Vogelesang geluid in 't kort.pdf

Geluid in ‘t kort Inleiding In ’t kort is dit essay ontstaan als gevolg van ervaren gezondheidsproblemen, waarvan de oorzaak zou kunnen ontstaan door het plaatsen en ontwikkelen van parken met grote industriële windturbines. Dat begon met het ontwikkelen van een windpark omdat EZ met alle provincies afspraken maakte over de hoeveelheid te plaatsen windturbines, landelijk te plaatsen 6000 MW, waarvan 530,5 MW in Fryslân, en wel een windpark van zo’n 60 turbines, de rode stippen rechts, rondom en tussen de daar liggende dorpen bij de Afsluitdijk in Fryslân, met Pingjum als ongelukkig middelpunt. Dat was te veel, te ondoordacht, en zonder overleg in en met een zo klein deel van Fryslân. Het bleek dat de overheid al jaren geleden de regelingen voor toelaatbare geluidseisen zo aanpaste, dat de plaatsing van turbines langs de dijk van de Noordoostpolder binnen de wettelijke kaders van geluidshinder viel. Daarbij bleek ook dat de methoden voor het meten van geluid zijn „aangepast”: het uitgangspunt is de melding van de fabrikant dat zijn turbine een zekere hoeveelheid deciBellen produceert en dat hierdoor geluidsprofielen voor omwonende basis voor beleid vormen. Verschillende adviesbureaus rapporteerden hierover, alle uit literatuur onderzoek onder verwijzing naar andere literatuuronderzoeken.

Een verzoek aan ministerie van Infrastructuur en Milieu (I&M), de Staatssecretaris mevrouw W.J. Mansveld, van 1 april 2014, leidde tot het opzetten van een kennisplatform Windenergie, dat vervolgens ook verwees naar een groot aantal literatuuronderzoeken. Een voorstel uit deze brief om dit gezamenlijk met de Belgische Gezondheidraad op te pakken, faalde. Het RIVM, het Rijks Instituut voor Volksgezondheid en Milieu, heeft verschillende rapporten gepubliceerd, die over het algemeen aangeven dat het wel meevalt, Ampel onderzoek daarin stelt echter ook vast dat niet alle citaten uit andere literatuuronderzoeken, juist en/of volledig zijn geformuleerd. Intussen neemt in Nederland het verzet tegen windenergie steeds fellere vormen aan en zijn ongeveer 140 actiegroepen druk bezig met het verweer tegen de overlast die windturbines veroorzaken. Bij onze zuiderburen heeft zowel in Wallonië als ook in Frankrijk de Raad van State zich tegen de opstelling van windturbines uitgesproken omdat de overlast van turbines niet in maatschappelijk aanvaardbare procedure is vastgelegd. Het Beierse Hooggerechtshof stelde dat het pulserende karakter van het windturbine geluid niet zomaar verwaarloosbaar is. Ook uit Australië komen berichten van felle tegenstand tegen turbines, om redenen van overlast en daarmee gezondheidsschade.

De gevoeligheid van mensen en dieren is zeker onderling verschillend, waarin het niet-horen van geluid betekent niet dat er geen geluid is. In ‘t kort gaat dit essay in op wat geluid is, wat geluid kan betekenen voor de gezondheid van mens en dier, hoe dat voelen uitwerkt en onderzoekt de waardering van geluid in de regelgeving. Wouter Vogelesang

22-3-2018

1

Inhoud Inhoudsopgave Inleiding ................................................................................................................................................... 1 Inhoud ..................................................................................................................................................... 2 Wat is geluid? .......................................................................................................................................... 3 Het gehoor, het waarnemen van trillingen, geluid. ................................................................................ 3 Geluidsterkte in de spreektaal ................................................................................................................ 5 Appreciatie van geluid – hoe waarderen we geluid? .............................................................................. 5 Risico’s van geluid ................................................................................................................................... 6 Auditieve invloeden op de mens ......................................................................................................... 6 Auditieve invloeden op dieren ............................................................................................................

8 Onderzoeken tot nu ............................................................................................................................ 8 Enkele theoretische beschouwingen over de theorie van geluid ......................................................... 11 Wat is twee keer zoveel geluid? ............................................................................................................ 12 De weging van geluid ............................................................................................................................ 14 Ontstaan van geluid in een turbine. ...................................................................................................... 16 Opwekking van geluid door de wieken. ................................................................................................ 17 Tipwervels ............................................................................................................................................. 18 De opstelling van windturbines ............................................................................................................. 21 Invloed op de opgenomen energie ...................................................................................................

21 Het geluidspad....................................................................................................................................... 22 De maximale opbrengst van een windturbine ...................................................................................... 23 Normering van het geluid in Europa ..................................................................................................... 27 Normering van geluidsmeting in Nederland ..................................................................................... 31 Twee rekenvoorbeelden ............................................................................................................... 32 Normering van geluidsmeting in Denemarken ................................................................................. 33 Discussie ........................................................................................................................................ 34 Meten van geluid................................................................................................................................... 34 Gebruik van geluid.............................................................................................................................

34 Te meten componenten .................................................................................................................... 35 Doel van geluidmeting....................................................................................................................... 35 Regelgeving voor de geluidsmeting .................................................................................................. 37 Berekening van de geluidsbelasting ...................................................................................................... 38 Invloed op geluid en geluidsbeleving .................................................................................................... 39

22-3-2018

2

Wat is geluid? Geluid is een trilling, meest in lucht, die in het oor het trommelvlies in beweging brengt. Geruis is geluid, zonder een duidelijke frequentie; een muzikale toon is geen enkelvoudige toon, maar een samenstel van trillingen, die per individu andere beleving kan oproepen. Geluid is een trilling, maar niet iedere trilling is (voor de mens) met het gehoor waarneembaar. Het begint met de grondfrequentie, en heeft daarboven andere frequenties, die deel van de totale toon uitmaken: grondtoon en boventonen, de eerste harmonische en volgende harmonische frequenties. Gebruikelijk is de voorstelling van geluid als iets van een trillende snaar, zoals bij een viool, of een touw dat slingert. λ

Geluid, de trilling van een medium, is drukverandering en die is het best voor te stellen als een lopende verdichting, zie hieronder. λ geluidsnelheid c

De geluidsnelheid vormt de samenhang tussen golflengte en frequentie volgens de formule:

De frequentie f kent de dimensie Hz, trillingen per seconde. De golflengte λ is de afstand tussen twee golfpieken, en heeft de dimensie m [meter]. De geluidsnelheid in lucht hangt af van de temperatuur en is ongeveer 340 m/s, of zo’n 1200 km/u. In water is dat 5 × zoveel, in steen nog meer.

Het gehoor, het waarnemen van trillingen, geluid. Voor levende wezens is geluid belangrijk in de overdracht van ervaring, van gevoel of kennis, om enkele aspecten te noemen, berichtgeving in de breedst mogelijke zin. Voor een boodschap in de vorm van geluid, is direct contact met anderen niet nodig: gehoor werkt ook buiten zicht van de boodschapper. De mens heeft oren, veel dieren ook. Vissen hebben geen oren, zoals zoogdieren ze kennen, maar zijn wel degelijk gevoelig voor geluid – moet je de vissers maar eens vragen. Vissen en zeezoogdieren hebben geen gehoorschelpen. Zeezoogdieren hebben een gehoorsysteem dat ongeveer werkt zoals bij landzoogdieren, vissen hebben een laterale lijn met ontvangers, neuromasten, langs de zijkant van hun lichaam, die een gedetailleerd hydrodynamisch beeld van de omgeving geven en zo ook een hydrodynamisch geluidsbeeld. Sommige vissen hebben een zwemblaas, een soort extra versterker voor een beter horen. De beperking bij vissen is het bereik: de hoogst waarneembare trillingen liggen rond 1000 Hz. Zeezoogdieren horen veel meer dan de mens, de zeer lage en ook heel hoge. Extreem is het frequentiebereik bij de dolfijnachtigen: tot 10 keer dat van de mens. Ongewervelde dieren, spinnen, geleedpotigen en wormen bezitten geen gehoororgaan, zijn dus „doof” maar nemen wel degelijk trillingen, een vorm van geluid, waar. Insecten nemen geluid met 22-3-2018

