Percepcja hałasu turbin wiatrowych. Instytut Akustyki, Zakład Akustyki Środowiska

Transkrypt

1 Percepcja hałasu turbin wiatrowych Anna Preis Instytut Akustyki, Zakład Akustyki Środowiska

2 Nasz grant ma odpowiedzieć na pytanie: Dlaczego ten stosunkowo cichy hałas może być odbierany jako dokuczliwy?

3 Stosunkowo mała głośność

4 Cele projektu określenie nowych kryteriów oceny dokuczliwości hałasu generowanego przez turbiny wiatrowe, weryfikacja i aktualizacja metody pomiaru hałasu turbin wiatrowych, weryfikacja i aktualizacja modelu prognozowania hałasu turbin wiatrowych, wskazanie skutecznych metod optymalizacji hałasu turbin wiatrowych

5 Struktura projektu WP0 aktualny stan wiedzy WP1 Miara hałasu turbin wiatrowych - wartości dopuszczalne WP2 Prognozowanie hałasu turbin wiatrowych WP3 Pomiary i monitoring hałasu w środowisku WP4 Ograniczanie hałasu turbin WP5 Promocja projektu administracja, stowarzyszenie, różne zainteresowane strony

6 Percepcja otaczający nas świat światło zapach dźwięk człowiek smak dźwięk głośny dźwięk cichy uszkadza słuch sprawia przyjemność irytuje, terroryzuje sprawia przyjemność zależy od człowieka i od dźwięku

7 Hałas Kora słuchowa w mózgu dźwięk dociera nieprzerwanie neutralny emocjonalnie standardowa percepcja Dźwięk db(a) standard dla ludzkiego słuchu Hałas pobudzający emocjonalnie wzrost o 10dB podwojenie głośności dla niskich f np. 20Hz podwojenie głośności wzrost o 5 db typ źródła dźwięku i jego lokalizacja w czasie i przestrzeni ważniejsza niż poziom dźwięku percepcja powiązana z waloryzacją emocjonalną w środowisku 30dB(A) 80dB(A)

8 Szkodliwość a dokuczliwość hałasu Dokuczliwość Szkodliwość O szkodliwym wpływie hałasu na organizm człowieka mówimy wtedy, gdy przez osiem godzin dziennie człowiek jest eksponowany na hałas o średnim poziomie LAeqT większym od 85 db. Nie dotyczy to więc hałasu generowanego przez turbiny wiatrowe. Obowiązujące obecnie normy hałasu w Polsce zapewniają wystarczającą ochronę w kontekście zabezpieczenia przed szkodliwością hałasu, natomiast należy zbadać i przeanalizować kwestię dokuczliwości hałasu. Negatywny wpływ hałasu na zdrowie WHO, 2000: uszkodzenie słuchu przeszkadzanie w komunikacji słownej choroby serca i inne przeszkadzanie w śnie efekty zdrowia psychicznego wpływ na funkcjonowanie wpływ na zachowanie i dokuczliwość

9 Dokuczliwość hałasu Podejście tradycyjne Podejście środowiskowe Jeden czynnik L DWN Parametry hałasu Wiele czynników głośność ostrość chropowatość siła fluktuacji siła wysokości Parametry hałasu i tła L DWN 1 0.1L 0.1( 5) 0.1( 10) 10log D L 4 10 W L 8 10 N 24 dzienno, wieczorno, nocny roczny równoważny poziom dźwięku

10 według tej normy dotyczącej procedury pomiarowej hałasu oprócz tonalności proponuje się uwzględniać poprawki ze względu na: infradźwięki; poniżej 20Hz niskoczęstotliwościowy hałas; pomiędzy 20 i 100 Hz impulsowość nisko częstotliwościowa modulacja inne efekty

11 Dawka hałasu reakcja dla różnych źródeł hałasu hałas lotniczy hałas samochodowy hałas szynowy L DWN miara dawki hałasu %A %A %A %A miara reakcji na hałas % mieszkańców oceniających dany hałas jako dokuczliwy L DWN

