen melu => LAeq

1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - KESKIÄÄNITASO

2.10.2013

PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU



1. ÄÄNIAALLON ETENEMINEN – ILMAKEHÄN VAIKUTUS

m

m

YLÖSPÄIN

ALASPÄIN

m

m

Lämpötilaprofiilin vaikutus

Tyypillinen tila päivällä

Tyypillinen tila yöllä

2.10.2013PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 9

2. TUULIVOIMALA MELULÄHTEENÄ

Aerodynaamisen melun lähteet– Siivet (Virtausmelu, ”Swish”)

– Jättöreunamelu (turbulenssikohina)– Johtoreunamelu (tulovirtauksen

turbulenssi)– Tylpän reunan tai kärjen pyörteily

– Siipi-Torni– siiven imupuolen ja tornin

välinen virtausmelu (”BTI”)Konemelun lähteet

– Vaihteisto– Generaattori– Taajuusmuuttaja– Kääntömoottorit– Kääntöjarrut– Jäähdytyspuhaltimet


2. TUULIVOIMALA MELULÄHTEENÄ – MEKAANINEN KONEMELU

Konehuone– Vaihteisto (hammastukset,

laakerit, jäähdytys)– Generaattori (roottori, staattori,

laakerit, jäähdytys)– Invertteri (korkeataajuuksinen

melu)– Kääntömoottori (moottori, jarrut)

Torni– Runkoääni– Seisovat aallot– Torni toimii värähtelyn välittäjänä,

yleisesti ei emittoijana– Siiven ja tornin interaktio



3. TUULIVOIMAMELUN LUONNE

Akseliin kiinnitetyt siivet pyörivät => siiven virtausmelulähde liikkuu koko ajan

Syntyy suhahtava ”swish” –ääni lavan ohittaessa havaitsijaan nähden sopivan kohdan (ei torni!)

Tätä melun ominaisuutta kutsutaan amplitudimodulaatioksi (äänitason lasku ja nousu)

Tietyissä säätilanteissa ”swish” suhahdus muuttuu ”thump” –ääneksi (ei täysin tyhjentävästi selitetty)

Aika

Ään

itaso

, dB

(A)

Lähde: S. Oerlemans, SIROCCO, EU 5th frameworkprogram, 2007

COPYRIGHT©PÖYRY

3. TUULIVOIMAMELUN LUONNE – PIENTAAJUINEN MELU


Virtausmelu usein painottunut alemmille taajuuksille (basso)

Tasoltaan tuulivoimamelun pientaajuinen melu on varsin matalaa

Pientaajuista melua lisäävät koneiston komponentit

Infraääni on yleisesti havaittavuuden alapuolella jo lähellä voimalaa


4. TUULIVOIMAMELUN MALLINNUS- JA MITTAUS

Ympäristöministeriön hanke (2013) tuulivoiman melumallinnusten ja –mittausten ohjeistamiseksi

Tavoitteena menettelytapojen yhtenäistäminen

Vaiheistettu mallinnus– Vaihe I: YVA, Kaavoitus, Rakennuslupa

(ISO 9613-2) Maksimivaikutusperiaate

– Vaihe II: Ympäristölupa (Nord2000) Vaativampi mallinnus, jossa

meluoptimoinnit voidaan esittääMinisteriö julkaisee virallisen ohjeen

syksyn 2013 aikana VTT:n suositus ohjeiksi saatavilla YM:n

nettisivuilta!



5. MELUNTORJUNTA TUULIVOIMASSA

Melun vaimentaminen voidaan tehdä:1. Lapakulman säädöllä => alentamalla roottorin

kierrosnopeutta => alentaa virtausmelun määrää => laskee tuotantotehoa. Voidaan saavuttaa 5-6 dB:n melun

alentuminen Voidaan ohjelmoida ajan ja säätilan mukaan

2. Lapaprofiilia muokkaamalla, esim. ohuemmalla jättöreunalla (päätös ostovaiheessa)

3. Siiven jättöreunan sahalaidoittamisella => vaikutusta virtausmelun määrään

4. Siiven jättöreunan harjaksilla => hyviä kokemuksia maailmalta, mutta ei vielä kaupallisessa käytössä Tällä hetkellä siipipinnan optimoineilla

saavutetaan 2-3 dB:n vähennys ilman että tehoa joudutaan laskemaan

Sahalaidoitus

Lapakulman säätö

Tuulensuunta

(Wind Turbine Noise Book, Multi-Science Publishing, UK, 2011)



LISÄTIETOA



Kiitos!

Yhteystiedot:Carlo Di NapoliPöyry Finland OyGsm: +358 40 [email protected]

tuulivoiman melumallinnukset ja_aanivaikutukset

Environment