Infraschall-"Belastung" in Harsdorf

Um es vorweg zu nehmen: Es gibt keine nenneswerte Infraschall-"Belastung" in Harsdorf. Alle Werte bewegen sich weit unter der Wahrnehmungsschwelle. Trotzdem ist es interessant verschiedene Infraschallquellen und deren Bedeutung zu betrachten. Insbesondere interessiert natürlich die Frage, ob das Windrad zu einer nennenswerten Erhöhung des Infraschallniveaus beiträgt.

Die Daten dieser Auswertung sind aus der Messkampagne Windrad Harsdorf 05/2020. Betrachtet wird der Zeitraum 29.05.2020 23.00 Uhr bis 30.05.2020 16.00 Uhr.

1. Spektrogramme

Im folgenden sind die Spektrogramme der vier Messpunkte (An der Kirche, Mälzerei, Pumpstation, Altenreuth - in dieser Reihenfolge) dargestellt.

Spektrogramm An der Kirche 29./30.05.2020

Spektrogramm Mälzerei 29./30.05.2020

Spektrogramm Pumpstation 29./30.05.2020

Spektrogramm Altenreuth 29./30.05.2020Zum Abgleich mit den Betreiberdaten des Windrads hier nochmal das letzte Spektrogramm mit der Windradleistung sowie dem Verlauf der 2.-4. BPH:

Spektrogramm Altenreuth mit Windraddaten 29./30.05.2020

2. Beschreibung der Wetterlage

Schon an den Spektrogrammen erkennt man eine Zweiteilung. Es gibt zwei Wetterlagen:

  1. Nächtliche Inversionswetterlage mit sehr wenig Wind in den Tallagen
  2. Tag mit sehr kräftigem, turbulenter Wind

Das belegen auch die meteorologischen Daten:

Temperatur und Feuchte 29./30.05.2020

Wind 29./30.05.2020

An den Winddaten erkennt man sehr gut, wie in den Tallagen (Hier Bayreuth ÖBG, da keine Messstation in Harsdorf betrieben wurde) nachts fast keinen Wind verzeichnet wird, während auf Gondelhöhe noch ein ordentlicher Wind weht. Über Tag zeigen Tal und Höhenlagen sehr ähnliche Windgeschwindigkeiten.

Quantiative Bewertung der Infraschallquellen

Schon in den Spektrogrammen sind verschiedene Infraschallquellen auszumachen. Zunächst natürlich das Windrad. Dieses ist v.a. an den Messpunkten Altenreuth und Pumpstation relevant. Die zweite offensichtliche Quelle ist die Mälzerei. Im Gegensatz zu den mäandrierenden, etwas breiteren Windradsignalen sind die Mälzereisignale sehr schmalbanding und absolut frequenzkonstant. Eine weniger offensichtliche Quelle in Harsdorf ist die Autobahn.  Das Autobahnsignal ist sehr breit. Das Maximum liegt bei ca. 14Hz. Am deutlichsten ist es an der Station "An der Kirche" nachts als breites, etwas helleres Band zu erkennen. Etwas schwächer ist es an den Stationen Altenreuth und Pumpstation. Nicht zu erkennen ist dieses Band an der Mälzerei.

Die mit Abstand größte Infraschallquelle ist jedoch der Wind. Hier ist es ganz entscheidend, wo die Messstation steht. Mit der Lage in einem engen Tal im Wald mit dichtem Unterwuchs war die Messstation Pumpstation besonders windgeschützt. Am exponiertesten waren die Messstationen Mälzerei und An der Kirche.

1. Nacht-Vergleich für verschiedene Messpunkte

Zunächst betrachten wir die Nacht an verschiedenen Standorten. In der Nacht ist die stärkste Infraschallquelle (der Wind) wenig aktiv. Die folgenden Diagramme zeigen verschiedene Messpunkte im direkten Vergleich. Die Rechteckigen Säulen sind die Pegel der Terzbänder. Terzbänder summieren alle Schamlbandpegel zu einem Pegel. Die Terzbänder liegen daher immer über den Schmalbandpegeln. Terzbänder werden benötigt, um die Schalldrücke mit der Wahrnehmungsschwelle zu vergleichen. 

