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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501150
Projekttitel
Méthode d’évaluation du bruit des eoliennes — Comparaison entre modélisation et mesurage

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Windturbine, Geräuschausbreitung
Schlüsselwörter
(Englisch)
Wind turbine, noise, measurement, propagation model
Schlüsselwörter
(Französisch)
Eolien, bruit
Kurzbeschreibung
(Deutsch)

Die verschiedenen Methoden zur Ermittlung des Lärmes von Windkraftanlagen in der Schweiz - durch Computer-Modellierung und -Berechnung (in der Projektphase für neue Windparks) oder durch Messung vor Ort (existierender Windräderpark) - werden von den jeweils betroffenen Behörden und Organisationen (staatliche und kantonale Behörden, Suisse Eole ...) vielfach diskutiert. Die von der BAFU empfohlene Methode der Modellierung basiert auf dem EMPA-Bericht „Lärmermittlung und Massnahmen zur Emissionsbegrenzung bei Windkraftanlagen" von 2010. Es gibt allerdings noch keine offizielle Methode zur Ermittlung des Lärms von Windkraftanlagen durch Messung in den bestehenden Standorten.

Um die Bewertung des Windkraftanlagenlärms zu verbessern, hat dieses Forschungsprojekt die aktuelle Schweizer Berechnungsmethode mit den Messergebnissen eines in Betrieb befindlichen Windkraftparks vor Ort verglichen.

Was die Messergebnisse betrifft, so bestätigt die vorgeschlagene Methode einige Elemente bezüglich des Materials (Windprotektion), die notwenige Dauer um die unterschiedlichen meteorologischen Bedingungen abzudecken (1 Monat), die zu dokumentierenden Parameter (Lärmpegel, Windgeschwindigkeit ...), die verwendbaren Zeitfenster (in der Nacht zwischen 22h00 und 04h00) so wie auch die örtliche Platzierung der Messung. Die Ergebnisse zeigten aber auch die Grenzen der Messmethode auf. Durch die standortspezifischen Gegebenheiten (auf einem Grat, stark dem Wind ausgesetzt), war es nicht möglich, den Lärm der Windkraftanlage vom Grundgeräusch präzis zu trennen, wenn auch der Windkraftlärm teilweise auf den Audioaufnahmen hörbar ist. Aufgrund der Nähe des Waldes und der Wind-Exponiertheit (auf dem Grat) ist das Grundgeräusch auf diesem Standort (vor allem der Geräusche des Windes in der Vegetation) relativ hoch. Durch diese Konfiguration ist der gemessene Lärmpegel eine Mischung aus dem Lärm der Windkraftanlagen und dem Grundgeräusch, selbst nach Ausblendung vieler Störgeräusche. Die unterschiedlichen getesteten Methoden (Auswahl von Perioden mit guter Hörbarkeit des Windkraftanlagenlärms, Analyse des Lärmpegels nach Terzbandoktaven, statistische Analyse L90) haben jedoch keine genauere Isolierung der akustischen Emissionen der Windkraftanlage erlaubt.

Was die Ergebnisse der Berechnungen ergibt, so ist die in der Schweiz empfohlene Methode zur Bestimmung des Windkraftanlagenlärms durchaus vergleichbar mit jenen der Nachbarländer. Alle diese Methoden haben einen vereinfachten Ansatz zur Lärmausbreitung adoptiert, der meist nicht die meteorologischen Effekte berücksichtigt. Die in der Schweiz vorgeschriebene Methode (ISO-Norm 9613-2 – modifiziert entsprechend der EMPA-Empfehlung) liefert Ergebnisse, die im allgemeinen 1 bis 3 dB(A) höher liegen als die am meisten angewandte internationale Norm (ISO 9613-2), da nur ein einziger Faktor bezüglich des Bodeneffekts zur Anwendung kommt.