12 Hałas turbin wiatrowych w porównaniu do innych źródeł %HA % mieszkańców oceniających dany hałas jako skrajnie dokuczliwy

13 Interpretacja wyników hałas przemysłowy dla poziomu hałasu 45 db wywoła ocenę skrajnie dokuczliwy tylko u około 3 % ludzi narażonych na ten hałas, podczas gdy ten sam poziom hałasu w przypadku turbin wiatrowych wywoła ocenę skrajnie dokuczliwy u około 6 % ludzi. dla obydwu tych źródeł (turbina wiatrowa zaliczana jest do hałasu przemysłowego) obowiązują te same wartości dopuszczalne hałasu należy jednak zauważyć że np. dla hałasu lotniczego pomimo, że jest on odbierany jako bardziej dokuczliwy niż hałas przemysłowy obowiązują obecnie wyższe wartości dopuszczalne. Istniejące normy nie są obecnie spójne pod względem metodologicznym.

14 Subiektywna ocena hałasu turbin wiatrowych-hipotezy wpływ akustycznych czynników na dokuczliwość hałasu turbin wiatrowych wpływ czasu ekspozycji hałasu turbin wiatrowych noc wpływ nieakustycznych czynników na dokuczliwość hałasu turbin wiatrowych

15 Czynniki akustyczne niskoczęstotliwościowe słyszalne fluktuacje amplitudy ( modulacja amplitudowa ) występujące w hałasie turbin wiatrowych przy relatywnie niskim poziomie L AeqT są najbardziej prawdopodobną przyczyną dokuczliwości turbin wiatrowych z percepcją modulacji związana jest wielkość znana z psychoakustyki jako siła fluktuacji

16 Percepcja AM - siła fluktuacji Fluktuacje poziomu ΔL są percypowane gdy częstotliwość modulacji jest mniejsza od 20 Hz. Wiadomo, że człowiek jest najbardziej czuły na fluktuacje rzędu 4Hz przy częstotliwości nośnej 1kHz. F BBN m 0.25) 2 f / 5Hz) mod 0.05 L 4Hz / f BBN mod / db vacil ΔL związane jest z głębokością modulacji amplitudy m (AM) wynosi: L 20log (1 m) /(1 m) Dla turbin wiatrowych częstotliwość modulacji to 1Hz, przy sygnale nośnym typu szum o dominujących częstotliwościach w zakresie od Hz

17 Dokuczliwość AM a sygnał niezmodulowany Bradley 1994 lab: badał dokuczliwość zmodulowanych versus niezmodulowanych dla fm=0, 0.25, 0.5, 1, 2, 4 Hz oraz m=10db i 17dB (52% i 75%). Dla m=17 db trzeba było ściszyć zmodulowane o 4 db aby były one równodokuczliwe z niezmodulowanymi. Największe różnice w paśmie 31.5 do 250 Hz Moorhouse et al 2007, 2009 lab: gdy poziom fluktuacji wyrażony jako L10 i L90 był 3 do 5 db lub wyższy słuchacze oceniali te dźwięki jednakowo akceptowalne ze stałymi dźwiękami przy poziomie o 5 db wyższym Dittrich et al 2009 lab: badał dźwięki mające fluktuacje rzędu 2sd lub 4sd db przy stałym Leq. Oceny dokuczliwości dla 4sd db były znacząco wyższe niż dla 2sd db. Różnice w głośności nie wystąpiły. Jednakowe Leq dało taką samą głośność przy 2 i 4 ale różną dokuczliwość Vos et al 2010 lab: oceniano dokuczliwość dźwięków samochodowych ale zmodulowanych 1Hz z głębokością modulacji 0,6,12 na poziomie L- 32 db (A). Różnica w ocenach była istotna pomiędzy 0 i 6 i 0 i 12. Nie było różnicy pomiędzy 6 i 12. Różnica w ocenach zmodulowanych versus niezmodulowanych sięgała 10 db.

