1. TUULIVOIMAMELU
CARLO DI NAPOLI
PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA
TEHOKKUUS- JA MITTAUSPALVELUT
TUULIKIERTUE 2013 - HAMINA

2. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 2
TUULIVOIMAMELU– OHJELMA
1.Perusteita
2.Tuulivoimala melulähteenä
3.Tuulivoimamelun luonne
4.YM:n tuulivoimamelun mallinnus- ja mittausohje
5.Meluntorjunta tuulivoimassa

3. 2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU3
 ÄÄNI on väliaineessa etenevää aaltoliikettä. Ilmassa äänellä on nopeus joka on
riippuvainen mm. ilman lämpötilasta. Eri väliaineissa ääniaalto kulkee eri nopeuksilla
väliaineen ominaisuuksien mukaan.
 Ääni syntyy vain erittäin pienen paineenmuutoksen seurauksena ilmassa. Korvan eri
osat kykenevät muuttamaan äänen ”ymmärrettävään” muotoon ja ihminen pystyy
havaitsemaan ääntä matalista äänen värähtelytaajuuksista (20 Hz) korkeampiin
taajuuksiin (20 000 Hz) asti.
 Kuuloaistin herkkyys vaihtelee eri taajuisille äänille, jolloin vaihtelevat myös melun
haitallisuus, häiritsevyys sekä kiusallisuus (melun impulssimaisuus tai
kapeakaistaisuus)
 MELU ja YMPÄRISTÖMELU on käsite, jolla ymmärretään äänen negatiivisia
vaikutuksia, ei-toivottua ääntä josta seuraa ihmisille haittaa. Melu on siis fysikaalisten
mittareiden lisäksi myös hyvin pitkälti subjektiivinen käsite, jossa kuulijan omilla
tuntemuksilla ja äänenerotuskyvyllä on oleellinen merkitys.
f
c

t
f
1
2



1. PERUSTEITA

4. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 4
1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEITÄ - TAAJUUTASO
 Infraääni: 0-20 Hz
 Pientaajuinen ääni (”basso”): 16 Hz – 160 Hz
 Normaali ääni: 160 Hz – 20 000 Hz
 Ultraäänet: 20 000 Hz =>

5. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 5
1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET -
DESIBELIASTEIKKO
Äänenpaine,
μPa
Tyypillinen äänilähde Äänenpainetaso, dB
1 00 000 000 Suihkumoottori 134
10 000 000 Rock-konsertti 114
1 000 000 Suuri teollisuusmoottori 94
100 000 Yleistä toimistomelua 74
10 000 Toimistohuone 54
1 000 Hiljainen luontoalue 34
100 Erittäin hiljainen huone 14
20 Kuulokynnys 0
 Äänen voimakkuutta mitataan käyttäen logaritmista desibeliasteikkoa (dB), jossa
äänenpaineelle (eli hyvin pienelle paineenmuutokselle) käytetään referenssipainetta 20
μPa ilmalle. dB-asteikko on siis keinotekoisesti luotu asteikko äänenpaineen suuren
muutosvälin “puristamiseksi” helposti ymmärrettäväään/käytettävään muotoon.
Kuuloaistin taajuusvastetta mallinnetaan nk. A-taajuuspainotuksella ja ilmaistaan usein
A-kirjaimella dimension perässä, esimerkiksi dB(A)

6. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 6
1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - PAINOTUKSET
• Kuuloaistin herkkyys vaihtelee
eri taajuisille äänille, jolloin
vaihtelevat myös melun
haitallisuus, häiritsevyys sekä
kiusallisuus. Nämä tekijät on
otettu huomioon äänen
taajuuskomponentteja
painottamalla.
• Yleisin käytetty taajuuspainotus
on A-painotus, joka perustuu
kuuloaistin taajuusvasteen
mallintamiseen ja ilmaistaan
usein A-kirjaimella dimension
perässä, esimerkiksi dB(A)

7.  Tietyn lokaation äänimaisema
sisältää kaikkien alueen
melulähteiden yhtäaikaista ääntä,
jossa ovat kaikki spektrit mukana
yhtäaikaisesti.
 Keskiäänitaso Leq (tunnetaan
myös termillä Ekvivalenttitaso)
vastaa jatkuvaa vakioäänitasoa ja
on siten mittausjakson tehollinen
keskiarvo
 Äänen logaritmisuudesta johtuen,
Leq korostaa suurimpia mitattuja
arvoja!
 A-taajuuspainotus + ekvivalenttinen
melu => LAeq
1.AKUSTIIKAN PERUSKÄSITTEET - KESKIÄÄNITASO
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU

8. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 8
1. ÄÄNIAALLON ETENEMINEN – ILMAKEHÄN
VAIKUTUS
m
m
YLÖSPÄIN
ALASPÄIN
m
m
Lämpötilaprofiilin vaikutus
Tyypillinen tila päivällä
Tyypillinen tila yöllä