3

organen waar, die op wat voor ons merkwaardige plaatsen zitten: op poten of voelsprieten of op andere plaatsen. Belangrijk voor de begripsvorming is dat er geen essentieel verschil is tussen een trillingsgolf in lucht, of een geluidsgolf. Het kan hetzelfde zijn, de één hoort mens of dier, het andere niet. Beide kunnen ook te zamen waarneembaar zijn. En: geen geluid waarnemen, horen dus, betekent niet dat er geen geluid is. Enkele voorbeelden van bereik, waarbij de gevoeligheid voor geluid zeker niet hetzelfde is:      

Kikker Mens Olifant Tijgers Vis Vleermuis

100 20 1 2 1 100

-

2.500 20.000 20.000 100.000 1.000 100.000

Hz Hz Hz Hz Hz Hz

(voordat ze naar de disco gaan)

Bij mensen hangt het bereik af van leeftijd. Gezonde, jonge, mensen horen trillingen tussen 20 Hz, de heel lage tonen en 20.000 Hz, de heel erg hoge tonen. Honden horen tonen tot ruim over 50.000 Hz, veel hoger dus dan de mens. Daarom zijn ze gevoelig voor violen, die ook zeer hoge en (zeer) valse tonen kunnen produceren. Aan de andere zijde van het spectrum zijn honden in staat hele lage tonen waar te nemen, tot zo’n 1 tot 2 Hz. Dolfijnen horen geluiden tot 130.000 Hz en de „zang” van de grotere walvissen ligt in de frequentie van 40 Hz tot 4.000 Hz en kan in water tot 20 zeemijl ver dragen1 veel verder dan in lucht, hoewel sommige bronnen aangeven dat het bereik in water nog veel meer kan zijn. Ook corvina’s2, een soort baars van soms wel een meter lang in de golf van Mexico, levert een bijzonder luide bijdrage in onderzeese herrie met 177 dB3 en dat draagt zo’n 15 zeemijl ver. Anders dan bij de walvisachtigen (een vis heeft geen echt gehoor) kent de frequentie een piek bij ∼ 380 Hz. Voor de mens geldt dat de hoogste gevoeligheid tussen de 500 en 8.000 Hz ligt en de gevoeligheid voor het aanwezige geluid bij 20 Hz is heel erg laag. Ongeboren baby’s nemen ook al geluid waar, en kunnen zelfs al gehoorbeschadiging oplopen. Bedenk daarbij dat boven 80 dB gehoorbescherming onvermijdelijk is:            

4

Gehoordrempel volwassenen Bladgeritsel Slaapkamer, stil in Fryslân Drents platteland Bibliotheek Slaapkamer, druk aan Champs Elysees Gesprek rijdende auto Snurkende man discotheek pijngrens scheepshoorn

10 dB 15 dB 20 dB 25 dB 30 dB 40 dB 60 dB 80 dB tot 90 dB 120 dB 130 dB 140 dB

Het geluidsniveau bij het heien op zee ligt op 262 dB5, aldus TNO-medewerker Wim Verboom in Vara’s vroege vogels. ESTEC in Noordwijk test systemen met geluidsdruk tot ruim 150 dB. Zeker ook de lage frequenties bij ca 5 Hz zijn belangrijk voor het gedrag6 door het gebrul bij de start van een raket.

1

Bron: NOAA – National Oceanic and Atmospheric Organisation Cynoscion othonopterus 3 http://rsbl.royalsocietypublishing.org/content/13/12/20170656 4 De gehoordrempel en in het algemeen, gevoeligheid voor geluid, hangt af van frequentie, leeftijd en vermoeidheid 5 Bron: Maritiem Nederland 21-12-2017; Michel Verschoor – Overheid meet volgens brancheorganisaties met twee maten; Visserij in de tang van offshore, wind en zandwinning 2

22-3-2018

4

Bij een niveau van 150 dB treedt bij de mens algehele doofheid op en bij 190 dB treedt de dood in. Ook zeedieren overleven deze geluidsdruk niet.

Geluidsterkte in de spreektaal Sprekend over de sterkte van het geluid, zijn de volgende definities in de spreektaal belangrijk:      

Geluidsdruk pg – meten we in Pa (N/m²) Geluidsniveau L – een drukverhouding - meten we in dB Geluidsintensiteit J – meten we in Watt/m² Geluidsvermogen – meten we in Watt Luidheidsniveau – meten we in foon Belasting door/van geluid – meten we in Lden – een over tijd gemiddelde waarde van drukverhouding, die weer in dB gemeten wordt

De sterkte van het geluid hangt af van het vermogen dat door geluid aan ons oor wordt overgedragen. Het waarnemen van het geluid hangt af van de gevoeligheid die voor het „geluid” bestaat, ontwikkeld is, of nog over is gebleven, gelet op leeftijd, eigenschappen, soort, enz.

Appreciatie van geluid – hoe waarderen we geluid? Dit thema is al heel oud: 2.500 jaar geleden was al bekend dat muziek in staat is om mensen te ontroeren. Mensen kunnen in extase komen, een aspect dat in alle culturen bekend is. Het kan daarom zowel mensen prettig stemmen, een gevoel van volmaaktheid geven maar anderzijds is misbruik daarvan ook zeer bekend. Vaste ritmes, geluiden en/of trillingen die irriteren, waaraan niet te ontsnappen is, leveren onbegrepen ziektebeelden. Van de mens is dat bekend, van dieren ook, gelet op recente en minder prettige ervaringen in Denemarken. Van Plato en Confucius is bekend dat er over het thema geluid veel is nagedacht: muziek kun je niet beetpakken, of in je zak steken: het harmonische karakter zou een ethische component hebben. Daarom moest volgens Plato, strenge regulering muziek ordenen, want anders zou het tot chaos en depressie leiden als gevolg van ritmische en melodische moeilijkheden, zoals hij in zijn WETTEN schrijft. Pythagoras vond het verband tussen toonhoogte en de lengte van een snaar en legde de basis voor de hedendaagse toonladder vast. Muziek in zijn algemeenheid kent per definitie eigenlijk zekere ritmes. Juist de afwijking van het vaste ritme, de afwijkingen in toonhoogten en de combinatie van verschillende tonen, geeft de zo gewenste harmonie in al zijn variaties.

Het geluid van de zee is ook ritmisch, met een stochastisch variërende component er op: het is nooit hetzelfde en geeft daardoor rust. Voor het ruisen van de bossen geldt hetzelfde. Zodra echter die variaties gaan ontbreken, ontstaat een probleem. Ook dat kennen we uit de popmuziek waarin het niet-aflatende, monotone ritmische dreunen, de jeugd fantastisch vindt, maar ouderen verfoeien het: ze worden er door geërgerd, maar dat komt ook doordat de jeugd de daarbij geproduceerde hogere tonen wel hoort, maar de oudere mens niet meer evenals de meer „ervaren” festivalbezoekers (maar die zijn toch kierewiet). 6

Het geluidsgeneratorsysteem bij Estec bestaat uit vier verschillende hoorns met lage afsnijfrequenties van 25, 35, 80 en 160 Hz. Drie hoogfrequent generatoren completeren deze apparatuur. Er kan een totaal geluidsniveau van 154,5 dBL worden bereikt

22-3-2018

5

De schoonheid van muziek zit in de afwijking van de regelmaat, onder het regime van een vast ritme. Blijft de afwijking weg, dan verwordt dit tot een niet aflatende dreun, die mensen tot waanzin kan drijven. Analoog hieraan geldt wat al eeuwen als foltering7 bekend staat: het vastzetten, zo u wilt boeien, van een individu en die een vast ritme8 te laten ondergaan, brengt een mens tot waanzin. Dit geldt ook voor dieren: nertsen gaan elkaar te lijf, ondergaan spontane vruchtafdrijving en ontwikkelen onderling een zeer hoge mate van agressiviteit, wanneer windturbines in hun buurt komen te staan en dag en nacht hun niet aflatende zjoef-zjoef-zjoef-zjoef de ruimte in sturen, hetzij als geluid, hetzij als trilling door de bodem. In een vorige paragraaf is voor dieren het bereik van de gevoeligheid voor geluid aangegeven. Dieren als tijgers, olifanten en de grotere zeezoogdieren staan met elkaar in verbinding door geluid in lagere frequenties, en voor de mens onhoorbaar. Dat wil niet zeggen dat andere frequenties zijn uitgesloten.