Der Vergleich zwischen den Messergebnissen und der Modellierung zeigt, dass die allgemeinen durchschnittlich gemessenen Lärmpegel (LAeq jährlicher Tagesdurchschnitt) um 6 bis 8 dB(A) höher sind als die Werte, die aus der Modellierung stammen. Wenn man den Index L90 berücksichtigt, liegt die Differenz bei 4 bis 6 dB(A). Die Differenz zwischen den Messungen und der Modellierung ist vor allem bei einer erhöhten Windgeschwindigkeit (v > 7m/s) beträchtlich. Diese grosse Differenz zwischen den Messergebnissen und den Berechnungsergebnissen erklärt sich hauptsächlich durch die durch die Störgeräusche überhöhten Messergebnisse (Wind in der Vegetation).

Um die Mess- und die Berechnungsmethode optimieren zu können wäre es notwendig, die Audio-Aufnahmen feiner zu analysieren (FFT-Analyse), die Daten zu vervollständigen durch eine komplementäre Mess-Serie mit angehaltenen Windkraftanlagen (« stop-and-go », wurde im derzeitigen Rahmen der Studie nicht genehmigt) und unterschiedlicher Platzierung der Messungen (auch in den Sektoren die weniger dem Wind ausgesetzt sind) sowie das Verfahren auf mehrere unterschiedliche Windparks auszuweiten.

Kurzbeschreibung
(Englisch)

The different evaluation-methods of the wind farm noise in Switzerland – computer models (project of new wind farms) or in-situ measurements (as for existing wind farms) are often discussed by the concerned authorities and organizations (federal and cantonal public authorities, Suisse Eole …). For modeling the FOEN (Federal Office for the Environment) recommends the method based on the EMPA report "Lärmermittlung und Massnahmen zur Emissionsbegrenzung bei Windkraftanlagen" (2010). There is no official measuring method in Switzerland for the evaluation of the wind farms noise.

In order to improve the evaluation of the wind farm noise, this research project aims to compare the current Swiss calculation method with the results of in-situ measurements of a wind park.

The measurement-results of the allowed to validate some elements concerning material and instrumentation (windscreen), the minimum duration to cover the different meteorological conditions (1 month), the different parameters to be recorded (sound level, wind velocity …), the relevant periods (between 22h00 and 04h00), as well as the measurement position. These results showed also the limits of the measurement-method. Given the particularity of the site (situation on a ridge with strong wind exposure), it was not possible to extract exactly the wind turbine noise from the background noise, even if the noise of the wind turbine is partially audible in the audio recordings. The background noise (mainly due to the wind in the vegetation) is quite high at this site because of the proximity of a forest and the wind-exposed location (on the ridge). In this configuration, the sound level measured represents the noise of the wind turbine mixed with the background noise, even with suppression of a lot of other interfering noises. The different methods tested (periods with high audibility of the wind turbine noise, third-band-analysis, L90 statistical analysis) did not allow to isolate the wind farm noise more exactly.

Concerning the calculation results, the recommended Swiss method to determine the noise of wind farms is comparable to those used in neighbouring countries. All these methods are based on a simplified approach of the noise propagation, which mostly does not take into account the meteorological effects. The results of the mandatory Swiss method (ISO-norm 9613-2 – modified according to EMPA recommendation) are usually 1 to 3 dB(A) higher than those obtained with the commonly used international norm (ISO 9613-2), because of the application of ground-connection-factor.

The comparison between the results of the measurement and the modeling shows that the average global sound level (annual averaged LAeq by day) obtained from the measurements is 6 to 8 dB(A) higher than the values obtained by the modeling. If one takes into account the index L90, the difference is between 4 and 6 dB(A). With increasing wind speed (v > 7 m/s) the difference between measurement and modeling is particularly high. This big discrepancy between measurement and calculation-results is principally due to the fact that the measured wind turbine noise is overrated by the presence of background noise (wind in the vegetation).

In order to optimize the methods of measurement and calculation, it would be necessary to perform a more detailed analysis (FFT) and to complete the data with complementary measurements while the wind turbine is interrupted (« stop-and-go », not accorded in the frame of the current project) and with several measurement-positions (also in the areas less exposed to wind) and to extend the procedure to several wind parks.

