Tato stránka pojednává o hluku generovaném větrnými elektrárnami a především jedné z jeho součástí - infrazvuku.
Podrobně se touto problematikou zabývá profesor Ken Mattsson, z university v Upsale. Komu nevadí angličtina, jeho výborná a fundovaná přednáška shrnující základní problematiku infrazvuku generovaného VtE je na YouTube pod názvem Professor Ken Mattsson, Copenhagen 8 Oct 2025.
Co je to vlastně zvuk?
Zvuk je mechanické vlnění v prostředí, které je schopno vyvolat sluchový vjem. Zvuk si můžeme představit jako uspořádaný kmitavý pohyb částic prostředí, kterým se zvuk šíří - např. molekul plynu, kapaliny nebo atomů pevné látky.
Zvuková vlna je dána periodickým stlačováním a rozpínáním hmotného prostředí, v němž postupuje rychlostí závislou na okamžitých fyzikálních podmínkách (např. tlak, teplota, vlhkost).
Zvuk se šíří v různém prostředí různou rychlostí, ve vzduchu je to rychlost kolem 340 m/sek, ve vodě zhruba 5x vyšší.
Zvuk je charakterizován především svým kmitočtem, tvarem (sinusový, obdélníkový, neperiodický,...) a intenzitou. Vlnová délka je úměrná převrácené hodnotě kmitočtu a je určena délkou jedné periody zvukové vlny. Takže např. zvuku o kmitočtu 100Hz odpovídá vlnová délka ve vzduchu kolem 3,4 metrů.
V akustice se rozlišují 3 kmitočtová pásma:
V tomto článku nás ultrazvuk (kmitočty vyšší než 20 kHz) nezajímá a nebudeme se mu věnovat
Jako slyšitelný zvuk se uvádí kmitočtový rozsah 20Hz až 20kHz, přičemž stárnutím klesá horní hranice slyšitelnosti (ve 40 letech je horní hranice v průměru 15 kHz a v 50 - 60 letech 10 kHz). Lidské ucho je nejcitlivější v rozmezí 1-3kHz.
Hladina akustického tlaku se udává v logaritmických jednotkách - decibelech (dB), které určují poměr měřené intenzity zvuku k prahovému tlaku dolní hranice slyšitelnosti (zjednodušeně řečeno).
Měření zvuku provádí akreditované laboratoře (např. v Ústí nad Orlicí). Měření se provádí nejčastěji s filtrem typu A, který zvýrazňuje kmitočty, kde je ucho nejcitlivější. Někdy se měří i s filtrem typu C, který tolik nepotlačuje nízké frekvence. Pro měření se používají standardní měřicí přístroje a měření hladin akustického tlaku je možno považovat za objektivní.
Pro hladinu akustického tlaku existují hygienické normy, které stanovují maximální povolené hodnoty. Pro větrné elektrárny je to maximálně 50 dB(A) ve dne a 40 dB(A) v noci. Z popisu je vidět, že měření se provádí s váhovým filtrem typu A, který je nejcitlivější mezi 2-3 kHz a nízké i vysoké kmitočty potlačuje. Bohužel, toto měření vůbec nezahrnuje infrazvukovou složku, takže pro posouzení hlukové zátěže způsobované VtE má minimální vypovídací hodnotu.
Jako infrazvuk se uvádí zvuk s kmitočty pod 20 Hz (Někdy je jako spodní hranice zvuku uváděn kmitočet 16Hz.). Aparát lidského ucha (kladívko, třmínek a kovadlinka) a jeho detekční část (hlemýžď) včetně nervů vedoucích do mozku jsou uzpůsobeny tak, že mozek infrazvuk vědomě neslyší. To ale neznamená, že je nevnímá. Na vnímání se podílejí jak další součástí lidského ucha (vestibulární systém pro rovnováhu), tak čidla vibrací a tlaku v lidském těle (klouby, dlouhé kosti, bránice). Při šíření vzduchem se na infrazvuk (a zvuk obecně) můžeme dívat jako na lokální rymické zvyšování a snižování tlaku vzduchu, dané kmitočtem zvuku.
Z tohoto důvodu infrazvuk neslyšíme (neuvědomujeme si ho), ale přitom nás ovlivňuje, a to při vyšších hladinách i značně. Z výzkumů ale vyplývá, že i infrazvuk o relativně nízké intenzivně má vliv na člověka.
V diskuzích o škodlivých vlivech větrných elektráren (VtE) se dodavatelské firmy většinou odvolávají na měření slyšitelného zvuku a uvádějí, že dnešní VtE vyhovují současným hygienickým normám. Což je většinou pravda. Problém infrazvuku je však silně bagatelizován, pokud je vůbec zmíněn.
Následující informace jsou shrnutím odborné literatury a shrnuté pomocí AI systému ChatGPT.
Frekvenční spektrum zvuku nebo vibrací generované větrnými elektrárnami (VtE) závisí na několika faktorech, ale obecně se dá dobře popsat. U moderních větrných elektráren o výšce kolem 200 m (včetně rotoru) je spektrum rozloženo do dvou hlavních oblastí:
Toto je dominantní část spektra u velkých turbín.
