H 1. Rapport - NWU110Hogemolens2

‘s Nachts komen alleen de stabiliteitsklassen D, E en F voor, welke klassen overeen komen met respectievelijk een neutrale, een stabiele en een zeer stabiele atmosfeer. In de figuren 10 en 11 zijn de meetpunten verdeeld over deze klassen. Er blijkt een tendens te zijn dat een stabielere atmosfeer leidt tot hogere geluidsniveaus. Figuur 11 bevat dezelfde meetpunten als figuur 10, maar nu in relatie tot de windsnelheid (op 10 m hoogte). Opmerkelijk is dat bij een windsnelheid van 4 m/s het geluidsniveau tengevolge van het windpark al een maximale waarde bereikt. In de figuur is ook de windsnelheid v2 op 2 m hoogte gegeven: het blijkt dat het nabij de grond pas gaat waaien als de windsnelheid op 10 m hoogte tenminste 4 m/s is. Inderdaad is het dus aan de grond windstil terwijl de turbines al op maximaal toerental draaien. Uit figuur 11 blijkt dat de geluidniveaus bij één bepaalde windsnelheid sterk uiteen kunnen lopen: bij 4 m/s kan het niveau zo laag zijn als 30 dB(A), maar ook tot 47 dB(A) oplopen. Een verschil in emissie van 17 dB komt, volgens relatie (5) in paragraaf 4.4, overeen met een factor 1,8 in toerental: bij 4 m/s windsnelheid (op 10 m hoogte) kan het toerental dus uiteenlopen van 12 tot 22 rpm, dat is vrijwel het gehele bereik in toerental. Volgens [LBP1, IEL] wordt het maximale toerental c.q. geluidsvermogen pas bereikt bij een windsnelheid van 10 m/s.

Blijkbaar geldt dit ‘s nachts dus niet. Zou men de relatie tussen windsnelheid en bronvermogen gebruiken die is gegeven in [LBP1] 1 en die dus op het logaritmische windprofiel volgens formule (1) (blz. 8) is gebaseerd, dan kan het niveau op locatie A worden berekend dat overdag zou optreden. In figuur 11 is deze relatie gegeven met een lijn (‘log.model’). Het nachtelijke niveau blijkt nagenoeg altijd hoger, en nadert de lijn pas bij hoge windsnelheid. Kennelijk is dus, als het windturbinegeluid dominant is (72% van de tijd ’s nachts), het windprofiel inderdaad anders dan overdag. 1

bij een windsnelheid v 10 van 5,6,…,10 m/s is LW resp. 94, 96, 98, 101, 102, 103 dB(A); m.b.v. figuur 20 is dit nog geëxtrapoleerd naar LW = 84.5 bij 1 m/s

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 28

24

zeer stabiel

45

stabiel 20

40

neutraal 16 v10

35

12

30

8

25

4

20

0 0

45

90

135

180

225

270

315

V10 in m/s

Leq,5 min in dB(A)

50

360

windrichting in graden t.o.v. N

figuur 10: geluidsniveau Leq,5 minuten op locatie A (grens) tgv windpark (boven), en windsnelheid (onder), als functie van de windrichting, verdeeld naar te Eelde waargenomen stabiliteitsklassen 9

zeer stabiel stabiel7.5

45

neutraal

40

6

log.model v2

35

4.5

30

3

25

1.5

20

0 0

2

4 6 8 windsnelheid V10 in m/s

10

V2 in m/s

Leq,5 min in dB(A)

50

12

figuur 11: geluidsniveau Leq,5 minuten op locatie A (grens) tgv windpark (boven), en windsnelheid op 2 m hoogte (onder), als functie van de windsnelheid op 10 m hoogte, verdeeld naar te Eelde waargenomen stabiliteitsklasse; de lijn ‘log.model’ geeft het niveau dat zou optreden bij het gebruikelijke logaritmische windprofiel overdag

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 29

Gemeten immissieniveaus Volgens de technische specificaties hebben de turbines een toerental van 10 tot 22 rpm, hetgeen volgens relatie (5) in paragraaf 4.4 overeenkomt met een verschil in bronvermogen van 22,9 dB(A). De tijdens de nachtperiode op locatie A voorkomende geluidsniveaus tengevolge van de windturbines, gemeten in intervallen van 5 minuten, liggen tussen de 24,4 en 46,7 dB(A), dus beslaan een bereik van 22,3 dB(A)1 . Een geluidsniveau van 24,4 dB(A) wordt volgens berekening bereikt bij een toerental van 9,9 rpm, hetgeen goed overeenkomt met het laagste toerental van 10 rpm volgens specificatie. Een geluidsniveau van 46,7 dB(A) wordt volgens berekening bereikt bij 21,4 rpm, hetgeen redelijk in overeenstemming is met de specificatie van 22 rpm. Neemt men de meetwaarden samen tot steeds één equivalent geluidniveau per uur, dan is de verdeling van deze niveaus vrijwel gelijk aan die van de per 5 minuten gemeten waarden. ‘Steekproeven’ van 5 minuten geven dus geen duidelijk ander beeld dan het meten over volle uren. Het hoogste, gedurende één vol nachtelijk uur gemeten equivalente geluidsniveau op deze locatie bedraagt 45,9 dB(A). Uit berekening van het geluidsniveau ter plaatse van de meetopstelling op locatie A blijkt dat de immissie 45,9 dB(A) zou bedragen bij een toerental van 20,7 rpm.

Uit de bij de windturbines waargenomen toerentallen kan het geluidsniveau op locatie A worden berekend en dit kan worden vergeleken met het gemeten geluidniveau op locatie A. Daarbij wordt bij de berekening geen meteocorrectie toegepast. Het blijkt dat de overeenkomst uitstekend is (zie de tabel in bijlage 2): de gemeten waarde wijkt gemiddeld slechts 0,1 dB af van de berekende waarde. Dat het verschil bij individuele metingen groter is, tot ca. 3 dB, wordt in elk geval ten dele veroorzaakt door de onnauwkeurigheid waarmee het toerental (waaruit de emissie wordt berekend) kon worden bepaald.

5.4 Geluidsniveaus nabij kanaal (locatie B) Beschrijving meetlocatie Deze meetlocatie is gekozen omdat het betrekkelijk ver van het windpark af ligt, op een afstand waarbinnen het woongebied De Lethe grotendeels ligt, terwijl de windturbines er ‘s nachts toch regelmatig goed hoorbaar zijn. Uit de op locatie A verrichte metingen bleek dat het ‘s nachts bij weinig wind stil is in het gebied, zodat ook hier geen belangrijke stoorbronnen werden verwacht. De locatie ligt op bijna 1500 meter van de westelijke rij windturbines. De meetopstelling was opgesteld op het erf van mevrouw Kaput, een klein 100 meter oostelijk van het Vereenigd- of B.L.Tijdenskanaal. De microfoon stond op 4,5 m hoogte op een gazon. Op tenminste 10 m noordelijk en 30 m oostelijk bevinden zich plantages met jonge boompjes van enkele meters hoog. Naar het zuiden bevinden zich op het erf enkele grote bomen en naar het westen bevindt zich langs het kanaal een gesloten rij hoge bomen. De microfoon stond in het verlengde van de oostgevel op 25 meter afstand van de woning. Er zijn, behalve via de grond, geen reflecties mogelijk van het geluid van het windpark naar de microfoon. 1

Tijdens het veel beperktere aantal metingen bij de windturbines zelf werd een bereik van bronniveaus geconstateerd van 89 tot 107 dB(A) (zie figuur 5), dus van 18 dB(A); bij deze metingen werd echter geen toerental beneden 13 rpm waargenomen

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 30

De windmeter stond ca. 25 meter oostelijker dan de microfoon, in de noordoosthoek van het erf. Door de aanwezigheid van de bomen is de windmeting verstoord; de gemeten windsnelheid komt niet overeen met de snelheid van de wind in open land of bij de windturbines. Voor de ongestoorde windsnelheid is daarom die van het op ca. 10 km noordelijker gelegen KNMI-station te Nieuw Beerta gebruikt.