Kurzbeschreibung
(Französisch)

Les différentes méthodes d’évaluation du bruit des éoliennes en Suisse, que ce soit par modélisation informatique (projet de nouveau parc éolien) ou par mesurages in situ (parc éolien existant), font l’objet de nombreuses discussions au sein des différentes autorités et organismes concernés (Confédération, autorités cantonales, Suisse Eole…). La méthode de modélisation recommandée par l’OFEV se base sur le rapport de l’EMPA « Lärmermittlung und Massnahmen zur Emissionsbegrenzung bei Windkraftanlagen » de 2010. Quant à l’évaluation du bruit des éoliennes par mesurages sur des sites existants, il n’existe à ce jour pas de méthode officielle en Suisse.

Afin d’améliorer l’évaluation du bruit des éoliennes, ce projet de recherche a pour objectif principal de comparer, pour un parc éolien en service, la méthode de calcul actuellement employée en Suisse avec des résultats de mesurages in situ du bruit des éoliennes.

En ce qui concerne les résultats des mesurages, la méthode proposée a permis de valider un certain nombre d’éléments concernant le matériel et l’instrumentation (boule antivent), la durée nécessaire pour couvrir les différentes conditions météorologiques (1 mois), les différents paramètres à documenter (niveau sonore, vitesse du vent …), les périodes utilisables (de nuit entre 22h00 et 04h00), ainsi que le choix des emplacements de mesurages. Ces résultats ont aussi montré les limites de la méthode de mesurages. En effet, étant donné les spécificités de ce site (situation sur la crête avec une forte exposition au vent), il n’y a pas été possible d’extraire précisément le bruit des éoliennes des bruits de fond, même si le bruit des éoliennes est partiellement audible sur les enregistrements audio. Les bruits de fond (principalement le bruit du vent dans la végétation) sont relativement élevés sur ce site du fait de la proximité de la forêt et de la situation très exposée au vent (sur la crête). Dans cette configuration, les niveaux sonores mesurés représentent le bruit de l’éolienne mélangés aux bruits de fond, même après suppression d’une grande quantité de bruits perturbateurs. Les différentes méthodes testées (choix de périodes avec une audibilité marquée du bruit des éoliennes, analyse des niveaux sonores par tiers d’octave, analyse statistique L90) n’ont pas permis d’isoler plus précisément le bruit des éoliennes.

En ce qui concerne les résultats des calculs, la méthode recommandée en Suisse pour déterminer le bruit des éoliennes est tout à fait comparable à celles utilisées dans les autres pays voisins. Toutes ces méthodes ont adoptés une approche simplifiée de la propagation du bruit qui ne tient le plus souvent pas en compte des effets liés à la météorologie. La méthode préconisée en Suisse (norme ISO 9613-2 – modifiée selon recommandation EMPA) fournit globalement des résultats 1 à 3 dB(A) plus élevée que la norme internationale la plus couramment utilisée (ISO 9613-2) en raison de l’emploi d’un facteur unique concernant l’effet sol.

La comparaison entre les résultats des mesurages et de la modélisation montre que les niveaux sonores moyens globaux (LAeq moyenne annuelle de jour) obtenus par mesurages sont de 6 à 8 dB(A) plus élevés que les valeurs obtenues par modélisation. Si l’on tient compte de l’indice L90, la différence est de 4 à 6 dB(A). La différence entre les mesurages et la modélisation est particulièrement importante avec une vitesse de vent élevée (v > 7 m/s). Cet écart important entre les résultats des mesurages et les résultats des calculs s’explique principalement par le fait que les résultats des mesurages surévaluent le bruit des éoliennes étant donné la présence continue de bruit perturbateur (bruit du vent dans la végétation).

Afin de pouvoir optimiser la méthode de mesurage et la méthode de calcul, il serait nécessaire de pouvoir effectuer des analyses plus fines des enregistrements audio (analyse FFT), de compléter les données avec une campagne de mesurages complémentaires avec l’arrêt de l’éolienne et plusieurs emplacements de mesurages (aussi dans des secteurs moins exposés au vent) et d’étendre ce procédé à plusieurs parcs éoliens.