KIT-Studie: Bodenschwingungen, Infra- und tieffrequenter Schall belasten Anwohner von WEA durch hohe Lärmpegel im Haus

KIT: Körperschall von WEA erzeugt innerhalb der Häuser mehr Lärm als der direkt von den Anlagen übertragene Luftschall

Bodendynamik und Erdbebentechnik

Studie in Kooperation des Karlsruher Instituts für Technologie – KIT – mit der Universität Patras, Griechenland

Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Numerische Modellierung (1) von mikroseismischen (2) und Infraschall, die von einer Windkraftanlage abgestrahlt werden

Hintergrundwissen 'Bodendynamik
Die Bedeutung der Bodendynamik hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen. Erhöhte Sicherheits- und Komfortansprüche erfordern bei der Bemessung von Bauten und Anlagen die Berücksichtigung dynamischer Lasten aus Erdbeben, Wind oder industriellen Aktivitäten. Dies verlangt moderne und praxisgerechte Berechnungsverfahren zur Ermittlung des Deformations- und Festigkeitsverhaltens von Fundationen und Erdbauwerken. Aus “Bodendynamik – Grundlagen, Kennziffern, Probleme und Lösungsansätze”

Highlights

  • Die meisten der seismischen Wellen, die durch die Vibrationen einer WEA verbreitet werden, verbreiten sich als Rayleigh-Wellen (3)
  • Die erzeugten mikroseismischen Wellen beeinflussen die Messungen der seismologischen Zentren, die sich sogar 15 km von einer WT-Farm entfernt befinden
  • Größere Störungen entstehen im Frequenzbereich von 5-10 Hz
  • Der Betrieb einer WEA unter starken Winden erzeugt mikroseismische Wellen, durch die die Anwohner belastet werden können. […]

(1) Die numerische Modellierung beruht auf der mathematischen Lösung eines sogenannten Satzes an mehreren abhängigen und/oder unabhängigen Differentialgleichungen
(2) kleinste Schwingungen der Erdkruste, z. B. Erschütterung durch Brandung u.a.
(3) Oberflächenwellen (Haupttyp) http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/rayleigh-welle/13253

Die wichtigsten Schlussfolgerungen hierbei sind

  1. die Mikroseismizität schafft höhere Lärmpegel in einem Haus, als die des Luftschalles, die von einer WEA abgestrahlt wird,
  2. Grundgestein, das in großen Tiefen unterhalb des Bodens liegt, hat einen zusätzlichen Anteil am erzeugten akustischen Geräusch durch die induzierte Mikroseismik.

Abstract/Zusammenfassung

Infraschall, tieffrequenter Schall und Bodenschwingungen, die von großen Windenergieanlagen erzeugt werden, könnten den Komfort von nahe gelegenen Bauwerken und ihre Bewohner stören. Darüber hinaus produziert das Repowering in der Nähe von bewohnten Gebieten Ängste bei benachbarten Anwohnern, dass sich die Störungen verstärken können. Durch die Windbelastung interagiert das Fundament einer Windturbine mit dem Boden und schafft mikroseismische Oberflächenwellen, die sich über lange Distanzen ausbreiten und in der Lage sind, empfindliche Labor-Messungen nachteilig zu beeinflussen, die weit entfernt vom Spannungspunkt liegen.
Eine numerische Studie über die Entstehung und die Ausbreitung dieser Wellen in die Umgebung ist Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Außerdem wird zusätzlich der Anteil dieser Wellen zum Luftschall, der durch die Boden-Luft-Wechselwirkung erzeugt wird, untersucht. Alle numerischen Simulationen werden mit Hilfe der Boundary Element Method (BEM) durchgeführt, die ideal für die Lösung solcher Probleme ist, da sie automatisch die Strahlungsbedingungen der Wellen berücksichtigt und damit nur die Bodengründungsschnittstelle und die freie Oberfläche der Umgebungsböden benötigt werden, um diskretisiert zu werden.
Fundament und Boden gelten als linear elastische Materialien mit Grenzflächenbindung. Die Frequenzdomäne Helmholtz-Gleichung wird für die Simulation von akustischen Wellen eingesetzt. Numerische Ergebnisse, die sich mit der Luft- und Bodenschadensausbreitung und -dämpfung befassen, werden vorgestellt und Störungen, die in der Nähe von Nah- und Fernfeldstrukturen verursacht werden könnten, werden diskutiert.
Übersetzung: Jutta Reichardt

Mit Dank an Erik für die Info!

Numerical modelling of micro-seismic and infrasound noise radiated by a wind turbine

Soil Dynamics and Earthquake Engineering,Volume 99, August 2017, Pages 108–123

Theodore V. Gortsasa, b, Theodoros Triantafyllidisa, Stylianos Chrisopoulosa, Demosthenes Polyzosb,

a) Institute of Soil Mechanics and Rock Mechanics Karlsruhe Institute of Technology (KIT), 76128 Karlsruhe, Germany

b) Department of Mechanical Engineering & Aeronautics, University of Patras, Patras GR-26500, Greece

Received 21 March 2017, Revised 2 May 2017, Accepted 3 May 2017, Available online 16 May 2017

https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2017.05.001

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026772611730297X

Windwahn-Hinweis

Im festgestellten Frequenzbereich der größten Störungen laut der Studie zum Körperschall der KIT und der Uni Patras von 5-10 Hz finden sich die Eigenschwingungen z.B. folgender Organe:

Abdomen (4-10Hz), Generelles Unwohlsein (4-9Hz), Brust (5-7 Hz), Beeinflussung des Atmens (4-8Hz), Schulterpartie (4-5Hz), Knie gebeugt (2Hz), Arm (5-10Hz),
Wirbelsäule (10-12Hz)
Dr. Amanda Harry, UK, nach G. Rasmussen, DK und Robert Koch Institut und ISO Standards 2631
Sehr viele der von Schall Betroffenen beschriebenen Krankheitssymptome finden sich in o.g. Organen.
JR

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