Selectie relevante meetgegevens Op locatie B is gemeten in de periode 28 juni tot en met 13 september 2002. Er is steeds gemeten in intervallen van 5 minuten, in totaal gedurende 1064 uur. Daarvan vielen 569 uren in de dagperiode van 6:00 tot 19:00 uur, 183 uren in de avondperiode van 19:00 tot 23:00 uur en de overige 312 uur in de nachtperiode van 23:00 tot 6:00 uur. Op locatie B voldoet in de nachtperiode 119 uur (= 38% van meettijd in nachtperiode) aan het criterium van een spreiding in het geluidsniveau (L5 – L95 ) van maximaal 4 dB, in de avond voldoet 13 uur (7% avondperiode), overdag slechts 4 uur (0,7% dagperiode). De percentages geven het minimale tijdsdeel aan dat het geluid van de windturbines dominant waren. In de overige tijd kunnen de windturbines hoorbaar zijn, maar dat is achteraf, zonder een nadere bestudering van de gegevens, niet zonder meer vast te stellen

Gemeten immissieniveaus De tijdens de nachtperiode voorkomende geluidsniveaus tengevolge van de windturbines, gemeten in 5 minuten intervallen, liggen tussen de 20 en 37,5 dB(A). Bij het laagste toerental, 10 rpm, zou het geluidsniveau hier volgens berekening 15,6 dB(A) bedragen. Dat niveau kan door de meetapparatuur niet worden waargenomen, aangezien de meetgrens bij 20 dB(A) ligt. Bij het maximaal toerental volgens specificatie (en ook volgens onze waarneming), 22 rpm, zou het geluidsniveau 37,4 dB(A) bedragen; het gemeten niveau komt daar nagenoeg exact (verschil 0,1 dB) mee overeen. Het hoogste, gedurende één vol nachtelijk uur gemeten equivalente geluidsniveau op deze locatie bedraagt 37,1 dB(A). Volgens berekening komt dit overeen met de situatie dat de windturbines draaien met 21,3 rpm. Ook bij locatie B kan, net als bij A, uit de bij de windturbines waargenomen toerentallen het geluidsniveau worden berekend en vergeleken met het gemeten geluidniveau op locatie B. De waarnemingen zijn vermeld in de tabel in bijlage 2. De overeenkomst tussen het gemeten en berekende niveau is hier minder goed dan op locatie A: de gemeten waarde ligt gemiddeld 3,1 dB boven de berekende waarde.

Invloed windrichting, windsnelheid en stabiliteit In de figuren 12 en 13 zijn, juist als hiervoor bij locatie A, de gemeten geluidsniveaus tengevolge van het windpark weergegeven als functie van de windrichting en windsnelheid. Daarbij zijn de meetgegevens onderscheiden naar de op KNMI-station Eelde waargenomen stabiliteitsklassen. De figuren geven hetzelfde beeld als bij locatie A: 1) hoge geluidsniveaus bij oostelijke (en hier ook westelijke) winden en een stabiele atmosfeer; 2) het hoeft niet hard te waaien (4 m/s) om hoge geluidsniveaus te bereiken; 3) bij eenzelfde windsnelheid is een grote variatie, tot 15 dB(A), in geluidsniveaus mogelijk; 4) de niveaus liggen meestal boven de niveaus die men verwacht op grond van de relatie tussen windsnelheid en bronvermogen die overdag is gevonden (= lijn ‘log.model’ in figuur 13). Het blijkt dus dat, altijd als

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II

40

12 zeer stabiel

35

stabiel 10 neutraal

30

V10,lok 8

25

6

20

4

15

2

10 0

45

90

135

180

225

270

315

0 360

V10,lokaal in m/s

Leq,5 min in dB(A)

blz. 31

windrichting in graden t.o.v. N

figuur 12: geluidsniveau Leq,5 minuten op locatie B (kanaal) tgv windpark (boven), en lokale windsnelheid op10 m hoogte (onder), als functie van de windrichting, verdeeld naar te Eelde waargenomen stabiliteitsklassen

Leq,5 min in dB(A)

40

zeer stabiel stabiel

35

neutraal 30

log.model

25

20

15

10 0

2

4

6

8

10

12

windsnelheid op 10 m in m/s

figuur 13: geluidsniveau Leq,5 minuten op locatie B (kanaal) tgv windpark (boven), en lokale windsnelheid op 10 m hoogte (onder), als functie van de ongestoorde windsnelheid (gegevens Nw Beerta, 10 m hoogte), verdeeld naar te Eelde waargenomen stabiliteitsklassen; de lijn ‘log.model’ geeft het niveau dat zou optreden bij het gebruikelijke logaritmische windprofiel overdag

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 32

het windturbinegeluid dominant is (38% van de tijd ’s nachts), het geluidsniveau hoger is dan verwacht op grond van de voor een gebruikelijk windprofiel overdag berekende niveaus. De door de omringende bomen verstoorde, lokale windsnelheid op 10 m hoogte blijkt meestal kleiner te zijn dan de ongestoorde windsnelheid bij Nieuw Beerta. Uit vergelijking van de statistische verdeling van de lokale windsnelheid v10 met die van Nieuw Beerta blijkt dat de lokale windsnelheid 's nachts een factor 0,7 bedraagt van de ongestoorde windsnelheid. Het is overigens onduidelijk waarom de door het KNMI gegeven waarden van de windsnelheid vaak dicht bij een geheel getal zitten.

5.5 Geluidsimmissie op diverse plaatsen in het gebied (locaties P -X) Op acht plaatsen in het gebied zijn gedurende enkele avonden en nachten geluidsmetingen verricht met de 01dB geluidsmeters welke, vaak gedurende een nacht, de gemeten geluidsniveaus konden opslaan, zodat ze later konden worden uitgelezen en geanalyseerd. De meetlocaties zijn weergegeven op de kaart in figuur 4 (blz. 18). In tabel 6 zijn de coördinaten van alle meetlocaties gegeven volgens het Amersfoort coördinatenstelsel van de Topografische Dienst. De meeste locaties liggen dicht bij woningen; twee locaties (U ‘open land’ en X ‘Moersloot’) liggen echter in het open land op enige afstand van de meest nabije woning. De locaties P en Q verschillen voor wat betreft de geluidsimmissie van het windpark onderling zo weinig dat ze hieronder als één locatie worden beschouwd; op locatie P waren echter vogelgeluiden ‘s morgens vroeg zo prominent dat de meter daarom verplaatst is naar locatie Q. De meter is steeds op een statief geplaatst op ca. 1,2 meter hoogte. De meter is op elke meetlocatie zó neergezet dat er, behalve via de bodem, geen reflecties konden optreden die het geluidsniveau zouden beïnvloeden. tabel 6: coördinaten en beschrijving meetlocaties Locatie A (grens)

x y Beschrijving 276,45 569,70 op akker naast grenssloot

B (kanaal)

275,52 570,52 op groot gazon

P (Bouma1)

276,21 570,12 op grassstrook naast bomen aan oostrand erf, naast akker

Q (Bouma2)

276,15 570,05 op open grasland in verlengde (80 m ZW) van oostrand erf

S (Louwdijk)

275,75 570,05 op akker ca. 50 m N van woning

T (Dokter)

274,70 570,90 op akker ca. 30 m NO van woning

U (open land)

275,90 570,30 bij hek in hoek van twee afwateringen

V (Visser)

275,90 571,30 op grasstrook naast bomen aan zuidrand erf, naast akker

W (Geenbergen) 275,70 570,80 aan oostrand open schuur 275,10 571,00 Langs watering die weg kruist, 60 m NW van weg X (Moersloot)

In figuur 14 is ter illustratie een voorbeeld gegeven van de in de nacht van 17 op 18 mei per 5 minuten gelijktijdig geregistreerde geluidsniveaus (Leq) op drie locaties: bij de vaste opstelling op locatie A, en op de locaties P/Q (Q vanaf 5:00 uur) en U, op afstanden van resp. 400, 750 en 1050 meter vanaf de westelijke rij windturbines. Gedurende de nachturen tot 4:00 uur was op deze locaties het geluid van de windturbines dominant, wellicht met

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 33

Leq,5 min in dB(A)

50

w

i

n

d

N

O

(

6

0

-

8

0

g

r

18 locatie A Leq

)

45

locatie P/Q 15 Leq

40

locatie U Leq 12

v

35

o

g

e

l

s

,

e

t

c

locatie A V10gem

.

9

windturbinegeluid dominant

30

6

25

3

20 23:00

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:00

11:00

windsnelheid in m/s

locatie A V2gem

0 12:00

tijd (17/18 mei)

figuur 14: gemeten immissieniveaus (Leq,5 min ) op meetlocaties A (grens), P/Q (Bouma) en U (open land), en windsnelheden op 2 en 10 m hoogte op locatie A

uitzondering van af en toe een vogelroep. In figuur 14 is tevens de windsnelheid op locatie A weergegeven op 10 m en op 2 m hoogte. Alle meetwaarden zijn gemiddelden per 5 minuten. Over het verloop van de meetwaarden kan het volgende worden opgemerkt: ♦ de geleidelijke toename van het geluidsniveau met ca. 5 dB(A) tussen 23:00 en 2:00 uur gaat niet samen met de windsnelheid (op 10 m hoogte), welke op 2:00 uur nog net zo groot is (3 m/s) als op 23:00 uur; ook blijkt de windsnelheid vanaf 6:00 uur geleidelijk toe te nemen, wat zich niet vertaalt in een toename van het geluidsniveau op locatie A. ♦ een tijdelijke verhoging van de windsnelheid, zoals rond 0:00 uur en tussen 1:00 en 2:00 uur, gaat wel samen met een toename van het geluidniveau; ook de lagere windsnelheid rond 2:00 uur vertaalt zich op alle drie locaties duidelijk naar een lager geluidsniveau. ♦ het geluidsniveau op locatie A rond 3:00 uur (46,3 dB(A)) impliceert een toerental van de windturbines van 21 rpm, dus bijna het maximum (22 rpm), terwijl de windsnelheid slechts 4,5 m/s is, verder onder de waarde van 10 m/s waarbij volgens [IEL, LBP1] het maximum geluidsniveau zou optreden Van andere locaties is het geluidsniveau gegeven in de figuren in bijlage 3.