Nacht - An der Kirche - Mälzerei

Der Vergleich der Messstationen An der Kirche/Mälzerei zeigt, dass viele der Mälzereipeaks auch noch an der Kirche detektiert werden können. Natürlich sind die Höhen geringer. In der Terz-Bewertung machen die Mälzereipeaks jedoch nur direkt an der Mälzerei einen nenneswerten Beitrag. Die Terzbänder 8 und 10Hz liegen deutlich über den gleichen Terzbändern der Messstation "An der Kirche". Im Bereich der Autobahn-Frequenzen (Terzbänder 13,16,20Hz) ist dagegen "An der Kirche" eine Erhöhung festzustellen. Im Frequenzbereich der Windrad BPH (Terzbänder< 8Hz) gibt es zwischen Mälzerei und An der Kirche keinen großen Unterschied.

Nacht - Pumpstation - Mälzerei

Im Vergleich zu Mälzerei ist an der Pumpstation der Einfluss des Windrads auf die Terzpegel festzustellen. Auch die Autobahn ist zu erkennen. Die Mälzerei hat keinen relevanten Anteil.

Nacht - Altenreuth - MälzereiIn Altenreuth ist der Einfluss des Windrads (wenig überraschend) am stärksten. Die Terzpegel erhöhen sich um bis zu 10dB, was einer Verzehnfachung der Infraschallleistung entspricht. Die Steigerung liegt damit in einem ähnlichen Niveau, wie die Steigerung durch die Autobahn am Messstandort "An der Kirche" oder durch die Mälzerei am Messstandort "Mälzerei". Zu Beachten ist dabei, dass die Wahrnehmungsschwelle bei 2Hz (Windrad) bei 122dB, 8Hz (Mälzerei) bei 100dB und 16Hz (Autobahn) bei 76dB liegt.

Terzbänder - Nacht

Trotz der drei Infraschallquellen liegt das Infraschallniveau in der Nacht 29./30.05.2020 bei allen Frequenzen weit unter der Wahrnehmungsschwelle.

2. Tag-Nacht-Vergleiche für verschiedene Messpunkte

Als nächstes betachten wir die Veränderungen, wenn die mit Abstand größte Infraschallquelle (der Wind) aktiv wird. Dazu werden die Nacht und die Tag-Spektren für die vier Standorte (An der Kirche, Mälzerei, Pumpstation, Altenreuth - in dieser Reihenfolge) gegenübergestellt.

Tag/Nacht-Vergleich - An der Kirche 29.05.2020

Tag/Nacht-Vergleich - Mälzerei  29.05.2020

Bei kräftigem Wind überdeckt das Windrauschen an den Standorten Mälzerei und An der Kirche fast alle künstlichen Infraschallquellen. Lediglich die stärksten Peaks der Mälzerei kommen aus dem Hintergrund heraus. In der Terzbewertung dominiert der Wind deutlich. Die Steigerung des Infraschallniveaus beträgt zwischen 12 und 25dB. 25dB entspricht der 316 fachen Schallenergie.

Tag/Nacht-Vergleich - Pumpstation  29.05.2020

In der sehr geschützen Lage des Messstandorts Pumpstation (enges Tal, Wald mit dichtem Unterholz) führt der Wind lediglich in den Frequenzbereichen unter 10Hz zu einer Erhöhung des Infraschallniveaus. Ein großer Anteil an dieser Erhöhung hat auch das Windrad.

Tag/Nacht-Vergleich -  Altenreuth 29.05.2020

Der Messstandort Altenreuth ist nicht ganz so geschützt wie der Messstandort Pumpstation (breiteres Tal, weniger Unterwuchs). Hier erkennt man eine Erhöhung über alle Frequenzen. In den Frequenzen < 8Hz hat auch das Windrad einen Anteil.

Terzbänder - Tag

Trotz der z.T. kräfigen Signale durch den Wind bleibt das Infraschallniveau unter der Wahrnehmungsschwelle. Festzustellen ist auch, dass das Infraschallniveau der Messstandorte Mälzerei und An der Kirche ist am höchsten ist.

