Szélerőművek zajhatásának vizsgálata az MSZ és ISO 9613 hangterjedési szabványokkal kritikus észrevételek

Átírás

1 Szélerőművek zajhatásának vizsgálata az MSZ és ISO 9613 hangterjedési szabványokkal kritikus észrevételek Mészáros Ferenc Magas Bakony Környezetvédelmi Egyesület június Ez a dokumentum elektronikus formában elérhető a valamint a címről. Bevezetés A címben szereplő két hangterjedési szabvánnyal a Hárskút és Lókút közigazgatási területére tervezett szélerőmű telep zajhatásának számítása [1] kapcsán találkoztunk. A zajszámítás a szélturbináktól mintegy 1 km-re eső számítási pontra 39 db zajterhelést prognosztizált, amely a jelenleg érvényes határértéktől 1 db-lel marad el és így ÁNTSZ a környezetvédelmi engedélyezési eljárás során a szakhatósági hozzájárulását megadta [2] (a hozzájárulás szövegében a 29 db elírás, helyesen 39 db). A számítás szövege szerint a számítás az MSZ [3], valójában azonban az ISO szerint készült [4]. A szélerőmű beruházás ellenzőiként a környezetvédelmi engedély alapjául szolgáló Előzetes Környezeti Hatástanulmányt részletesen megvizsgáltuk. A zajszámítás ellenőrzése kapcsán az MSZ számos hibájára, illetve hiányosságára derült fény. Jórészt az Interneten, ill. egyéb forrásokból elérhető információk alapján az a vélemény alakult ki bennünk, hogy ezek a hangterjedési szabványok nem megfelelő eszközök szélerőművek zajhatásának meghatározására, és ezt a véleményünket az általunk megkeresett zajszakértők osztják is. Ezért úgy gondoljuk, hogy elsősorban a szakhatósági munka szakmaiságának megerősítése érdekében az ISO 9613 már folyamatban lévő megújítása mellett az MSZ haladéktalan revíziójára, de legalábbis valamilyen hibajegyzék közzétételére is szükség van. A vizsgálatainkat és a javaslatainkat az alábbiakban foglaljuk össze.

2 Az MSZ hibái A szabványban sajnos számos elírás, sajtóhiba található, valamint alapvető összefüggések kimaradtak, így a szabvány alkalmazása nagyon megnehezül. Az ipari zajtérképező szoftverek (IMMI, Cadna, SoundPlan stb.), jóllehet ezekkel a hibákkal jellemzően nem terheltek, az áruk miatt általában nem érhetők el egy önkormányzat, egy civil egyesülés vagy egy közigazgatási szerv számára. Ugyanakkor a szabványban szereplő összefüggések meglehetősen egyszerűek, akár egy táblázatkezelő vagy egy térinformatikai szoftverben is könnyen implementálhatók, és így a hibák kijavítása után különféle létesítmények zajhatásának vizsgálata az eseti felhasználók számára is hozzáférhetőbbé válna. A szabványban a következő hibákat vettük észre, és javasoljuk kijavításra: 1. A C mellékletben szereplő összefüggések a 3. táblázatban szereplő értékeket (hangelnyelési együtthatókat) nem állítják elő. A h r változó helyén téves a levegő relatív légnedvességét szerepeltetni, ez helyesen a vízpára h molkoncentrációja százalékban kifejezve (ld. ISO ban a 2. oldalt, valamint a B mellékletet [5]). A h r relatív légnedvességből a vízpára h molkoncentrációját a p sat telítettségi páranyomás számításán keresztül kapjuk meg (** a hatványozás jele), ez az összefüggés tévesen hiányzik a szabványból: p sat / p r = 10**C ahol C = * (273.15/T)** p r a referencia légnyomás [kpa] valamint h = h r * p sat / p r 2. A (C1) képletben a p SO téves, helyesen p S0 (pé-index-nagy-es-nulla). Az 1. táblázatban sajtóhiba miatt nem szereplő változók jelentésének értelmezése felesleges erőfeszítést igényel, a szabvány elektronikus formában elérhető változatában a kereséskor az O és a 0 közötti különbségnek jelentősége van. 3. A (C2) képletben a p SO téves, helyesen p S0 (pé-index-nagy-es-nulla). 4. A (C2) képletben a T O téves, helyesen T 0 (nagy-té-index-nulla). 5. A (C2) képletben a kapcsos zárójelben lévő kifejezés valójában egy exponenciális függvény argumentuma. 6. A (C3) képletben az -5/2 hatvány negatív előjele helyén egy értelmezhetetlen pont áll. 7. A (C3) képletben az f r0 téves, helyesen f ro (ef-index-er-nagy-o). 8. A (C3) képletben szereplő f ro és f rn relaxációs frekvenciák nem szerepelnek az 1. táblázatban. 9. A (C4) képletben a T O téves, helyesen T 0 (nagy-té-index-nulla). 10. A (C4) képletben a p si téves, helyesen p s0 (pé-index-es-nulla). 2

