TUULIKIERTUE HAMINA TUULIVOIMAMELU CARLO DI NAPOLI PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA TEHOKKUUS- JA MITTAUSPALVELUT

Transkriptio

1 TUULIKIERTUE HAMINA TUULIVOIMAMELU CARLO DI NAPOLI PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA TEHOKKUUS- JA MITTAUSPALVELUT

2 TUULIVOIMAMELU OHJELMA 1.Perusteita 2.Tuulivoimala melulähteenä 3.Tuulivoimamelun luonne 4.YM:n tuulivoimamelun mallinnus- ja mittausohje 5.Meluntorjunta tuulivoimassa PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 2

3 1. PERUSTEITA ÄÄNI on väliaineessa etenevää aaltoliikettä. Ilmassa äänellä on nopeus joka on riippuvainen mm. ilman lämpötilasta. Eri väliaineissa ääniaalto kulkee eri nopeuksilla väliaineen ominaisuuksien mukaan. c f 1 f 2 t 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 ( 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. 3 PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU

4 1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEITÄ - TAAJUUTASO Infraääni: 0-20 Hz Pientaajuinen ääni ( basso ): 16 Hz 160 Hz Normaali ääni: 160 Hz Hz Ultraäänet: Hz => PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 4

5 1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - DESIBELIASTEIKKO 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 suuren muutosvälin puristamiseksi helposti ymmärrettäväään/käytettävään muotoon. Kuuloaistin taajuusvastetta mallinnetaan nk. A-taajuuspainotuksella ja ilmaistaan usein A-kirjaimella dimension perässä, esimerkiksi db(a) Äänenpaine, μpa Tyypillinen äänilähde Äänenpainetaso, db Suihkumoottori Rock-konsertti Suuri teollisuusmoottori Yleistä toimistomelua Toimistohuone Hiljainen luontoalue Erittäin hiljainen huone Kuulokynnys 0 PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 5

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) PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 6

7 1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - KESKIÄÄNITASO 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 => L Aeq PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU

8 1. ÄÄNIAALLON ETENEMINEN ILMAKEHÄN VAIKUTUS Tyypillinen tila päivällä YLÖSPÄIN m Tyypillinen tila yöllä Lämpötilaprofiilin vaikutus m ALASPÄIN m m PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 8

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 PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 9

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 PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 10

11 3. TUULIVOIMAMELUN LUONNE Lähde: S. Oerlemans, SIROCCO, EU 5th framework program, 2007 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) Äänitaso, db(a) Aika PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 11

12 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 PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 12

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 ) Maksimivaikutusperiaate Vaihe II: Ympäristölupa (Nord2000) Vaativampi mallinnus, jossa meluoptimoinnit voidaan esittää Ministeriö julkaisee virallisen ohjeen syksyn 2013 aikana VTT:n suositus ohjeiksi saatavilla YM:n nettisivuilta! PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 13

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 Lapakulman säätö Tuulensuunta Sahalaidoitus (Wind Turbine Noise Book, Multi-Science Publishing, UK, 2011) PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 14

15 LISÄTIETOA PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 15

16 LISÄTIETOA PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 16

17 Kiitos! Yhteystiedot: Carlo Di Napoli Pöyry Finland Oy Gsm: PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 17

18 THANK YOU! PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 18