Zdroje:
Příklad:
Pro turbínu o průměru rotoru cca 150 m s otáčkami ~10–15 ot/min:
👉 Tyto frekvence často leží pod prahem slyšitelnosti člověka (20 Hz), ale mohou být vnímatelné jako infrazvuk nebo jako nízkofrekvenční tlakové pulzace.
Zdroje:
Typické rozložení:
Hladiny akustického tlaku měřené filtrem A u paty turbíny mohou být cca 90–105 dB(A), ale ve vzdálenosti 300–500 m klesají typicky na 35–50 dB(A) (záleží na typu turbíny a počasí).
| Zdroj / jev | Frekvenční rozsah | Poznámka |
|---|---|---|
| Rotorová otáčková frekvence | 0,1 – 0,3 Hz | Infrazvuk |
| Blade passing frequency (BPF) | 0,3 – 1 Hz | 3 lopatky × otáčky |
| Harmonické tóny BPF | 1 – 20 Hz | Výrazné v infrazvuku |
| Mechanické vibrace (převodovka) | 10 – 1000 Hz | V závislosti na konstrukci |
| Aerodynamický šum lopatek | 200 Hz – 5 kHz | Hlavní slyšitelná složka |
V následujícím grafu je vidět porovnání skutečného frekvenčního spektra, které generuje typická VtE a frekvenční rozsah měření podle českých norem s filtrem typu A.
První obrázek zobrazuje skutečné spektrum zvuku vytvářeného VtE:
Další obrázek zobrazuje, co se naměří s filtrem typu A: modrá křivka je průběh filtru A a červená křivka zobrazuje, co naměří zvukoměr.
Na třetím obrázku je vidět, kolik ze spektra VtE se "zahodí", neboli nezobrazí při měření podle normy s filtrem typu A:
Je dobře vidět, jak toto měření vůbec nepostihuje kmitočtové pásmo, kde je hlukové zatížení největší.
📝 Poznámka:
Výška 200 m znamená větší rotor, nižší otáčky ⇒ dominantní frekvence jsou ještě nižší než u starších menších turbín.
Infrazvuková složka může být měřitelná i několik km (10-30km) od turbíny.
Spektrum závisí silně na rychlosti větru, nastavení pitch systému, a na terénu (odrazové, ohybové a interferenční efekty).
Následuje modelový výpočet infrazvukové složky v různých vzdálenostech od VtE:
Pro model byly použity zjednodušené předpoklady: bodový zdroj, sférický šíření, jednoduché frekvenční koeficienty atmosférického útlumu. Reálné měření pole může dát jiné tvary spektra (vliv směru větru, terénu, vegetace, odrazy, provozní režim turbíny, tonality atd.).
| Vzdálenost [m] | LAeq 0,1–20 Hz [dB(A)] | Lin 0,1–20 Hz [dB] |
|---|---|---|
| 300 | 72.05 | 148.82 |
| 500 | 57.61 | 134.38 |
| 800 | 38.53 | 115.30 |
Obecně, zvuk se šíří v kulových vlnách od zdroje zvuku. U vyšších kmitočtů jsou kulové vlny o malém průměru a proto mají vysoké tóny velmi směrový charakter. Zároveň se jejich intenzita se vzdáleností výrazně snižuje.
Hluboké tóny (tj. nízké frekvence) mají větší průměr vlny, takže ve větší vzdálenosti od zdroje začínají mít charakter rovinné vlny. Nejsou směrové jako vysoké kmitočty a šíří se všemi směry od zdroje, přičemž útlum je menší.
Čím nižší kmitočet, tím více se vlny odrážejí od překážek a ohýbají se za nimi, takže se mohou dostat i za terénní překážky. Odrazy vln mohou být i od země nebo od teplotně zvrstvené atmosféry, takže se mohou šířit na velké vzdálenosti od zdroje, řádově kilometry. Velmi výrazný je tento jev v době kolem rozbřesku a stmívání, kdy dochází k velkém zvrstvení atmosféry.
Následující obrázek ukazuje, jak se nízké kmitočty (v tomto případě 50Hz) večer odrážejí od atmosféry zpět k zemi...
V případě infrazvuku o kmitočtu 5Hz jsou odrazy ještě výraznější a zeslabení zvuku v závislosti na vzdálenosti ještě menší:
Z ilustrací je rovněž patrné, že při silnějším větru se šíří infrazvuk s větší intenzitou a do větší vzdálenosti.
Pro ilustraci ještě uvádím obrázek, který znázorňuje hladiny intenzity zvuku o kmitočtu 1Hz kolem větrného parku v obci Åseda ve Švédsku v 16 hod. a ve 4 hod. Všimněte si měřítka mapky, z které je patrné, že tento infrazvuk má značnou úroveň kolem 95dB ješte 15km od VtE a že situace je výrazně horší v nočních hodinách.