Verschil tussen gemeten en berekende immissieniveaus Uit de meetwaarden zoals gegeven in figuur 14 kunnen verschillen in geluidsniveaus tussen de locaties worden bepaald, welke hier 3,4 dB(A) (niveauverschil A vs. P/Q) en 6,1 dB(A) (niveauverschil U vs. A) bedragen. Dit verschil kan worden vergeleken met de berekende niveauverschillen. Deze verschillen zijn, met de uit de meetwaarden bepaalde geluidsniveaus per uur, gegeven in tabel 7 (blz. 37). Het verschil is steeds gegeven met als referentie de meetopstelling aan de grens (locatie A).

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 34

In tabel 7 zijn deze verschillen in geluidsniveau vervolgens (energetisch) gemiddeld tot één waarde per locatie. Deze waarde kan vervolgens worden vergeleken met het verschil in geluidsniveau dat volgt uit berekening, waarbij geen meteocorrectie wordt toegepast. Daaruit blijkt dat er een discrepantie is tussen wat gemeten is en wat berekend wordt: zo is het geluidsniveau bij de twee meest nabije woningen (locaties P/Q en R) volgens berekening 4,1 tot 4,5 dB(A) lager dan bij de grens, maar volgens meting is dat verschil wat kleiner, namelijk 3,1 tot 3,3 dB(A). Op grotere afstanden is de discrepantie groter: op ruim één km en op bijna twee km afstand (locaties V en X) is de discrepantie 3,2 - 3,3 dB(A), hetgeen goed vergelijkbaar is met de eerder (zie tabel in bijlage 2) gevonden discrepantie van 3,1 dB voor de tussenliggende locatie B op 1,5 km afstand. Alleen op locatie S (1,25 km) komen meting en berekening tot hetzelfde resultaat. In figuur 15 is de gemeten en berekende afname van het geluidsniveau ten opzichte van locatie A uitgezet tegen de afstand. Ook de discrepantie tussen meting en berekening is weergegeven. Als visuele steun is een rechte lijn toegevoegd die een afname van 20 dB per vertienvoudiging van de afstand geeft (de afname die optreedt bij alleen ruimtelijke uitbreiding van het geluid van een enkele puntbron).

Sterk verhoogd immissieniveau Tijdens één nacht, van 2 op 3 juni, werd (achteraf) geconstateerd dat zich op de verste meetlocatie T hoge geluidsniveaus, 40 tot 45 dB(A), hadden voorgedaan (zie figuur in bijlage 3). Deze locatie ligt op 2 km van het windpark. Volgens het rekenmodel zou daar een immissie van maximaal ca. 32 dB(A) kunnen optreden. Het was een nacht met oostenwind met een snelheid van 4 tot 5 m/s, en een (te meetstation Eelde) neutrale atmosfeer. De voorafgaande avond (tot slapen gaan) hadden de bewoners het windpark buiten goed kunnen horen. Halverwege de avond klonk het als een 'oneindige trein' (een trein die maar niet voorbij gaat). Om 22:30 uur wordt het geluid door de bewoner (Dokter) als volgt beschreven: "Buiten is het treingeluid gewijzigd naar pulserend. Het geluid wordt nu ook sterker en wat scherper van klank. Als achtergrond is een soort gezoem, vergelijkbaar met het soort geluid wat een lastransformator voortbrengt." Het geluid is binnenshuis hoorbaar. In de nanacht van 24 september 2002 is door de heer Flight te Bourtange bij een zuidelijker gelegen groep windturbines door meting een vergelijkbaar fenomeen geconstateerd: op een plaats waar normaliter ‘s nachts geluidsniveaus tengevolge van de turbines werden gemeten van rond 42 dB(A), lag dat niveau nu ruim 10 dB hoger.

Daarbij werd vastgesteld dat het geluid inderdaad van nabije turbines kwam, maar waarschijnlijk óók van een verder gelegen windpark (dat normaliter niet werd gehoord) afkomstig was. Tijdens het onderzoek is dit geluid door ons niet nogmaals geconstateerd. Er zijn te weinig gegevens om de oorzaak van dit hogere geluidsniveau te kunnen beoordelen of om de oorzaak te kunnen bepalen. Een oorzaak zou kunnen zijn dat een inversielaag zich uitbreidt tot boven de wieken, en dat het geluid zich vervolgens alleen (zijwaarts) binnen de inversielaag voortplant. Dat zou dichterbij de turbines nauwelijks verschil maken, maar juist op grotere afstanden wel. Uit een eenvoudige berekening (lijn- versus puntbron) volgt dat bij een geluidsuitbreiding in een 150 meter hoge laag boven de bodem, op 2 km het geluidsniveau 14 dB hoger zou zijn dan bij vrije ruimtelijke uitbreiding.

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 35

Tabel 7: verschil tussen op diverse locaties gemeten geluidsniveaus (Leq,1 uur) en geluidsniveau op locatie A Locatie 17/5 23:30 18/5 0:30 18/5 1:30 18/5 2:30 18/5 3:30 18/5 4:30 18/5 5:30

A 40,4 41,2 42,7 45,0 45,9 44,7 44,1

Gemeten niveaus in dB(A) P,Q U 38,1 37,9 39,2 37,6 41,5 38,8 42,5 39,6 44,5 40,6 40,5 41,1

Niveauverschillen in dB(A) A-R A - P/Q A-U A-V A-S A-X -2,3 -3,3 -3,5 -5,1 -3,5 -6,2 -3,3 -6,2 -0,3 -4,1 -3,6 -3

Locatie 3/6 0:30 3/6 2:30 3/6 1:30 3/6 3:30

A 44,9 44,9 44,6 45,1

R 40,2 41,6 41,9 42,0

-4,6 -3,2 -2,6 -3,1

Locatie 17/6 23:30 18/6 0:30 18/6 1:30 18/6 2:30 18/6 3:30

A 36,1 39,3 38,8 37,6 36,5

P,Q 39,5 41,3 41,1 41,8

S 36,7 36,7 36,2 37,0

P,Q 30,9

V 30,2 30,3 30,5 28,8 30,4

34,0 33,1 30,8

-5,4 -3,5 -3,5 -3,3

-8,2 -8,2 -8,3 -8,1

X

-5,9 -8,9 -8,3 -8,8 -6,2

27,2 26,6 28,7

gemiddelde gemeten afname afname volgens berekening discrepantie berekening - meting

-3.3 -4.5 -1.2

-3.1 -4.1 -1.0

afstand tot westrand windpark in km

0.6

0.75

100

1000

-4.7 -6.6 -1.9

-11,6 -11 -7,8

-7.4 -10.6 -3.2

1

1.1

afstand in m

-8.2 -8.3 -0.1

-9.8 -13.1 -3.3

1. 25

1.9 10000

-2 -4

R

P

-6 dB(A)

niveauverschil t.o.v. locatie A in

0

U

-8

S

-10

V X

-12 -14 -16 -18 -20

gemiddelde gemeten afname berekende afname discrepantie berekening - meting

figuur 15: gemeten en berekende afnames in immissieniveaus (Leq,1 uur ) van meetlocaties P t/m X ten opzichte van locatie A (grens), en verschil tussen beide; de rechte lijn komt overeen met bolvormige geometrische uitbreiding

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 36

6

HET K ARAKTER VAN HET TURBINEGELUID

Tijdens de avond en nacht klinkt het geluid van de windturbines anders dan overdag. Uit meerdere waarnemingen blijkt dat als de atmosfeer rustiger wordt en de wind gaat liggen (althans: nabij de grond), het geluid overgaat naar een betrekkelijk laagtonig, stampend geluid. Op het constante gedruis van de turbines komt ongeveer elke seconde een dreun, vergelijkbaar met het geluid van heien op grote afstand. Binnen ongeveer een kilometer van het windpark kan men aan de hand van de tijd tussen opeenvolgende dreunen het toerental van de turbines bepalen. Op grotere afstand is dat minder goed of niet meer te doen. Wat voor geluid men hoort hangt samen met de afstand tot het windpark. De meest nabije bewoners horen het ritmische dreunen vaak. Op ruim een km afstand is dat volgens een van de bewoners (mw. Visser) al minder, want zij kan dan het dreunen even volgen (opeenvolgende dreunen tellen), maar dan zakt het weg om even later weer herkenbaar te worden. Op ruim twee km afstand herkent een bewoner (dhr. Dokter) minder vaak gedreun en klinken de turbines vaker als een geraas: een ‘oneindige trein’. Toch constateert hij soms wel een pulserend geluid. Het is zijn partner opgevallen dat het geluid (ook) wel langzamer in sterkte varieert, ‘net als een mug die dichtbij komt en weer weggaat’.

