Tuulipuiston melumallinnus Kauhajoki, Mustaisnevan tuulipuisto Voimalat T1 T9

Tuulipuiston melumallinnus Kauhajoki, Mustaisnevan tuulipuisto Voimalat T1 T9 Asiakas: Kauhajoen kaupunki Raportti: meluraportti TT_2013-12-10 Laati: Erkki Haapanen, DI Hallissa 10.12.2013 sivu 1 / 22

Sisällysluettelo Johdanto... 3 Voimalan tuottama ääni ja sen mittaus... 3 Äänen syntysijat... 3 Melun leviäminen ympäristöön... 4 Melulaskennan lähtöarvot... 5 Taattu melukäyrä... 6 Mitattu melukäyrä... 6 Tuulen nopeuden esiintymistiheys... 7 Melutaso 135 m napakorkeudella... 9 Meluemissio... 10 Meluemission riippuvuus voimalan ominaisuuksista... 10 Taustamelun vaikutus... 12 Melun vaimeneminen etäisyyden kasvaessa... 12 Yhden voimalan melun vaimeneminen etäisyyden funktiona... 14 Meluemission voimakkuuden vaikutus melun leviämiseen kovalla maanpinnalla... 15 Usean voimalan melualueen määrittely... 16 Voimaloiden koordinaatit:... 16 Melulaskennan epävarmuudet... 21 Melumittauksen epävarmuus... 21 Maaston ja maaston peitteisyyden vaikutukset... 21 Erikoistilanteet... 21 Tonaalisuus... 21 Matalat- ja infrataajuudet... 21 Amplitudimodulaatio... 22 Erikoiset sääolosuhteet... 22 sivu 2 / 22

Johdanto Tuulipuiston melumallinnus suoritetaan, jotta kyettäisiin ennakoimaan voimaloiden käyntiäänen lähiympäristöön aiheuttama melukuormitus. Laskennan lähtötilanteessa on tunnettava valitun voimalan meluemissio sekä voimaloiden korkeudet ja sijainnit. Laskennan tuloksena esitetään kartalla kaikkien voimaloiden yhteensä aiheuttama melu. Laskennassa on otettu huomioon VTT:n ympäristöministeriölle tekemässä selvityksessä suositeltu maanpinnan vaikutus heijastuvaan ääneen. Melulähteen voimakkuutena pitäisi käyttää auktorisoidun kolmannen osapuolen mittauksissa saatuja tuloksia. Koska näitä ole saatavilla, on lähtöaineistona käytetty voimalan valmistajan antamaa maksimiarvoa, joka on kuitenkin hyvä varmentaa ennen voimaloiden rakentamista. Mallinnuksen avulla voidaan valita voimaloille sellaiset sijoituspaikat, että niiden aiheuttama ympäristökuormitus olisi mahdollisimman vähäinen. Voimalan tuottama ääni ja sen mittaus Äänen syntysijat Voimalan koneisto sijaitsee konehuoneessa. Se käsittää pyöriviä komponentteja, joilla kullakin on oma käyntiäänensä. Konehuone on suljettu tila, jonka seinät vaimentavat melko hyvin ääniä ja koneäänet ovat yleensä kuultavissa vain erittäin lähellä voimalaa. Koneäänet saattavat kuitenkin johtua voimalan tornin rakenteisiin, jolloin sen seinämät voivat toimia äänen kantajina ja levittää ääntä voimakkaasti. Modernien voimaloiden valmistajat ovat onnistuneet kuitenkin vaimentamaan koneäänet tehokkaasti ja siksi suurin osa äänistä syntyy voimalan lavoista niiden pyöriessä ja tuottaessa energiaa. Kuva 1. Tuulivoimalan melun syntypaikat. Suurin osa melusta syntyy potkurin lapojen kärkialueella eli samalla alueella, jossa suurin osa tuotannostakin syntyy. Konehuoneessa syntyvä melu on paljon heikompi. Lähde: Schepers, J.G. Sirocco, Silent rotors by acoustic optimalisation. First international conference on wind turbine noise: Conference proceedings. Berlin 17 th and 18 th October, 2005. sivu 3 / 22