3. Abschätzung der Infraschallenergie der verschiedenen Quellen

Als nächstes soll die Infraschallenergie der verschiedenen Quellen (Windrad, Mälzerei, Autobahn, Wind) abgeschätzt werden. Um den Gesamtinfraschallpegel zu erhalten, werden die Terzpegel aufsummiert. Zur Rechenvorschrift zur Addition von dB-Werten verweise ich auf die hier verlinkte Seite.

Für den Windradpegel wurde über die Leistungsdaten des Windrads und der Regressiongerade aus Messkampagne Windrad Harsdorf 05/2020 der Pegel für die 2. BPH für den Standord Altenreuth abgeschätzt. Dieser dB-Werte wurde fünffach angesetzt, um den weiteren Harmonischen Rechnung zu tragen. Für die anderen Standorte wurde der Windradpegel über eine rein geometrische Dämpfung aus dem Alternreuther Windradpegel berechnet.

Der Mälzereipegel wurde aus den beiden stärksten Signalen (8.75 und 9.23Hz) aus den Nachtwerten der vier Standorte direkt berechnet.

Der Autobahnpegel wurde über die nächtlichen Terzpegel (13,16, 20Hz) berechnet. Dabei wurden die Mälzerei-Pegel (- 1dB) als Hintergrund gesetzt. Für den Tagwert wurde der Nachtwert verdreifacht, um dem höheren Verkehrsaufkommen gerecht zu werden. Der Autobahnpegel dürfte mit der größten Unsicherheit behaftet sein.

Die folgenden Tabellen geben eine Überblick über die Infraschallquellen und deren Anteil am Gesamtinfraschallpegel in der Nacht (29.30.05.2020):

  Mälzerei An der Kirche Pumpstation Altenreuth
Gesamtpegel [dB] 55.9 57.3 54.7 57.5
Windrad [dB, % am Gesamtpegel] 29.9 (0,3%) 29.3 (0,2%) 37.9 (2,1%) 48.4 (12%)
Mälzerei [dB, % am Gesamtpegel] 52.5 (45%) 41.3 (2,5%)

34.3 (0,9%)

30.1 (0,2%)

Autobahn [dB, % am Gesamtpegel] 42.9 (5%) 54.9 (57%) 48.7 (25%)

49.6 (16%)

Wind (und sonstige) [dB, % am Gesamtpegel] 52.9 (49%) 53.4 (41%) 53.3 (72%) 56.1 (72%)

Die nächste Tabelle zeigt die Situation am Tag (30.05.2020).

  Mälzerei An der Kirche Pumpstation Altenreuth
Gesamtpegel [dB] 73.4 74.0 59.0 68.0
Windrad [dB, % am Gesamtpegel] 40.6 (0.05%) 40.0 (0.04%) 48.5 (8.8%) 59.0 (13%)
Mälzerei [dB, % am Gesamtpegel] 52.5 (0.8%) 41.3 (0.05%) 34.3 (0.03%)

30.1 (0.02%)

Autobahn [dB, % am Gesamtpegel] 47.7 (0.3%) 59.6 (3.7%) 53.5 (27.8%) 54.4 (4.4%)
Wind (und sonstige) [dB, % am Gesamtpegel] 73.3 (99%) 73.8 (96%) 57.0 (63%) 67.1 (83%)

Zählt man Tag und Nacht zusammen ergibt sich folgendes Bild:

  Mälzerei An der Kirche Pumpstation Altenreuth
Gesamtpegel [dB] 70.4 71.1 57.4 65.3
Windrad [dB, % am Gesamtpegel] 37.9 (0.05%) 37.2 (0.04%) 45.9 (7.0%)

56.3 (12.6%)

Mälzerei [dB, % am Gesamtpegel] 52.5 (1.6%) 41.3 (0.1%) 34.3 (0.05%) 30.1 (0.03%)
Autobahn [dB, % am Gesamtpegel] 45.9 (0.36%) 57.9 (4.8%) 51.7 (27%) 52.6 (5.4%)
Wind (und sonstige) [dB, % am Gesamtpegel] 70.3 (98%) 70.8 (95%) 55.6 (65%) 64.5 (82%)

Trotz des ertragreichen Tages liegt der Anteil des Harsdorfer Windrads am Gesamtinfraschall selbst 300m von Windrad entfernt nur bei 13%. In Ort Harsdorf erreicht das Windrad nicht mal 1%. Bei weitgehend windstiller (Tallagen) Nacht kann dagenen der Anteil der Mälzerei bzw. des Autobahn durchaus die Hälfte des auftretenden Infraschalls ausmachen. Sobald jedoch Wind einsetzt, verändert sich das Bild. Dann überdecken die Windsignale die künstlichen Infraschallsignale bei weitem. 