Risico’s van geluid Auditieve invloeden op de mens Traditioneel is geluid voor de overlevende mens is geluid het middel om berichten over te dragen, voor gevaar te waarschuwen en emoties uit te drukken. Muziek diende harmonisch te klinken, kon ook sensuele risico’s in zich dragen en kon in de ogen van filosofen ook misbruikt worden. Tegenwoordig vinden we ongeveer alles mooi, maar de invloed van geluid, het risico van een overdaad aan geluid, kent individueel grote verschillen. Leeftijd speelt hierbij een belangrijke rol, voor de oudere mens blijken die risico’s9 des te sterker aanwezig te zijn. Scheepstoeters, hoorns zo u wilt, maken ook gebruik van juist de lagere frequenties: die dragen het verst. Degene die het lef heeft voor een scheepshoorn te staan als die afgaat, ondergaat een bijzondere ervaring: complete verstijving. De luchtmacht maakte gebruik van dit merkwaardige effect door F104’s met nabrander aan, laag over de gekaapte trein bij Wijster te laten vliegen. Tijgers doen dit ook: laagfrequente gebrul verstijft, of verlamt, een prooi. Uit de literatuur blijkt dat er een zeker risico is voor de foetus op het krijgen van gehoorschade. Hoewel buikwand en de uterus van de moeder een behoorlijke demping van geluid en trillingen geven, zou bij hoge piekwaarden het geluid in de buik nog boven de 80 dB kunnen komen.

In welk stadium de gehoorschade mogelijk op zou kunnen treden, is niet duidelijk. Voor jeugd, die hun grenzen nog niet verkend hebben, treedt bovendien het gevaar van onderschatting van de risico’s op. Zwangere vrouwen in relatie tot trillingen en schokken ondergaan een hoger risico op schade bij de foetus. Zij genieten echter wettelijke bescherming (BW art 658) in werkomstandigheden en kunnen bij een werkgever schadeloosstelling eisen met eventueel smartengeld. Hier is echter geen werkgever/werknemer relatie aan de orde, alhoewel het plaatsen van industriële windturbines in een woon omgeving eigenlijk het woongebied de facto omvormt tot industriegebied.

7

Deze marteling is voor het eerst door Hippolytus de Marsiliis een jurist uit Italië, geboren 1451 in Bologna, zo rond 1482 bedacht. Abusievelijk ook bekend als de Chinese torture. Het folterende effect zit in het langzame tempo van de druppels, het feit dat er geen wisselend ritme in het vallen zit en de onmogelijkheid aan de ervaring te kunnen ontsnappen. Het slachtoffer kan bijna voorspellen wanneer de volgende druppel zal vallen en een spanning bouwt zich op in de persoon. Bij de eerste drup is het: nou, ja, drup, maar na 500 druppels is iedere druppel een baksteen op je hoofd. Het is de combinatie van herhaling, geen kant uitkunnen, de machtloosheid en geen keuze hebben, slechts die eeuwige waterdruppel, dat het zo waanzinnig maakt. 8 Analoog aan de niet aflatende regelmaat van de waterdruppel geldt slagschaduw van windturbines, in zijn extreme vorm leidend tot fotogene epilepsie en kunnen lichtflitsen psychische problemen tot gevolg hebben. 9 3 Bron: w .arbokennisnet.nl/images/dynamic/dossiers/geluid_en_trillingen/D_geluid.pdf

22-3-2018

6

Korte termijn effecten van auditieve invloeden zijn onder andere:        

Schrikeffecten Toename van de hartfrequentie Spierspanning Duizeligheid Hoofdpijn Slaapstoornissen (na lawaaiblootstelling) Ongevallen Verstoring van auditieve en visuele perceptie

Lange termijn effecten kunnen zijn:    

Hoge bloeddruk Oogafwijking (nystagmografische afwijkingen) Chronische stressverschijnselen Apathie depressie

Het vaststellen van de lawaaibelasting is verplicht in de risico-inventarisatie met ARBO-wet art. 5. In het ARBO-besluit afdeling 3, art 6.6 t/m 6.11, staat beschreven hoe dit moet. De regelgeving stelt ook dat goed inzicht moet zijn in het frequentiespectrum en tevens de demping die als gevolg van omgevingseigenschappen ontstaat. De verwaarloosbaarheid van de risico’s10 van juist de lage frequenties in de RIVM-rapportage11 verdient nader onderzoek: blootstelling aan infrageluid beïnvloedt degelijk direct het vestibulaire systeem, zie blad 34/58 van dit rapport. Dit rapport, naast andere onderzoeken, geeft ook aan dat nader onderzoek op dit terrein verzocht wordt. Een paar oudere onderzoeken12 stellen vast dat er wel degelijk biologische directe effecten zijn, waarvoor voldoende bewijs is. Ook hier is nader onderzoek verzocht. De effecten13 zijn: cardiovasculaire veranderingen (hartslagversnelling) Voorts nog enkele feiten over de risico’s van laag frequent geluid:      

3 Hz: depressies, wrevel en irritatie bij voldoende blootstelling 7 Hz: nare ervaring, of misselijkheid, desoriëntatie en hoofdpijn. 9 Hz: epileptische aanvallen 12 Hz: spontane darmbewegingen 18 Hz: ogen gaan vibreren 14 lage frequenties in gevechtsituaties verlammingsverschijnselen; 15 verhoging daarna veroorzaakt gevoelens van angst of paniek en ook een wazig gezichtsveld

Gebruikelijk is de aanname dat de onderste gehoorgrens bij de mens op 20 Hz ligt; infrasound is de gebruikelijke benaming voor dit frequentiebereik. Waarden tussen 20 en 200 Hz benoemt men als laag frequent bereik, hoewel de bovengrens niet overal dezelfde is. Echter, bij voldoende volume, neemt de mens geluid waar bij een frequentie van 1 of 2 Hz16.

10

risico aansprakelijkheid - benadeelde stelt en de EIGENAAR ( niet gebruiker, leaser of wat dan ook) betaalt. Voorbeeld. Als een dakpan van je huis afwaait en op een auto valt, kan de benadeelde de EIGENAAR van de woning aansprakelijk stellen, bv een pensioenfonds. En die betaalt. Zie ook artikel 185 Wegenverkeerswet (oud art 31 WvW). Van toepassing op OG, vliegtuigen, voertuigen etc. Het lijkt het uitzoeken waard. De windturbine is OG dus er is een risico aansprakelijkheid. Mogelijk ook van toepassing op planschade, gezondheidsschade en al die andere problemen uit de inventarisatie van mr. Jan Veltman (advocaat bestuursrecht te Amersfoort). Zo kan een onvoorspelbare rekening ontstaan. 11 RIVM rapport 200000002/2013, blad 34/58 12 waaronder het uitstekende en goed gedocumenteerde advies Gezondheidsraad 2004/14, over de invloed van geluid op de slaap en gezondheid. 13 advies Gezondheidsraad 2004/14, tabel 2, blad 101 14 recente bestrijding van piraterij voor de kust van Somalië kan hiervan gebruikmaken. 15 zie ook: Bryan, M. E., & Tempest, W. (1973). Are our noise laws adequate? AppliedAcoustics, 6, 219-232. Tempest, W., ed. (1976). Infrasound and low frequency vibration. London:Academic press 16 H. Møller and C. S. Pedersen: Low-frequency wind-turbine noise; J. Acoust. Soc. Am., Vol. 129, No. 6, June 2011

22-3-2018

7

Oren nemen dit geluid waar, maar de subjectieve geluidskwaliteit verschilt van dat bij de hogere frequenties. Onder de 20 Hz verdwijnt het tonale gevoel en krijgt het geluid een discontinu karakter en een gevoel van druk op de oren ontstaat. Bij deze lage pulsfrequenties is het zelfs mogelijk de puls van elke toon te volgen en te tellen. Voorts neemt de luidheid meer toe in vergelijking met de luidheid bij hogere frequenties en bij een volume boven de gehoorgrens wordt dit niet alleen als luid ervaren, maar bovendien als zeer hinderlijk. Laag frequent geluid boven de gehoordrempel kan zowel de kwaliteit van werken beïnvloeden als een ongestoorde rustige slaap. De natuurlijke, persoonlijke, verschillen in de hoogte van de gehoordrempel spelen hier ook een rol.