18 AM modulacja powoduje wzrost dokuczliwości w stosunku do dźwięku niezmodulowanego; natomiast głośność się nie zmienia wpływ modulacji na dokuczliwość pojawia się, gdy modulacja jest spostrzegana (próg), nie ustalono czy dokuczliwość rośnie jak wzrasta głębokość modulacji czy tak jest można posłuchać (przykład dźwiękowy)

19 wartość chwilowa wartość chwilowa 0.8 Mod_4Hz_m_ czas [s] Mod_1Hz_m_ czas [s]

20 wartość chwilowa wartość chwilowa 0.8 Mod_4Hz_m_ czas [s] Mod_1Hz_m_ czas [s]

21 wartość chwilowa wartość chwilowa Mod_4Hz_m_ czas [s] Mod_1Hz_m_ czas [s]

22 Wpływ czasu ekspozycji hałasu turbin wiatrowych noc

23 Zakłócanie snu Janssen 2007 opracowała wyniki badań ankietowych szwedzkich i holenderskich pokazujących procent ludzi, których sen był zakłócany w funkcji poziomu Lnoc db(a) Procent mieszkańców którym hałas przeszkadzał (ocena świadoma) we śnie przynajmniej raz w miesiącu poprzedzającym to badanie (wykres nie uwzględnia ludzi, którzy czerpali korzyści z turbin wiatrowych )

24 Wpływ czynników nieakustycznych Zysk ekonomiczny ci co otrzymują gratyfikację nie narzekają na hałas turbin chociaż słyszą tak samo jak ci, którzy się skarżą. Wpływ wzroku ci którzy widzą turbiny narzekają bardziej niż ci, którzy nie widzą. Masullo et al 2011 lab: wzrokowe parametry: rotor prędkość rotora, jego kolor, kształt, liczba turbin, wysokość. Słuchowe parametry; 3 poziomy. Stwierdził, że: percypowana głośność zależy od poziomu (tego się spodziewano), ale również od liczby turbin, prędkości i koloru rotora percypowana dokuczliwość zależy od poziomu dźwięku, prędkości rotora i kształtu turbiny Przewidywalność i kontrola - ci którzy narzekają nie mają wpływu na informacje dotyczące czasu pracy turbiny, szczególnie w nocy Nastawienie społeczności - nowe urządzenie, odbierane jako nieprzyjazne dla środowiska wywołuje reakcję negatywną. Jeśli wprowadzenie turbin jest faktycznie konsultowane z mieszkańcami wtedy ich reakcja się zmienia. Postępowanie typu montujemy tyle turbin ile tylko można zwykle kończy się fiaskiem i kłopotami z mieszkańcami

25 Inne efekty zdrowotne Porozumiewanie się za pomocą mowy: progowy poziom hałasu 35dB(A) pozwala ludziom w odległości 1m komunikować się bez podniesienia głosu. Zakładając, że izolacja na fasadzie wynosi co najmniej 15 db oznacza to dopuszczalny zewnętrzny poziom hałasu 50 db (A) Zdrowie psychiczne, działanie i zachowanie Pedersen 2011 analizując ankiety badań szwedzkich i holenderskich stwierdziła, że efekty zdrowotne i dobrego samopoczucia nie są bezpośrednio związane z poziomem hałasu. Natomiast wiele miar stresu takich jak np. poczucie irytacji było związanych z dokuczliwością turbin wiatrowych. Ocena jakości życia QoL Shepherd 2011 badał HRQoL. Grupa turbinowa miała niższe oceny jakości snu i energii życiowej od grupy kontrolnej

26 Interakcja wzrokowo - słuchowa

27 Interakcja wzrokowo - słuchowa

28 Podsumowanie Grant ma na celu sprawdzenie czy wymienione kwestie potwierdzą się w badaniach w Polskich warunkach W efekcie chcemy wypracować normy lepiej dostosowane do specyfiki turbin wiatrowych Celem jest znalezienie takich rozwiązań, które z jednej strony pozwolą na zmniejszenie dokuczliwości turbin wiatrowych dla lokalnych społeczności a co za tym idzie większą akceptację społeczną, z drugiej strony nie zakłócą dalszego, dynamicznego rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce.

