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
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 4
1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEITÄ - TAAJUUTASO
Infraääni: 0-20 Hz Pientaajuinen ääni (”basso”): 16 Hz – 160 HzNormaali ääni: 160 Hz – 20 000 HzUltraäänet: 20 000 Hz =>
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 5
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)
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 6
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
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 8
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
2.10.2013PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 10
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
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 11
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
2.10.2013PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 12
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
2.10.2013PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 13
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!
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 14
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)
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 15
LISÄTIETOA
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 16
LISÄTIETOA
COPYRIGHT©PÖYRY2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 17
Kiitos!
Yhteystiedot:Carlo Di NapoliPöyry Finland OyGsm: +358 40 [email protected]
COPYRIGHT©PÖYRY
THANK YOU!
2.10.2013PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 18