Auditieve invloeden op dieren Dieren ondergaan geluid op een andere manier dan de mens. Geluid is zeker ook een manier om berichten over te brengen, voor binding met en zorg voor jonge dieren, voor affectie enz. Waarschuwen bij gevaar aan soortgenoten, indruk maken op indringers, of balts zijn eveneens belangrijke thema’s. Hiermee is auditieve beïnvloeding niet anders dan bij de mens, hoewel ook wel eens een vorm van overleg merkbaar aanwezig is. Belangrijk is wel te onderkennen dat gebruikte frequenties niet altijd voor de mens hoorbaar zijn. Voor zeedieren, ligt dat ook zo. Op land vindt het ontstaan van geluid meest plaats door het weer en/of door industrie en verkeer. Op zee is de intensiteit van het scheepvaartverkeer een belangrijke bron van geluid, hoewel de meeste zeedieren zich daar niet al te veel van (b)lijken aan te trekken17. Met name dieren, die alleen beweging in het water kunnen waarnemen, kunnen turbinegeluid slechts tot ∼ 10 m vanaf een windturbine. Vissen die reageren op verschillen in geluidsdruk nemen dit waar tot op afstanden van verscheidene kilometers afstand, onafhankelijk van de geluiden die het soms intensieve scheepvaartverkeer ontwikkelt. Soorten als kabeljauw en tong nemen het breedband productiegeluid van windturbines waar tot op verscheidene kilometers afstand.

Het heien van palen om windturbines te plaatsen leidt tot hoge drukpulsen in het water en beweging van zanddeeltjes in water en zeebed. Hierdoor ontstaat ook gedragsverandering. Om botsing met onderzeeboten op fundaties van windturbines te voorkomen, heeft de Duitse Bundeswehr transponders op die fundaties geplaatst. Een bronniveau van 200 dB re 1 µPa op 1 m is voldoende bescherming tot een afstand van 2 zeemijl18. Dit heeft zeker effect op het gedrag van vissen en walvisachtigen.

Onderzoeken tot nu Onderzoek door TNO verricht19, is voornamelijk gebaseerd op vragenlijsten: het vaststellen van een dosis-effectrelatie20 van het windturbinegeluid. Daarbij stelt dit onderzoek dat er onzekerheid bestaat omdat windturbinegeluid niet overeenkomt met internationale standaarden, zoals belasting door verkeersgeluid. Voor een goede handhaving is voldoende wetenschappelijk onderbouwing nodig, zo stelt het TNO rapport in de inleiding21. Dit rapport geeft ook aan dat bij gebrek aan betere methode, de methode van het bepalen van de hinder door verkeers- en industrielawaai is toegepast (§3 – doelstelling).22

1.

17

Mathias H. Andersson - Offshore wind farms – ecological effects of noise and habitat alteration on fish; Department of Zoology; Stockholm University (2011) 18 J Acoust Soc Am. 2013 Nov;134(5):3536-45. doi: 10.1121/1.4823841. 19 de basis is een tweetal onderzoeken in Zweden (2000, 2005), en één in Nederland (2007). 20 In Nederland is dat het TNO-rapport 2008-D-R1051/B van oktober 2008: Hinder door geluid van windturbines 21 RIVM-rapport 200000002/2013 spreekt dit tegen: alle geluidsaspecten zijn meegewogen (§3 - blad 21/58 22 Voor het verhogen van het responspercentage kregen respondenten een cadeaubon – TNO rapport blad 7/29.

22-3-2018

8

2.

Onderzoek naar gezondheidseffecten van windturbines vond voornamelijk in het buitenland plaats (zie punt 3), in een met de nu door deze extra plaatsing in Nederland niet vergelijkbare situatie qua volume, landschapstype (nl geen bergen in Nederland) bevolkingsdichtheid en vermogen van de turbines23. Daarbij is in het TNO rapport gewezen op de gebrekkige weging van slaapverstoring als gevolg van een te algemene vraagstelling. Juist slaapverstoring24 veroorzaakt grote problemen, aldus vele klagers in Nederland (en daarbuiten)2526.

3.

Vrijwel alle nieuwste literatuurstudies verwijzen naar enkele en dezelfde bronnen en onderschrijven feitelijk de oude onderzoeksresultaten die de bekende conclusies ondersteunen. Vele onderzoeken krijgen in de nieuwste literatuuronderzoeken het stempel „niet-wetenschappelijk” en daardoor is het des te opvallender dat deze onderzoeken het alleen eens zijn over de noodzaak nader onderzoek te doen om de gezondheidsaspecten in kaart te brengen en een veilige afstand woningen en bedrijfspanden nabij windturbines te kunnen adviseren. Ook in Canada27 is geadviseerd een goed wetenschappelijk onderzoek te doen naar de effecten van laag frequent geluid.

4.

Oudere onderzoeken stellen echter wel degelijk verbanden vast tussen (infra)geluid en gezondheidseffecten. Sommige nieuwe ontkennen het verband eenvoudig, zoals Leventhall (2013)28, die stelt dat het menselijk lichaam inwendig zoveel infrageluid (oa door bloedstroming en ademhaling) produceert dat dit van buitenkomend geluid zou overstemmen29. Het recente RIVM rapport stelt dat directe beïnvloeding van het vestibulaire systeem door blootstelling aan infrageluid, niet wetenschappelijk is bewezen (blad 34/58). Een paar oudere onderzoeken30 leren juist dat er wel degelijk biologische directe effecten zijn, waarvoor voldoende bewijs is. De effecten31 zijn: cardiovasculaire veranderingen (hartslagversnelling), voor vasoconstrictie en momentane toename in bloeddruk is eveneens voldoende evidentie. Voort wijst dit advies naar verandering in slaapstadium, EEG-ontwaken, (begin van) motorische onrust en gedragsmatig ontwaken, zaken waaraan nieuwere onderzoeken voorbijgaan.

5.

Enkele resultaten uit oudere onderzoeken naar (de toepassing van) laag frequent geluid wijzen op somatische werking, op de pressieperceptie, zie de paragraaf over auditieve invloeden op de mens. Verhoging veroorzaakt ook gevoelens van angst of paniek en ook een wazig gezichtsveld32, zie ook punt 13 hierna.

6.

Op zeer laag niveau en bij voldoende blootstelling, veroorzaakt 3 Hz depressies, wrevel en irritatie. Het experiment van de Franse hoogleraar Vladimir Gavreau om met een superfluit, die aangeblazen werd door een straalmotor, onhoorbare, zeer lage tonen te produceren waarmee menselijke organen kapot getrild zouden kunnen worden, is een operationalisering van dit wetenschappelijk inzicht.

7.