9. 2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 9
2. TUULIVOIMALA MELULÄHTEENÄ
Aerodynaamisen melun lähteet
– Siivet (Virtausmelu, ”Swish”)
– Jättöreunamelu (turbulenssikohina)
– Johtoreunamelu (tulovirtauksen
turbulenssi)
– Tylpän reunan tai kärjen pyörteily
– Siipi-Torni
– siiven imupuolen ja tornin
välinen virtausmelu (”BTI”)
Konemelun lähteet
– Vaihteisto
– Generaattori
– Taajuusmuuttaja
– Kääntömoottorit
– Kääntöjarrut
– Jäähdytyspuhaltimet

10. 2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 10
2. TUULIVOIMALA MELULÄHTEENÄ – MEKAANINEN
KONEMELU
 Konehuone
– Vaihteisto (hammastukset,
laakerit, jäähdytys)
– Generaattori (roottori, staattori,
laakerit, jäähdytys)
– Invertteri (korkeataajuuksinen
melu)
– Kääntömoottori (moottori, jarrut)
 Torni
– Runkoääni
– Seisovat aallot
– Torni toimii värähtelyn välittäjänä,
yleisesti ei emittoijana
– Siiven ja tornin interaktio

11. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 11
3. TUULIVOIMAMELUN LUONNE
 Akseliin kiinnitetyt siivet pyörivät
=> siiven virtausmelulähde liikkuu
koko ajan
 Syntyy suhahtava ”swish” –ääni
lavan ohittaessa havaitsijaan
nähden sopivan kohdan (ei torni!)
 Tätä melun ominaisuutta
kutsutaan amplitudimodulaatioksi
(äänitason lasku ja nousu)
 Tietyissä säätilanteissa ”swish”
suhahdus muuttuu ”thump” –
ääneksi (ei täysin tyhjentävästi
selitetty)
Aika
Äänitaso,dB(A)
Lähde: S. Oerlemans, SIROCCO, EU 5th framework
program, 2007

12. COPYRIGHT©PÖYRY
3. TUULIVOIMAMELUN LUONNE – PIENTAAJUINEN
MELU
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 12
 Virtausmelu usein painottunut
alemmille taajuuksille (basso)
 Tasoltaan tuulivoimamelun
pientaajuinen melu on varsin
matalaa
 Pientaajuista melua lisäävät
koneiston komponentit
 Infraääni on yleisesti havaittavuuden
alapuolella jo lähellä voimalaa

13. 2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 13
4. TUULIVOIMAMELUN MALLINNUS- JA MITTAUS
 Ympäristöministeriön hanke (2013)
tuulivoiman melumallinnusten ja –
mittausten ohjeistamiseksi
 Tavoitteena menettelytapojen
yhtenäistäminen
 Vaiheistettu mallinnus
– Vaihe I: YVA, Kaavoitus, Rakennuslupa
(ISO 9613-2)
 Maksimivaikutusperiaate
– Vaihe II: Ympäristölupa (Nord2000)
 Vaativampi mallinnus, jossa
meluoptimoinnit voidaan esittää
 Ministeriö julkaisee virallisen ohjeen
syksyn 2013 aikana
 VTT:n suositus ohjeiksi saatavilla YM:n
nettisivuilta!

14. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 14
5. MELUNTORJUNTA TUULIVOIMASSA
 Melun vaimentaminen voidaan tehdä:
1. Lapakulman säädöllä => alentamalla roottorin
kierrosnopeutta => alentaa virtausmelun määrää
=> laskee tuotantotehoa.
 Voidaan saavuttaa 5-6 dB:n melun
alentuminen
 Voidaan ohjelmoida ajan ja säätilan mukaan
2. Lapaprofiilia muokkaamalla, esim. ohuemmalla
jättöreunalla (päätös ostovaiheessa)
3. Siiven jättöreunan sahalaidoittamisella =>
vaikutusta virtausmelun määrään
4. Siiven jättöreunan harjaksilla => hyviä
kokemuksia maailmalta, mutta ei vielä
kaupallisessa käytössä
 Tällä hetkellä siipipinnan optimoineilla
saavutetaan 2-3 dB:n vähennys ilman että
tehoa joudutaan laskemaan
Sahalaidoitus
Lapakulman säätö
Tuulensuunta
(Wind Turbine Noise Book, Multi-Science Publishing, UK, 2011)

15. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 15
LISÄTIETOA

16. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 16
LISÄTIETOA

17. COPYRIGHT©PÖYRY
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 17
Kiitos!
Yhteystiedot:
Carlo Di Napoli
Pöyry Finland Oy
Gsm: +358 40 5857674
carlo.dinapoli@poyry.com

18. COPYRIGHT©PÖYRY
THANK YOU!
2.10.2013
PÖYRY FINLAND OY ENERGIA - TUULIVOIMAMELU 18