Handbuch NORD2000

NORD2000 – Komplexe Schallberechnung

NORD2000 – Einführung und Kurzanleitung

Einführung in die NORD2000-Berechnungen

NORD2000 ist ein Berechnungsmodul für komplexe Schallberechnungen. Es wurde für die Prognose von Verkehrslärm entwickelt, in späteren Jahren wurde es für die Berechnung von WEA-Schall erweitert und umfangreich validiert (Plovsing und Søndergaard, 2009).

Die Berechnung mit NORD2000 hat das Ziel, den tatsächlich auftretenden Geräuschpegel an einem Rezeptor zu ermitteln. Da die Ausbreitungsbedingungen von vielen Faktoren abhängig sind, fließen auch entsprechend viele Parameter in diese Berechnung ein. Viele dieser Parameter sind zeitabhängig, so dass eine normale NORD2000-Berechnung den Schalldruckpegel für eine spezifische Situation ermittelt, welche tatsächlich nur für einen kurzen Zeitraum Bestand hat.

Den meisten nationalen Schallrichtlinien liegen festgelegte Bedingungen zu Grunde, innerhalb derer die Schallimmissionen durch WEA bestimmte Grenzwerte einhalten müssen. Häufig sind hierfür bestimmte Schallausbreitungsmodelle festgeschrieben; in diesen Fällen werden Schallprognosen mit dem DECIBEL-Modul durchgeführt. Wird jedoch die Untersuchung spezifischer Bedingungen verlangt, z.B. bestimmter Windrichtungen, Windgeschwindigkeiten, Turbulenzbedingungen, atmosphärischer Stabilität, Luftfeuchte oder des jahreszeitlichen Wandels der Oberflächen (Bsp. Weizenfeld im Sommer vs. Weizenfeld im Winter), ohne dass ein konkretes Schallausbreitungsmodell vorgeschrieben ist, kann das NORD2000-Modell verwendet werden, um die Bedingungen nachzubilden.

Bestimmte Konstellationen dieser Einflussgrößen können besonders ungünstige Ausbreitungsbedingungen, einen sogenannten „worst case“, bewirken. Ein “worst case”-Szenario tritt in der Realität selten auf, ein realistischer Ansatz zur Beurteilung wäre z.B. die Ermittlung desjenigen Beurteilungspegels, der nur in 10% der möglichen Fälle überschritten wird.

Zu diesem Zweck kann NORD2000 aus einem diskreten Bereich von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen die ungünstigste Konstellation = „worst case“ ermitteln oder für eine komplexere Analyse die Schallberechnung mit einer Windmessung kombinieren, um zu kalkulieren, wie häufig verschiedene Geräuschpegel an den Schallimmissionsorten auftreten.

Eine naheliegende Anwendung von NORD2000 ergibt sich bei der Beurteilung von Standorten, bei welchen zweifelhaft ist, ob die Emissionswerte einer Windenergieanlage unter gegebenen meteorologischen Gesichtspunkten die Grenzwerte nicht übersteigen.

Ist eine Wasserfläche (See) in unmittelbarer Nähe eines Wohnhauses diesbezüglich problematisch? Wie bildet sich schalltechnisch eine trockene, klare Nacht an einem Schallrezeptor ab? NORD2000 ist in der Lage die Analysen zu erstellen, die diese spezifischen Fragen beantwortet.

Von größtem Nutzen jedoch kann sich NORD2000 in Ländern oder Regionen erweisen, wo flexible Schallreduktionsmaßnahmen erlaubt sind, wie z.B. windrichtungsabhängige Schallreduzierungen, welche auf der einen Seite die schallschutzbedingten Verluste mindern und auf der anderen Seite dennoch Anwohnern entsprechenden Schutz vor Lärm gewähren. Selbst eine Steigerung der Energieproduktion von einigen Prozentpunkten durch verminderte Schallreduktionsmaßnahmen bedeutet bei großen Projekten einen Gewinn von einigen Millionen €.

Kurzanleitung für NORD2000

• Richten Sie das Projekt ein und platzieren Sie die Windenergieanlagen (siehe Kapital Basis 2.0.5)
• Platzieren Sie die relevanten Objekte: Schall-Immissionsorte, Höhendaten im Linienobjekt oder im Höhenraster-Objekt, Areal-Objekte mit Geländeeigenschaften, Meteo-Objekt (falls benötigt) und ein Terraindatenobjekt, wenn WAsP verwendet wird.
• Wechseln Sie zum Berechnungsfenster und starten Sie NORD2000, geben Sie die entsprechenden Einstellungen für die Berechnungsparameter vor.
• Drucken Sie den Bericht.

NORD2000-Berechnungen

Hintergrund der NORD2000-Berechnungen

Das NORD2000-Modell wurde ursprünglich für die Bewertung des Ausmaßes von Verkehrslärm von einer internationalen Arbeitsgruppe entwickelt. Das ursprüngliche Modell sowie das Projekt sind beschrieben in (Plovsing, 2010).