Een opvallend geluidskarakter zal invloed hebben op de beleving van het geluid: steeds herhalende pulsen maken het geluid opvallender dan een ruisachtig geluid. Om het geluidskarakter te bepalen is onderzocht in welke mate het geluid een impulskarakter heeft en in welke mate het als laagfrequent kan worden beschouwd.

6.1 Impulskarakter In figuur 16 is van een periode van 3 minuten om 0:40 uur in de nacht van 3 juni op het terras aan de oostkant van de woning, op 2 meter vóór de oostgevel, nabij locatie P het geluidsniveau weergegeven. Deze periode is, volgens de bewoner (dhr. Bouma), representatief voor de situatie dat er een heldere nacht is met een oostelijke wind. Wij kunnen dat bevestigen op grond van onze, uiteraard veel minder tijd omvattende, eigen waarnemingen ter plaatse in de periode van meten. De gegevens in figuur 16 komen van een opname met een DAT-recorder, waarvan elke 1/20e seconde het geluidsniveau is bepaald (in de meterstand ‘fast’). Van een deel van de opname is in figuur 16 de registratie uitvergroot om de pieken in het geluid beter zichtbaar te maken. De pieken hebben stijgtijden tot ca. 20 dB/sec en volgen elkaar met ongeveer één seconde tussentijd op. Dit is in overeenstemming met een toerental van de windturbines van 20 rpm zodat ongeveer elke seconde een wiek de mast passeert. Het blijkt dat de pieken in grootte variëren tot bijna 6 dB(A) 1 , terwijl het gemiddelde geluidniveau daarnaast ook een langzame variatie kent. Volgens de Duitse richtlijn [DIN45645] wordt een impulstoeslag bepaald door per vijf seconden het maximum geluidsniveau te bepalen, waarna over een langere tijd T het (energetisch) gemiddelde van die maximumniveaus wordt berekend.

Het verschil tussen dat gemiddelde en het equivalente geluidsniveau over dezelfde tijd T is de impulstoeslag KI. Als deze KI kleiner is dan 2, dan wordt de KI op nul gesteld en is er dus geen impulstoeslag. 1

verschil tussen maximum en minimumniveau in intervallen van een seconde

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 37

Per 5 seconden bedraagt het verschil tussen Lmax,5 sec en Leq,5 sec tussen 0,6 en 3,5 dB. Als de verschillen worden gemiddeld in perioden van een halve minuut (T = 30 s), dan varieert het gemiddelde verschil over opeenvolgende perioden tussen 1,4 en 2,2 (zie tabel 8). In slechts één van de hier beschouwde zes perioden van 30 seconden is de impulstoeslag dus groter dan 2. Als de periode T groter wordt genomen wordt KI kleiner vanwege de langzame variaties in het geluidsniveau die van vergelijkbare grootte zijn als de pulsen (maar uiteraard heel anders klinken), en omdat grotere en kleinere pulsen worden gemiddeld. Over de gehele periode van 3 minuten in figuur 16 is KI = 1,6 tabel 8: bepaling impulstoeslag KI en dient dus op nul te worden gesteld. Volgens tijd (sec) Lmaxgem,30 sec Leq,30 sec KI deze richtlijn is er derhalve geen sprake van 0-30 50,9 49,5 1,5 impulsgeluid. 30-60 60-90 90-120 120-150 150-180

51,8 51,6 51,8 50,6 51,6

50,3 50,1 50,0 49,4 49,4

1,6 1,5 1,8 1,2 2,2

0-180

50,7

49,1

1,6

54

geluidsniveau in dB(A)

52

50

48

54

52

50

46

48

0

70

60

80

90

120

100

tijd in seconden

180

figuur 16: tijdsverloop per 0,05 seconden van geluidsniveau bij meterstand ‘fast’; een deel is uitvergroot (3 juni, 0:40 uur, op terras van woning Bouma)

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 38

In een recent rapport is aandacht besteed aan de vraag of windturbinegeluid een impulsachtig karakter heeft [LBP2]. In dat rapport is onderzocht wanneer volgens de Nederlandse regelgeving sprake is van impulsgeluid. Dat is het geval als aan het volgende wordt voldaan: 1) het geluid heeft geluidsstoten die minder dan één seconde duren, 2) het impulskarakter is op het beoordelingspunt duidelijk waarneembaar. De waarneming van het impulskarakter is subjectief. Daarmee wijkt de Nederlandse beoordeling duidelijk af van de Duitse en houdt de Nederlandse regelgeving rekening met meer ingewikkelde situaties die niet in de Duitse benadering passen. In het onderhavige geval leidt de Duitse beoordeling niet tot de beoordeling 'impulsgeluid' omdat door de middeling over langere tijd de geluidspieken enigszins wegvallen in de langzame geluidsvariaties (wat voor het gehoor niet het geval is), en omdat de pieken niet steeds even groot zijn, ondanks dat de geluidspieken op het moment van optreden wel duidelijk opvallen. Volgens genoemde Nederlandse criteria moet het geluid van de windturbines inderdaad als impulsachtig worden gekenmerkt: de stoten duren minder dan een seconde en zijn duidelijk als pulsen waarneembaar.

6.2 Laagfrequent karakter Bij één van de dichtst bij het windpark staande woningen (Bouma, nabij locatie P/Q), is een aantal keren het spectrum bepaald van het turbinegeluid zowel in de woonkamer als buiten. Daarbij is het equivalente geluidniveau bepaald gedurende enige minuten. In figuur 17 zijn de gemeten spectra weergegeven: in de linkerfiguur betreft het data van 16 juni tussen 4:00 en 5:00 uur ‘s morgens, waarbij het toerental van de windturbines 16 rpm bedroeg, in de rechterfiguur betreft het een aantal metingen op 3 juni, 30 juli en 17-19 augustus bij hogere toerentallen. De metingen binnen zijn in de woonkamer verricht op een aantal verschillende plaatsen, maar meestal op 0,5 en 2,5 m vanaf de wand van de kamer tegen de oostgevel op ca. 1 m hoogte. Op de metingen buiten is een gevelcorrectie van 3 dB toegepast indien vóór een gevel is gemeten. Sommige spectra bevatten stoorgeluiden: behalve middenfrequente duiven en andere hoogfrequente vogels zijn dat lage tonen bij frequenties van 50 Hz en lager, welke overigens beneden de gehoordrempel1 liggen. De buiten gemeten spectra bevatten meestal een opvallende verhoging bij 100 Hz of 125 Hz; de frequentie hangt mogelijk samen met het toerental. Ook dichtbij de windturbines kan een verhoging bij deze frequenties worden geconstateerd (zie figuur 6, blz.

21); daar bleek ook dat de verhoging prominenter wordt bij hogere toerentallen. Een verhoging bij 100 Hz is ook duidelijk herkenbaar in de binnenmetingen. Volgens de Duitse richtlijn [DIN45680] dient eerst getoetst worden op het laagfrequente karakter door het verschil te bepalen tussen het C- en A-gewogen geluidsniveau: als dat groter is dan 20 dB, dan kan er sprake zijn van te hinderlijk laagfrequent geluid. Dat verschil is hier 11 tot 16 dB. De richtlijn betreft in eerste instantie geluid met frequenties van 10 tot en met 80 Hz (tertsbanden), maar ‘in bijzondere gevallen, als deze frequenties dicht benaderd worden’, ook voor de 100 Hz tertsband.

