Bellmann et al. Seite 1 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Hydroschallmessungen Ein Erfahrungsbericht aus der Praxis
oder Welche Fragen sind noch offen?
Dr. M. A. Bellmann, P. Remmers, H. Holst, S. Gündert, R. Matuschek, T. Drost
M. Müller und Dr. M. Schultz von Glahn
Itap GmbH
Institut für technische und angewandte Physik
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Standard • 750 m und 1.500 m (im Baufeld)
• im nächstgelegenen FFH Gebiet (max. 20 km entfernt)
• Messung bei jeder Rammung & pfahlgenau
Zusatz • Referenzmessungen nach BSH (2013) mit und ohne Schallschutz ->
Messsystemanzahl im Baufeld von 2 auf 4 bis 8
• Messungen in der Wassersäule (Standard 2 m)
• Zusatzmessgeräte im nächstgelegenen FFH-Gebiet (Anzahl > 1)
• „Hydroschall-Online“ Monitoring
Effizienzkontrolle nach StUK Rammschall
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• Windparks Deutschland: 10(StUK)
• Windparks Europa: 6
• Konverter, Umspannstationen & diverse Testpfähle
• Summe: > 800 Piles (mit Schallschutz > 700)
• Messungen in bis zu 13 verschiedenen Entfernungen / Richtungen
• Messabstände: 20 m (akust. Nahfeld) und > 100.000 m (akust. Fernfeld)
• Messungen mit bis zu 16 unterschiedlichen Hydrophonen
• Rammschläge: > 10.000.000
Überblick Datenbasis der itap GmbH
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Wie hängen die beurteilungsrelevanten Kenngrößen SEL und LPeak ab von:
• Pfahldurchmesser
• Mantelfläche
• Rammenergie
• Bodenverhältnisse
• Raumrichtungen
• Entfernung
• Hydrophonhöhe
Einflussfaktoren
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Einflussfaktoren Pfahldurchmesser
0 1 2 3 4 5 6 7 8130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
Durchmesser /m
Peg
el
/dB
re 1
µP
a
Messergebnisse SEL normiert auf 750m
Messergebnisse LPeak
normiert auf 750m
Durchschnittlicher Pegelverlauf
Durchschnittlicher Pegelverlauf +5dB
Durchschnittlicher Pegelverlauf -5dB
Differenz SEL5 – SEL50 ≈ 2 dB
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Einflussfaktoren Mantelfläche (Monopile vs. Jacket)
Gesamter Pfahl Impulsramme Start der
Rammung
Rammung unter
Wasser
Monopile Jacket
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Zeit
Einflussfaktoren Mantelfläche
Monopile vs Jacket
Zeit
Monopile / Mantelfläche konstant
3 – 5 dB
Zeit Jacket oder Tripod / Mantelfläche nimmt ab
Zeit
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Einflussfaktoren Rammenergie
165
170
175
180
0 200 400 600 800 1 000
SE
L, dB
re 1
µP
a2s
Blow energy, kJ
165
170
175
180
0 200 400 600 800 1 000 1 200 1 400
SE
L , d
B
re 1
µP
a²s
Blow energy, kJ
Horns Rev 2, Brandt et al., 2011
Rammenergie / kJ
Rammenergie / kJ
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
~2,5 dB pro Verdopplung
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Einflussfaktoren Rammenergie & Penetrationstiefe
Zeit
Soft-start
SEL5
SEL5
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
Eind
ringtiefe / m
R
amm
energie / kJ
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Einflussfaktoren Rammenergie & Penetrationstiefe
Zeit
Soft-start
SEL5
SEL5
Keine „starken“ Bodenkopplungseffekte vorhanden:
SEL hoch korreliert mit
Penetrationstiefe und Rammenergie
SEL5 bei ca. 75% der max. Rammenergie erreicht
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
Eind
ringtiefe / m
R
amm
energie / kJ
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Einflussfaktoren Bodenschichtungen (Bsp. OWP London Array)
Bodenschichtung (verschiedenen Härtegrade) + Rammenergie
F05 F04
COWI (2010)
Monopile Monopile
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Einflussfaktoren Entfernung 1
2 Fundamente Messungen: 55 m bis 27.000 m 27 Messpositionen 2 m ü. Grund kein Schallschutzsystem
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Einflussfaktoren Entfernung 2 (OWP BU)
Hintergrundgeräusche 100 dB bis 120 dB je nach Wetterlage
750 m 1.500 m
8.000 m (C-POD BU1)
20.000 m (C-POD BU2
Bellmann et al. Seite 14 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Einflussfaktoren Entfernung 2 (OWP BU)
Hintergrundgeräusche 100 dB bis 120 dB je nach Wetterlage
750 m 1.500 m
8.000 m (C-POD BU1)
20.000 m (C-POD BU2
An Messposition „S13“ Entfernung > 30 km
kein Rammschlag detektierbar !