Im Jahr 2007 begann eine Projektgruppe, bestehend aus Vertretern von DELTA, EMD und DONG, mit der Validierung des NORD2000-Schallmodells für Windenergieanlagen und der Implementierung des Modells in die Software WindPRO. Das Projekt mit dem Namen “Noise and energy optimization of wind farms” wurde finanziert von Energinet.dk.

Infolge dieses Projektes wurde das NORD2000-Modell erfolgreich auf zwei Teststandorten mit auf verschiedenen Höhen installierten Lautsprechern (Dänemark) und Windenergieanlagen im laufenden Betrieb (Norwegen) validiert. Die Ergebnisse wurden auf der „Wind Turbine Noise 2009 Conference“ präsentiert

(Sondergaard, Plovsing, 2009).

Die Umsetzung des Schallberechnungsmodells erforderte auch eine Reihe von Erwägungen, die nur in geringem Maße mit dem ursprünglichen Verkehrslärm-Projekt verknüpft waren. Diese beinhalten die Beziehungen zwischen Windgeschwindigkeit und Schallleistungspegel, klimatischen Gegebenheiten und deren Verhältnis zu Schallleistungspegeln sowie die generelle Anwendbarkeit eines aggregierten Modells. Einige dieser Betrachtungen wurden ebenfalls auf der „Wind Turbine Noise 2009 Conference“ (Sørensen et. al., 2009) vorgestellt.

Die Implementierung von NORD2000 in WindPRO ist das Resultat dieser Arbeit. Das Modul besteht aus einem von DELTA entwickelten Berechnungsalgorithmus sowie einer Anwenderschnittstelle, die von EMD umgesetzt wurde.

Grundlagen der Berechnung

Die grundlegende NORD2000-Berechnung ermittelt die Schallausbreitung einer Windenergieanlage zu einem Rezeptor über das gegebene Gelände unter spezifischen Wind- und sonstigen klimatischen Bedingungen.

Als erstes muss der Schallleistungspegel einer Turbine festgestellt werden (Kapitel 2.6.3.2.). Dieser ergibt sich aus der Windgeschwindigkeit, die an der Anlage anliegt, in Verbindung mit den Turbinenspezifikationen. Der Schallleistungspegel wird durch 8 Oktav- oder 24 Terzbänder dargestellt.

Eine Schwierigkeit besteht darin, dass die WEA in einem Windpark kaum zur selben Zeit dieselbe Windgeschwindigkeit erfahren, darüber hinaus ist der Standort für die Referenz-Windgeschwindigkeit häufig nicht klar definiert.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Einfluss des Geländes zu definieren. Das Terrain verursacht eine Dämpfung, die sich aus der Geländeform und der akustischen Geländehärte ergibt. Akustisch hartes Gelände, wie Wasser oder asphaltierte Flächen, dämpft den Schall nur in geringem Maße, während weiche Untergründe wie Wiesen oder Ackerland den Schall in größerem Maße dämpfen.

Das Gelände beeinflusst über seine Rauigkeit auch das Windprofil, welches sich wiederum auf die atmosphärische Dämpfung auswirkt.

Letztere ist auch von einer Reihe klimatischer Parameter abhängig.

Diese sind:

• Windrichtung
• Windgeschwindigkeit
• Luftfeuchte
• Temperatur
• Turbulenzstärke (Wind)
• Turbulenzstärke (Temperatur)
• Standardabweichung Windfluktuationen
• Inverse Monin-Obukhov-Länge
• Temperaturgefälle T*

Die letzten 5 Parameter sind nicht trivial und können aus Gründen der besseren Handhabung auf Standardwerte für Tag und Nacht sowie heiter und bewölkt gesetzt werden.

Abschließend muss noch die Höhe des Rezeptors über Grund definiert werden.

Der Schallleistungspegel sowie die Einstellungen für klimatische Parameter und Gelände werden an den NORD2000-Berechnungsalgorithmus übermittelt, welcher daraus den resultierenden Schalldruckpegel der WEA an den Rezeptoren ermittelt.

Die Berechnung wird für die restlichen Anlagen im Windpark wiederholt und die Geräuschemissionen werden kumuliert.

Zu beachten ist, dass die ermittelten Schalldruckpegel den Außenlärm repräsentieren. Das heißt, dass der Berechnungsalgorithmus keine baulichen Hindernisse oder Strukturen im schalltechnischen Sinne bei der Ermittlung der Schalldämpfung einbezieht.

Überblick der Berechnungen (Hauptteil)

Nach dem Start einer NORD2000-Berechnung, kann zwischen mehreren Berechnungstypen ausgewählt werden.

Die Punkt-Berechnung ist eine Ermittlung der Schallimmissionen an Rezeptoren, ausgehend von einem Windpark unter dem Einfluss von spezifischen Bedingungen. Diese Berechnung hat nur Gültigkeit zum Zeitpunkt, zu welchem die Bedingungen herrschen. Das bedeutet eine spezifische Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte, Geländeeigenschaften etc.