1

gehoordrempel volgens [DIN45680]

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 39

50

buiten voor gevel

50

buiten (3 jun) buiten (3 jun) binnen (3jun) binnen (30 jul) binnen (30 jul) binnen (17 aug) binnen (18 aug binnen (19 aug) geveldemping

buiten voor gevel buiten naast gevel

geluidsniveau / demping in dB

binnen binnen bij gevel binnen 2,5 m van gevel

40

40

binnen 2,5 m van gevel geveldemping

30

30 duiven

20

20

10

10

vogels 0

0 10

100

1000 10000 frequentie tertsband in Hz

10

100

1000

10000

figuur 17: tertsbandspectra van op gevel invallend geluid en in woonkamer woning Bouma bij turbinetoerental van 16 rpm (links) en hoger (rechts); de onderbroken lijnen geven het verschil tussen buiten en binnen en dus een indicatie van de geveldemping

Omdat alleen bij 100 Hz laagfrequent geluid wordt veroorzaakt hoeft alleen hiervan bepaald te worden hoever dat boven de DIN-gehoordrempel ligt: dat is op 16 juni, als de turbines met 16 rpm draaien, 0 tot 3,4 dB, op de overige dagen, als de turbines harder draaien, 5,4 tot 13,9 dB. De over deze overige dagen gemiddelde overschrijding van de gehoordrempel bedraagt 11 dB. De door de richtlijn maximaal aanbevolen overschrijding bedraagt 10 dB. Er is dus volgens deze richtlijn bij hoge toerentallen inderdaad (net) sprake van laagfrequent geluid, zij het dat niet aan het criterium LC - LA > 20 dB is voldaan. Volgens de Deense richtlijn hoeft niet getoetst te worden op het verschil tussen het C- en Agewogen geluidsniveau, maar moet het A-gewogen niveau beneden 20 dB(A) blijven. Met een A-correctie van 19 dB bij 100 Hz betekent dit een maximaal toelaatbaar ongewogen niveau van 39 dB. Daaraan is in alle metingen in figuur 17 voldaan.

6.3 Tonaal karakter Dichtbij de turbines kan wel een hoog, schellend geluid worden geconstateerd, maar op grotere afstand, in De Lethe, kon dat niet worden waargenomen. Het laagfrequente geluid (dreunen), ondanks dat het zich in een smal frequentiegebied bevindt, is geen zoemend of brommend geluid. Er kan derhalve geen tonaal karakter worden geconstateerd.

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 40

7 H ET N IVEAU VAN HET ACHTERGRONDGELUID Het achtergrondgeluid in De Lethe bevat het geluid van het windpark, dat soms zeer goed te horen is, maar andere keren geheel niet. Het is op locatie A niet eenvoudig om het achtergrondgeluid te bepalen met volledige uitsluiting van het geluid van het windpark: op betrekkelijk geringe afstand van het windpark is het geluid ervan zo vaak dominant aanwezig dat een representatief niveau van het achtergrondgeluid niet betrouwbaar kan worden bepaald. Op locatie B lijkt dat wel mogelijk, aangezien het windpark hier minder vaak de dominante bron vormt. In figuur 18 is het referentiegeluidsniveau L95 op locatie B gegeven als functie van de windsnelheid voor alleen de nachtperiode (23:00 tot 6:00 uur), gemeten in intervallen van 5 minuten. De meetpunten waarbij de windsnelheid beneden 0,5 m/s lag zijn hier weg gelaten. Tevens is het referentieniveau gegeven in klassen van één m/s breedte van de windsnelheid; deze tabel 9: referentieniveau waarden zijn tevens vermeld in tabel 9. 1 L95 als functie van de De windsnelheid is hier de lokale windsnelheid (op 10 m windsnelheid hoogte) gecorrigeerd naar de ongestoorde windsnelheid v10 v 10 L95 met behulp van de windgegevens van Nieuw Beerta. 2 In figuur 18 is tevens het achtergrondgeluidsniveau per windsnelheidsklasse van 1 m/s gegeven zoals vermeld in [LBP1].

Het is onduidelijk waarom dit zoveel hoger ligt dan het hier gemeten achtergrondniveau. De gegevens zijn echter slecht gedocumenteerd: er wordt slechts vermeld dat het het gaat om het ‘gemiddelde achtergrondgeluidniveau zoals op tientallen locaties in de zomer gemeten”, zodat de meetmethode, plaats en tijd (etmaalperiode) van meting en overige omstandigheden (zoals windrichting) onbekend zijn.

(m/s)

in dB(A)

1 2 3 4 5 6 7 8

22,1 21,8 23,4 26,2 29,3 32,7 36,0 39,5

Het achtergrondgeluidsniveau op locatie B is vermoedelijk representatief voor de meeste woningen in het gebied: vrijwel alle woningen worden min of meer omringd door geboomte, op de wegen rijdt ‘s nachts vrijwel geen verkeer, en andere relevante geluidsbronnen zijn ‘s nachts niet aanwezig (van de ruim 3 km oostelijk gelegen Duitse snelweg is bij zwakke oostenwind ‘s nachts soms verkeer te horen, met name heel af en toe een lawaaiige motor of vrachtwagen).

1

het referentieniveau voor een windsnelheid tussen 0 en 1 m/s wordt verkregen door alle gemeten geluidsniveaus in alle intervallen met 0 < V10 < 1 m/s samen te nemen en daarvan het L95 te bepalen 2 de (statistische) frequentieverdeling van de lokale windsnelheid is gelijk aan die van de ongestoorde windsnelheid (Nieuw Beerta) als de lokale windsnelheid met een factor 1,37 wordt vermenigvuldigd; deze factor is als correctiefactor toegepast: v 10 (ongestoord) = 1,38⋅v 10 (lokaal)

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 41

L95 in dB(A)

50

40

30 L95 per 1 m/s [LBP1} L95 per 5 min L95 per 1 m/s

20 0

2

4

6 8 10 windsnelheid V10 in m/s

figuur 18: achtergrondgeluidsniveau L95,5 minuten (kruisjes) en per windsnelheidsklasse van m/s (lijn met open cirkels) op locatie B in nachtperiode, en L95 per m/s volgens [LBP1] (lijn met grijze ruiten)

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 42

8 B ESPREKING VAN DE MEETRESULTATEN 8.1 De geluidsemissie De geluidsproductie van de windturbines is sterk afhankelijk van het toerental. Volgens specificaties is het laagste toerental 10 rpm, het hoogste 22 rpm. Uit de gemeten immissieniveaus kan worden afgeleid dat de turbines inderdaad met toerentallen tussen 10 en 22 rpm hebben gedraaid. Bij het laagst direct waargenomen toerental van 13 rpm werd een bronvermogen bepaald van 89,2 dB(A), bij het hoogste toerental van 22 rpm een bronvermogen van 107,1 dB(A). Omdat er in elke afzonderlijke bepaling van het bronvermogen een meetfout zit is op grond van alle gezamenlijke resultaten een formule bepaald die het verband aangeeft tussen bronvermogen LW en toerental N: LW = 67,0⋅log(N) + 15,8. Op grond van deze formule is het bronvermogen bij het hoogste toerental 105,7 dB(A). Het bronvermogen zou bij 95% van het nominale elektrische vermogen (1,8 MW) van de turbine niet meer zijn dan 103 dB(A). Het lijkt aannemelijk dat bij 95% van het nominale vermogen het toerental al maximaal is. Het gestelde maximum bronvermogen van 103 dB(A) wordt dan met tenminste 2,7 dB overschreden.

8.2 De geluidsimmissie Verschil tussen gemeten en berekende immissieniveaus Met behulp van de (door meting bepaalde) geluidsproductie van de windturbines en een rekenmodel voor de verspreiding van het geluid kan bij elk toerental berekend worden hoeveel geluid er invalt op een punt in de omgeving. Voor situaties waarin het toerental bekend was is de overeenkomst tussen de gemeten en berekende geluidsimmissie op locatie A aan de landsgrens uitstekend: gemiddeld over 23 metingen is de afwijking slechts 0,1 dB, hetgeen verwaarloosbaar is (tabel bijlage 2). Op grotere afstand lijkt de overeenkomst minder goed: op locatie B werd, op basis van 6 situaties waarin het toerental bekend was, een immissie gemeten die 3,1 dB(A) hoger was dan de berekende waarde. Vergelijkbare verschillen werden gevonden bij gelijktijdige metingen op meerdere locaties (zie tabel 7, blz. 35). Op locaties op meer dan 1 km afstand was het verschil tussen de gemeten en berekende waarde 3,2 – 3,3 dB op locaties V en X (0,1 dB op locatie S). Op een afstand van 1 km (locatie U) werd een verschil van 1,9 dB gevonden, op afstanden tussen 0,5 en 1 km (locaties P/Q en R) werden verschillen van 1,0 – 1,2 dB gevonden. Er wordt dus een hogere immissie gemeten dan volgt uit berekening: tot 1 km afstand 1 dB verschil, bij 2 km oplopend tot 3 dB.

Het verschil kan worden veroorzaakt doordat in de berekening van enige bodemabsorptie sprake is, terwijl in werkelijkheid de bodemabsorptie verwaarloosbaar is, omdat het geluid zich gemiddeld genomen relatief ver boven de bodem voortplant. 1 Hoewel het effect op kleine afstanden niet van belang is, kan het op grote afstanden wel gevolgen hebben voor de hoorbaarheid van een verre geluidsbron. 1

door buiging onder invloed van het wind- en temperatuurprofiel zoals die ‘s nachts voorkomen

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 43

Als in de berekening de bodemabsorptie wordt verwaarloosd, dan stijgen de berekende immissieniveaus met ca. 2 dB. Het gemeten immissieniveau is dan op alle locaties tussen 0,6 en 2 km afstand (met uitzondering van S) binnen 1 dB gelijk aan het berekend niveau.