Kuvassa 1 on esitetty tuulivoimalan melun syntysijat. Koska melusta suurin osa syntyy kaukana voimalan keskipisteestä eli tässä tapauksessa potkurin akselista, melun mittauspaikka on valittu riittävän etäältä voimalasta, jolloin saadaan kaikki melunlähteet tasapuolisesti mukaan tuloksiin. Tämä mittauspaikka on määritelty standardissa IEC61400-11. Mittauspaikan etäisyys voimalasta on voimalan napakorkeus + lavan pituus. Alla oleva kuva osoittaa, miten erikoistilanteissa valitaan mittauspaikka. Kuva 2. Mittauspaikan etäisyys voimalasta. IEC61400-11 mukaan. Melun leviäminen ympäristöön Melun lähteenä toimii potkurin lapa, joka säteilee dipolina melua ylhäältä katsottuna kohtisuoraan pyörimiskehää vastaan. Koska alas laskevan lavan puolelta syntyy enemmän melua kuin nousevan lavan puolelta, tämä dipolikuvio ei ole täysin symmetrinen. Vähiten melua suuntautuu kohtisuoraan tuulta vastaan eli lavan pyörimistasoon. Myötä- ja vastatuulen melutasoissa on hyvin pienet erot. sivu 4 / 22

Kuva 3. Melutasot mitattuina 100 ja 200 m etäisyyksiltä voimalasta, kun tuulen nopeudet 10 m korkeudella ovat 7 8 m/s. Epäsymmetria on vahvistunut 200 m etäisyydellä suoritetuissa mittauksissa. Normin mukainen melunmittaus tapahtuu myötätuulen puolelta (180 ). Melulaskennan lähtöarvot Meluanalyysi perustuu lähtöarvojen luotettavuuteen. Ne saadaan yleensä voimalan valmistajalta, joka määrittelee ne suunnittelun yhteydessä laskennallisesti. Prototyypin valmistuttua on mahdollista mitata ne toimivasta voimalasta. Usein valmistaja mittaa meluarvot itse testatakseen laskelmansa. Tarvittaessa voimalaan tehdään parannuksia ja muutoksia ennen virallista melunmittausta. Voimalan tyyppihyväksynnän yhteydessä suoritetaan tehokäyrän mittaukset tarkoitusta varten rakennetuissa mittauspaikoissa, joissa on useita mittausmastoja tuulen mittausta varten. Tällaisia paikkoja ovat mm. Saksassa Garrard Hassanin Kaiser Wilhelm Koogin testipuisto ja DEWI:n testialue Wilhelmshavenin lähellä, Hollannissa Ecofysin testausalue Lelystadissa, jossa mm. Lagerwey suorittaa testauksia. Testauksen suorittaa siihen auktorisoitu mittauslaitos voimassa olevien kansainvälisten normien mukaan. Tyypillisimpiä normeja ovat IEC61400-1 ja melun mittauksessa IEC61400-11 sekä tuulen nopeuden mittauksessa EN ISO 17025:2005. Suomessa ympäristöministeriö on laatinut melun laskenta- ja mittaussuositukset, jotka otettaneen käyttöön lähiaikoina. Tässä raportissa on pyritty noudattamaan tätä suositusta. (VTT-R-04565-13, Ehdotus tuulivoimamelun mallinnuksen laskentalogiikkaan ja parametrien valintaan) Voimalasta, joka on jo tyyppihyväksytty, voidaan kehittää pienillä muutoksilla erilaisiin sivu 5 / 22