3 11. A talajközeli csillapítás frekvenciafüggetlen módszeréből hiányzik a talajról történő visszaverődés figyelembevétele (ez a (11) összefüggés az ISO ben). Az MSZ hiányosságai A szabványban szereplő összefüggések egy része (pl. a geometriai csillapodás a távolság függvényében, vagy a légkör hangelnyelése miatti hangnyomásszint-csökkenés) tisztán elméleti megfontolásokon alapul, mások viszont tapasztalati úton, azaz mérések sokaságából szintetizálódott empirikus képletek (pl. a talaj, a meteorológiai viszonyok vagy a növényzet hatása, stb.). Az összefüggéseknek ez az utóbbi csoportja a szabvány kidolgozásának idején a megfigyelésekre/mérésekre azokkal statisztikailag jól illeszkedő, ám semmilyen hangterjedési mechanizmust nem hordozó (matematikailag nem modellező) formulák szerkesztésével jött létre (többváltozós nemlineáris regressziók). A tapasztalati összefüggések jellemző és alapvető tulajdonsága, hogy a független változóiknak (esetünkben a hangforrások frekvenciája, távolsága, magassága, stb.) abban az értéktartományában megbízhatók, azaz ott működnek jól, amelyből annak idején a statisztikailag adekvát modelleket létrehozták. Mint a modellek általában, ezek a nemlineáris regresszión alapulók sem abszolút pontosak, hanem némi bizonytalansággal terheltek. A statisztikai modellek eltérésének mértéke az eredeti mérésektől fontos információ az alkalmazásuk kapcsán elvégzett számítások pontosságára, végeredményben a számítási eljárás alkalmasságának megítélésére nézve. Így az eredeti értelmezési tartományok és a statisztikai modell pontosságának megadása tankönyvben, számítási segédletben, szakvéleményben, de különösképpen szabványban és jogforrásban alapvetőnek nevezhető, ezek hiányában a tapasztalati összefüggések legalábbis vitathatók, rosszabb esetben érvénytelenek. A felsorolt sajtóhibák mellett a szabványnak talán a legfőbb hiányossága a benne szereplő tapasztalati összefüggések alkalmazhatósági feltételei (értelmezési tartomány és pontosság) megadásának elmulasztása, jóllehet ezek a feltételek az MSZ alapjául szolgáló VDI 2714 német irányelvből ugyancsak eredeztethető ISO 9613-ban megtalálhatók. Új típusú, vagyis az eredeti mérések által le nem fedett hangforrások (pl. szélerőművek) zajhatásának a számszerűsítésekor ezeknek a feltételeknek a hiánya zavart, tévedést, felesleges vitákat, jogsérelmet okozhat, ezért az MSZ revíziójakor az alábbiakra javasoljuk a szabvány szövegében kitérni: 1. Az ISO szabványból (a) a levegő hangelnyelésével kapcsolatos, azt befolyásoló tényezők (a hangforrás spektruma, légnyomás, relatív páratartalom, léghőmérséklet), (b) ezek szerepe, jelentősége, (c) a hangterjedés szempontjából konzervatívnak számító körülmények kiemelése, (d) a számítás pontossága. 2. Az ISO szabvány (1 Scope) pontjában szereplő alkalmazási területek megemlítése, beleértve az ISO-hoz hasonlóan azoknak a felsorolását is, amelyekre ez a szabvány nem alkalmazható, pl. a levegőben levő repülőgépre, a bányászati és haditechnikai eredetű robbantások mellett a szélerőművekre sem (ld. alább). 3