Der Berechnungstyp Analyse nach Windrichtung/-geschwindigkeit umfasst einen diskreten Bereich von Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen. Die Schallpegelwerte der meisten Schallrichtlinien beziehen sich auf Mitwind-Bedingungen. Bei der Analyse der der Windrichtungen kann der ungünstigste Fall (worst-case) für jeden Rezeptor identifiziert werden. Man sollte sich jedoch vergegenwärtigen, dass Mitwind-Bedingungen für einige Anlagen auch Gegenwind-Bedingungen für andere Anlagen bedeuten können.

Die Schwedische Vorschrift verwendet die Einstellungen der Vorschrift “Ljud Från Vindkraftverk” (Lärm von Windenergieanlagen), Naturvårdsverket, April 2010.

Eine WiW-Datei ist eine Textdatei (*.txt), die die Windgeschwindigkeit an jeder Anlage („Windgeschwindigkeit innerhalb des Windparks“) für unterschiedliche Windrichtungen und –geschwindigkeiten enthält. Sie erlaubt auch die Berücksichtigung von Windgeschwindigkeits-Reduktionen durch Wake-Effekte. Hierfür muss zunächst eine PARK-Berechnung mit erweiterter Option Reduzierte Windgeschw. In Windfarm durchgeführt werden (Kapitel 3.4.1.4) und deren Ergebnisse via Ergebnis in Datei gespeichert werden.

Punkt-Berechnung

Register WEA

Mit Hilfe des WEA-Registers können die gewünschten Anlagen für die Berechnung ausgewählt werden. Dieses Register ist auch Bestandteil vieler anderer Berechnungen in WindPRO (siehe Abschnitt 4.1.3.1).

Das obere Segment des Fensters bildet die Layer aus dem WindPRO Projekt ab. Die im Projekt aktivierten Layer (sichtbar im Karten- und Objektefenster) sind automatisch ausgewählt. Zusätzliche Layer können an dieser Stelle selektiert oder deselektiert werden. Zur übersichtlicheren Handhabung bietet es sich an, verschiedene Layout-Varianten über Layer zu organisieren.

Dem mittleren Segment ist zu entnehmen wie viele neue und existierende Anlagen ausgewählt wurden. Wird das Häkchen in der Box links neben dem Text gesetzt, werden alle Anlagen aus dieser Kategorie selektiert.

Werden die Kästchen nicht mit Haken versehen, erscheint eine weitere Sektion unten, in der die Anlagen aus den ausgewählten Layern individuell selektiert werden können.

Entsprechend dem Typ der Berechnung werden bestimmte Schalldaten für die Anlagen benötigt. Dies können z.B. Schallleistungspegel für mehrere Windgeschwindigkeiten in 1 m/s-Schritten von 4 bis 12 m/s sein, in der Regel als Oktav- oder Terzbandpegel. Eine Beschreibung, wie die Schalldaten einzupflegen sind, findet sich in Kapitel 2.6.3.2.

WindPRO interpoliert bei Bedarf linear zwischen Windgeschwindigkeiten, bei der Extrapolation werden bestimmen die zwei nächstgelegenen Windgeschwindigkeiten die Steigung.

Liegt die Oktavbandverteilung nicht für alle Windgeschwindigkeiten vor, wird der Datensatz mit Oktavbändern zur Extrapolation des Schallpegels verwendet, der die geringste Abweichung zur gesuchten Windgeschwindigkeit aufweist.

Der WEA-Katalog kann Schallpegel für die Höhen von 10 m über Grund und Nabenhöhe aufnehmen. NORD2000 nutzt die Schallpegel auf Nabenhöhe. Liegen nur Daten für 10 m ü. Gr. vor, so können diese in Nabenhöhe umgerechnet werden. Es ist jedoch stets zu bevorzugen, Schalldaten für Wind in Nabenhöhe direkt vom Hersteller zu bekommen.

Immissionsorte

In diesem Register werden die Schall-Immissionsorte ausgewählt.

Die Auswahl funktioniert ähnlich wie die der WEA (vorheriger Abschnitt).

Die Schall-Immissionsorte sind eingehend in Kapitel 4.1.2.2 beschrieben. Es gibt keine NORD2000-spezifischen Eigenschaften für Schall-Immissionsorte.

Die NORD2000-Berechnung ist derzeit nur für die Ermittlung von Immissionen durch WEA konzipiert, Umgebungslärm wird nicht berücksichtigt. Den Schall-Immissionsorten sollte aus diesem Grund nur der Immissionsrichtwert zugewiesen werden, der für die Windenergieanlagen relevant ist.

Gelände

Hier wird das Gelände durch die Unterkategorien Höhendaten, Rauigkeit, Geländetyp (Geländehärte) definiert.

Höhendaten

Eben: Für das Gelände wird eine einheitliche Höhe ü.NN. angenommen. Falls Objekte (WEA, Immissionsorte) Z-Höhen haben, werden diese dennoch auf den Berichten ausgegeben.

Basiert auf Linienobjekt / Basiert auf Höhenraster: Verwendet Höheninformationen aus dem Linienobjekt oder dem Höhenrasterobjekt, um den Einfluss des Geländes auf den Schallweg zwischen WEA und Rezeptor zu berechnen.Weitere Informationen zu Höhenmodellen sind Kapitel 2.8 und 2.10 zu entnehmen.

NORD2000 erstellt mit Hilfe der Höhendaten ein Geländeprofil von der Windenergieanlage zum Rezeptor. Je größer der Unterschied zwischen Sichtlinie und Gelände, desto geringer ist die Dämpfung durch das Gelände. Der Neigungswinkel des Geländes spielt ebenfalls eine Rolle.

Rauigkeitsdaten

Die Rauigkeit der Geländeoberfläche führt zu einer Reduktion der Windgeschwindigkeit in Bodennähe. Die reduzierte Windgeschwindigkeit nimmt nach oben hin zu, je höher die Geländerauigkeit, desto größer die Zunahme. Eine Beschreibung des Konzepts der Rauigkeit ist in Kapitel 3.2.1.3 zu finden. Die Rauigkeitsbeschreibung wird verwendet um das Windprofil abzubilden, welches maßgeblich die Schallausbreitung beeinflusst.

Einheitliche Rauigkeitslänge/-klasse. Die Berechnung wird unter Annahme einer einheitlichen Rauigkeitslänge (z0) oder –Klasse durchgeführt.

Arealobjekt. Bei dieser Einstellung wird ein Arealobjekt mit flächenhaften Rauigkeiten für die Berechnung verwendet (Kapitel 2.9).

Linienobjekt. Bei dieser Einstellung wird ein Linienobjekt ausgewählt. Solche Linienobjekte mit Rauigkeitsdaten werden üblicherweise auch bei der Berechnung der Energieproduktion verwendet (Kapitel 2.8)

Geländetyp

Der Geländetyp steht als Überbegriff für die akustischen Geländehärte-Typen, die sich nach der Schallabsorption unterscheiden.

Einheitlich. Ein Attribut aus der Auswahlliste kann gewählt werden, deren Eigenschaft einheitlich für die Berechnung gilt.

Arealobjekt. Bei dieser Option wird ein Arealobjekt mit NORD2000-Eigenschaften gewählt.

Die akustische Härte repräsentiert eine bedeutsame Eigenschaft der Geländeoberfläche. In WindPRO existieren 7 Kategorien (A-F; Plovsing, 2010):

In der Umgebung eines Standortes kann die Geländehärte beträchtlich variieren und z.B. Seen, Felder und Wälder nebeneinander auftreten. Dies kann mit Hilfe des Arealobjekts nachgebildet werden (vgl. Kapitel 2.9).

Dafür müssen die relevanten Flächentypen samt Hintergrund definiert werden. Dies geschieht analog zur üblichen Vorgehensweise für Arealobjekte.

Beim Hinzufügen eines neuen Flächentyps oder beim Editieren eines bereits existierenden kann die Eigenschaft für die Geländehärte bestimmt werden. Überdies kann eine zeitliche Fluktuation der Vorgabewerte der Geländehärte über die Auswahl der betreffenden Monate festgelegt werden.

Wind

Hier werden Windrichtung und Windgeschwindigkeit eingegeben. Über die hier getätigten Einstellungen wird auch der entsprechende Schallleistungspegel ausgewählt.

Einheitliche Windgeschwindigkeit in Windfarm: Dies ist die Standardoption. Damit wird allen Anlagen dieselbe Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe und somit auch derselbe Schallleistungspegel zugewiesen. Die Windgeschwindigkeit wird für eine Referenzhöhe angegeben (für die meisten Schallrichtlinien ist dies 10 m ü. Gr.) und auf Nabenhöhe umgerechnet (siehe Register Windscherung). Weiterhin muss eine Windrichtung angegeben werden.

Windgeschwindigkeit auf WEA-Standorte umrechnen: Bei Windparks in komplexem Gelände liegt nicht zur selben Zeit dieselbe Windgeschwindigkeit an jeder WEA vor. Die Unterschiede sind zudem windrichtungsabhängig. Soll eine Berechnung dies berücksichtigen, wird ein klarer Referenzpunkt benötigt, für den die Windgeschwindigkeit angegeben wird und von dem aus auf die WEA umgerechnet wird. Die Umrechnung zwischen Referenzpunkt und WEA-Nabenhöhe wird mittels WAsP vorgenommen (Lizenz benötigt).

Die benötigten Daten zur WAsP-Modellierung müssen in einem Terraindatenobjekt (Zweck: Windstatistik-Erzeugung) vorliegen (Kapitel 3.3.1).

Die so ermittelte Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe für jede Anlage wird verwendet um den adäquaten Schallleistungspegel zu bestimmen. Ein Schalldatensatz sollte Schallleistungspegel für verschiedene Windgeschwindigkeiten enthalten, WindPRO interpoliert bei Bedarf zwischen den 2 nächstgelegenen Windgeschwindigkeiten.