olosuhteisiin sopivia versioita. Niiden osalta mittaukset suoritetaan usein vasta lopullisella sijoituspaikalla tai tyydytään laskennallisiin arvoihin, jotka perustuvat edellisestä versiosta mitattuihin tuloksiin muokattuina uutta konstruktiota vastaavaksi. Koska rakennusluvan hankintaprosessi kestää usein monia vuosia ja siksi varsinkin luvan hakuprosessin alkuvaiheen aikana on valittava sijoituspaikalle mahdollisesti sopivan voimalan ominaisuudet, joita käytetään lupaprosessissa. Jos kehitystyön aikana tilanne muuttuu, on annettuja ominaisuuksia ja niiden perusteella suoritettuja laskelmia korjattava vastaamaan uutta tilannetta. Seuraavassa taulukossa on esimerkki tarvittavasta datasta, jota voidaan käyttää lähtöarvoina lopullisissa laskelmissa. Tiedot saadaan laitostoimittajalta ennen lopullista hyväksyntää. Seuraavassa taulukossa on Lagerweyn suorittamiin mittauksiin perustuvat meluemission takuuarvot voimalan tuottaessa parhaalla teholla energiaa. Lähde: Lagerwey 3.12.2013 kirje Kauhajoen kaupungille. Taattu melukäyrä Taulukko 1. Valmistajan antamat melun takuuarvot Lagerwey L100-2,5MW voimalalle, jolle tämän raportin laskelmat perustuvat. Voimalan melu ylittää 8 m/s tuulella eniten taustamelun voimakkuuden ja siksi melulaskelmat suoritetaan 8 m/s tuulta vastaavilla emission arvoilla. Mitattu melukäyrä Tässä selvityksessä käytettävän voimalan täydellisiä melukäyriä ei ole vielä saatavilla, mutta voimalan olemassa olevalle tyypille melukäyrät antavat käsityksen siitä, miten melutaso muuttuu tuulen nopeuden ja eri melustrategioiden vaikutuksesta. Melustrategialla tarkoitetaan voimalan ohjausta siten, että melutasoa voidaan voidaan muuttaa tarvittaessa. Seuraavassa kuvassa on sivu 6 / 22

esitetty Lagerwey L100-2,5 MW voimalan laskennalliset melukäyrät erilaisilla säätöarvoilla. Melutason säätö tapahtuu muuttamalla voimalan pyörimisnopeutta ja lapakulmaa. Kuva 4. Lagerwey L100-2,5 MW voimalan melutasojen laskennalliset meluvaihtoehdot. Standaard esittää normaaliteholla syntyvää meluemissiota. Muut käyrät esittävät erilaisia vaimennustasoja, joita käytetään tilanteissa, joissa melutasoa on pakko ympäristösyistä alentaa. Kuvio uudistuu, kun melumittaukset on suoritettu loppuun. Standardin IEC61400-11 mukaiset melunmittaustulokset ilmoitetaan 10 m korkeudella vallitsevan tuulen mukaisina. Napakorkeudella 98 vallitsevat tuulet ovat merkittävästi kovempia. Seuraavassa taulukossa ja kuvassa on esitetty melumittausten aikana 10 m korkeutta vastaavat tuulennopeudet 98 metrin napakorkeudella. V 10 m 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 V 135 m 5.7 7.2 8.6 10.0 11.4 12.9 14.3 15.7 17.2 18.6 20.0 21.5 22.9 24.3 Taulukko 2. Standardin mukaisen 10 m korkeudella vallitsevan tuulen nopeus ja voimalan napakorkeudella samaan aikaan vallitseva tuulen nopeus, kun maaston rosoisuus on standardin mukainen 0,05. Voimalan melumittaus on tehty 98 m napakorkeudella ja tässä lasketut nopeudet vastaavat mittauksen aikana napakorkeudella vallinnutta tuulisuutta. Tuulen nopeuden esiintymistiheys Tuulivoimalan meluarvoksi valitaan häiritsevimmät olosuhteet, joiksi ovat osoittautuneet 8 m/s tuulen nopeus 10 m korkeudella. Tällöin tuulivoimalan tuottama melu erottuu parhaiten taustamelusta. Alemmilla tuulen nopeuksilla voimalan melutaso on alhainen eikä se siksi erotu sivu 7 / 22