In tegenstelling tot de Hoge Gezondheidsraad van België hebben wij nog geen recente initiatieven bij de Nederlandse Gezondheidsraad ontdekt gericht op adequaat onderzoek naar mogelijke gezondheidseffecten voor omwonenden in deze nieuwe situatie, waarin een wetenschappelijk 23

Turbines uit de tijd van de metingen, hadden een ashoogte die grofweg onder de helft ligt van de nieuwste turbines, die inzet zijn voor turbineopstelling op land. 24 TNO rapport | 2008-D-R1051/B, § 6 - Discussie 25 Niet onvermeld mag blijven dat juist slaapverstoring grote spanningen in de lokale gemeenschap oproept: in 2014 ontstond een vechtpartij op een stembureau. In de uitwerking van het rapport van Fryslân foar de Wyn bleek dat de gehele eis tot plaatsing van windturbines in de bebouwde omgeving, tot zeer grote spanningen leidde. In Drenthe leidde dit bijna tot dodelijke ongelukken. 26 Nissenbaum et al, Effects of industrial windturbine noise on sleep and health. Noise health 2012;14:237-43 27 Ontario ministry of environment –rapport RFP no OSS 078696 28 th Leventhall, G. (2013) Infrasound and the ear. Proceedings 5 International Conference on windturbine noise, Denver 29 RIVM rapport 200000002/2013, blad 34/58 30 waaronder het uitstekende en goed gedocumenteerde advies Gezondheidsraad 2004/14, over de invloed van geluid op de slaap en gezondheid. 31 advies Gezondheidsraad 2004/14, tabel 2, blad 101 32 zie ook: Bryan, M. E., & Tempest, W. (1973). Are our noise laws adequate? Applied Acoustics, 6, 219-232. Tempest, W., ed. (1976). Infrasound and low frequency vibration. London:Academic press

22-3-2018

9

verantwoord advies is opgebouwd. Ook eerder recent Nederlands onderzoek naar medische gevolgen troffen wij niet aan, anders dan het gemelde uit 2004. Een rapport van de Belgische Hoge Gezondheidsraad vermeldt de stelling dat België moet deelnemen aan een onderzoek of zelfs het voortouw moet nemen in een internationale studie over de eventuele specifieke invloed van draaiende windmolens op de gezondheid en het welzijn. 8.

Bekend is dat veel omwonenden hinder ervaren van nabij geplaatste windturbines. Potentiële, toekomstige omwonenden voelen zich onvoldoende gehoord over de door hen verwachte overlast. De literatuurstudie uit 2013 van het RIVM33 stelt onvoldoende gerust door de beperkte scoop en het ontbreken van focus op de Nederlandse situatie. Daarbij eindigt ook dit rapport met het advies voor nader onderzoek.

9.

Stroboscopie-effecten zijn een belangrijk onderdeel van regelgeving voor helikoptervluchten, vanwege het effect op de piloot. Deze zijn t.a.v. de megawindturbines die in het landschap van het dichtbevolkte Nederland geplaatst gaan worden voor zover wij weten niet onderzocht. Wel zijn deze effecten in de programmatuur van de turbines op te vangen, waardoor de gevolgen afnemen of zelfs verdwijnen. Onophoudelijk volgende lichtwisselingen, met name de ritmische herhaling van opeenvolgende slagschaduwen van een of meer opgestelde windturbines op woningen of bedrijfsgebouwen, kunnen fotogene-epilepsie voor daarvoor gevoelige personen opwekken.

10. Geluidsnormen in Nederland zijn onlangs zo gewijzigd dat meer geluid (47 dB) - bij gevelmeting wordt toegestaan34. Daarbij wordt gemeten aan de hand van een jaargemiddelde, waardoor hogere waarden, ook ’s nachts (41 dB), zijn toegestaan. De geluidsmeting35 vindt naar de regelgeving uitsluitend plaats in het geluidspad door de lucht. Het geluidspad door grond en grondwater is in de regelgeving over het hoofd gezien, maar minstens zo belangrijk. Geluidsmeting op de gevel neemt niet de mate van geluidsisolatie in ogenschouw, welke juist bij de oudere solitaire woningen in de als windpark-zoekgebied aangewezen regio’s, zeer laag is. Daarnaast zijn de relatief lege gebieden waar plaatsing is beoogd, doorgaans tot nu toe „stiltegebieden”, zodat geluid harder aankomt dan wanneer ook andere achtergrondgeluiden36 aanwezig zijn. 11. De geluidshinder die omwonenden van windturbines aangeven, is op grond van Nederlands onderzoek is veelal geduid als psychisch fenomeen. Onderzoek naar als psychisch geduide klachten bij andere aandoeningen, denk aan het recent onderzoek naar klachten bij borstprotheresedraagsters, blijkt nogal eens bij nader onderzoek toch een lichamelijke oorzaak te hebben. 12. Laagfrequent geluid – LFG – is in de regelgeving uitgesloten37. Het is juist dit LFG38 dat de meeste energie bezit en dus het verste draagt.

Uit de onderzeedienst is bekend dat hoorbaarheid van onderwatergeluid over meer dan 10 km van zeker niet ongebruikelijk is, zodat een geluidspad van geluid via drukgolven in ondergrond en grondwater, rond een windturbine ook aannemelijk is. Het RIVM geeft aan dat nog weinig bekend is over verspreidingsgebied en de gezondheidseffecten39; 33

RIVM rapport 200000002/2013 – Windturbines: invloed op beleving en gezondheid omwonenden RIVM rapport 200000002/2013: Deze afstanden tot gebouwen zijn niet per se gebaseerd op samenhangede effecten van veiligheid en gezondheid, maar vooral op basis van de beschikbare ruimte, citaat blz 17/58 35 Geluidsbeoordeling is een buitengewoon gecompliceerde bezigheid: niet wetenschappelijk verantwoord eenduidig, omdat alle geluidspieken buiten beschouwing blijven. 36 Het gaat hier om verschillen van meer dan 6 dB(A) en bij overschrijding zijn het juist de stilte gebieden die daardoor aantasting ondergaan. Maar juist de stiltegebieden zijn de „betere” locaties voor grote windturbines 37 LFG is geluid met frequentie < 20 Hz, ook bekend als infrageluid. Maar juist deze frequentieband is van de meting en dus van de beoordeling uitgesloten 38 Denemarken stelt als enig land grenswaarden aan LFG: max 20 dB bij de frequentie van 10 – 160 Hz. 39 RIVM-rapport 200000002/2013 ondersteunt dit (§3.3.3, blad 25/58): er is nog onvoldoende bekend over de samenhang van frequentie met hinder. Zie ook de samenvatting van §3. 34

22-3-2018

10

daarentegen hebben zowel de Duitse Bundeswehr en de US Navy daar uitvoerig onderzoek naar verricht. 13. Laag Frequent Geluid ligt onder de menselijke gehoordrempel en mensen zouden dit dus niet kunnen horen40. Echter bij discofeesten maakt onze lieve jeugd graag gebruik van de somatische werking van zware bassen, die niet zo zeer het gehoor aanspreken, als wel de complete buikwand: die gaat op de maat van de muziek mee heen en weer. In woningen speelt hetzelfde effect: het geluidspad door de lucht spreekt wanden en ramen aan, en het geluidspad door de grond, de fundatie. Het effect is dat wanden en ramen vervolgens geluid afstralen. Op de regelgeving ten aanzien van het meten is zware kritiek: die sluit de effecten van de laagste frequenties uit. Uit een onderzoek van middelbare scholieren van het St. Odulphuslyceum in Tilburg bleek dat 19 Hz geen effect heeft op het menselijk lichaam, maar wel op de psyche4142. Hoewel kennelijk eenvoudig en reproduceerbaar meetbaar, is opname in de beschouwingen van het Platform Windenergie als zijnde niet-wetenschappelijk, afgewezen.

14. Møller et al43 hebben bestaande onderzoeken vergeleken op het thema laagfrequent geluid van de grotere windturbines. Zij stellen dat meerdere onderzoeken klaarblijkelijk niet voldoende onderbouwde gegevens publiceren, en hier en daar op belangrijke thema’s onjuistheden vermelden. Ook zijn metingen van LFG met open vensters niet alleen toegestaan, maar soms ook beter, wanneer de gehinderde personen aangeven dat op bepaalde plaatsen er meer geluid is, dan ergens anders. Een dergelijke benadering vinden we ook in het VK. Ook vinden zij in de bestaande onderzoeken geen systematisch onderzoek naar het verband tussen infrasoon geluid en de grootte van de turbine. Afsluitend zijn een groot aantal onderzoeken gebaseerd op literatuuronderzoek, die in zichzelf de stand van de wetenschap niet verder brengen. Logisch is daarop dus algemeen de vraag: Ga onderzoek doen, want we weten niet precies wat de effecten van geluid, zowel het hoorbare als het onhoorbare infrageluid zijn. In het bijzonder was het de Belgische Hoge Gezondheidsraad, die dit gezondheidsaspect nadrukkelijk aan de orde stelt.