Bitte beachten Sie:

1. Die Wake-basierte Reduktion der Windgeschwindigkeit ist nicht berücksichtigt. Soll diese einbezogen werden, muss auf dem Register Hauptteil der Berechnungstyp: mit WiW-Datei verwendet werden (Kapitel 4.1.12). Ob die Nachlaufströmungen den Schallleistungspegel verringern (aufgrund niedrigerer Windgeschwindigkeiten – dies wird von Nord2000 angenommen) oder in Wirklichkeit aufgrund der Turbulenzen erhöhen, wird nach wie vor debattiert (Madsen, et.al, 2011.). Dies sollte bei der Anwendung der WiW-Option berücksichtigt werden.
2. Eine eventuelle Richtwirkung des WEA-Schalls ist nicht berücksichtigt. Nach aktuellen Richtlinien vermessene Schallleistungspegel sind worst-case-Pegel, die direkt vor der WEA ermittelt wurden. Wenn eine WEA zur Seite eine geringere Schallabstrahlung hat (was aufgrund der kleineren abstrahlenden Fläche anzunehmen ist), so sind auch die Schallemissionen dort geringer. Dieser Umstand ist aber für gängige WEA kaum oder gar nicht dokumentiert.

Im unteren Bereich des Windregisters ist die Höhe über Grund für den Rezeptor anzugeben.

Für diese Höhe wird auch die Windgeschwindigkeit am Rezeptor ermittelt.

Windscherung

Die Angaben auf diesem Register dienen dazu, die Windgeschwindigkeit in Referenzhöhe auf Nabenhöhe umzurechnen. Hiermit kann dann der adäquate Schallleistungspegel für die WEA ausgewählt werden kann.

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IEC-konform: Die Standardeinstellung. Verwendet ein logarithmisches Windprofil bei einer Rauigkeitslänge von 0,05 m laut IEC 61400-11, um von der Referenzhöhe für die Windgeschwindigkeit (siehe Register Wind) auf die Nabenhöhen der WEA umzurechnen.

Aus METEO-Objekt: Verwendet die Windscherung, die auf dem Register Windscherung eines METEO-Objekts hinterlegt ist (z. B. aus Messungen in unterschiedlichen Höhen berechnet). Diese wird in aller Regel ein objektiveres Verhältnis zwischen Referenz- und Nabenhöhe repräsentieren. Die Scherungswerte liegen im Meteo-Objekt sektorweise vor und so werden Sie auch in NORD2000 verwendet. Weitere Erläuterungen über Meteo-Objekte sind Kapitel 3.3.2 zu entnehmen.

Windgradient: Angabe der (sektorunabhängigen) Windscherung über ein Power-Law-Windprofil und dessen Gradient.

Rauigkeitsklasse/-länge Angabe der (sektorunabhängigen) Windscherung über ein logarithmisches Windprofil für die angegebene Geländerauigkeit.

Mit WAsP berechnet: Vorausgewählt, wenn die Windgeschwindigkeit für WEA-Positionen mit Hilfe von WAsP ermittelt wird.

Zusätzlich zu den oberen Einstellungsmöglichkeiten kann die Option Stabilitätsparameter berücksichtigen aktiviert werden. Dadurch wird der gewählte Modus für die Bestimmung der Windscherung mit einer Stabilitätskorrektur versehen, basierend auf den Stabilitätsparametern aus dem Register Wetter/Stabilität. Aus stabilen und instabilen Bedingungen können extreme Windscherungen resultieren, die für die entsprechenden Windenergieanlagen einen viel höheren oder niedrigeren Schallleistungspegel nach sich ziehen können.

''''Wetter/Stabilität

In diesem Register können die meteorologischen Parameter festgelegt werden.

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Rel. Luftfeuchtigkeit gibt die Luftfeuchtigkeit in Prozent an.

Die Angabe der Temperatur erfolgt in Grad Celsius bezogen auf eine festgelegte Höhe über Grund.

Die Stabilitätsparameter sind nicht trivial und teilweise auch nicht für alle Standorte zu beziehen. Es wurden daher vier Standardsituationen (Tag oder Nacht sowie jeweils klar oder bedeckt) definiert. Wenn eine der vier Einstellungsmöglichkeiten gewählt wird, werden den eigentlichen Stabilitätsparametern repräsentative Werte zugewiesen.

Diese werden sichtbar, wenn das Feld neben Erweitert angehakt wird; wird zusätzlich das Häkchen Manuell eingeben gesetzt, können sie frei bestimmt werden:

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Turbulenzstärke (Wind) ist die Standardabweichung der Windgeschwindigkeit geteilt durch die mittlere Windgeschwindigkeit in einem 10 Minuten Intervall. Die Angabe erfolgt in Prozent.

Turbulenzstärke (Temperatur) analog zur oberen Erklärung, in Bezug auf Temperatur.

StdAbw Windfluktuationen ist die Standardabweichung der Windgeschwindigkeit, gleichermaßen beschrieben in Kapital 3 unter Messmast.

