Auftraggeber: Landesumweltamt NRW
Projektleiter: Dr. Astrid Ziemann
Bearbeiter: Kati Balogh, Mitwirkung von Michael Wilsdorf und Ina Weithäuser

Im Rahmen des gesetzlich vorgeschriebenen Umweltschutzes und der Gesundheitsvorsorge besteht für den Bau bzw. Betrieb von Windenergieanlagen ein Bedarf an genauen Lärmprognosen. Die Schallausbreitungsrechnungen für diese Umweltverträglichkeitsprüfungen müssen nach der TA Lärm durchgeführt werden, die bezüglich der Schallausbreitung auf die DIN ISO 9613-2 verweist. Diese Richtlinie wurde für die bodennahe Schallausbreitung bei mittleren Höhen von Quelle und Empfänger < 30 m entwickelt und erprobt. In Planung sind zur Zeit Windenergieanlagen mit Nabenhöhen von bis zu 140 m. Da im Rahmen der Genehmigung hochliegender Quellen der Nachweis geführt werden muss, dass von den Anlagen keine schädlichen Umwelteinwirkungen ausgehen, ist es daher notwendig, die Schallausbreitung derartig hochliegender Quellen grundsätzlich zu untersuchen.

Eine Schwierigkeit stellt dabei die gekoppelte Wirkung von Temperatur-, Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsprofil in Zusammenhang mit dem Bodeneinfluss auf die Schallausbreitung dar. Dieser zeitlich und räumlich variable, gekoppelte Einfluss von Atmosphäre und Boden wird insbesondere bei Langzeituntersuchungen der Schallimmission bisher nur unzureichend in den vorhandenen Richtlinien wiedergegeben. Für die Beschreibung des Atmosphäreneinflusses auf die Schallausbreitung reicht es dabei nicht, mit Klima-Werten für Temperatur- und Windfeld eine einzelne Schallausbreitungsrechnung durchzuführen. Vielmehr müssen zunächst Ausbreitungsrechnungen für viele verschiedene Atmosphärenzustände vorgenommen und die Ergebnisse anschließend einer Mittelung unterzogen werden, um eine Aussage zum Schallklima eines Ortes zu erhalten.

Diese Untersuchungen wurden mit dem Schallstrahlenmodell SMART (Sound propagation model of the atmosphere using ray-tracing) und meteorologischen Messdaten des Observatoriums Lindenberg durchgeführt. Aus dieser Arbeit können zwei wichtige Schlussfolgerungen gezogen werden.

Auf der einen Seite bestehen zwischen einer Schallausbreitung von einer bodennahen Schallquelle und einer hohen Schallquelle (hier 140 Meter) deutliche Unterschiede. Im Winter kommt es häufig vor, dass die Schallquelle oberhalb der Inversionsgrenze liegt, wodurch die Schallstrahlen vom Boden weg gebrochen werden. Dadurch kommt es im Vergleich zu einer bodennahen Schallausbreitung zu einer erhöhten Häufigkeit einer verringerten Schallimmission. Ein weiterer Unterschied besteht im häufigen Auftreten einer positiven Zusatzdämpfung in der Gegenwindrichtung bei einer Schallausbreitung mit hoher Quellhöhe, durch die Drängung der Schallstrahlen in der Nähe der Geräuschquelle.

Zum anderen wurde festgestellt, dass trotz einer Mittelwertbildung über drei Monate Abweichungen von den Erwartungswerten der bodennahen Schallquelle auftreten. Bei der Bildung eines Monatsmittels sind diese Abweichungen, besonders im Juli/August auf Grund der besonderen Wetterlage im Messzeitraum (Sommer 2003) noch größer. Um allgemeingültigere (klimatologische) Aussage treffen zu können, sind Datensätze zu betrachten, die über einen Zeitraum von mehreren Jahren gemessen wurden.

Tagungsbeitrag: DAGA 2006