Enkele theoretische beschouwingen over de theorie van geluid Dit verschil in geluidsdruk, pg, een druk gemeten in Pa (N/m²), is ook te beschouwen als een hoeveelheid energie per m³, of ook J/m³. Deze energiehoeveelheid levert tegen een wand, een trommelvlies, een energiedichtheid per m² af, dat is de geluidsintensiteit: de hoeveelheid energie op een oppervlak per eenheid van dat oppervlak. Voor de over een periode T gemiddelde intensiteit J geldt:

Hierin is: z = de specifieke akoestische weerstand van het medium [kg∙m-2∙s-1]. Wel is hier belangrijk de hele periode van alle trillingen mee te nemen, anders is het resultaat gemankeerd, zie ook blad 29. Merk op dat hier peff, de effectieve waarde van de geluidsintensiteit [Pa], kwadratisch samenhangt met de geluidsdruk J [W/m²]. 40

RIVM-rapport 200000002/2013 stelt eigenlijk: geluid dat je niet kan horen, veroorzaakt geen hinder zie: www.exo.science.ru.nl/bronnen/biologie/infrageluid.html (via wikipedia te vinden) 42 Ook het onlangs opgerichte Platform Windenergie kenmerkte dit onderzoek als van geen waarde, omdat het niet door een wetenschappelijke instelling is gedaan. 43 Møller, H., & Pedersen, C. S. (2011). Low-frequency noise from large wind turbines. Acoustical Society of America. Journal, 129(6), 3727-3744. 10.1121/1.3543957 41

22-3-2018

11

Die geluidsintensiteit J0 is bij 1000 Hz (een soort nulpunt) 10-12 W/m², de gehoordrempel. Maximaal, en dat is de pijngrens, is een geluidsdruk van 1 W/m², ook weer bij 1000 Hz, te verdragen. Het verschil is 12 ordegroottes, of een factor 1012. Rekenkundig is dat slecht vergelijkbaar en bovendien geeft een constante druk, dus zonder drukverschillen, geen overdracht van geluid en dus ook niet van trillingen. Belangrijk is daarmee de verhouding van de trillingsdrukken:

De gehoordrempel, het nulpunt, is voor de mens 10-12 Wm-2, en kent dus geen nulwaarde. De gevoeligheid van het menselijk oor voor frequenties heeft een ongeveer logaritmisch karakter en dan is de keuze voor een logaritmische benadering hier logisch, in dit geval met grondtal 10. Deze verhouding, gebaseerd op de menselijke gehoordrempel, is de basis van het vastleggen van geluidsdruk. De maximale waarde voor deze verhouding is:

Dit getal is dimensieloos. De logaritme van deze waarde heet het geluidsniveau L, uitgedrukt in Bel, of, het meest gebruikt, de deciBel:

de maximale maat voor de mens. Gebruikelijk is dit getal met 10 te vermenigvuldigen en dan ontstaat de decibel, of dB. Voor de goede orde: bij de gehoorgrens is de geluidsintensiteit, in W/m² dus niet 0. Zowel pijngrens als gehoorgrens hangen af van de frequentie. Voor alle duidelijkheid: het geluidsniveau is een verhouding van de actuele geluidsintensiteit, die een kwadratische waarde heeft uit de geluidsdruk pg, dus in Pa, en zo is de verhouding van de geluidsintensiteiten ook een verhouding van de geluidsdrukken en vanwege het kwadraat in de logaritmische vergelijking ontstaat dan: Met pg0 = 2 × 10-5 [Pa], zijnde de gehoorgrens. Uitgangspunt van deze opstelling is nog steeds de trillingsfrequentie van 1000 Hz.

Wat is twee keer zoveel geluid? Iedereen praat over decibellen, dB’s, en dit is politiek als de grootste waarheid beschouwd. Hier begint direct de discussie wat de hoeveelheid geluid voorstelt en wat bij wat de mens minimaal nodig is om ook iets te kunnen horen. De deciBel, dB, is en blijft niets meer dan een rekenwaarde om de druk van geluid numeriek te maken en daarmee een objectieve maatstaf in handen te krijgen. De beoordeling van geluid lijkt wel op de bespreking van het weer en om die reden, staat hiervoor, op blad 2, een opsomming van hier van toepassing zijnde begrippen. Geluidsdruk, voor de mens hoorbaar, kent een enorme spreiding: een factor 1012. Voor een goede beheersing van deze spreiding is de logaritmische weergave eigenlijk de enig juiste.

22-3-2018

12

Hier is de decibel, de dB, is een logaritmische rekenwaarde met als grondtal 10 de gebruikelijke waarde. Als de geluidsdruk p van een waarde P toeneemt met een factor 2, dan groeit het geluidsniveau L van 10log10 P naar 10log 2×P = 10log 2 +10log P = 0,3010 + 10log P. 44 De eenheid hiervan is [B], de Bel, en met de gebruikelijke decibel is de waarde daarom vermenigvuldiging met een factor 10, dus 3 dB. Terugrekenend levert met grondtal 10, maar nu rekenend met de Bel, voor een verdubbeling van de geluidsdruk 10(3,01/10) = 100,301 = 1,9998 of de verdubbeling45 van de geluidsdruk. De waarde van P, de geluidsdruk, is uitgedrukt in Pa, N/m². De volgende vraag is welke eenheid hier van toepassing is: de decibel als verhouding, want die is het eenvoudigst te meten – als het goed gebeurt, maar belangrijker is de luidheid van geluidstrillingen. Voor het ervaren van geluid is niet een logaritmische rekenwaarde van belang, maar de luidheid. Op basis van de decibel als rekenwaarde, is naar het ervaren van luidheid46 uitvoerig ontologisch onderzoek gedaan op normale personen in de leeftijd van 18 tot 25 jaar en leidde tot onderstaande grafiek47 van isofonen (ISO 226-1987), lijnen van gelijke luidheid met als eenheid de foon.

In de grafiek vallen een tweetal dippen op: de eerste bij ca 4 kHz: een hogere gevoeligheid voor de menselijke stem (spraakfrequentie van de telefoon) en de andere bij ca 13 kHz, de frequentie van geritsel en krakende takjes in de natuur, van belang voor het overleven van de mens. De vorm van de gehoorgang bij de mens leidt tot deze eigenschappen. Voorbeeld: een geluiddrukniveau van 40 dB en 1000 Hz is de luidheid 40 foon of phone. Bij 100 Hz heeft 52 dB dezelfde fysiologische luidheid. Het menselijk gehoor zwakt dus luidheid af met 12 dB, een factor 15,8 in deze grafiek. Er zijn hiervoor heel veel metingen gedaan en de laagst meetbare gevoel van luidheid ligt echter niet bij 0 dB. De groene lijn bij 3 tot 4 kHz toont dit; bij deze frequentie heeft het menselijk oor de maximale gevoeligheid. En reclame maakt hier „handig” gebruik van, waarover later.

44

10

Het grondtal van een logaritme staat niet altijd op dezelfde plaats: vaak voorafgaand aan het log-teken als log; in veel literatuur staat de hier overigens niet toegepaste notatie log10. 45 0,7 Een verhoging van 40 naar 47 dB is een factor 10 = 5 - voudige verhoging van de geluidsdruk. 46 Niet elk mens is even gevoelig voor geluid; het varieert met de leeftijd en tevens met het geslacht. 47 Bron:Fletcher en Munson 1933– later uitgewerkt door Robinson en Dadson; er zijn veel isofoon-grafieken in omloop, de hier getoonde komt uit de technische WP.

22-3-2018

13

Nogmaals de grafiek: bij de luidheid van 40 foon en 1000 Hz is de geluidsdruk 40 dB (zo is de foon gedefinieerd). De frequentie 20 Hz levert bij deze luidheid een geluidsdruk van ~ 91 dB. De geluidsdruk voor dezelfde luidheid neemt met 51 dB toe. Het ervaren van luidheid in foon hangt oa af van frequentie, van geslacht, en ook van leeftijd. De isofoon bij 1000 Hz en 40 dB is niet een verdubbeling bij 50 foon. De toename in luidheid van 40 naar 50 foon is een andere voor het gevoel dan de luidheidtoename van 90 naar 100 foon. De foon-dB schaal is bedoeld een zuivere toon te beoordelen en niet het fysiologische effect van complexere geluiden. Optellen van de luidheid van twee zuivere tonen van verschillende frequentie gaat niet, bijvoorbeeld een toon van 200 Hz met luidheid 70 foon samen met een toon van 3150 Hz met ook 70 foon levert geen 140 foon, maar iets anders. Om die reden is de sone ingevoerd. Eén sone komt overeen met 40 foon en is gedefinieerd als: Hierin: S = luidheid [sone] p = luidheid [phone of foon] Voorbeeld 1: Een geluiddruk van 80 dB betekent sones. Een verhoging van de geluiddruk naar 90 dB geeft sones. Deze verhoging van de geluiddruk is daarmee een verdubbeling in sones, de luidheid.