Bellmann et al. Seite 15 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Einflussfaktoren Entfernung 2
Ohne Schallschutz
Mit Schallschutz
8 km 19 km 1.500 m 750 m
Bellmann et al. Seite 16 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Einflussfaktoren Entfernung 2
Ohne Schallschutz
Mit Schallschutz
8 km 19 km 1.500 m 750 m
1,7 km 24 km 1.500 m 750 m
Bellmann et al. Seite 17 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Einflussfaktoren Raumrichtung
158 dB 155 dB
157 dB normiert auf 750 m 157 dB
normiert auf 750 m
Messbare Differenzen ≤ 4 dB Messunsicherheit ± 2 dB Bei größeren Differenzen: • Messgerät defekt • Hindernis • Schallschutz teilweise
defekt
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Einflussfaktoren Hydrophonhöhe
Hydrophon
Line-Array
Kanal
Abstand
[m] Hydrophonhöhe [m] SEL5 [dB]
16
20
24,5 188
15 23 189
14 21,5 190
13 20 191
12 18,5 190
11 17 191
10 15,5 191
9 14 -
8 12,5 192
7 11 192
6 9,5 193
5 8,0 192
4 6,5 191
3 5,0 192
2 3,5 192
1 2,0 194
StUK konforme
Höhe
Zeit
2 m ü. Grund
25 m ü. Grund
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zeitlicher Verlauf OWP BU SEL5 vs Installation & Schallschutzsystem
Ohne Schallschutz
IHC-NMS + red. Rammenergie
IHC-NMS + BBC + red. Rammenergie
BBC defekt 3 x Messdaten: 2 x< 160 dB 1x > 160 dB
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
Fundament
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Zeit
Häu
figk
eit
SEL / dB re 1 µ Pa2s
Parallelrammungen
Baustelle 1
Baustelle 2
Keine klare Trennung möglich
Baustelle 1
Baustelle 2
Keine klare Trennung möglich
SEL
/ d
B r
e 1
µ P
a2s
Bellmann et al. Seite 21 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Zeit / s
Schalld
ruck / P
a
Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung
Dauer
~ 100 ms
~ 150 ms
~500 ms
Bellmann et al. Seite 22 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung
Bellmann et al. Seite 23 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung
Bellmann et al. Seite 24 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Pegelgrößen Rammimpuls vs. Entfernung
Parallelrammungen
S/N (?)
Bellmann et al. Seite 25 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Hintergrundschallmessung
Lärmschutzwerte
Zeit (1 Monat)
Windklassen • Hoch • Mittel • Niedrig
Bellmann et al. Seite 26 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Hintergrundschallmessung
Lärmschutzwerte
• Starke zeitliche Schwankungen • Nicht notwendigerweise „Wetterabhängig“ • z. T. Schiffsvorbeifahrten
Zeit (1 Monat)
Windklassen • Hoch • Mittel • Niedrig
Bellmann et al. Seite 27 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Pegelgrößen
Lärmschutzwerte • SEL5 ≤ 160 dB LPeak ≤ 190 dB
• Vermeidung von Verletzungen (TTS & PTS)
• Hohes Signal-Rauschverhältnis
Messungen • Im Baufeld kein Problem
• Außerhalb des Baufeldes z. T. großes (Auswertungs-) Problem (Störgeräuschen & Hintergrundgeräuschen)
Störung / Vertreibung • SEL Wert z.T. nicht auswertbar
• SEL Wert keine sinnvolle Pegelgröße ? -> Leq besser geeignet (?)
Bellmann et al. Seite 28 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Zusammenfassung
• Große Datenbank mit > 10.000.000 Rammschlägen vorhanden.
• Pegelgrößen hängen von folgenden „Parametern“ ab:
– Pfahldurchmesser
– Mantelfläche
– Ggfs. Bodenkopplungen
– Verwendeter Rammenergie
– Entfernung
– Hydrophonhöhe
• 6,0 m Monopiles können mit SEL5< 160 dB gegründet werden.
• Kein Rammschlag von OWP BU an „S13“ (Entfernung > 30 km) hörbar !
• Parallelrammungen können eine Erhöhung der Pegelwerte bewirken (aber nur bei geringen Entfernungen zueinander oder „vergleichbaren Pegelwerten“)
Bellmann et al. Seite 29 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Offene Punkte
• Weitere Einflussfaktoren ? (Pfahllänge , Einbindetiefe … ?)
• Wissensbasis Kombination aus Schallschutzsystemen erweitern.
• Einzelereignispegel in großen Entfernungen nicht berechenbar. Alternative ?
• Welchen akustischen Parameter nimmt man für Störung und Vertreibung von Schweinswalen ?
Bellmann et al. Seite 30 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Bellmann et al. Seite 31 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014
Quelle: ESRa Kunte
Quelle: ESRa Kunte
Quelle: ESRa Kunte
Quelle: ESRa Kunte
Quelle: ESRa Kunte
Quelle: Trianel Lang
Quelle: Trianel Lang
Dank an:
• Alle Schallschutzhersteller
• Alle OWP Betreiber
• Alle Baufirmen
• BMU / PTJ /BSH / BfN / …
• Alle Kollegen