Hinweis: Diese Seite gibt die Meinung des Autors Dr. Stefan Holzheu wieder. Es ist kein offizieller Standpunkt des BayCEER oder der Universität Bayreuth.

Diskussion BGR - Wann stört eine WEA?

Auf der Seite "BGR gibt Rechenfehler bei Schalldruckpegel zu - ABER!" bin ich bereits ganz allgemein auf die Richtigstellung der BGR eingegangen. Auf dieser Seite möchte ich meinen Schwerpunkt auf die Abbildung 3 der BGR Richtigstellung legen. Diese Grafik liegt bereits in der dritten Version vor:

BGR-Abbildung 3Die Vorgängergrafiken waren:

BGR Vergleich Alte Publikation - Neue PublikationDie Grafik ist aus mehreren Gründen angreifbar:

1. Hintergrundlevel mindestens 10dB zu niedrig

Die BGR gibt den Hintergrund mit -60dB re 1 Pa²/Hz an. Das ist ziemlich wenig. In den Messungen der BGR am 660kW Windrad lag der Hintergrund bei windigen Bedingungen eher bei -40dB re 1 Pa²/Hz. In J.R. Bowman, G.E. Baker, M. Bahavar, Ambient infrasound noise, J. Geophys. Res. 32 (2005) L09803, http://dx.doi.org/10.1029/2005GL022486. wird der Median für das Hintergrundrauschen an der I26DE der BGR für den relevanten Frequenzbereich (1-3Hz) mit ca. -50db re 1 Pa²/Hz angegeben. 

I26DE Hintergrund bei BowmanBei Bowman ist dies der Median. Das bedeutet, in 50% der Fälle lag das Rauschen noch höher. Dies dürfte insbesondere dann der Fall sein, wenn starker Wind vorherrscht. Es ist nicht sinnvoll, das Hintergrundrauschen bei Windstille mit BPH-Signalen bei maximaler Windradleitstung zu vergleichen.

2. Peak in der PSD heißt nicht, dass das Signal über dem Hintergrund liegt

In der BGR-Grafik ist die Höhe der 2.BPH als Funktion des Abstands geplottet. Eigentlich ist es unüblich, Signale in PSD - also pro Hz anzugeben. Die Höhe hängt nämlich von der gewählten Fensterlänge ab. Es ist auch nicht ganz klar, wie die BGR zu dieser Höhe kommt. Ich gehe davon aus, dass die BGR ein ideal frequenzkonstantes Windrad annimmt. Das Signal würde sich dann in einem PSD-Bin konzentrieren und könnte einfach berechnet werden. Dazu eine theoretische Beispielrechnung:

a) Hintergrund von -54 dB re 1Pa²/Hz
b) Signal mit 0,002Pa (40dB re 20µPa)

Rechnet man für dieses Signal mit pwelch (Hanning Fenster, 8192 Punkte) eine PSD aus, erhält man folgende Grafik:

PSD für 40dB re 20µPa SignalDie Peakspitze liegt bei 40 dB re 1 Pa²/Hz. Der Peak überragt den Hintergrund um 14dB. Gesamtsignalgehalt von 1,5-2,5Hz dominiert jedoch bereits der Hintergrund. Dieser macht 67% der Intensität aus. Das Signal lediglich 33%.

Anders ausgedrückt: Das Signal erhöht das Rauschen von -54dB auf -52,2dB re 1 Pa²/Hz. Das liegt noch deutlich unter der Grenze für den Hintergrund von IMS-Station -40dB re 1 Pa²/Hz.

3. Das BPH-Signal mind. 10dB zu hoch

Laut der Grafik schätzt die BGR die PSD einer 1800kW-WKA auf -20dB re 1Pa²/Hz in 1km Abstand. Umgerechnet in SPL re 20µPa wäre dies ein Schalldruckpegel von 60dB. Messungen an Windkraftanlagen dieser Leistungsklasse (vgl. Messkampagne Windrad Harsdorf 05/2020 und Messungen am Windpark Sessenreuth) ergaben extrapolierte Schalldruckpegel der 2.BPH für diesen Abstand von 49dB (Harsdorf, 1,5MW) und 47dB (Sessenreuth, 2,3MW)

Fazit:

Ich sehe hier erheblichen Klärungsbedarf von Seiten der BGR. Notwendig sind drei Punkte:

  1. Dokumentation des Hintergrundrauschens an der I26DE als Funktion von der Windgeschwindigkeit
  2. Klare Definition, wann ein Signal eine Messung stört (z.B. Intensität des Signals = Intensität des Hintergrunds)
  3. Messungen an modernen WEA (waren für Quartal 2/2021 angekündigt)

Ein Klärung ist insbesondere deshalb notwendig, weil die BGR mit diesem Diagramm den 15km Sicherheitsabstand der I26DE von WEA im BayWEE begründet.

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