yhtä selvästi kuin 8 m/s nopeudella ja kovemmilla tuulilla puolestaan ympäristömelu nousee vallitsevaksi ja peittää tuulivoimalan ääntä. Tuulen pysyvyyskäyrän avulla voi arvioida, kuinka monta tuntia vuodessa tuulivoimala tuottaa tätä melutasoa. Seuraavassa kuvassa on esitetty tyypillinen pysyvyyskäyrä Mustaisnevalla olevalle voimalalle, jonka napakorkeus on 135 m maan pinnasta. Käyrä perustuu alueella tehtyihin mittauksiin. Kuva 5. Pysyvyyskäyrä Mustaisnevalle. Käyrän avulla voi arvioida, kuinka monta tuntia vuodessa tuulee valittua nopeutta kovemmin. Esimerkiksi 4 m/s kovempia tuulia esiintyy 7500 h/a, mikä vastaa odotettavissa olevaa voimalan käyttötuntimäärää. Kovempia kuin 11,4 m/s tuulia esiintyy 708 h/a. Tämä nopeus vastaa IEC61400-11 normin mukaista 8 m/s tuulta 10 m korkeudella. Kuvasta havaitaan myös, että yli 15 m/s tuulia on erittäin vähän. Seuraavassa luvussa tarkastellaan samaa asiaa tuuliatlaksen avulla, jossa on käytetty Mustaisnevalle laskettuja tuulisuusarvoja. Nämä poikkeavat hieman edellä esitetyistä mitatuista arvoista, mikä on luonnollista ja siksi onkin mitattava, että laskennalliset arvot voitaisiin mittauksin varmentaa ja täsmentää. Erot ovat kuitenkin kohtuullisen pieniä ja molempien avulla saadaan lopputulokseksi, että häiritsevää melutasoa aiheuttavia tuulia on erittäin vähän vuodessa. sivu 8 / 22

Melutaso 135 m napakorkeudella Tämä aineisto on osoittamassa minkä suuntainen vaikutus korkeudella on melutasoon erilaisilla tuulilla. Tuulivoimalan tuottama melun keskipiste on voimalan potkurin akselilla potkurin tyvessä. Käytetään napakorkeudella vallitsevaa tuulen nopeutta vastaavaa mitattua melutasoa ja verrataan tuloksia tuulen nopeusjakaumaan. Tämä lasketaan Suomen Tuuliatlaksesta (www.tuuliatlas.fi) saatavien Weibull-parametrien A ja k avulla. Alla olevaan taulukkoon on yhdistetty standardin mukaisten mittaustulosten avulla 135 m napakorkeudella vallitsevat melutasot eri tuulen nopeuksilla. Esimerkiksi 4 m/s tuulen nopeutta 10 m korkeudella vastaa 5,7 m/s tuuli 135 m napakorkeudella, jolloin voimalan melutaso on 96,1 db. Tällaisia tuulia tai niitä kovempia esiintyy 68,02 % ajasta eli 5877 h/a. Vastaavasti melutasoa 105 db edustavia 11,4 m/s tuulia tai niitä kovempia esiintyy 9,67 % ajasta eli 835 h/a. V & H = 10 m V & H = 135 m Freq Cum h/a LWA 0.0 0.0 0.00 % 100.00 % 8640 1.0 1.4 1.88 % 98.96 % 8550 2.0 2.9 5.42 % 93.84 % 8108 3.0 4.3 9.21 % 83.33 % 7199 4.0 5.7 11.91 % 68.02 % 5877 96.1 5.0 7.2 12.57 % 50.24 % 4341 101.2 6.0 8.6 11.08 % 33.09 % 2859 103.4 7.0 10.0 8.22 % 19.18 % 1658 104.3 8.0 11.4 5.13 % 9.67 % 835 105.0 9.0 12.9 2.68 % 4.19 % 362 105.5 10.0 14.3 1.17 % 1.54 % 133 105.8 11.0 15.7 0.42 % 0.48 % 41 106.0 12.0 17.2 0.12 % 0.12 % 10.6 13.0 18.6 0.03 % 0.03 % 2.24 14.0 20.0 0.01 % 0.00 % 0.388 15.0 21.5 0.00 % 0.00 % 0.054 16.0 22.9 0.00 % 0.00 % 0.006 17.0 24.3 0.00 % 0.00 % 0.001 Taulukko 3. Napakorkeudella 135 m vallitsevan tuulen ajallinen jakauma sekä pysyvyys, sekä melutaso kullakin tuulen nopeudella. Vasen sarake edustaa 10 m korkeudella ja seuraava sarake 135 m korkeudella vallitsevaa tuulta. Freq-sarakkeessa on kyseisen tuulen ajallinen osuus kaikista tuulista ja Cum-sarake osoittaa tuulen pysyvyyden eli kuinka ison osan ajasta tuulee vähintään tällä nopeudella. h/a-sarake osoittaa, kuinka monta tuntia vuodessa tuulee vähintään tällä nopeudella. LWA-sarake osoittaa kyseistä tuulen nopeutta vastaavan voimalan meluemission, kun voimala tuottaa tehoa vähintään 95 % tehokäyrän mukaan lasketusta tehosta. Seuraavassa kuvassa sama graafisesti. sivu 9 / 22