Relatie tussen immissieniveau, toerental en windsnelheid Over het algemeen was tijdens de meetperiode het toerental niet direct bekend. De meting van de geluidsimmissie op locatie A komt echter zeer goed overeen met de berekening. Uit de gemeten immissie kan daardoor de emissie van de turbines, en dus het toerental berekend worden. De ontwikkeling van de geluidsimmissie met de windsnelheid is voor de locaties A en B gegeven in de figuren 11 en 13 (blz. 28 en 31). Het betreft daar echter de geluidsimmissie in intervallen van 5 minuten. Om de immissie per uur te bepalen zijn alle meetperiodes van 5 minuten waarin het turbinegeluid dominant was (dus zonder stoorgeluiden) samengenomen door energetische middeling van de equivalente niveaus binnen een klokuur. Van de aldus bepaalde immissieniveaus per uur op locatie A zijn in figuur 19 de hoogste waarden gegeven bij verschillende windsnelheden. Met behulp van het rekenmodel kan berekend worden hoe groot het toerental is bij de gemeten immissie. Uit de meetgegevens volgens figuur 19 blijkt dan dat bij windsnelheden tussen 1 en 4 m/s het toerental toeneemt van 11 tot 21 rpm.

hoogst gemeten immissie in één uur in dB(A); berekend toerental in dat uur in rpm

Op locatie B is de op dezelfde wijze bepaalde geluidsimmissie meestal lager dan op locatie A, hetgeen gezien de grotere afstand voor de hand lijkt te liggen. Bij zeer zwakke wind (1 m/s) echter blijkt de immissie op locatie B hoger te zijn. Daarvoor lijken twee verklaringen mogelijk: 1) in de meetperiode op locatie B hebben de turbines bij deze windsnelheid harder gedraaid dan tijdens de metingen eerder op locatie A; 2) tijdens de meetperiode op locatie B hebben de turbines bij deze windsnelheid even hard gedraaid, maar door atmosferische effecten verspreidt het geluid zich veel minder en wordt het geluid dus veel minder verzwakt (bij temperatuurinversies, welke 50 vooral bij zeer zwakke wind te verwachten zijn, is dit een bekend 40 fenomeen). Ook uit de op locatie B gemeten immissieniveaus kan het toerental 30 van de turbines worden berekend (zie figuur 19). Omdat het rekenmodel bij immissiepunten op 20 afstanden boven 1 km ca. 3 dB lagere waarden gaf dan feitelijk 10 locatie A gemeten, is het gemeten niveau locatie B N, loc A eerst verlaagd met 3 dB, waarna N, loc B met het rekenmodel het toerental is 0 bepaald.

Behalve bij de laagste 0 1 2 3 4 5 windsnelheid V10 in m/s windsnelheid komen de berekende toerentallen goed overeen met die figuur 19: hoogst gemeten immissieniveaus in één uur berekend uit de meetwaarden op Leq,1 uur op locaties A (grens) en B (kanaal) en daaruit locatie A. berekend toerental N van de windturbines, als functie van de windsnelheid

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 44

In tabel 10 is een overzicht gegeven van de bij een aantal windsnelheden maximaal windsnelheid uit immissie berekend geconstateerde toerentallen (overeenV10 in m/s maximaal toerental komstig figuur 19), gebaseerd op 14,9 1 maximale, gedurende een vol uur gemeten 16,0 2 immissieniveaus. Gebruiken we dit hoogst 18,4 3 voorkomende toerental als functie van de windsnelheid, dan kunnen we bij 20,6 4 windsnelheden van 1 tot 5 m/s uitrekenen 20,8 5 wat de geluidsimmissie is voor de meest nabije woningen. Omdat voor de meest tabel 11: maatgevend geluidsniveau in nabije woningen de feitelijk gemeten nachtperiode op hoogstbelaste locaties immissie 1 dB hoger was dan de berekende bij verschillende windsnelheden immissie wordt bij de berekende waarde (zonder impulstoeslag: zie par. 8.3) van de immissie 1 dB opgeteld om de windsnelheid Lnacht op locatie Lnacht op locatie werkelijke immissie te bepalen. Voor de V10 in m/s R in dB(A) P in dB(A) maatgevende geluidsbelasting dient van dat resultaat nog de meteocorrectie afgetrokken 1 22,8 23,1 te worden. Deze bedraagt voor de meest 2 33,6 33,9 nabije woningen (van Kaatman en Bouma, locaties P/Q en R) resp. 0,4 en 0,3 dB. Het 3 38,9 39,2 resultaat is gegeven in tabel 11.

De 4 42,1 42,4 maximale geluidbelasting in een vol uur tijdens de meetperiode is volgens tabel 11 5 42,4 42,7 dus 42,4 tot 42,7 dB(A) voor de meest nabije woningen, welke op 550 tot 750 meter van de meest westelijke rij windturbines liggen. Op de verst gemeten locatie, op 1900 meter van de windturbines, is het niveau 6,5 - 6,7 dB lager (zie tabel 7), dus 36 dB(A). tabel 10: relatie windsnelheid toerental

8.3 Impulskarakter Geconstateerd is dat het geluid van de windturbines bij de meer nabije woningen ‘s nachts klinkt als een stampend geluid. Volgens een recent rapport [LBP2] over het karakter van windturbinegeluid, zou dat geluid niet impulsachtig zijn. Deze slotsom lijkt te zijn gebaseerd op gesimuleerd windturbinegeluid, niet op reëel gemeten geluid waar, overeenkomstig de Nederlandse regelgeving, een impulskarakter subjectief moet worden geconstateerd (of niet). Nu zou men in eerste instantie bij een windpark ook geen geluidspulsen verwachten. Weliswaar treedt er bij een enkele windturbine wel een variatie op in het geluidsniveau elke keer als een wiek de mast passeert, maar bij meerdere windturbines zullen die passages niet in de tijd samenvallen, en verwacht men dat de variaties elkaar in tijd min of meer opvolgen en overlappen zodat de totale variatie minder opvallend is dan van één turbine. Overigens: ook al zouden de turbines werkelijk synchroon draaien, dan zouden de pulsen op één waarneempunt nog niet synchroon aankomen vanwege de tijdsverschillen waarmee het geluid van de verschillende turbines onderweg is (geluid heeft een seconde nodig om een afstand van 330 m te overbruggen). Het lijkt dus niet voor de hand liggend dat de geluidspieken optreden.

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 45

Uit een gedetailleerde registratie blijkt dat de pulsen met enige regelmaat groter en kleiner worden. In figuur 16 (blz. 37) zijn vijf gebieden te zien waarin de pulsen groot zijn, met daartussenin perioden met kleinere pulsen: de pulsen worden dus in een ritme van elke 30 à 40 seconden groter en kleiner. Dit komt overeen met een interferentieverschijnsel: als twee pulsreeksen weinig in frequentie verschillen, dan zullen de pulsen elkaar soms versterken, maar even later lopen ze ‘uit de pas’ en versterken ze elkaar niet meer. Het verschil in frequentie tussen beide pulsreeksen volgt uit de periodeduur (∆f =1/40 à 1/30 Hz ≈ 0,03 Hz). De opeenvolgingstijd van de pulsen in de ene reeks verschilt dus 3% van die in de andere reeks: als de pulsen elkaar in de ene reeks met 1 seconde tijd opvolgen, dan is dat in de andere reeks met 1,03 seconde. Als de pulsen in beide reeksen even groot zijn, dan verwacht men bij het samenlopen van de pulsen een verhoging van het geluidsniveau van 3 dB ten opzichte van de afzonderlijke pulsen. Dat verschil blijkt in figuur 16 inderdaad op te treden: bij een tijd rond 70 seconden liggen de afzonderlijke pulsen ca. 1 dB boven het geluidsniveau tussen de pulsen, even later (rond 90 seconden) liggen de hoogste pieken daar 4 ± 0,5 dB boven.