Voorbeeld 2: De verhoging zoals bij Urk van 40 naar 47 dB betekent dus, simpel rekenend met de waarden uit de definitie: 24 fone bij een frequentie van 1000 Hz betekent een verhoging met 24 dB voor breedbandig geluid. Evenzo bij 20 Hz een verhoging van 12 dB. Meer dan een verdubbeling, dus. In feite een verviervoudiging. Dit effect, deze vermenigvuldigingsfactor, is bekend in het publieke domein. Het gebruik van sones geeft een verbetering van de waarneming van luidheid en de samenbundeling van spectraal niveau en een kental voor de beoordelingswaarde van breedbandig geluid. Deze waarde is dan een goede maatstaf voor de menselijke geluidervaring.

De weging van geluid Rechts is een andere weergave van isofonen48. Deze is ongeveer dezelfde als de vorige, zij het dat bovendien de isofoon van 40 foon met rood is aangegeven. Deze isofoon is bijzonder omdat die de basis is voor de A-weging. Bij 20 Hz ligt de gehoorgrens van 0 foon op ~ 72 dB. Dus stelt de A-weging dan dat de geluidsdruk bij 20 Hz verlaagd mag worden met 72

48

Zie ook http://www.aist.go.jp/aist_e/latest_research/2003/20031114/20031114.html

22-3-2018

14

Hz: de mens hoort die toch niet. De hierna volgende grafiek geeft aan dat dit dan ca 50 dB bedragen zal. In de vorige paragraaf is al aangehaald dat isofonen de luidheid, als te ervaren door de mens, weergeven. De onderste lijn, de streeplijn geeft de gehoordrempel aan, zodanig dat bij 0 dB alleen bij de frequentie van 2 tot 3 kHz er nog iets te horen valt. In de geluiddruk-presentaties, vooral van toepassing bij windturbines, valt op dat waarnemingen eerst boven 20 Hz zijn weergegeven en lagere zijn eigenlijk allemaal verwaarloosd. De grafiek hiernaast geeft die echter wel vanaf 10 Hz. De eigenschappen van het menselijk oor dempen geluid. Om dit numeriek te maken, zijn filters gedefinieerd: 

A-filter: benadert de van 40 foon isofoon. En nu de grafiek hiervoor: bij 20 Hz ligt de gehoorgrens van 0 foon op ~ 72 dB. De A-weging stelt dus dat de geluidsdruk bij 20 Hz verlaagd mag worden met 72 Hz: de mens hoort die toch niet. Om dit te bepalen zijn vele metingen gedaan die tot deze grafische voorstelling leidden.  B-filter (gele lijn): de 70 foon isofoon.  C-filter: de 100 foon isofoon.  D-filter: is gedefinieerd voor hinder door de hogere frequenties, voornamelijk geïnitieerd voor het meten van de hinder van vliegtuiglawaai. De A-weging – aangegeven als dB(A) –voor de lagere geluiddrukken en geeft daar een heel behoorlijk beeld van de demping49 in het menselijke gehoor, let wel, voor de lagere geluidsniveaus, zoals bij de isofoon van 40 foon. De B-weging – dB(B) – is eigenlijk niet meer in gebruik alhoewel die een beter beeld geeft van het middenniveau van de geluiddruk. De C-weging – dB(C) – is voor de hoge geluiddrukken vanaf 100 foon de aangewezen maat onder meer voor geluidspieken. De G-weging is bedoeld voor het meten van infrageluid: frequenties tussen lager dan 20 Hz en valt buiten bovenstaande grafiek. Een G-curve (of –filter) geeft de resultaten van frequenties weer tussen 1 en 20 Hz. De gehoordrempel voor zuivere tonen ligt in de G-weging in de ordegrootte van 95 tot 100 dB, zie ook de luidheidgrafiek van blad 13.

Een G-gewogen geluidsniveau onder 85 of 90 dB is eigenlijk voor mensen niet hoorbaar. Gebruikelijk in NL is het toepassen van de A-weging op het geluidsniveau en laat volgens het Nederlandse voorschrift de laagste frequenties buiten beschouwing (evenals de hoogste). Middenfrequentie octaafband (Hz)

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Het beschouwen van uitsluitend het A-gewogen niveau vanuit dit voorschrift, laat een substantieel deel van het totale volume geluid buiten beschouwing. Bij de door Møller et al50 onderzochte 49

Zie ook: http://www.acoustic-glossary.co.uk/frequency-weighting.htm, citaat: Low frequency noise, which disturbs many people, is also suppressed by A weighted meters. Currently thousands of wind turbines being built in rural areas are highlighting this low frequency anomaly. 50 Møller, H., & Pedersen, C. S. (2011). Low-frequency noise from large wind turbines. Acoustical Society of America. Journal, 129(6), 3727-3744. 10.1121/1.3543957

22-3-2018

15

windturbines zit een flink deel van het opgewekte geluid bij de lagere frequenties: de één derde octaafband met het hoogste geluidsniveau zit op of onder de 250 Hz. Buiten iedere twijfel is daarmee dat het laagfrequente deel van het geluidspectrum een belangrijke rol speelt in de herrie bij de buren. Het niveau van het geluid binnenshuis op korte afstanden vanaf de turbine, hangt van de turbine zelf af en toont tussen turbines van het zelfde type onderling ook verschillen, hangt af van de geluidsisolatie van het huis en de positie van de meting in de kamer. Een gewogen geluiddruk niveau van 44 dB (het maximum in Denemarken) geeft al een risico van hinder op een flink deel van de bewoners als gevolg van het laagfrequent geluid, ook binnenshuis. De Deense avond/nacht limiet voor windturbines van 20 dB in het A-gewogen geluidsniveau in het bereik van 10 - 160 Hz, samenhangend met industrieel geluid (maar niet met dat van windturbines), zal zeker het niveau binnenskamers overschrijden, die gevolg zijn van het niveau op de gevel van de 44 dB grens. Om problemen zeker te vermijden, is het beste een geluidsniveau op de gevel van ca 35 dB aan te houden. Daarmee zou bekend moeten zijn dat de veel gebruikte A-weging eigenlijk per definitie niet geschikt is voor dit geluidsvolume, maar de vertaalslag daarvan naar wet- en regelgeving ontbreekt tot nog toe.

Dat het menselijk oor bepaalde frequenties minder goed waarneemt, houdt zeker niet in dat er dan minder geluid aanwezig is: de mens hoort het eenvoudig niet.

Ontstaan van geluid in een turbine. Het ontstaan van geluid is sterk afhankelijk van de bouw van de windturbine en de opbouw bestaat gebruikelijk uit een (te heien) fundatie, n daarboven op de mast met gondel en de rotor met wieken. In Nederland en België is de mast meest een gesloten stalen koker, en in Duitsland zie je ook wel vakwerkmasten, zoals bij de hoogspanningsmasten. Alle onderdelen spelen hier een rol in de ontwikkeling en het onderhouden van het geluidspad. Het geluid begint bij de luchtstroming langs de wieken, die vervolgens de rotor in beweging brengen, met alle interne delen om een generator aan te drijven die zo goed mogelijk aan moet sluiten op het net. Destijds ging het om het aansluiten op een 50 of 60 Hz wisselstroomgenerator, maar tegenwoordig is dat een gelijkspanningsgenerator en vervalt die noodzaak. De literatuur geeft twee effecten die bij windturbines voor drukwisseling zorgen: mechanisch geluid en het aero-akoestisch opgewekte geluid. Ook de tipwervel kan een groot drukverschil kan opwekken. De belangrijkste geluidsbronnen in de gondel en de mast zijn:        

Omstroming van wieken met de rotor Rem van de rotor als geheel Generator in de gondel (ook als dit een zgn direct-drive generator is) Gelijkstroom-wisselstroom omvormer Eventuele tandwiel-vertragingskast Het tornsysteem Hydrauliek koelsystemen

Dit begint bij het analyseren van de geluidsbron:  

Wat is de geluidsbron Hoe ligt het geluidspad.

De bron van het geluid is de beweging van de wieken als gevolg van de langsstromende wind. Met name de hoge snelheid van de wiektip doet veel kwaad en is het hoogte verschil tussen de wiektip in de bovenste stand en de wiektip in de onderste stand een bron van veel ellende, waarover later meer.

22-3-2018

16

De literatuur geeft aan dat de afstroming van de lucht aan de achterzijde van het wiekprofiel, de trailing edge,een belangrijke geluidsbron is, zo niet de grootste. Dus: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Lagere wiektipsnelheid (langzamer draaien van de rotor) Wieken niet onder exact 120°, maar afwijkend onderling Wieklengte: niet alle (drie) wieken dezelfde lengte Elektronisch gestuurde en variërende wiek rotatie, dwz de rotor draait in wisselende toerentallen Bij industriële windparken: onderzoek of per molen wisselende snelheden het effect kunnen verminderen Isolatie van de gondel van de wiek: in het bijzonder de opstelling van de generator Per deel van de rotatie aanpassen van de stand van de wiek om a. overtrek in het bovenste deel te voorkomen. b. Verticale stampbeweging van de gondel te verminderen 8. Luchtweerstand langs de mast verminderen (rotor verder van de mast af) 9. Verminderen van: a. aanstroming van de wiek b. afstroming van de wiek c. tipwervel meest met winglets (wellicht ook door grenslaagafzuiging) 10. Vortex-generators toepassen.

Van bovenstaande mogelijkheden is alleen punt 9 van belang en daar vindt het nodige onderzoek plaats. Een zogenaamde zaagtand aan de achterrand van de wiek, verbetert de afstroming van de lucht over de wiek en blijkt enige vermindering van het geluidsniveau met zich te brengen. Aangaande punt 7, de overtrek eigenschappen van de wiek zijn belangrijk bij een vaste instelling en tegenwoordig geeft de pitch instelling (de hoek van aanstroming) als regelinstrument betere mogelijkheden en bovendien een belangrijke geluidsreductie. Van de andere mogelijkheden is de uitvoering is nooit echt onderzocht en brengt tevens mogelijk te hoge kosten met zich.

Opwekking van geluid door de wieken. Als bekend, is geluid een drukwisseling. De mens neemt dit waar door het horen en heeft daar een ingebouwde demping voor; de bekenden A, B of C weegfactor beschrijft dit fenomeen. Voor ieder levend wezen is die weegfactor anders. Mechanisch geluid ontstaat in de aandrijflijn van de windturbine, in de generator en de tandwielkast en aeroakoestisch geluid (geluiden die door de wieken worden geproduceerd in interactie met de lucht). Aero-akoestisch geluid ontstaat zowel aan de voorzijde van een vleugelprofiel als aan de achterrand en de mate van turbulentie in de luchtstroming om de wieken bepaalt welke de dominante factor is en aan de uiteinden, maar vooral aan de achterrand van de wieken en is sterk afhankelijk van de snelheid waarmee de lucht over de wieken stroomt. De drukverdeling over de lengte van de wiek is nooit constant. In de figuur hieronder is links het snelheidsverloop geschetst van de lucht over een wiek en rechts dat over een vliegtuigvleugel. Voor de wiek is het verband lineair door de constante draaisnelheid van de rotor en bij het vliegtuig is die over de hele lengte dezelfde. De tipsnelheid van een wiek kan bij moderne windturbines zo’n 300 km/h zijn, in overtoeren situatie, het dubbele. 22-3-2018

17

Aan zowel het begin als het einde van de wiek is de lift gelijk nul. De lift neemt met de snelheid over het vleugelprofiel toe en voor het eerste stuk is het redelijk dit als een lineaire deel te beschouwen. De grafiek linksonder, toont naar verwachting overeenkomst met de karakteristiek van een scheepsschroef. De figuur hiervoor toont in rood de plaats in het rotorvlak, waar de grootste drukpiek ontstaat: het neergaande deel van de wiekrotatie geeft de hoogste druk en veroorzaakt een ritmisch, pulserend geluid. Hier spelen twee effecten een rol: de dopplerversterking (de neergaande beweging brengt het geluid naar de waarnemer toe) en tevens de toename in windsnelheid bij toenemende hoogte, waardoor de windbelasting gedurende de gehele rondgang van de rotor niet dezelfde blijft. Deze amplitudemodulatie, deze regelmatige variatie in geluidssterkte, geeft geluid een zwiepend karakter en juist dit geluid is een belangrijke oorzaak van hinder van omwonenden. Met name bij de avondinversie, als aan de grond de wind ’s avonds wegvalt, zodat toename van de windsnelheid in hoogte versterkt, valt dit verschijnsel op. Het vaak geciteerde RIVM-rapport51 stelt ook dat amplitudemodulatie een variatie van ongeveer 5 dB op de gewone ‘ruis’ van de windturbine veroorzaakt. Het RIVM rapport noemt dit ‘piekjes’, maar per verhoging met 3 dB betekent dit een verdubbeling van het geluidsdruk.

Metingen wezen uit dat drukvariaties in de ordegrootte van ongeveer 7dB zijn52. Het kan nog zijn dat het meetresultaat nog afhankelijk is van de plaats van meting. Lee53 onderzocht tijdens een luistertest de mate van hinder door amplitudemodulatie door het geluid van windturbines. De resultaten toonden een statistisch significant effect op hinder. Op basis van dit resultaat adviseert Lee dat naast de equivalente geluidsniveaus ook de amplitudefactor zou moeten worden meegenomen bij onderzoek. De wettelijke geluidsmaten, Lden en Lnight, houden geen rekening met deze variatie van ca 5 dB54.

Tipwervels Minder bekend is het fenomeen van de tipwervel.55 Een tipwervel, of vortex, onstaat als gevolg van het drukverschil onder en boven de vleugel van een vliegtuig, zoals het schetsje toont. Het einde van de vleugel is een druklek, een soort kortsluiting, tussen het vacuümdeel boven de vleugel en de overdruk onder de vleugel. ` 51

zie §3.5 van het RIVM rapport 200000001/2013 In Duitsland heeft het Beierse Hogere Regionale Hof vastgesteld meetwaarden van windturbinegeluid standaard met 3dB te verhogen. Hoger beroep bij het Duitse Federaal Hof van Justitie bevestigde dit. 53 Lee, S., , S., K. Kim et al (2011) – Annoyance caused by amplitude modulation of wind turbine noise. Noise Control Engineering Journal 59(1): 38-46. 54 RIVM rapport 200000001/2013, §3.4.2, blad 27 55 Promotieonderzoek UT Stefan Oerlemans 52

22-3-2018

18

De opstaande stukken aan de vleugeluiteinden, de winglets, verhinderen gedeeltelijk het vormen van het druklek, waardoor de tipwervel kan ontstaan. Sommige bronnen stellen zelfs dat deze winglets hetzelfde effect hebben als het enigszins verlengen van de vleugel. Bij de grotere windturbines komen deze vormstukken ook voor, zij het dat de rotatie een middelpuntvliedende kracht opwekt, die buiging veroorzaakt en zo de afmeting zeer beperkt. De rotatiebeweging in de lucht, de tipwervel dus, ontstaat over de gehele lengte van de vleugel. De twee schetsen hieronder56 geven aan dat deze wervels over de hele vleugel ontstaan en samenkomen aan het eind van de vleugel en zo een zich concentrerende wervel vormen met een as in de lengterichting van het vliegtuig. Deze wervels zijn erg stabiel, vrijwel recht en kunnen zeer lang zijn: achter een jumbojet kan deze wervel wel 10 km lang zijn en dusdanig veel energie dragen dat lichte vliegtuigen rollen en feitelijk onbestuurbaar blijken te zijn.