Meluemissio Voimalan meluarvot ilmaistaan useilla eri tavoilla. Tavanomaisinta on ilmaista lähtömelun eli meluemission riippuvuus tuulen nopeudesta 10 m korkeudella. Tällöin on mitattu voimalan tuottamien äänien kokonaisvoimakkuus kullakin tuulen nopeudella ja meluemissio määritellään laskennallisesti yhteen pisteeseen voimalan potkurin akselin kohdalle. Mittaamalla melu sopivan etäällä voimalasta voidaan huomioida kaikki melun syntyalueet niin potkurin kehältä kuin voimalan konehuoneesta ja tornista ja kuvata kokonaisuutta pistemäisenä melulähteenä. Kaava 1. Meluemission laskentakaava. Kaavalla saadaan laskennallinen meluemissio, jota käytetään melualueen laskennassa pistemäisenä lähteenä. 6 db vähennys tulee siitä, että ääntä vahvistetaan asettamalla paksu vanerilevy mittausmikrofonin alle, jolloin mikrofonin rekisteröimä äänenpaine kaksinkertaistuu.. Logaritmin alla oleva termi on pallon pinta-ala, jonka säde on mittauspisteen ja voimalan potkurin keskipisteen välinen suora etäisyys. Mittausnormina on IEC61400-11 Meluemission riippuvuus voimalan ominaisuuksista Voimalan tuottama teho syntyy paine-erosta, joka vallitsee lavan ali- ja ylipainepuolien välillä. Paine-ero on suurimmillaan lähellä kärkeä (kuva 1). Mitä enemmän tehoa, sitä suurempi paineero. Toisaalta ääni on nopeasti vaihtuvaa paine-eroa ja siksi tuulivoimalan tehon kasvaessa myös sen tuottama ääni kasvaa. Voimalan tuottama meluemissio puolestaan riippuu erittäin paljon lavan kärkinopeudesta ja potkurin halkaisijasta. Seuraavassa on esitetty kokeellinen kaava, jonka avulla voidaan arvioida tuulivoimalan tuottama meluemissio, kun tunnetaan kärkinopeus ja potkurin halkaisija. sivu 10 / 22

Kaava 2. Meluemission riippuvuus voimalan lavan kärkinopeudesta ja potkurin halkaisijasta. Tämä on karkea, kokeellisesti johdettu kaava, joka pätee kaiken kokoisille voimaloille. Potkurin lapojen muotoilulla ja aerodynaamisella puhtaudella on myös vaikutusta melutasoon. Kuva 6. Meluemission riippuvuus voimalan potkurin halkaisijasta ja kärkinopeudesta. Kärkinopeus on lavan kärjen kehänopeus. Kärkinopeuden pienentämisellä voidaan vaikuttaa kaikista voimakkaimmin melutasoon, mutta samalla pienennetään voimalan hyötysuhdetta ja tehoa. Kuten kuvasta havaitaan, potkurin koon pienentämisellä on vähemmän merkitystä melun syntyyn kuin kärkinopeudella. Tästä syystä voimalakoosta riippumatta maksimikärkinopeudet ovat samaa suuruusluokkaa, eli välillä 60 80 m/s. Kuva on tarkoitettu ilmiön kuvaamiseen, ei varsinaista mitoitusta varten. sivu 11 / 22