Weer even later, rond 170 seconden, nemen de hoogste pieken nog meer toe en liggen ze tot bijna 6 dB boven de minimale niveaus. Een verhoging van 5 dB (6 – 1) komt overeen met een verdrievoudiging van de geluidsenergie. Het stampende geluid wordt dus veroorzaakt door het bijna synchroon lopen van drie pulsreeksen, 1 waarbij de luidheid van het stampen samenhangt met interferentie tussen de pulsreeksen: als de pulsen van twee reeksen precies samenvallen zijn de geluidspieken sterker, als ze van alledrie samenvallen nog sterker. De gemeten verschillen komen zeer goed overeen met drie pulsreeksen waarin de pulsen afzonderlijk slechts 1 dB sterk zijn, bij het samenlopen van twee reeksen echter 3 dB sterker zijn, en bij het samenlopen van drie reeksen 5 dB sterker. Het is, gezien de overeenkomst met het toerental, redelijk te veronderstellen dat het bij de pulsen gaat om de variaties in geluidsniveau die ontstaan als de wieken de mast passeren. Op de locatie waar het impulsgeluid gemeten is, dragen volgens het rekenmodel drie turbines het meest bij aan de immissie, namelijk WEA 11, 12 en (in iets mindere mate) 9. Alle overige turbines tezamen dragen evenveel bij als deze drie. In feite domineren op deze meetlocatie (woning Bouma) drie windturbines het van het windpark afkomstige geluid, zodat er dus ook drie reeksen geluidspulsen te verwachten zijn.

8.4 Invloed stabiliteit atmosfeer Volgens eerdere rapportages [IEL, LBP1] zouden de windturbines pas een maximaal bronvermogen vertonen bij een windsnelheid v10 (op 10 m hoogte) van 10 m/s. Volgens het logaritmische profiel zou een windsnelheid v10 van 10 m/s corresponderen met een v100 (= windsnelheid op ashoogte van 100 m) van 14 m/s. In een stabiele atmosfeer echter blijkt bij deze windsnelheid v100 , waarbij een (vrijwel) maximaal geluidsniveau wordt bereikt, de windsnelheid v10 dus slechts 4 m/s te bedragen. Uit een eerder onderzoek ([NW1], zie hoofdstuk 2) bleek dat 's nachts de windsnelheid op 80 m hoogte 2 tot 3,3 maal zo groot kon zijn als verwacht volgens een logaritmisch windprofiel 1

de pulsen ontstaan evenwel niet vrijwel synchroont, maar met tijdsverschillen die overeenkomen met de verschillen in looptijd van de turbines naar de waarnemer

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 46

uitgaand van de windsnelheid v10 . Voor een hoogte van 100 meter zullen deze waarden iets hoger zijn: 2 tot 4,3. Bij een windsnelheid v100 van 14 m/s zou de windsnelheid v10 dus tussen 2,9 en 5,6 m/s bedragen. Het resultaat van dit onderzoek, 4 m/s, komt daarmee overeen. Dit resultaat kan nog op andere wijze bepaald worden. In [LBP1] is een overzicht gegeven van de ontwikkeling van het bronvermogen van een turbine bij verschillende windsnelheden: bij de laagst gegeven windsnelheid v10 van 5 m/s wordt deze op 94 dB(A) geschat, bij een v10 van 10 m/s is deze 103 dB(A). Met behulp van relatie (5) in paragraaf 4.4 kan hieruit het toerental berekend worden, zodat de relatie tussen toerental en windsnelheid overdag bekend is. Als nu deze relatie, voor overdag, wordt vergeleken met de relatie tussen (hoogste) toerental en windsnelheid die in dit onderzoek voor de nacht is gevonden uit de meetgegevens van locatie A (zie figuur 19), dan blijkt dat hetzelfde toerental ‘s nachts wordt bereikt bij een windsnelheid op 10 m hoogte die een factor 2,6 lager is dan wanneer dat overdag is. In figuur 20 is te zien dat de uit meetwaarden berekende toerentallen overdag en 's nachts zeer goed overeenkomen mits 's nachts een andere windsnelheid wordt gehanteerd als overdag: een toerental van 20 rpm dat overdag wordt bereikt bij v10 = 10 m/s kan ‘s nachts al bereikt worden bij v10 = 10/2,6 = 3,8 m/s.

De relatie kan als volgt worden geformuleerd: (8a) relatie windsnelheid nacht – dag bij gelijke v100 : v10,nacht ≥ 0,38⋅v10,dag (8b) relatie windsnelheid nacht – dag bij gelijke v10 : v100,nacht ≤ 2,6⋅v100,dag Als dus de windsnelheidsverdeling ’s nachts bekend, dan kan de geluidsbelasting worden berekend door uit te gaan van windsnelheden die een factor 2,6 maal zo groot zijn. Omdat de hoogste geluidsbelasting bepalend is, is ook de hoogste snelheid bepalend.

windsnelheid v10 overdag in m/s

toerental in rpm

25

0

2,63

5,26

7,89

10,52

figuur 20: toerental als functie van de windsnelheid v10 , berekend uit hoogste immissieniveau op locatie A (nacht) en gegevens [LBP1] (overdag); de toerentallen stemmen overeen (dus v100,nacht = v100,dag)

20

15

berekend uit emissiegegevens (LBP) berekend uit gemeten immissie (locatie A)

10 0

1

2

3

windsnelheid v10 's nachts in m/s

4

5

als v10,nacht = 0,38⋅ v10,dag

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 47

De conclusie is dat inderdaad de atmosfeer ‘s nachts een ander windprofiel heeft en dat dit er de oorzaak van is dat de turbines hard draaien bij minder wind dan verwacht. Deze situatie is niet zeldzaam. Op locatie A was het geluid van het windpark gedurende 72% van de tijd ’s nachts dominant, en was het geluidsniveau daarbij nagenoeg altijd hoger dan verwacht op grond van de gebruikelijke aannames. Op de aanmerkelijk verder weg gelegen locatie B was het turbinegeluid nog gedurende 38% van de tijd dominant en dan altijd hoger dan verwacht. De feitelijk optredende niveaus liggen tot 18 dB hoger dan de verwachte waarden. Bovendien is dan ook de windsnelheid aan de grond zo laag (zelfs vrijwel altijd nul bij windsnelheden tot v10 = 4 m/s: zie figuur 11), dat het, afgezien van het turbinegeluid, zeer stil kan worden omdat er geen of nauwelijks windgeïnduceerd geluid is in het gebied en andere geluidsbronnen vrijwel ontbreken. Bij een windsnelheid van 4 m/s is het niveau van het achtergrondgeluid nog zeer laag: 26 dB(A) (zie figuur 19 en tabel 18). Gezien de meetresultaten lijkt het nu te verklaren waarom in een recent Zweeds onderzoek [Pedersen] al vanaf een geluidsimmissie van 30 dB(A), een niveau waarbij normaal geen hinder van betekenis optreedt, bij windturbines wel een duidelijke relatie met hinder wordt geconstateerd.

De niveaus zijn namelijk berekend, waarbij het ongebruikelijk is rekening te houden met het van de situatie overdag afwijkende windprofiel ‘s nachts.

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 48

9 C ONCLUSIES 9.1 Beoordeling geluidsniveaus in De Lethe Dit onderzoek toont aan dat de toename van de windsnelheid met de hoogte in de nacht zodanig verschilt van die overdag dat dat zeer grote invloed heeft op het geluid van (hoge) windturbines: bij zwakke tot matige wind op referentiehoogte (10 m) kan een turbine al op vol vermogen draaien terwijl het overigens, door gebrek aan windgeruis bij de grond, nog zeer stil is. Overdag komt dit niet voor: als dan een turbine op vol vermogen draait waait het ook aan de grond zo hard dat het windgeruis aanzienlijk is en het turbinegeluid in belangrijke mate maskeert. Uit dit onderzoek volgt dat het, bij dezelfde windsnelheid op referentiehoogte, 's nachts op ashoogte tot 2,6 keer zo hard waait als overdag. De windturbines draaien al op vrijwel maximaal vermogen bij een windsnelheid (op referentiehoogte) van 4 m/s. Deze situatie is niet zeldzaam: op 400 m afstand van de meest nabije turbines (locatie A) domineert het turbinegeluid gedurende 72% van de tijd en is de windsnelheid op ashoogte, en als gevolg daarvan het geluidsniveau, hoger dan verwacht. Op 1500 m afstand (locatie B) is dat gedurende 38% van de tijd ’s nachts. Deze percentages zijn overigens minimale percentages: de situatie zal zich vaker voordoen, maar een betere bepaling daarvan zou nader onderzoek vergen.

Bronvermogen De windturbines hebben een bronvermogen dat bij toenemend toerental oploopt tot 106 dB(A) bij 22 rpm (zie figuur 5 op blz. 21). Dit maximale bronvermogen werd overdag gemeten bij een westenwind met een snelheid van 7 tot 8 m/s. Dit vermogen ligt boven het maximale bronvermogen van 103 dB(A) dat eerder werd gerapporteerd door [IEL] en [LBP] en dat zou optreden bij een windsnelheid van 10 m/s. Volgens ons onderzoek wordt een bronvermogen van 103 dB(A) bereikt bij een toerental van 20 rpm, terwijl het maximale (waargenomen) toerental 22 rpm is.

