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

Bellmann et al. Seite 2 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 3 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

• 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

Bellmann et al. Seite 4 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Wie hängen die beurteilungsrelevanten Kenngrößen SEL und LPeak ab von:

• Pfahldurchmesser

• Mantelfläche

• Rammenergie

• Bodenverhältnisse

• Raumrichtungen

• Entfernung

• Hydrophonhöhe

Einflussfaktoren

Bellmann et al. Seite 5 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 6 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Einflussfaktoren Mantelfläche (Monopile vs. Jacket)

Gesamter Pfahl Impulsramme Start der

Rammung

Rammung unter

Wasser

Monopile Jacket

Bellmann et al. Seite 7 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Zeit

Einflussfaktoren Mantelfläche

Monopile vs Jacket

Zeit

Monopile / Mantelfläche konstant

3 – 5 dB

Zeit Jacket oder Tripod / Mantelfläche nimmt ab

Zeit

Bellmann et al. Seite 8 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 9 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Einflussfaktoren Rammenergie & Penetrationstiefe

Zeit

Soft-start

SEL5

SEL5

SEL

/ d

B r

e 1

µ P

a2s

Eind

ringtiefe / m

R

amm

energie / kJ

Bellmann et al. Seite 10 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 11 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Einflussfaktoren Bodenschichtungen (Bsp. OWP London Array)

Bodenschichtung (verschiedenen Härtegrade) + Rammenergie

F05 F04

COWI (2010)

Monopile Monopile

Bellmann et al. Seite 12 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

Einflussfaktoren Entfernung 1

2 Fundamente Messungen: 55 m bis 27.000 m 27 Messpositionen 2 m ü. Grund kein Schallschutzsystem

Bellmann et al. Seite 13 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

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

Bellmann et al. Seite 18 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 19 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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

Bellmann et al. Seite 20 BSH – Workshop Schallschutz Hamburg, 09.Oktober 2014

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