Grundlagen zum Verständnis
Die Grundlagen für diese Einführung in das Phänomen Schall stammen von den hoch informativen Internetseiten www.sengpielaudio.com. Der Autor dieser Seiten, Dipl.-Ing. Eberhard Sengpiel, der als gestaltender Designer für Tonaufnahmen von akustischen Musikinstrumenten das Fach Tontechnik an der Universität der Künste in Berlin unterrichtet, kann als “Ohrenmensch” wesentlich besser das Phänomen der Geräusche von WEA erklären als traditionelle Lärmschützer.
„Windkraft im Visier“ fasst die Aussagen Eberhard Sengpiels zusammen und setzt sie in Bezug zu Windkraftanlagen.
Schall ist im täglichen Leben allgegenwärtig und selbstverständlich. Schall in Form von Sprache ist für die Kommunikation, Schall beispielsweise in Form von Musik für das Wohlbefinden unverzichtbar. Tagtäglich nutzen wir den Schall für unsere Zwecke. Dabei erbringen unsere Wahrnehmungsorgane Höchstleistungen. Leise Geräusche werden wesentlich besser wahrgenommen als laute. Doch Schall ist nicht nur ein Geräusch, Schall kann auch Lärm sein. Selbst Musik kann als Lärm empfunden werden. Lärm beeinträchtigt unser Wohlbefinden oder gefährdet gar unsere Gesundheit. Trotz des alltäglichen Umgangs mit Schall sind die physikalischen Gesetzmäßigkeiten weitgehend unbekannt und das Phänomen Schall kaum abstrakt zu erfassen.
Um sich dem Phänomen Schall anzunähern, bedarf es einiger grundsätzlicher Überlegungen. Windenergieanlagen sind eine Schallquelle mit einem vermessenen Schallleistungspegel. Dabei wird eine real nicht existierende punktförmige Schallquelle angenommen, die gleichmäßig in alle Richtungen abstrahlt. Der Schallleistungspegel einer Punktschallquelle entspricht zahlenmäßig dem Schalldruckpegel, der in einer Entfernung von ca. 28 cm von dieser Punktschallquelle gemessen werden könnte. In dieser Entfernung gemessen verteilt sich die Schallleistung auf eine Kugeloberfläche von 1 m².
Addition von Schallpegeln
Pegel, also die Messgröße von Schallquellen, werden in Dezibel (dB) gemessen. Dezibel sind logarithmische Einheiten, die nicht in bekannter Weise addiert werden dürfen. Der Schallpegel einer Schallquelle von beispielsweise 45 dB ergibt mit einer zweiten gleichgroßen Schallquelle nicht etwa 90 dB sondern einen Summenpegel von 48 dB. Der Summenpegel ist also um 3 dB höher als der eines Ausgangspegels, obwohl sich die Zahl der Schallquellen verdoppelt hat. Tritt eine dritte, gleichgroße Schallquelle hinzu, so beträgt der Summenpegel 49,8 dB.
Noch schlechter abschätzbar ist die Addition von Schallquellen unterschiedlicher Dezibel-Werte. Eine Schallquelle von 45 dB addiert sich mit einer anderen von 40 dB zu einem Summen-Pegel von 46,2 dB, bei 35 dB zu 45,4 dB. Je größer der Unterschied der zu addierenden Werte ist, desto kleiner ist die Erhöhung des größeren Pegels.
In der Praxis sind die Resultate erstaunlich. Eine große WEA mit einem Schallleistungspegel von 103 dB addiert sich mit beispielsweise 50 dB einer anderen Quelle auf 103,0000217891 dB. Die zweite Schallquelle ist in der weiteren Betrachtung also zu vernachlässigen. Bei unterschiedlich großen Schallpegeln kann der Summenpegel niemals mehr als 3 dB größer als der höhere der beiden Pegel werden.
Näheres zur Addition von Pegeln unabhängiger Schallquellen und den physikalischen Grundlagen dazu ist der Internetseite www.sengpielaudio.com/Rechner-pegeladdition.htm zu entnehmen. Auf dieser Seite können auch Probeberechnungen durchgeführt werden.
Schallleistung, Schalldruck und Dämpfung
Um abschätzen zu können, ob und wie der Lärm von WEA das Wohlbefinden stören kann, sollte man wissen, wie sich der Schall ausbreitet und dabei an Stärke verliert. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die abgestrahlte Schallleistung (Schallintensität, Schallenergie) die Ursache und der Schalldruck die Wirkung ist. Die Energie von Schallwellen, und daher auch die Schallintensität, sinkt mit dem Quadrat der Entfernung von der Schallquelle (1/r²) in W/m². Doch für die Wahrnehmung ist entscheidend, dass nur der Schalldruck die Trommelfelle bewegt und damit für die Wahrnehmung verantwortlich ist. Der Hörschall (in Pascal = N/m²) ändert sich mit dem Abstand (1/r). Bei einer Abstandsverdoppelung nimmt der Schallpegel um 6 dB ab, sinkt also auf die Hälfte des Ausgangswertes.
In der Praxis bedeutet dies, dass eine Punktschallquelle, wie eine WEA, mit einem Schallleistungspegel (Ursache) von 103 dB in 300 m Entfernung einen Schalldruckpegel (Wirkung) von 42,4 dB verursacht. Bei der Berechnung sind dämpfende Eigenschaften der Umwelt, insbesondere der Luft(-Feuchtigkeit) nicht berücksichtigt. Bei Entfernungen über 300 m ergeben sich geringere als die berechneten Werte. Für eine erste Abschätzung mag dies jedoch genügen.
Näheres zur Berechung der Dämpfung des Schallpegels mit der Entfernung und den physikalischen Grundlagen dazu ist der Internetseite www.sengpielaudio.com/Rechner-entfernung.htm zu entnehmen. Auf dieser Seite können auch Probeberechnungen durchgeführt werden. Dabei ist als r1 der Wert 0.28 (mit . als Dezimalzeichen) einzusetzen, dieser ergibt sich aus der oben genannten Entsprechung des Schallleistungspegels als Punktquelle und des Schalldruckpegels auf einer Kugeloberfläche von 1 (space) m².
Die TA-Lärm und das menschliche Hörvermögen
Sachgerechte Schallschutzberechnungen, die auf Schallenergiegrößen, wie Schallintensität oder Schallleistung, fußen, ergeben deutlich größere Schallabnahmen, bilden jedoch das menschliche Hörvermögen nicht hinreichend ab. Dennoch sind solche Schallschutzberechnungen rechtliche Grundlage bei der Anwendung der “Technischen Anleitung Lärm” (TA-Lärm) zur Beurteilung zumutbarer Lärmgrenzwerte.