Taustamelun vaikutus Tuulivoimalan melu on monitaajuista suhinaa, joka vastaa muuten taustamelua, mutta potkurin pyörimisestä johtuen siihen liittyy doppler-ilmiönä tunnettu taajuuden vaihtelu, minkä avulla tarkkaan kuunnellessa sen erottaa muusta suhinasta. Taustakohinan voimakkuus riippuu maaston luonteesta, tuulen voimakkuudesta sekä turbulenttisuudesta. Monien maiden standardeissa taustamelu otetaan huomioon tuulivoimalan melupäästöjä arvioitaessa siten, että voimalan sallittu melu saa ylittää taustamelun viidellä desibelillä. Suomessa tällaista sääntöä ei ole käytössä. Perusteluna on ilmeisesti se, että meillä tuuligradientti on usein varsin korkea, mikä tarkoittaa sitä, että tuulen nopeus kasvaa huomattavasti korkeuden kasvaessa. Voimalan napakorkeudella saattaa tuulla kovaa, vaikka matalalla tuuli on heikkoa, mikä saa äänen kantamaan normaalia pitemmälle. Myös ilman vertikaalinen lämpötilan jakauma vaikuttaa äänen kantamaan joko lisäämällä tai lyhentämällä sitä. Yleensä luonnollinen taustakohina peittää tehokkaasti voimalan ääntä varsinkin etäämmältä kuunneltuna. Kuva 7. Taustamelu saattaa ylittää kovilla tuulilla tuulivoimalalle sallitut melurajat. Taustamelulla tarkoitetaan esimerkiksi metsän aiheuttamaa luonnollista kohinaa. Tuulivoimalan melu erottuu voimakkaimmin 8 m/s tuulen nopeudella ja siksi normeissa on määritelty laskennassa käytettäväksi tuulen nopeutta 8 m/s 10 m korkeudella redusoituna maaston rosoisuuteen 0,05m. Melun vaimeneminen etäisyyden kasvaessa Voimalan melu syntyy pääosin potkurin lapojen jättöreunassa, joka toimii viivamaisena melulähteenä. Laskentaa varten melumittauksen tulokset keskitetään voimalan potkurin akselilla lapojen tyveen. Kaikilla taajuuksilla melu vaimenee kääntäen verrannollisena pallon pinta-alaan, jonka säteenä on etäisyys lähtöpisteestä. Tämä johtuu siitä, että melu jakautuu koko pallopinnalle ja sen kokonaismäärä pysyy vakiona, mikäli ei oteta huomioon melun vaimenemista ilmakehän vaikutuksesta. Matalataajuinen melu vaimenee heikoimmin ja korkeataajuinen melu paljon. sivu 12 / 22

Seuraavassa taulukossa on esitetty melun vaimeneminen taajuuskaistoittain. Taulukko 4. Melun vaimenemisen taajuusriippuvuus eri olosuhteissa. Taulukosta 3 nähdään, että melun vaimenemiskerroin vaihtelee taajuuden sekä ilman lämpötilan ja kosteuden vaikutuksesta. Tuulivoimalan melulaskelmia tehtäessä on käytetty yleisesti kaikki taajuudet kattavana vaimenemiskertoimena lukua = 5 db/km eli 0,005 db/m. (Lähde: Wind Energy Explained s. 489) Etenkin matalataajuisen melun osalta melun vaimeneminen ja kulkeutuminen vaatii tarkempia laskelmia, koska sen vaimeneminen on heikkoa ja siihen vaikuttavat ilman tiheys- ja lämpötilajakauma, turbulenssi, maaston muoto sekä pinnan laatu. Tarkemmat laskelmat ovat ainakin silloin tarpeen, jos melualueen lähelle sijoittuu herkkiä kohteita kuten asumuksia, loma-asuntoja tai vastaavia. sivu 13 / 22

Yhden voimalan melun vaimeneminen etäisyyden funktiona Seuraavassa kuvassa on laskettu melun vaimeneminen erilaisille lähtömelun arvoille metsä ja suomaaston mukaisilla kaavoilla. Napakorkeutena on käytetty 135 metriä ja meluemissiona 105 db. Kuva 8. Melun laskentakaavat eri tilanteisiin, LW = 106 db 135 m korkeudella. 1. Kovalle maalle, joka heijastaa 100 % äänestä takaisin ilmaan eli kuulija kuulee sekä suoraan että maasta heijastuneen äänen. 2. Maa vaimentaa osittain eli 40 % äänestä, mikä on VTT:n suositus metsämaastoon. 3. Maa imee 100 % äänestä eli heijastus on nolla. (Ei käytännössä mahdollinen ratkaisu). sivu 14 / 22

Meluemission voimakkuuden vaikutus melun leviämiseen kovalla maanpinnalla Melu etenee lähteestä kuulijalle sekä suoraan lyhintä reittiä ja osa heijastumalla. Mitä kauempaa heijastus tulee sitä heikompi se on. Suoraan maan pinnasta heijastuva ääni vaimenee pinnan laadusta riippuen ja vaikuttaa kuulohavainnon voimakkuuteen. Asfaltista tai jään pinnasta heijastuva ääni ei vaimene ollenkaan mutta pehmeästä maasta heijastuva vaimenee. Alla olevassa kuvassa on laskettu eri meluemissioiden vaimentuminen kovalle maan pinnalle. Kuva 9. Kovalla maalla kuulohavaintoon vaikuttaa suoraan kuuluvan äänen lisäksi maanpinnasta heijastuva ääni. Kuvassa on erilaisten meluemissiotasojen vaimeneminen etäisyyden kasvaessa. Voimalan napakorkeus on 135 m. sivu 15 / 22

Usean voimalan melualueen määrittely Useammasta voimalasta syntyvät melut on laskettava yhteen, koska voimalat toimivat yhtä aikaa. Yhteenlasku tapahtuu logaritmien avulla. Kaava 3. Pisteeseen x,y vaikuttavat usean voimalan melut lasketaan yhteen näillä kaavoilla. Ylempi kaava on yhden voimalan vaikutus pisteeseen x,y ja alempi on kaikkien voimaloiden yhteen laskettu vaikutus. Laskenta suoritetaan esim. 50 m välein koko tuulipuiston alueelle. Ylemmän kaavan lopussa oleva luku 1.8 on 40 % 3 db:stä eli maan pinnasta heijastuva ääni on vaimentunut 40 %. (100 % heijastus on 3 db) Voimaloiden koordinaatit: East North Elev, mpy T1 239455 6931126 147 T2 239075 6930760 153 T3 238847 6930229 149 T4 238489 6929762 145 T5 238908 6929431 132 T6 242871 6930086 132 T7 243081 6929473 146 T8 242603 6929156 132 T9 242525 6928659 144 Taulukko 5. Voimaloiden koordinaatit ETRS-TM35FIN koordinaatistossa ja korkeudet merenpinnasta. sivu 16 / 22

Kuva 10. Mustaisnevan voimaloiden T1 T9 sijoittuminen turvetuotantoalueen ympärille. sivu 17 / 22

Kuva 11. Mustaisnevan voimaloiden T1 T9 melukuvio. Kuva 12. Voimaloiden T1 T9 melualueet kartalla. sivu 18 / 22

Kuva 13. Voimaloiden T1 T5 melualueet. LWA = 105 db, napakorkeus 135 m. Laskennassa on käytetty metsän ja suon vaimennuskertoimena 40 % VTT:n suosituksenmukaisesti. sivu 19 / 22

Kuva 14. Voimaloiden T6 T9 melualueet. LWA = 105 db, napakorkeus 135 m. Laskennassa on käytetty metsän ja suon vaimennuskertoimena 40 % VTT:n suosituksenmukaisesti. sivu 20 / 22

Melulaskennan epävarmuudet IEC-61400 normin mukainen tuulivoimalan melumittaus tehdään tuulen alapuolella, joten siinä on jo huomioitu tuulen suunnan vaikutus. Etäisyyden kasvaessa sään ja maaston vaikutus tulevat mukaan mittauksiin ja lisäävät tuulen alapuolella äänen voimakkuutta verrattuna laskettuihin arvoihin. Vastaavasti tuulen yläpuolella ja varsinkin sivulla äänen voimakkuus on alhaisempi kuin laskettu. Melumittauksen epävarmuus Melumittauksissa epävarmuudet johtuvat useista tekijöistä, joiden vaikutukset arvioidaan mittausten tuloskäsittelyssä. Epävarmuudesta johtuva lisä lasketaan mukaan annettuun meluemissioon, joten sitä ei tarvitse ottaa uudelleen huomioon tuloksia käsiteltäessä. Maaston ja maaston peitteisyyden vaikutukset Maanpinnan muodot sekä peitteisyys vaikuttavat lähinnä äänen etenemiseen ja heijastumiseen. Ellei kuuntelupisteestä ole suoraa näkyvyyttä voimaloihin metsän tai muiden esteiden vuoksi, äänenvoimakkuus on hieman alle lasketun. Vastaavasti esimerkiksi pellolla, jossa lähellä kuuntelijan takana on metsä ja voimalan suuntaan esteetön näkyvyys, äänenvoimakkuus ylittää laskelmissa esitetyt. Alueella ei ole sellaisia mäkiä, jotka vaikuttaisivat merkittävästi äänialueen muotoon ja kokoon. Erikoistilanteet Tonaalisuus Tonaalisuutena tarkoitetaan tietyllä vakiotaajuudella esiintyvää, muusta melutasosta selvästi erottuvaa soinnillista ääntä. Nämä johtuvat useimmiten voimalan koneiston tuottamista äänistä kuten hammasrattaista, muuntajan magnetostriktiosta tai eri komponenttien ominaistaajuuksilla tapahtuvista värähtelyistä. Jos tällaisia ääniä esiintyy melumittauksen aikana, niin mitattuun tulokseen lisätään jopa 5 db sakko normaalin mittaustuloksen päälle. Jos tonaalisuussakko lisättäisiin vielä melulaskennan yhteydessä, sen vaikutus tulisi kahteen kertaan huomioiduksi. Matalat- ja infrataajuudet Voimalan meluspektrissä on taajuuksia hyvin laajalla alueella. Matalat taajuudet on nostettu esiin, koska niiden vaimentuminen ilmassa on heikompaa kuin korkeiden äänien. Niiden vaimentuminen etäisyyden kasvaessa noudattaa kuitenkin etäisyysfunktiota eli vaimeneminen on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön. Vaimennustermi, jonka normaali arvo on 0,005 db/m laskettaessa kaikille taajuuksille on 0 0,1, kun kyse on alle 63 Hz taajuudet. Taajuusalueella 20 63 Hz äänet ovat vielä kuultavissa, joskin niiden pitää olla hyvin voimakkaita tullakseen kuulluiksi. Alle 20 Hz äänet ovat infraääniä, joita ihminen ei kuule vaan niiden kokeminen perustuu lähinnä tuntemuksiin, jos äänen voimakkuus on riittävän suuri. Useimpien voimaloiden meluemission voimakkuus infra- ja matalilla taajuuksilla alittaa tai korkeintaan hieman ylittää ihmisen kuulokynnyksen. sivu 21 / 22

Kuva 15. Kuulokäyrä, joka osoittaa eri taajuuksilla olevien äänien kuulumisen keskenään samalla voimakkuudella. Esimerkiksi 20 Hz ääni 70 db voimakkuudella kuulostaa yhtä kovalta kuin 15 db ääni, jonka taajuus on 1000 Hz. Vastaavasti 1000 Hz ääni 40 db voimakkuudella tarvitsee peräti 90 db, jotta 20 Hz voimakkuudella saataisiin yhtä voimakas kokemus. Amplitudimodulaatio Amplitudimodulaatio on vakiotaajuisen äänen voimakkuuden vaihtelua. Voimaloiden ääni on luonteeltaan kohinaa, jossa esiintyy kaikkia mahdollisia taajuuksia, joten varsinaisesta amplitudimodulaatiosta ei ole kysymys. Ilmeisesti tarkoitetaan paremminkin doppler-ilmiönä tunnettua ilmiötä, jossa potkurin pyöriessä lähenevän potkurin taajuus nousee ja pakenevan laskee voimalan pyörinnän tahdissa. Jos kahden vierekkäisen voimalan potkurit pyörivät samassa tahdissa ja kuulija on sopivassa paikassa, missä molemmat vahvistavat toisiaan samaan tahtiin, saattaa tämä modulaatio erottua selvästi taustaäänistä. Erikoiset sääolosuhteet Lämpötilan ja kosteuden korkeusjakauma vaikuttaa äänen kulkuun ilman tiheyden muutosten kautta. On yleisesti tunnettua, että tietyillä säillä äänet kuuluvat normaalia kauemmaksi ja joillakin keleillä päinvastoin. Tässä selvityksessä ei ole tarkasteltu säiden vaikutusta. Säiden vaihtelu vaikuttaa melun kuuluvuuteen siten, että joinakin aikoina lasketut arvot ylitetään ja useimmiten alitetaan. sivu 22 / 22