Ich weiße darauf hin, dass es sich bei den dB-Angaben um unbewertete Infraschallpegel handelt. Bei unbewerteten Infraschallsignalen werden alle Frequenzen gleich gewichtet. Bei Schallbewertungen ist es üblich, den Schall je nach Frequenz zu gewichten. Für Infraschall wird oft die G-Bewertung herangezogen. In der G-Bewertung werden Pegel zwischen 10 und 20 Hz höher gewichtet als Pegel <10Hz. Dies ist durchaus gerechtfertigt, da ja auch die Wahrnehmungsschwelle starkt von der Frequenz abhängt. Würden die obigen Zahlen mit der G-Bewertung ermittelt, würden die Anteile des Windrads nochmals deutlich sinken, da diese im Frequenzbereich 1-5Hz liegen, während die Autobahn an Bedeutung gewinnen würde.

Starke Infraschall-Signale

Die gezeigten Frequenzspektren von Altenreuth dürften zu den stärksten Infraschallsignalen zählen, die ich bei der Messkampagne registriert habe. Im Vergleich zur Wahrnehmungsschwelle sind diese Signale völlig irrelevant. Jetzt könnte natürlich die Frage kommen, ob vielleicht das Messgerät keine höheren Schalldrücke messen kann. Das ist natürlich nicht der Fall.

Darum zum Abschluss noch eine Grafik mit dem bekannten Signal des Messstandorts Altenreuth am Tag im Vergleich zu dem Signal, das mit dem gleichem Messgerät 1m neben einem Trampolin aufgenommen wurde.  Die Terzpegel 1m neben dem Trampolin erreichen 90dB. Das ist 30dB mehr als der stärkste Terzpegel 300m neben dem Windrad. Ober in Energie ausgedrückt: 1000 mal höhere Schallenergie als beim Windrad. Und trotzdem ist auch dieses starke Signal völlig ungefährlich und noch gut 30dB von der Wahrnehmungsschwelle entfernt.

Trampolin - Windrad

Spannend ist, wie sich die Tagesbilanz verändert, wenn Sie sich 10 Minuten am Tag ein Meter neben einem Trampolin aufhalten:

  Mälzerei An der Kirche Pumpstation Altenreuth
Gesamtpegel [dB] 73.5 73.8 70.8 71.7
Windrad [dB, % am Gesamtpegel] 37.9 (0.03%) 37.2 (0.02%) 45.9 (3.2%)

56.3 (2.9%)

Mälzerei [dB, % am Gesamtpegel] 52.5 (0.8%) 41.3 (0.05%) 34.3 (0.02%) 30.1 (0.01%)
Autobahn [dB, % am Gesamtpegel] 45.9 (0.18%) 57.9 (2.5%) 51.7 (1.2%) 52.6 (1.2%)
Wind [dB, % am Gesamtpegel] 70.3 (68%) 70.8 (69%) 55.6 (41%) 64.5 (50%)
Trampolin (10min, 1m) [dB, % am Gesamtpegel] 68.3 (31%) 68.3 (28%) 68.3 (57%) 68.3 (46%)

Man sieht, 10 Minuten Aufenthalt neben einem Trampolin stellen selbst am Standort Altenreuth (300m vom Windrad) die komplette Infraschall-Tagesproduktion des Windrads in den Schatten. Im Ort (An der Kirche) liefern 10 Minuten Trampolin eine Infraschallenergie, für die das Windrad 1284 Tage benötigt. Noch schlimmer fallen die Zahlen aus, falls Sie einige Minuten am Tag mit dem PKW fahren (vgl. Infraschall im Auto - Turbodiesel). Die Zahlen zeigen, welche absurden Züge die Infraschalldiskussionen um Windräder annehmen.

 

 

 

 

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