Ve Velké Skrovnici se má stavět 7 VtE, každá s výkonem 6MW. Proto je možné pro porovnání použít podobnou konfiguraci ve švédské obci Lervik, kde je instalováno 7 VtE vysokých 200m s výkonem 6,6MW. U nejbližšího obydlí, vzdáleného asi 1km byla napěřena hladina akustického tlaku 105,6dB na kmitočtu 1Hz.
Také je vidět, že ještě 6km od nejbližší VtE je hodnota kolem 90 dB!
Na přednášce byla zobrazena rovněž animovaná simulace šíření infrazvuku.
Bohužel, pro limity infrazvuku neexistují hygienické normy, a to, pokud vím, ani u nás, ani jinde ve světě.
Měření je navíc komplikováno několika faktory, jednak atmosferickými podmínkami v době měření (odchylky až kolem 5dB), jednak kolísáním hodnot v průběhu času (rozdíly až 25dB).
Pro měření je potřeba používat měřicí techniku, která je vůbec schopna tyto nízké kmitočty změřit a zároveň musí tyto snímače a přístroje být dobře zkalibrovány, jinak je měření bezcenné.
Rozdíl v měření dvěma přístroji v infrazvukovém pásmu je uveden na následujícím obrázku:
Žlutá křivka je měřena přístrojem s rozsahem od 1Hz, modrá křivka přístrojem od 0,1Hz (Hyperion). Protože infrazvuk generovaný VtE má značné hodnoty intenzity pod 1Hz, hodnoty naměřené přístrojem Hyperion by ukazovaly ještě značně vyšší hodnoty infrazvuku.
Dalším problémem je, že se infrazvuk obtížně měří a pokud se měří, tak většinou jen v třetinooktávovém pásmu, pro podrobnější měření nejsou laboratoře běžně vybaveny.
V poslední době se konečně začíná měřit v podrobnějším než třetinooktávovém pásmu. Tato měření provedla např. portugalská vědkyně Mariana Alves-Pereira s kolektivem (měřeno v 36-oktávovém pásmu), ve kterém zcela jasně prokázala generování infrazvuku větrnými elektrárnami, a to ve značně vysokých hladinách akustického tlaku ( Infrasound Exposure: High-Resolution Measurements Near Wind Power Plants).
V následujícím grafu si ukážeme, jaký vliv na měření má jemnost vzorkování. Obrázek může na první pohled vypadat složitě, ale je to vcelku jednoduché:
Na vodorovné ose je vynesen kmitočet, na svislé ose pak úroveň infrazvukového signálu. Skutečná hotnota signálu je žlutě vybarvena.
Zelené svislé čáry znázorňují kmitočty měření při řídkém vzorkování, "hradby" kreslené tmavě šedou barvou pak hodnoty měřené při hustém vzorkování.
Průběh signálu je převzat ze skutečného měření VtE, viz [1]. Z grafu je vidět, že signál má výrazně tonální charakter, takže některé kmitočty mají podstatně vyšší úroveň než je zprůměrovaná hodnota úrovně infrazvuku (znázorněná tmavě zelenou křivkou).
V případě, že se měří s řídkým vzorkováním (což je dnes obvyklý způsob měření), tak se vůbec nezjistí maxima úrovně signálu (v grafu označena červeným kroužkem), jednoduše řečeno, měření se "netrefí" do kmitočtů s vysokou úrovní a ty zůstanou nedetekovány. Výsledky měření pak vypadají podstatně příznivěji, než je skutečnost.
Narozdíl od infrazvuku přirozeně generovaného v přírodě (lesy, sopky, laviny) má infrazvuk generovaný VtE pulsní charakter, způsobený průletem lopatek kolem stožáru.
Protože měřit se dá pouze zařízení (v tomto případě VtE), které už je v provozu, používají se pro posouzení hlukové zátěže programy pro modelování zvukového pole na základě technických informací dodaných výrobcem (které jsou mnohdy značně daleko od skutečnosti) a profilu a charakteru okolní krajiny.
Pro simulaci se nejčastěji používá v zahraničí program Nord2000, který dává rozumné výsledky v oblasti slyšitelného zvuku, avšak pro modelování infrazvuku poskytuje naprosto nepřesné výsledky, protože používá metodu Ray-tracing a vyžaduje zadání spousty parametrů uživatelem, čímž se mohou dostat velice odlišné výsledky v závislosti na těchto zadaných parametrech.
V ČR se nejčastějí používá program Hluk+, který používá stejnou metodu jako program Nord2000, takže výsledky modelování hlukové zátěže tímto programem se mohou lišit až o 20dB od skutečných hodnot.
Pro zájemce jsem přidal stránku, kde je tato problematika modelování šíření zvuku podrobněji vysvětlena.
Tak, jak se postupně zveřejňují různé studie o vlivu infrazvuku, začala být tato pasáž už docela dlouhá, proto jsem ji přesunul na samostatnou stránku.
Problémy popsané na této stránce se týkají jednotlivých VtE.
Pokud je však instalováno více VtE, mohou se přidat další problémy, způsobené interferencí zvuku jednotlivých VtE, takže mohou ještě vznikat sekundární infrazvuky, opět v oblasti neslyšitelného zvuku.
Zpět na stránku o větrných elektrárnách