29 Dziękuje bardzo za uwagę!

30 Literatura 1. Acoustics assessment of noise annoyance by means of social and socio-acoustical surveys, International Standard, ISO/TS 15666:2003(E), International Organization for Standardization, (2003). 2. Bowdler D. (2011). Why turbine noise annoys, proc. 4th Int. Meeting on Wind Turbine Noise, Rome 3. Bowdler, D. and Leventhall, G., Wind Turbine Noise, Eds. Multi-Science Publishing, Co. Ltd, Esse x, Directive 2002/49/EC, Directive of the European Parliament and of the Council of 25 June 2002 relating to the assessment and management of environmental noise. eurlex.europa.eu/lexuriserv/lexuriserv. do?uri = OJ:L:2002:189:0012:0025:EN:PDF (accessed January 2008). Official Journal of the European Communities, L 189, Fastl H., Zwicker E. (2007), Psychoacoustics, Facts and Models, Berlin, Springer Verlag. 6. Frey, B.J. and Hadden, P.J. (2007), Noise radiation from wind turbines installed near homes: effects on health, www: windturbinenoisehealthhumanrights.com 7. Hayes, M., (2006). "The measurement of low frequency noise at three UK wind farms", Hayes Mckenzie Partnership Ltd, report to the Department of Trade and Industry, UK 8. Janssen S.A., Vos H. and Eisses A.R. (2008). Hinder door geluid van windturbines - dosis-effectrelaties op basis van Nederlandse en Zweedse gegevens (Annoyance from wind turbine sound - dose-effect relations based on Dutch and Swedish data - in Dutch), TNO report 2008-D-R1051/B, Delft. 9. Janssen, S.A., Vos, H., Eisses, A.R. and Pedersen, E. (2011) A comparison between exposure-response relationships for wind turbine annoyance and annoyance due to other noise sources. J. Acoust. Soc.Am. 130 (6),

31 Literatura 10. Maris, E., Stallen. P.J., Vermunt, R. and Steensma, H. (2007), Noise within the social context: Annoyance reduction through fair procedures, Journal Acoustical Society of America, vol. 121 (4), pp , pp Masullo, M., Iannace. G., Basturk, S., Maffei, L. Senesce, V.P. and Ruotolo, F. (2011). The influence of vision on noise annoyance evaluation of wind farms, Proc. 4th Int. Meeting on Wind Turbine Noise, Rome 12. McCabe, J.N. (2011) Detection and quantification of amplitude modulation in wind turbine noise. Meeting on Wind Turbine Noise, Rome. 13. Miedema, H.M.E., Oudshoorn, C.G.M. (2001) Annoyance from transportation noise: relationships with exposure metrics DNL and DENL and their confidence intervals. Environmental Health Perspectives, 109(4), Miedema, H.M.E., Vos, H. (2004) Noise annoyance from stationary sources: relationships with exposure metrics day-evening-night level(denl) and their confidence intervals. Journal Acoustical Society of America, 116(1), Moorhouse, A.T., Waddington, D.C. Adams, M.D. (2007) The effect of fluctuations on the perception of low frequency sound. Journal of low frequency noise, vibration and active control 26(2) Oerlemans, S. at al. (2007). Location and quantification of noise source on wind turbine noise. J. Sound Vib. 299,

