Miten ihminen voisi reagoida tuulen dynaamisen äänenpaineen aiheuttamiin infrataajuuksiin vs. tuulivoimalan aiheuttamiin infrataajuuksiin

Tuulen dynaaminen paine tarkoittaa painetta, joka alla olevan kuvaajan mukaan muodostuu tuulen nopeuden funkiona:

(ks. kuvaaja 1)

Tuulen dynaamista painetta voidaan kuvata myös tuulen kohinana (infrataajuudet < 20Hz).

Otetaan esimerkki, jolloin tuulen nopeus on vakio 25m/s (n. tuuliturbiinien maksimi). Tällöin tuulen dynaaminen paine ≈ 380N/m2.

Kun se muunnetaan dB(A):ksi, se antaa lukemaksi:

20log10 (p / p0) dB(A) = 20log10 (380 / 0.00002) dB ≈ 146dB(A)

Tyypillisesti 4.3MW:n tuulivoimala tuottaa ≈ 110dB(A) äänenpaine tason. Oletetaan, että havaitsija seisoo tuulivoimalasta 343m:n etäisyydellä (äänen nopeus ≈ 343m/s @ 20°C). Hän selvästi aistii tuulivoimalan lapojen sykkeen (≈ 1Hz) ts. infrataajuuden sekunnin kuluessa, mikä vaimenee etäisyyden neliössä matkalla 343m ≈ 51dB(A) seuraavasti:

2x = 343m

ln(2x) = ln (343)

x ln(2) = ln (343)

x = ln (343) / ln (2) = 8.422

28.422 ≈ 343m

8.422 x -6dB(A) ≈ -51dB(A)

110dB(A) – 51dB(A) ≈ 59dB(A)

Tuulivoimalan käynnistyessä, tuulen nopeus on siis 25m/s, jolloin tuulen dynaaminen paine ≈ 146dB(A) saavuttaa havaitsijan ≈ 14s:n kuluessa siitä, kun tuulivoimalan (≈ 1Hz) vaimentunut infrataajuus (≈ 59dB(A)) on jo saavuttamassa havaitsijan etäisyydellä 343m.

Eli havaitsija aistii ensin tuulivoimalasta lähteneen vaimentuneen ifrataajuuden (≈ 1Hz) ja vasta myöhemmin tuulen dynaamiseen paineen aiheuttamat ifrataajuudet. 

Toisaalta, tuulen suunta ja nopeus vaikuttavat äänen etenemiseen. Tuulen nopeuden voi laskea suoraan yhteen tyynessä ilmassa vallitsevan äänen nopeuden kanssa. Tuulen nopeus kasvaa käytännössä aina maanpinnalta ylöspäin. Näin tuulen nopeudella ja myös äänen nopeudella on gradientti, eli myötätuuleen äänen nopeus kasvaa ylöspäin ja vastatuuleen se pienenee. Myötätuulessa ääni kaartaa alaspäin ja vasta- tuulessa ylöspäin. Äänen nopeuteen siis oleellisesti vaikuttaa lämpötila. Äänen nopeus ilmakehän lämpötilassa 0°C = 331.4m/s. Kun ilmakehän lämpötila on 20°C, äänen nopeudeksi siis saadaan 343m/s:

Käytännössä tilanne on siis muuttuva, jolloin äänenpaineen taso voidaan integroida ajan hetkestä 0 -> T kohinan energeettiseksi keskiarvoksi Leg:

Leg= kohinan energeettinen keskiarvo

0 -> T = mittausjakson pituus

P(t) = hetkellinen A-painotettu äänenpaine

P0 = vertailu äänenpaine (20μPa)

(ks. kuvaaja 2)

Kuinka sitten ihminen voisi reagoida tuulen kohinan (infrataajuudet) energeettiseen keskiarvoon vs. tuulivoimalan aiheuttamiin infrataajuuksiin, sen kerrannaisiin, amplitudimodulaatioon jne, kun painetasot eroavat toisistaan oleellisesti etäisyydellä 344m?

  • Tuulen dynaaminen paine (25m/s) ≈ 146dB(A)
  • Tuulivoimalan aiheuttama äänenpaine ≈ 59dB(A) 

Entä tilanteessa, missä tuulen kohinan (infrataajuudet) energeettinen keskiarvo on matala, mutta kohina äkkinäistä ja vaihtelevaa?

Voisi olettaa, että häiritsevyys laskee tuulen kohinan (infrataajuudet) energeettisen keskiarvon aletessa. 

Entä jos tuulen kohinan (infrataajuudet) energeettinen keskiarvo on korkea, mutta kohina tasaista? 

Voisi olettaa, että häiritsevyys lisääntyy.

Tuulen kohinan energeettisen keskiarvon (sisältää myös infrataajuuksia, sen kerrannaisia, modulaatioita,  interferenssejä) ja tuulivoimalan aiheuttamat infrataajuudet ( ≈ 1Hz / sisältää myös infrataajuuksia, sen kerrannaisia, modulaatioita,  interferenssejä) etäisyydellä 343m on vaikea erottaa, sillä niiden amplitudit ja taajuudet ovat riippuvaisia toisistaan, eli ne korreloivat keskenään.

(ks. kuvaaja 3)

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Työkokemusta (tietoliikenne, -atomivoima, -lääketiede, -avaruus) tutkimus- ja tuotekehitystehtävissä.

Kantavia voimia mm. Albert Einstein.

(𝝏fA / 𝝏xA, 𝝏fA / 𝝏yA) / (𝝏fL / 𝝏xL, 𝝏fL / 𝝏yL) = ∇fA / ∇fL = paljon suurempi kuin 1 ts. antroposeeni dominoi

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu