Szélerőművek zajhatásának vizsgálata az MSZ 15036 és ISO 9613 hangterjedési szabványokkal kritikus észrevételek Mészáros Ferenc ferenc@relief.hu +36 20 957 6742 Magas Bakony Környezetvédelmi Egyesület 2006. június Ez a dokumentum elektronikus formában elérhető a http://www.relief.hu/szeleromu/msz15036_kritikus_eszrevetelek.doc valamint a http://www.relief.hu/szeleromu/msz15036_kritikus_eszrevetelek.pdf 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 15036 [3], valójában azonban az ISO 9613-2 szerint készült [4]. A szélerőmű beruházás ellenzőiként a környezetvédelmi engedély alapjául szolgáló Előzetes Környezeti Hatástanulmányt részletesen megvizsgáltuk. A zajszámítás ellenőrzése kapcsán az MSZ 15036 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 15036 haladéktalan revíziójára, de legalábbis valamilyen hibajegyzék közzétételére is szükség van. A vizsgálatainkat és a javaslatainkat az alábbiakban foglaljuk össze.
Az MSZ 15036 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 9613-1-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 = -6.8346 * (273.15/T)**1.261 + 4.6151 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
11. A talajközeli csillapítás frekvenciafüggetlen módszeréből hiányzik a talajról történő visszaverődés figyelembevétele (ez a (11) összefüggés az ISO 9613-2-ben). Az MSZ 15036 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 15036 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 15036 revíziójakor az alábbiakra javasoljuk a szabvány szövegében kitérni: 1. Az ISO 9613-1 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 9613-2 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
3. Az ISO 9613-2 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 9613-2 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 9613-2, mind az MSZ 15036 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 9613-2 (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 9613-2, 5. táblázat). Ez azt jelenti, hogy az ISO 9613-2 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 15036-ból már hiányzik. (Egyébként az ISO 9613-2 2. 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 9613-2 5. 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 15036 nem nyilatkozik, és a tapasztalataink szerint pl. közigazgatási határozatok előkészítésében résztvevő zajvédelmi szakértők sincsenek teljesen tisztában ennek az összefüggésnek az ISO 9613-2-ben dokumentált korlátaival. 5. Mivel az MSZ 15036-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 9613-2 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
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 9613-2 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 9613-2 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 80-100-120 m-es széltornyokon elhelyezkedő, 100-110 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 9613- ban szereplő, a talajközeli csillapítást számszerűsítő összefüggések a magasan lévő szélturbinákra alkalmazhatók legyenek. Javaslatok Mindezidáig arról volt szó, hogy az MSZ 15036 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 15036-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
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. http://www.relief.hu/szeleromu/ekht_zaj_harskut.pdf [2] ÁNTSZ szakhatósági hozzájárulás (2004) http://www.relief.hu/szeleromu/antsz_zaj_harskut.pdf [3] Hangterjedés a szabadban MSZ15036 (2002) http://www.relief.hu/szeleromu/hangterjedes_a_szabadban_msz15036.pdf [4] Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 2 (1996) http://www.relief.hu/szeleromu/attenuation_of_sound_iso9613-2.pdf [5] Attenuation of sound during propagation outdoors, Part 1 (1993) http://www.relief.hu/szeleromu/attenuation_of_sound_iso9613-1.pdf [6] Levélváltás Keith Attenborough professzorral (2006). http://www.relief.hu/szeleromu/keith_attenborough+iso9613.pdf [7] Noise Immission from Wind Turbines. Az Európai Bizottság által finanszírozott projekt összefoglalója (1999). http://www.relief.hu/szeleromu/noise_immission_from_wind_turbines.pdf [8] Noise from Offshore Wind Turbines. Danish Ministry of the Environment (2005). http://www.relief.hu/szeleromu/noise_from_offshore_wind_turbines.pdf [9] Statutory order from the Ministry of Environment No. 304 of May 14, 1991, on noise from windmills (1991) http://www.relief.hu/szeleromu/dme_304_1991.pdf 6