4 3. Az ISO szabvány (5 Meteorological conditions) pontjában szereplő szélsebességnek, mint az alkalmazás feltételének a feltüntetése (1-5 m/s a talaj felett 3-11 m magasságban mérve). 4. Az ISO szabvány (7.3 Ground effect A gr ) a talajközeli csillapítás számításához további feltételeket rendel, úgymint a csillapításban résztvevő térszín lapossága, vagy a hangforrás és az észlelési pont magasságának, ill. távolságának aránya. Mind az ISO , mind az MSZ kétféle számítást közöl a talajközeli csillapítás mértékének meghatározására: egy oktávonkénti frekvenciafüggő, valamint egy frekvenciafüggetlen módszert. A frekvenciafüggetlen módszerből tévesen hiányzó, már említett talajról történő visszaverődésen kívül ezeknek az összefüggéseknek az érvénye is majdnem teljesen hiányzik a szabványból. A frekvenciafüggő módszer ismertetésénél az MSZ15036 ugyan megemlíti a 10(h Q + h A ) < s feltételt, ahol - h Q a hangforrás magassága - h A az észlelési pont magassága - s a hangforrás és az észlelési pont közti távolság ami 100 m magas széltorony és 5 m magas észlelési pont esetén azt jelenti, hogy ezt a módszert csak az észlelési ponttól 1050 m-nél távolabb eső szélerőművekre lehet alkalmazni. Ugyanakkor az ISO (9 Accuracy and limitations of the method) pontja az alkalmazható távolság felső határát, amely alatt a szabvány egyáltalán megadja a közölt összefüggések pontosságát, 1000 m-ben jelöli meg (ISO , 5. táblázat). Ez azt jelenti, hogy az ISO szerint valójában nem létezik olyan tartomány, amelyre a frekvenciafüggő talajközeli csillapítás az említett geometriájú probléma esetén számítható volna azonban ugyanezen összefüggések korlátainak dokumentálása az MSZ ból már hiányzik. (Egyébként az ISO ábrájából is leolvashatóan a 3. táblázat összefüggései néhány m-nél magasabb és nagy távolságban lévő hangforrások esetén kimerülnek, azaz nem vállalkoznak arra, hogy lényegi információt szolgáltassanak a talajközeli csillapodásról.) A frekvenciafüggetlen talajközeli csillapítás mértéke az említett ISO táblázat alapján ugyancsak 1000 m-nél közelebbi, valamint 30 m-nél alacsonyabb hangforrások esetén határozható meg, és ez a (modern, magas) szélerőműveket kizárja az összefüggés érvényéből. Ugyanezen összefüggés alkalmazhatóságáról az MSZ nem nyilatkozik, és a tapasztalataink szerint pl. közigazgatási határozatok előkészítésében résztvevő zajvédelmi szakértők sincsenek teljesen tisztában ennek az összefüggésnek az ISO ben dokumentált korlátaival. 5. Mivel az MSZ ban közölt képletek ugyanazok, mint az ISO 9613-ban lévők, ezért azok alkalmazhatósági feltételeit az ISO-val megegyezően kellene dokumentálni. Ezekről a feltételekről az ISO a 9 Accuracy and limitations of the method pontban nyilatkozik. Ennek a pontnak valamennyi bekezdése és mondata igen tanulságos, mindazonáltal kiemelhető közülük, hogy a már említett 5. táblázatban 4

5 szereplő, db-ben kifejezett eltérések nem a szabvánnyal elérhető előrejelzés pontosságát jelentik, hanem a szabványban szereplő összefüggésekkel számított hangnyomásszintek és az eredeti mérések közti különbséget. Az ISO szövege szerint (NOTE 24) a számított hangnyomásszintektől az egy adott helyen és időben mért értékek az 5. táblázatban közöltnél számottevően nagyobb mértékben is eltérhetnek. Az ISO 9613 és a szélerőművek, mint zajforrások Az ISO szabvány (1 Scope) pontjából kiolvashatóan a szabvány földön lévő ( ground-based ) zajforrásokra érvényes, és nem terjed ki a hatása pl. a légiközlekedés zajhatásának számítására ( does not apply to sound from aircraft in flight ). A szabvány a szélerőműveket explicit módon ugyan nem említi, ugyanakkor a m-es széltornyokon elhelyezkedő, dba zajkibocsájtású turbinák, valamint az azoktól több száz méter, esetleg néhány kilométer távolságban elhelyezkedő észlelési pont(ok) mégis inkább egy éppen fel- vagy leszálló repülőgép zajhatásával kapcsolatban előadódó paraméterekre emlékeztetnek, mint a közúti vagy a vasúti közlekedés, ipari berendezések, üzemek, stb. zajszámítására. A nemzetközi szabvánnyal kapcsolatos kételyeinkkel megkerestük annak egyik kimunkálóját, Keith Attenborough professzort, az Applied Acoustics főszerkesztőjét, aki a válaszában [6] egyértelműen kifejtette, hogy az ISO 9613 kidolgozása idején a magasan elhelyezett szélturbinákat nem vették figyelembe, így az sem várható, hogy az ISO ban szereplő, a talajközeli csillapítást számszerűsítő összefüggések a magasan lévő szélturbinákra alkalmazhatók legyenek. Javaslatok Mindezidáig arról volt szó, hogy az MSZ miért nem alkalmas szélerőművek zajhatásának a számítására, ugyanakkor Magyarországon lassan több tucatra nő a szélerőműberuházások száma, és ez a tendencia egy darabig valószínűleg folytatódni is fog. Így a szabvány revíziójakor célszerű lenne valamilyen útmutatást adni a szélerőművek zajhatását illetően is. Ez az útmutatás követhet egy minimalista ( ezzel a szabvánnyal szélerőműveket ne ), egy maximalista (új módszer kidolgozása és közlése a szélerőművekre) vagy egy kompromisszumos (pl. ajánlások a nemzetközi irodalom alapján) programot, de az MSZ ban jelenleg található kvalitatív megjegyzések helyett valamilyen kvantitatív formában mindenképpen érdemes lenne kitérni a szélerőművek kapcsán tapasztalható, más hangforrásokhoz képest speciálisnak mondható hatásokra (pl. szél alatti hangterjedés 8-10 m/s szélsebesség mellett, atmoszférikus refrakció, elnyelődés/visszaverődés a talajon/talajról). Relevánsnak tekinthető irodalmi források [7] [8] szerint szélerőművek zajhatásának vizsgálata esetén ezek a hatások a szférikus geometriai csillapodás és a levegő hangelnyelésének figyelembevételéhez viszonyítva együttesen akár +2 db-lel is megnövelik a hangnyomásszinteket az észlelési pontokban. 5

6 A vonatkozó, kötelezően alkalmazandó dán szabvány [9] szélerőművek zajhatását a L p = L w L geom L atm + 3 db összefüggéssel rendeli meghatározni, amelyben - L p az észlelési pontban számított hangnyomásszint, - L w a kibocsátási teljesítmény, - L geom a távolságtól függő csillapodás, - L atm a levegő hangelnyelése, és - a +3 db konstans hivatott a fenti hatások együttes figyelembevételére. Irodalomjegyzék Az alábbi források némelyike szerzői jogi védelem alatt áll, ezeket a szerzők engedélye nélkül terjeszteni nem szabad. [1] Szabó István: Zaj- és rezgéskibocsátás A számítás menetének ismertetése. In: A Hárskút külterületére tervezett szélerőmű-park Előzetes Környezeti Hatástanulmánya. 15. melléklet (2004). Horváth Mérnöki Iroda Kft. Gödöllő. [2] ÁNTSZ szakhatósági hozzájárulás (2004) [3] Hangterjedés a szabadban MSZ15036 (2002) [4] Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 2 (1996) [5] Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 1 (1993) [6] Levélváltás Keith Attenborough professzorral (2006). [7] Noise Immission from Wind Turbines. Az Európai Bizottság által finanszírozott projekt összefoglalója (1999). [8] Noise from Offshore Wind Turbines. Danish Ministry of the Environment (2005). [9] Statutory order from the Ministry of Environment No. 304 of May 14, 1991, on noise from windmills (1991) 6