Tato stránka pojednává o měření hluku generovaném větrnými elektrárnami.
Na začátek vysvětlení pro laiky:
Hladina akustického tlaku se udává v logaritmických jednotkách - decibelech (dB), které určují poměr intenzity akustického tlaku k prahovému tlaku dolní hranice slyšitelnosti (zjednodušeně řečeno).
Pokud je pro měření použit váhový kmitočtový filtr, označení tohoto filtru se uvádí nejčastěji v závorce za jednotkou, někdy se však uvádí i bez závorky, např. dB (A) nebo dBA.
Měření hluku provádějí akreditované laboratoře (např. v Ústí nad Orlicí).
Pro měření se používají standardní měřicí přístroje a standardní postupy. Z tohoto pohledu lze měření hladin akustického tlaku považovat za objektivní.
Měření hluku se provádí se podle normy ČSN EN 61400-11. Pro větrné elektrárny tato norma připouští maximálně 50 dB(A) ve dne (6–22 h) a 40 dB(A) v noci (22–6 h) váženého průměru (LeQ) v chráněném venkovním prostoru staveb. Pokud by byly limity překročeny, provozovatel musí snížit výkon či elektrárnu vypnout.
Tyto normy byly původně určeny pro měření průmyslového hluku např. u strojírenských závodů, dopravního hluku apod. V době jejich vzniku ještě VtE neexistovaly a proto tyto normy nezohledňují specifika větrných elektráren.
Podle této normy se měření 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.
Problematika filtrů je vysvětlena na stránce Filtry pro měření hluku.
Normy přesně definují postup měření hlukové zátěže. V tom ale právě spočívá problém, protože tyto zastaralé normy vůbec nejsou schopné postihnout hluk generovaný VtE.
Hlavní problémy spočívají v
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 |
Pro měření se naměřené hodnoty průměrují v čase. To v případě VtE vede k tomu, že intenzivní krátkodobé špičky (způsobované např. průletem vrtule kolem stožáru) se zprůměrují s okolními, podstatně nižšími, ale časově delšími hodnotami.
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.
Příklad rozdílu 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.
V součané době má česká akreditovaná laboratoř měření hluku k dispozici přístroj měřicí od 6Hz.
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 pásmu než třetinooktávovém. 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.
Pokud je instalováno více VtE poblíž sebe, může docházet k interferenčním jevům, kterými se dosud žádná dostupná literatura nezabývá z hlediska hlukové zátěže a bylo by třeba v této oblasti provést seriózní výzkum.
Hluk jednotlivých VtE se může sčítat, odečítat nebo vzájemně modulovat. Také mohou vznikat zázněje, které generují nové (nízkofrekvenční / infrazvukové) frekvenční složky, původně neobsažené ve spektru VtE. Může tedy docházet k obecně obtížně popsatelným a měřitelným jevům, které však mohou mít výrazný vliv na celkovou hlukovou zátěž.
Zpět na stránku o větrných elektrárnách