Discrepantie meting-berekening; impulsgeluid De gemeten en berekende immissieniveaus aan de landsgrens, nabij het windpark, zijn (nagenoeg) exact gelijk (verschil 0,1 dB). Op grotere afstanden echter is er een discrepantie tussen de gemeten en berekende niveaus: tot ongeveer 1 km afstand is het door meting bepaalde immissieniveau 1 dB groter dan de berekende, oplopend tot 3 dB bij 2 km. Wordt het immissieniveau berekend met alléén geometrische uitbreiding en geen absorptie, dan is het verschil tussen gemeten en berekend immissieniveau maximaal 1 dB. Volgens Nederlandse regelgeving moet het geluid van het windpark als impulsvormig worden beschouwd en dient daarom een toeslag van 5 dB te worden toegepast. De oorzaak van het impulsgeluid is het vrijwel synchroon lopen van de meest nabije windturbines; de relatief zwakke pulsen die ontstaan als de wieken de mast passeren versterken elkaar bij synchroon draaien in de juiste fase. Bij vrijwel synchroon draaien treedt die situatie bij herhaling op.

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 49

Maatgevend geluidsniveau volgens Nederlandse regelgeving Het maatgevende geluidsniveau tengevolge van de windturbines op de meest belaste woning (Bouma) bedraagt volgens de Nederlandse regelgeving 48 dB(A). Dat is het maximale waargenomen geluidsniveau tijdens een vol nachtelijk uur, inclusief meteocorrectie (zie tabel 11, blz. 44) en impulstoeslag. De windturbines draaien bij dit geluidsniveau met een toerental van ca. 21 rpm. Op de meest nabije woning (Kaatman) is het geluidsniveau 0,3 dB(A) lager; door afronding wordt het maatgevende niveau daar 1 dB lager: 47 dB(A). Hoewel dichterbij (550 m van meest nabije turbine) dan de woning van Bouma (750 m), staat de woning van Kaatman meer aan het uiteinde van het windpark waardoor de geluidsbelasting er lager is. Dit maatgevende niveau kan worden vergeleken met de richtwaarden overeenkomstig tabel 1 (blz. 14). De maatgevende geluidsniveaus bij verschillende windsnelheden zijn gegeven in tabel 11 (blz. 44). Deze maatgevende niveaus kunnen vergeleken worden met het referentieniveau van het achtergrondgeluid en met de grenswaarden overeenkomstig het Besluit installaties en voorzieningen milieubeheer (de Windnormcurve), zijnde de beoordelingsnormen van vóór december 2001 resp. daarna.

Deze vergelijking is grafisch weergegeven in figuur 21: het referentieniveau wordt altijd overschreden, de windnormcurve bij windsnelheden vanaf iets boven 2 m/s. 55 figuur 21: vergelijking van maatgevende geluidsimmissie op meest belaste woning met en zonder impulstoeslag met grenswaarden volgens Windnormcurve en referentieniveau van het achtergrondgeluid

incl. impulstoeslag

maatgevende geluidsbelasting incl. en excl impulstoeslag, WNC-grenswaarden en referentieniveau in dB(A)

excl. impulstoeslag

50

WNC L95

45 40 35 30 25 20 0

1

2

3 4 windsnelheid V10 in m/s

5

Maatgevend geluidsniveau volgens Duitse regelgeving Het maatgevende geluidsniveau tengevolge van de windturbines op de meest belaste woning (Bouma) bedraagt volgens de Duitse regelgeving 43 dB(A). Dat is het maximale waargenomen geluidsniveau tijdens een vol nachtelijk uur, inclusief de meteocorrectie. De windturbines draaien bij dit geluidsniveau met een toerental van ca. 21 rpm. Op de meest nabije woning (Kaatman) is het geluidsniveau 0,3 dB(A) lager; door afronding wordt het maatgevende niveau daar 42 dB(A). Volgens de Duitse regelgeving kan een impulstoeslag worden toegepast; volgens de berekeningsmethode is deze in het onderhavige geval echter nihil. De maatgevende geluidsbelasting van 43 dB(A) dient te worden vergeleken met de in Duitsland gehanteerde grenswaarden overeenkomstig tabel 2.

Hoge molens vangen veel wind II

Natuurkundewinkel Ru G

blz. 50

Invloedsgebied Het maatgevende geluidsniveau daalt, als de impulstoeslag niet wordt inbegrepen, pas op een afstand van 900 m van de westelijke rij windturbines onder de Windnormcurve. Inclusief de impulstoeslag is dat pas vanaf 1600 m. Het maatgevende geluidsniveau daalt pas bij een afstand van ongeveer 6 km beneden het referentieniveau (op die afstand zal het geluid vermoedelijk niet meer impulsachtig zijn en is een impulstoeslag niet meer van toepassing). Dat betekent dat, bij gunstige omstandigheden, het windpark tot op 6 km afstand kan worden gehoord.

9.2

Opmerkingen over de beoordeling van windturbinegeluid

Het verloop van de grenswaarden overeenkomstig de ‘windnormcurve’ volgens het “Besluit voorzieningen en installaties Milieubeheer” suggereert, gaande van 1 naar 12 m/s windsnelheid, een geleidelijke toename van het geluidsniveau. Dit blijkt ’s nachts niet te gelden: de windturbines draaien al bij een windsnelheid van 4 m/s (op 10 m hoogte) op vrijwel het maximale toerental. De windnormcurve suggereert dus een relatie die ’s nachts, de kritieke periode voor de beoordeling, niet geldt. De overheid volgt hierin overigens het gebruik onder akoestische adviseurs om een vaste relatie te veronderstellen tussen de windsnelheid op 10 meter hoogte en op ashoogte; deze geldt ‘s nachts echter vaak niet. Ook het argument dat grenswaarden bij hogere windsnelheden hoger kunnen liggen omdat dan ook het niveau van het omgevingsgeluid hoog is, klopt 's nachts niet: als de turbines op vrijwel maximaal toerental draaien is de windsnelheid nabij de grond (vrijwel) nihil en is het niveau van het omgevingsgeluid nog zeer laag. Deze discrepantie neemt toe naarmate de ashoogte toeneemt en blijkt bij hoge windturbines van groot belang.

Afgezien van het verloop van de windnormcurve is het opmerkelijk dat de rijksoverheid, middels het betrekkelijk nieuwe “Besluit voorzieningen en installaties Milieubeheer”, waarin de windnormcurve is opgenomen, geluidniveaus toestaat van 40 dB(A) en hoger, terwijl volgens bestaand en recent beleid diezelfde overheid richtwaarden voor de geluidbelasting geeft die daar duidelijk onder liggen. De Handreiking Industrielawaai en Vergunningverlening beveelt voor landelijk gebied aanzienlijk lagere grenswaarden aan: 30 of 35 dB(A). Genoemd Besluit stelt dat een akoestisch onderzoek bij een windturbine(park) alleen noodzakelijk is voor geluidsgevoelige bestemmingen binnen 300 meter van een turbine. Uit ons onderzoek blijkt dat tot op aanmerkelijk grotere afstanden (1 km) vanaf de meest nabije turbine het geluidsniveau de grenswaarde volgens datzelfde besluit kan overschrijden. Indien het Besluit beoogt het gebied in kaart te brengen waar de grenswaarden mogelijk overschreden worden, dan is een afstand van 300 m veel te klein gekozen. Om het maatgevende immissieniveau van turbinegeluid te berekenen kan een eenvoudig recept worden gevolgd: bereken bij elke windsnelheid (per 1 m/s) het immissieniveau met behulp van de gebruikelijke (overdag bepaalde) relatie bronvermogen - windsnelheid, en reken vervolgens de windsnelheden met de factor 2,6 om naar de 's nachts te hanteren windsnelheden.

Voor andere hoogtes en duidelijk andere gebieden zal de omrekeningsfactor nog bepaald moeten worden. In de praktijk voldoet zelfs de berekening van één waarde, namelijk de maatgevende immissie bij maximaal toerental. In de Duitse regelgeving is dit al de maatgevende waarde.

Natuurkundewinkel Ru G

Hoge molens vangen veel wind II blz. 51

10 REFERENTIES Nederlandse regelgeving: Circulaire Industrielawaai, 1979 Handreiking Industrielawaai en Vergunningverlening, 1998 Besluit Voorzieningen en Installaties Milieubeheer, 2001 DIN45680: “Messungen und Bewertung tieffrequenter Geräuschimmissionen in der Nachtbarschaft” (DIN 45680); Deutsches Institut für Normung, 1997 DIN45645: “Ermittlung von Beurteilungspegeln aus Messungen. Geräuschimmissionen in der Nachbarschaft” (DIN 45645-1); Deutsches Institut für Normung, 1996 Grimeaud: persoonlijke mededeling D. Grimeaud (31-10-2002), jurist bij Maastrichts Europees instituut voor Transnationaal Rechtswetenschappelijk Onderzoek (METRO), Universiteit Maastricht Holtslag: