NORD2000-Berechnung

Zur deutschen Hauptseite | Alle deutschsprachigen Seiten

Dieses Kapitel behandelt nur die Eingaben im Berechnungsmodul. Für Berechnungsvoraussetzungen und einen Überblick über den gesamten Berechnungsablauf siehe NORD2000-Überblick.

Zum Start einer NORD2000-Berechnung klicken Sie im Modulfenster auf den grünen Pfeil vor NORD2000 (ein gelber Pfeil wird gezeigt, wenn das Modul nicht lizenziert ist)

Es 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 und deren Ergebnisse via Ergebnis in Datei gespeichert werden.

Mittlere Immission / Überschreitungswahrscheinlichkeit berechnet anhand statistischer Klimadaten ein mittleres Geräusch an den Immissionsorten und kann zusätzlich Überschreitungswahrscheinlichkeiten ermitteln.

Die verschiedenen Berechnungen können auch für Tiefe Frequenzen (Tieffrequenz-Berechnung) durchgeführt werden.

Weiterhin können die Ergebnisse der ersten drei Berechnugnstypen als Isophonenkarten ausgegeben werden. Beachten Sie, dass dieses aufgrund der Komplexität der Berechnung sehr lange dauern kann.

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Punkt-Berechnung. Die anderen Berechnungsoptionen werden im Anschluss erläutert.

Punkt-Berechnung

Register WEA

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

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, wird hier erläutert. Unter WEA-Schalldatenauswahl wird erläutert, wie für ein WEA-Objekt auf der Karte ein bestimmter Schalldatensatz gewählt wird.

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 sowie für 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).

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 Linien-Objekt oder dem Höhenraster-Objekt, um den Einfluss des Geländes auf den Schallweg zwischen WEA und Rezeptor zu berechnen.

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 hier (Rauigkeit) 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 Areal-Objekt mit flächenhaften Rauigkeiten für die Berechnung verwendet .

Linienobjekt. Bei dieser Einstellung wird ein Linien-Objekt ausgewählt. Solche Linienobjekte mit Rauigkeitsdaten werden üblicherweise auch bei der Berechnung der Energieproduktion verwendet.

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 Areal-Objekt 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.

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.

Es ist möglich, Landnutzungskarten in ein Areal-Objekt zu laden und jedem Landnutzungstyp eine Wert für die akustische Härte zuzuweisen. Die Berechnungsgeschwindigkeit ist allerdings proportional zum Detailgrad der Geländehärte-Karte - detaillierte Karten können die Berechnung sehr langsam machen. Wenn dies der Fall ist, sollte die Geländehärte-Karte vereinfacht werden; dies bringt in der Regel nur eine vernachlässigbare Reduktion der Berechnungsgenauigkeit mit sich.

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.

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 Verwendung einer WiW-Datei ausgewählt werden. 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.

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.

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:

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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:

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.

Mittlere Immission / Überschreitungswahrscheinlichkeit

Bei diesem Berechnugstyp geht es nicht um eine spezifische Windgeschwindigkeit oder -richtung, sondern um die Gesamtheit der Windbedingungen am Standort. Es wird für jeden Immissionsort die Schallbelastung für alle ganzzahligen Windgeschwindigkeiten in 12 Sektoren berechnet und dann anhand der Weibullverteilung des Standorts gewichtet. Das Ergebnis kann als Mittlere Immission oder als Überschreitungswahrscheinlichkeit (z.B. L10 oder L90) ausgegeben werden.

Wird diese Option ausgewählt, so ändert sich das Register Wind wie folgt:

Erläuterung wird ergänzt

Weitere Themen

• NORD2000-Überblick
• NORD2000-Ergebnisse
• NORD2000-Referenzen