Вследствие поворота в области энергетики возобновляемые виды энергии приобретают в земле Баден-Вюртемберг большое значение . Центральным элементом при этом становится использование энергии ветра. В 2011-м году местными ветроэнергетическими установками было произведено в этой земле около одного процента электроэнергии. Всего в эксплуатации было 380 ветроэнергетических установок. К 2020 году суммарная мощность ветроустановок должна вырасти с 500 мегаватт (состояние на 2012) до 3 500 мегаватт. Около десяти процентов всей электроэнергии должно будет вырабатываться ветроэнергетическими установками. Одна типичная ветроустановка с номинальной мощностью 2 МВт расположенная в благоприятной для этого местности земли Баден-Вюртемберг теоретически может снабжать электроэнергией свыше 1000 домашних хозяйств.
При развитии ветроэнергетики необходимо учитывать воздействие на людей и окружающую среду. Ветроэнергетические установки создают шум. При правильном планировании и достаточном расстоянии до жилищных застроек от ветроэнергетических установок не исходит какого-то акустического беспокойства. Уже на расстоянии нескольких сот метров шум ветроустановки почти не превышает естественного шума ветра в растительности. Наряду со звуковыми волнами, ветроустановки производят, вследствие обтекания воздухом вращающихся лопастей, шум более низкой частоты, так называемый инфразвук или экстремально низкий тон. Слух в этом диапазоне крайне нечувствителен. Все же в рамках развития ветроэнергетики существуют опасения, что эти инфразвуковые волны причиняют вред человеку или могут быть опасными для его здоровья. Эта брошюра призвана способствовать обсуждению данного вопроса.
Что же такое звук?
Звук состоит, если говорить просто, из волн сжатия. При распространении этих колебаний давления через воздух передается звук. Слух человека в состоянии улавливать звук частотой от 20 до 20 000 Герц. Герц – это единица измерения частоты, которая определяется количеством колебаний за секунду. Низкие частоты соответствуют низким тонам, высокие – высоким. Частоты ниже 20 Гц называют инфразвуком. Шум выше звукового диапазона, т.е. выше 20 000 Гц известен как ультразвук. Низкими частотами называют звук, преобладающая часть которого находится в диапазоне ниже 100Гц. Периодические колебания давления воздуха распространяются со скоростью звука, около 340 м/сек. Колебания низких частот имеют большую, а высокочастотные колебания короткую длину волны. Например, длина волны 20-ти герцового тона составляет 17,5 м, а при частоте 20 000 Гц – 1,75 см.
Как распространяется инфразвук?
Распространение инфразвука подчиняется тем же физическим законам что и все виды волн, распространяемые в воздухе. Отдельный источник звука, например генератор ветроэнергетической установки излучает волны, которые распространяются шарообразно во всех направлениях. Так как энергия звука при этом распределяется на все большую площадь, интенсивность звука на квадратный метр имеет обратно- геометрическую зависимость: с ростом расстояния звук становится тише (см. рисунок).
Наряду с этим существует эффект абсорбции волн в воздухе. Небольшая часть энергии звука при распространении превращается в тепло, за счет чего получается дополнительное снижение звука. Эта абсорбция зависит от частоты: звук более низкой частоты снижаются меньше, высокой частоты больше. Снижение интенсивности звука с расстоянием значительно превышает его потерю за счет абсорбции. Особенность состоит в том, что низкочастотные колебания очень легко проходят стены и окна, вследствие чего воздействие происходит внутри здания.
Где встречается инфразвук?
Инфразвук – это обычная составляющая часть нашей окружающей среды. Его излучают огромное число разнообразных источников. К ним принадлежат как природные источники, такие как ветер, водопад или морской прибой, так и технические, например обогреватели и кондиционеры, уличный и рельсовый транспорт, самолеты или аудиосистемы на дискотеках.
Шум ветроэнергетических установок.
Современные ветроэнергетические установки производят в зависимости от силы ветра шум во всем диапазоне частот, в том числе низкочастотные тона и инфразвук. Это происходит за счет срыва турбулентности, особенно на концах лопастей, а также на краях, щелях и распорках. Обтекаемая воздухом лопасть создает шум, похожий на шум крыла планера.