Inverse Monin-Obukhov-Länge ist eine Stabilitätslängenskala (1/m). Ein negativer Wert bedeutet eine instabile Schichtung mit großem Potential der Vermischung der Luftschichten und einer niedrigen Scherung. Ein positiver Wert bedeutet eine stabile Schichtung mit geringer Affinität zur Durchmischung der Luft und großer Scherung.

Temperaturgefälle T* ist das Gefälle des Temperaturprofils.

Die Inverse Monin-Obukhov-Länge und das Temperaturgefälle T* haben den größten Einfluss auf die Berechnung.

All diese Parameter beeinflussen die Schallausbreitung von der Windenergieanlage zum Rezeptor. Sie unterliegen Schwankungen, deshalb haben mit spezifischen Parametern durchgeführte Berechnungen nur eine kurze Gültigkeitsdauer.

'4.5.2.2 Analyse nach Windrichtung/-geschwindigkeit

Der Berechnungstyp Analyse nach Windrichtung/-geschwindigkeit ermöglicht die kombinierte Betrachtung für Windrichtungssektoren und Windgeschwindigkeitsbereiche in einer Berechnung.

Neben den regulären Ergebnissen wird auch dokumentiert, bei welcher Windrichtung und Windgeschwindigkeit die Schallimmissionen am höchsten sind.

Eine Windrichtung, die vom Standort einer WEA zu einem Rezeptor weist, kann für eine andere WEA Gegen- oder Seitenwind im Sinne der Schallausbreitung bedeuten. Wenn es mehrere WEA und mehrere Schall-Immissionsorte gibt, kann es keine Mitwind-Situation geben, die gleichzeitig für alle Beziehungen zwischen WEA und Immissionsorten gilt. In diesem Fall müssen ggf. Ausbreitungsrechnungen für alle relevanten Windrichtungen durchgeführt werden, um so die Windrichtung zu finden, bei der die Windfarm für einen bestimmten Immissionsort am lautesten ist.

Wählen Sie auf dem Register Hauptteil den Berechnungstyp: Analyse nach Windrichtung/-geschwindigkeit.

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Bei dieser Berechnung wird auf dem Register Wind anstatt einer festen Windgeschwindigkeit und -richtung jeweils ein Bereich angegeben, sowie eine Schrittweite, mit der dieser Bereich durchmessen wird. WindPRO ermittelt daraus die Anzahl der benötigten Einzelberechnungen (Gesamt).

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Wenn alle Richtungen untersucht werden sollen, sollte der Winkel der Endrichtung kleiner als der der Anfangsrichtung sein (siehe Beispiel oben).

Windgeschwindigkeit und Windrichtung beziehen sich auf die Höhe und Position des Referenzpunktes.

Die Eingaben auf den anderen Registern entsprechen denen der Punkt-Berechnung.

'4.5.2.3 Schwedische Vorschrift

Die schwedischen Schallrichtlinien sind in der Schrift “Ljud från vindkraftverk” von Naturvärdsverket veröffentlicht. In der Ausgabe vom 20. April 2010 ist die Möglichkeit beschrieben, den durch Windenergieanlagen verursachten Lärm mit Hilfe von NORD200 zu berechnen.

Die Option Schwedische Vorschrift versieht die Einstellungen der NORD2000 Berechnung in WindPRO mit den Werten und Konfigurationen die in “Ljud från vindkraftverk” aufgeführt sind und belässt die Optionen, die nicht in den Vorschriften festgelegt sind, frei wählbar.

Wind (Schwedische Vorschrift)

Die schwedische Vorschrift sieht eine Mitwindkonstellation vor. Die Berechnung nach schwedischen Vorschriften führt eine Richtung/-geschwindigkeits-Analyse für jeden Sektor durch und wählt das lauteste Ergebnis für jeden Rezeptor aus.

Der Schallleistungspegel basiert auf der Windgeschwindigkeit 8 m/s in 10 m Höhe über Grund und wird auf Nabenhöhe skaliert unter Verwendung des IEC-Profils (Rauigkeitslänge = 0,05 m). “Ljud från vindkraftverk” lässt nicht zu, dass die Schallleistungspegel individuell für jede Anlage ermittelt werden.

Auf dem Register Wind ist lediglich die Höhe der Immissionsorte editierbar (Standardwert 1,5 m).

Wetter/Stabilität (Schwedische Vorschrift)

Die meteorologischen Konstellationen sind nicht in “Ljud från vindkraftverk” spezifiziert. Die Optionen sind somit wie in Kapital 4.1.8 beschrieben.

4.5.2.4 Verwendung einer WiW-Datei

Die Anwendung des Berechnungstyps Mit WiW-Datei bietet eine experimentelle Option, die es ermöglicht die Windgeschwindigkeit respektive den Schallleistungspegel bei entsprechenden Wake-Konstellationen (Nachlaufströmung) zu berücksichtigen.

Für diese Berechnung wird als Eingangsdatum eine Windgeschwindigkeit in Windfarm-Datei benötigt. Diese wird innerhalb einer PARK-Berechnung erzeugt (Kapitel 3.4.1.4). Setzen Sie einen Haken bei Erweiterte Optionen zeigen und wählen Sie ein von N.O.Jensen (RISØ/EMD) abweichendes Wake-Modell aus, danach aktivieren Sie die Box Reduzierte Windgeschw. in Windfarm.

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Nachdem die Berechnung abgeschlossen ist, rechtsklicken Sie auf die Kopfzeile der Berechnung und wählen Sie Ergebnis in Datei. In der Liste erscheint die Auswahl Windgeschwindigkeit in Windpark.

Klicken Sie auf Speichern als und geben Sie einen Dateinamen an, dann legen Sie die Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen für die spätere Analyse in NORD2000 fest:

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Die angegebenen Windgeschwindigkeiten sind freie Windgeschwindigkeiten in Nabenhöhe. In der Ergebnisdatei wird für jede gewählte Kombination von freier Windgeschwindigkeit und Richtung angegeben, welche nicht-freie (wake-beeinflusste) Windgeschwindigkeit an den einzelnen WEA des Parks herrscht. Diese werden verwendet, um den Schallleistungspegel der WEA zu bestimmen.

In der NORD2000-Berechnung werden alle Windgeschwindigkeiten und –richtungen, die in der WiW-Datei enthalten sind, durchgerechnet.

Beachten Sie, dass in der NORD2000-Berechnung keine WAsP-Modellierung stattfindet und die angenommene freie Windgeschwindigkeit an allen WEA-Positionen identisch ist.

Der Berechnungstyp Mit WiW-Datei wird über das Register Hauptteil gestartet.

Das Wind-Register ist obsolet, da alle Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen von der WiW-Datei vorgegeben werden.

4.5.3 NORD2000 - Berichte

Die Berichte von NORD2000 sind den DECIBEL-Berichten ähnlich. Auf die Seite mit den Hauptergebnissen und den für die Berechnung getroffenen Annahmen, folgt eine Seite mit den Berechnungsdetails und abschließend eine Karte. In der derzeitigen Version enthält die Karte keine Isophonen wie die DECIBEL-Berechnung.

Im Folgenden wird zuerst der Bericht einer NORD2000-Punktberechnung erklärt. Die Unterschiede zu den Berichten der anderen Berechnungstypen werden im Anschluss erläutert.

4.5.3 1 Punkt-Berechnung

Hauptergebnis

Das Hauptergebnis ähnelt in seiner Struktur den meisten Hauptergebnissen der WindPRO-Berechnungen.

Am Seitenanfang des Berichts werden die Berechnungseinstellungen aufgeführt.

[[image:|442x341px]]

Stabilitätsbedingungen: listet die für die Berechnung spezifizierten meteorologischen Parameter auf, inklusive der bedeutendsten Stabilitätsparameter T* und Inverse Monin-Obukhov-Länge (Kapitel 4.1.8).

Gelände: listet die eingestellten Geländeeigenschaften oder die Objekte die für die Geländebeschreibung verwendet wurden auf.

Windgeschwindigkeits-Bedingungen: listet die verwendeten Einstellungen der Berechnung für Windrichtung und Windgeschwindigkeit auf. Falls WAsP verwendet wurde, um die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe an jeder Anlage zu ermitteln, wird der verwendete Referenzpunkt benannt. Die Extrapolationsmethode für die Berechnung der Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe sowie die Information ob bei dieser Methode eine Stabilitätskorrektur auf Basis der Stabilitätsparameter stattgefunden hat, werden aufgeführt.

Nach den Berechnungseinstellungen folgt eine Liste der berechneten WEA.

[[image:|662x81px]]

Für jede Anlage wird die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe und der Schallleistungspegel angegeben.

Abschließend werden die Berechnungsergebnisse mit den resultierenden Schalldruckpegeln dargestellt.

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Hier werden alle Rezeptoren samt Position aufgelistet. Die angezeigte Windgeschwindigkeit entspricht der Windgeschwindigkeit am Referenzpunkt. Der Beurteilungspegel entspricht dem resultierenden Schalldruckpegel.

''''Annahmen

Auf der ersten Berichtsseite “Annahmen für NORD2000-Berechnung” werden die Berechnungseinstellungen vom Hauptergebnis nochmals aufgeführt.

Anschließend werden Detailinformationen zu den berechneten WEA aufgeführt. Diese beinhalten die Benennungen der verwendeten Schalldatensätze, die Quelle, das Datum sowie Kommentare, die im entsprechenden Schalldatensatz im WEA-Katalog enthalten sind. Für gewöhnlich sind Details der technischen Spezifikation oder die Herkunft der Schallvermessung enthalten.

Die Daten werden in einer Matrix präsentiert, bei der jede Zeile eine Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe ausweist. Die erste Spalte gibt den Summenpegel wieder und die weiteren Spalten (falls Oktavband-Daten verwendet) den Schalldruckpegel für jede Oktave.

Abschließend wird eine Liste mit allen Schallrezeptoren aufgeführt.

Detaillierte Ergebnisse

Unter diesem Abschnitt werden die detaillierten Berechnungsergebnisse zusammengefasst.