32 Literatura 17. Pedersen, E. and Persson Waye, K. (2004). Perception and annoyance due to wind turbine noise a dose-response relationship, J. Acoust. Soc. Am. 116, Pedersen, E. and Persson Waye, K. (2007). Wind turbine noise, annoyance and self-reported health and well-being in different living environments, Occ. Environ. Med. 64, Pedersen, E., van den Berg, F., Bakker, R., and Bouma. J. (2009). Response to noise from modern wind farms in The Netherlands, J. Acoust. Soc. Am. 126, Pedersen, E., and Larsman, P. (2008). The impact of visual factors on noise annoyance among people living in the vicinity of wind turbines, J. Environ. Psychol. 28, Pedersen, E., and Persson Waye, K. (2004). Perception and annoyance due to wind turbine noise a dose-response relationship, J. Acoust. Soc. Am. 116, Persson Waye. K., and Ӧhrström, E. (2002). Psycho-acoustic characters of relevance for annoyance of wind turbine noise. J. Sound Vib. 250, Pedersen, E. (2007). Human response to wind turbine noise: Perception. annoyance and moderating factors. Thesis, Goteborg University. 24. Pierpont, N. (2009). Wind Turbine Syndrome - A report on a natural experiment, K-Selected Books, Santa Fe, USA 25. Preis, A., Kaczmarek, T., Wojciechowska, H., Żera, J. M. Fields. (2003) Polish version of the standardized noise reaction questions for community noise surveys, International Journal of Occupational Medicine and Environmental Health, 16 (2),

33 Literatura 26. Salt, A.N. and HulIar, T.E. (2010), Responses of the ear to low frequency sounds, infrasound and wind turbines, Hearing Research 268, pp Shepherd. D. McBride, D., Welch, D., Dirks, K.N., and Hill, E.M. (2011), Wind turbine noise and healthrelated quality of life of nearby residents: a cross-sectional study in New Zealand, Proc. 4th Int. Meeting on Wind Turbine Noise, Rome 28. Taylor, S.E. and Repetti, R.L. (1997), Health psychology: what is an unhealthy environment and how does it get under the skin?, Annual Review of Psychology. vol. 48, pp Wolsink. M. Sprengers, A. Keuper, T.H. Pedersen, C.A, Westra (1993), Annoyance from wind turbine noise on sixteen sites in three countries, proc. European Community Wind Energy Conference, 8-12 March, Lubeck, Travemunde, Germany 30. WHO Regional Office for Europe, Night noise guidelines for Europe. www. euro.who.int/document/e92845.pdf (accessed December 2009). Copenhagen: World Health Organization. 31. WHO, Guidelines for Community Noise. (Berglund, B., Lindvall, T., Schwela, D., eds) World Health Organization, Geneva. html (accessed 18 October 2004). 32. Van Renterghem, T., Bockstael, A., De Weirt, V., Botteldooren, D. (2013) Science of the Total Environment ,

34 Literatura 33. Van den Berg, G.P. (2005). The beat is getting stronger: the effect of atmospheric stability on low frequency modulated sound of wind turbines. Journal of low frequency noise vibration and active noise control, 24(1). 34. Van den Berg, F. (2008), Criteria for wind farm noise: Lmax and Lden, Proc. Acoustics08, Paris 35. Van den Berg, F. (2009). Why is wind turbine noise noisier than other noise? in Proceedings of the 8th European Conference on Noise Control, EURONOISE, Edinburgh, United Kingdom. 36. Van den Berg, F., Pedersen, E., Bouma, J., Bakker, R. (2008). Windfarm perception: Visual and acoustic impact of wind turbine of wind turbine farms on residents, Report FP Science-and- Society-20. University of Groningen, Groningen, The Netherlands and University of Gothenburg, Gothenburg, Sweden. 37. Van den Berg, F. (2008). Criteria for wind farm noise: Lmax and Lden, in Proceedings of the 7th European Conference on Noise Control, EURONOISE, Acoustics 08, Paris, France.