Излучение звука увеличивается с возрастанием скорости ветра до достижения установкой номинальной мощности. После этого она остается постоянной. Специфическое инфразвуковое излучение сопоставимо с излучением других технических установок.
Исследования показали , что инфразвуковое излучение ветроэнергетической установки находится ниже порога восприятия человека. Зеленая линия графика показывает, что на расстоянии 250 метров измеренные значения находятся ниже порога восприятия .
При этом сильный ветер, проходя через естественные препятствия, может создать инфразвук большей интенсивности. Для сравнения: внутри административного здания согласно измерениям, проведенным LUBW, уровень инфразвука лежит ниже зеленой линии. Скорость ветра в обоих случаях составляла ровно 6 м/с. Многие повседневные шумы содержат значительно больше инфразвука.
График вверху показывает как пример шум внутри легкового автомобиля. При скорости 130 км/час инфразвук становится даже слышим. При открытых боковых стеклах шум ощущается как неприятный. Его интенсивность составляет 70 децибел, т.е. в 10 000 000 раз сильнее, чем вблизи ветроагрегата при сильном ветре.
Оценка низкочастотного шума.
В диапазоне низкочастотных колебаний ниже 100 Гц находится плавный переход слухового восприятия от слышания силы звука и высоты тона до ощущения. Здесь изменяется качество и способ восприятия. Восприятие высоты тона снижается и при инфразвуке исчезает совсем. В общем это действует так: чем ниже частота, тем интенсивность звука должна быть сильнее, чтобы, вообще, можно было услышать шум. Низкочастотное воздействие более высокой интенсивности, как например вышеприведенный шум внутри автомобиля, часто воспринимается как давление на уши и вибрации. Длительное воздействие колебаний такой частоты могут вызвать в голове шум, чувство давления или раскачивания. Наряду со слухом существуют также другие органы чувств воспринимающие низкие частоты. Так чувствительные клетки кожи воспринимают давление и вибрацию. Инфразвук может также воздействовать на имеющиеся в теле пустоты, такие как легкие, ноздри и среднее ухо. Инфразвук очень высокой интенсивности имеет замаскированное воздействие в среднем и нижнем звуковом диапазоне. Это значит: При очень сильном инфразвуке слух не в состоянии одновременно воспринимать тихий звук в этом более высоком частотном диапазоне .
Влияние на здоровье
Лабораторные исследования воздействия инфразвука показывают, что высокая интенсивность выше порога восприятия может вызвать усталость, потерю концентрации и обессиливание. Наиболее известной реакцией организма является возрастающая усталость после многочасового воздействия. Может также нарушиться чувство равновесия. Некоторые исследователи ощутили чувство неуверенности и страха, у других уменьшилась частота дыхания.
Дальше, как и при звуковых излучениях, при очень высокой интенсивности временное снижение слуха, этот эффект известен посетителям дискотек. При долговременном воздействии инфразвука может развиться продолжительное расстройство слуха. Уровень шума в непосредственной близости от ветрогенератора очень далек от таких эффектов. Ввиду того, что порог слышимости отчетливо превышен, раздражение от инфразвука не ожидаются. О таких эффектах, о которых мы говорили, нет никакой научной документации.
Выводы:
Ультразвук, производимый ветроэнергетическими установками, находится определенно ниже границы чувствительности человека. Согласно сегодняшнему уровню науки, вредного воздействия ультразвука от ветроэнергетических установок не ожидается.
По сравнению со средствами передвижения, как автомобиль или самолет, инфразвук от ветроэнергетических установок ничтожно мал. Наблюдая общий диапазон звуковых частот , мы видим, что шум от ветроэнергетической установки уже в нескольких сотнях метров почти совсем не слышен на фоне ветра в растительности.
Необходимо обращать внимание на совместимость ветроэнергетических установок и жилых домов. Нормативными актами по использованию энергии ветра земли Баден-Вюртемберг предписывается для местного планирования и планирования использования площадей безопасное расстояние в 700 м между ветроэнергетическими установками и жилыми постройками. Как исключение, при тщательном изучении отдельных случаев, расстояние можно как увеличить, так и уменьшить.