[[image:|686x129px]]

Für jeden Rezeptor wird eine Tabelle aufgelistet.

Jede Zeile in der Tabelle steht für eine Windenergieanlage. Die Nummerierung entspricht der des Hauptergebnisses. Der Abstand des Schall-Immissionsorte zu den Anlagen ist in der 2. Spalte angegeben.

Die Spalten nach der Abstandsangabe listen die Windgeschwindigkeit am Referenzpunkt sowie die Windrichtung auf, die für die Berechnung eingestellt wurden. Die fünfte Spalte bildet die Windgeschwindigkeit in Nabenhöhe ab.

Während die erste Angabe der Windgeschwindigkeit in Spalte 3 für alle Anlagen identisch ist, kann die Angabe in der fünften Spalte differieren, wenn eine separate Windgeschwindigkeitsberechnung durchgeführt wurde oder wenn die Anlagen unterschiedliche Nabenhöhen haben.

Unter Immissionspegel sind die Schallpegel (fett gedruckt), die die jeweiligen Anlagen verursachen sowie die Einzel-Oktavbandpegel am Schallimmissionsort genannt. Eine Summenzeile summiert die Einzelpegel der WEA zur Gesamtimmission am Immissionsort.

Im rechten Bereich der Tabelle die Emissionspegel, die Eingangsdaten der Anlagen, wiedergegeben. Für gewöhnlich handelt es sich hierbei um eine Interpolationen von bekannten Schallleistungspegeln des WEA-Typs (siehe Bericht „Annahmen für NORD2000 Berechnung“). Die Schallleistungspegel variieren, wenn unterschiedliche Windgeschwindigkeiten für die beteiligten Anlagen vorliegen.

Karte

Auf der letzten Berichtsseite wird eine Karte mit der Position der Anlagen und der Rezeptoren ausgegeben.

Zu beachten ist, dass NORD2000 keine Schall-Isolinien berechnet.

'4.5.3.2 Bericht für Analyse nach Windrichtung/ -geschwindigkeit

Hauptergebnis

Die Tabelle mit den Berechnungsergebnissen unterscheidet sich von der Ansicht der Punkt-Berechnung.

[[image:|666x373px]]

Die erste Tabelle zeigt für jede berechnete Windgeschwindigkeit an jedem Rezeptor den höchsten berechneten Beurteilungspegel. Dies wird in der Regel der Wert sein, bei dem für die meisten WEA eine Mitwindsituation vorherrscht.

Im Anschluss folgt eine Auflistung der Beurteilungspegel für jeden Rezeptor bei allen vorgegebenen Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten. Die Darstellung im Bildbeispiel ist nur ein kleiner Ausschnitt einer, unter gegebenen Voraussetzungen, sehr langen Abfolge von Ergebnissen.

Detaillierte Ergebnisse

Die Liste der detaillierten Ergebnisse in diesem Berichtsabschnitt kann sehr umfangreich ausfallen. Gegenüber dem Hauptergebnis kommt nun noch hinzu, dass jede einzelne WEA-Immissionsort-Beziehung betrachtet wird.

Analyse nach Windrichtung/ -geschwindigkeit

Dieser Bericht wird nur bei diesem Berechnungstyp erzeugt. Die Analyse wird für jeden Rezeptor durchgeführt.

Eine Tabelle mit den zusammengefassten Ergebnissen für jeden Immissionsort wird zu Beginn abgebildet.

[[image:|240x215px]]

Die Grafiken illustrieren den Einfluss der Windgeschwindigkeit und Windrichtung:

[[image:|682x336px]]

4.5.4 Referenzen

Plovsing, B. and Søndergaard, B.: PSO-07 F&U project no. 7389: Noise and energy optimization of wind farms; DELTA Acoustics, Report AV 1238/09, 2009

Madsen, K.D., Plovsing, B., Sørensen, T., Madsen, H.A. and Bertagnolio, F.: EFP07-II, Project no. A580841: Noise emission from Wind turbines in wake; DELTA Acoustics, Report AV 110/11, 2011

Sørensen, T., Nielsen, P., Villadsen, J., Plovsing, P.: Implementation of the Nord2000 Model for Wind Turbines: New Possibilities for Calculating Noise Impact, 3rd International Conference on Wind Turbine Noise, 17th-19th June 2009, Aalborg, Denmark

Plovsing, B.: Proposal for a Nordtest Method: Nord2000 – Prediction of Outdoor Sound Propagation, DELTA Acoustics Report AV 1106/07, 2007, revised 2010

Plovsing, B. and Søndergaard, B.: Prediction of Noise from Wind Farms with Nord2000, Part 1; 3rd International Conference on Wind Turbine Noise, 17th-19th June 2009, Aalborg, Denmark

Naturvårdsverket: Ljud från Vindkrafverk; Revised version of report 6241, 2010

Eurasto, R.: NORD2000 for road traffic noise prediction. Weather classes and statistics, No. VTT-R-02530-06; VTT Technical Research Centre of Finland, 2006