Pålning av havsbaserad vindkraft: hur farligt är det
och hur kan man minska miljöpåverkan?
Mathias H. Andersson, Leif KG Persson, Jörgen Pihl, Brodd Andersson:
FOI – Totalförsvarets forskningsinstitut
Andreas Wikström, Sandra Andersson, Jonatan Hammar: Marine Monitoring vid
Kristineberg AB
Vindkraftsforskning i fokus, Uppsala 2015-10-07
Bakgrund
• Med slagpålning menas att man med hjälp av en hydraulisk
hammare eller fallande tyngd slår ner ett stålrör 25-50 m ner i
havsbotten
• Stor osäkerhet kring pålning i havet rörande ljudets källstyrka,
karaktär, dämpningsmöjligheter samt ekologisk risk
• Flera länder inom Europa har idag riktlinjer om hur man skall
mäta, modellera och minimera skador på marint liv
• Hur skall vi göra i Sverige?
Vindvalsprojektet:
Projekt vägledning för reglering av undervattensbuller vid pålning
Projekttid- maj till december 2015
Leds av FOI i samarbete med Marine Monitoring vid Kristineberg
AB
Ljudalstrande aktivitet kring Sverige
Kattegatt offshore
N Midsjöbanken
© AquaBiota
Vårt arbete
• Utföra litteratursammanställning om pålning som
ljudkälla, standarder och enheter
• Beskriva ljudutbredning i vattnet
• Hur kan man modellera detta ljud över långa (> 10 km)
avstånd? Beskriva ett par scenarion
• Vilken teknik finns idag för att dämpa ljudet?
• Vilka djur är känsliga för detta ljud (tumlare, torsk, sill)
• Vilka internationella regler/gränsvärden används idag
Slutprodukt
Efter litteratur sammanställning:
Möte med Vindval, Naturvårdsverk, andra experter
• Förslag på funktionsvillkor för Sverige som tex
reglering av max ljudnivå och/eller max
exponeringstid
• Olika rekommendationer för olika fysiska
(Västerhavet/Östersjön) och biologiska
förhållanden (fisk, tumlare)
Ljud kan påverka!
Vilken ljudnivå som djuret utsätts för beror på:
Källstyrka
Frekvens
Vattendjup
Sediment
Ljudutbredning (temp, salt)
Bakgrundsljudsnivå
Exempel
påför
skador:
Bara
att ett djur inte flyr betyder det INTE att det
o Tillfälliga
permanenta hörselskador
inte äreller
påverkat
o Bristningar av blodkärl i organ och vävnad
Hur djuret kommer att reagera beror på:
o Hörselförmåga
o Beteende
Efter Richardsson m fl. 1995
o Livsstadiet
Courtesy Jamie MacAulay
Tumlare (Phocoena phocoena) ekolokalisering
© Mathias Andersson
o Tumlare har väldigt god hörsel och använder
ekolokalisering dvs. sänder ut ljud som reflekteras
när de träffar föremål i vattenmassan
o Tumlare utnyttjar ekolokalisering i syfte att
exempelvis finna byten, kommunicera och
navigera
Källa:Mats Amundin
© Mathias Andersson
o Torsk använder aktiv kommunikation vid lek och
revirhävdning (vad vi vet)
o Grymtande ljud vanliga, upprepade korta pulser
o Detta görs med muskler kring simblåsan
o Honan använder ljud som ett urvalskriterier vid
partner val
o Torsk är känsliga för både ljudtryck och
partikelrörelse
Rowe and Hutchinsson 2006
Torsk (Gadus morhua) kommunikation
Källstyrka
Anges normalt som ett värde vid 1 m avstånd
• Tysk + ISO standard avser mäta vid 750 m
•Fisk
Undvika
närfälts
är känsliga
för problematiken
partikelrörelse - dock ännu inga
standarder för det samt ytters få mätningar/tröskelvärden
P-P SPL (peak-to-peak Sound Pressure Level) dB re 1μPa
SEL (Sound Exposure Level) dB 1 μPa2s (för mottagaren)
Källstyrka
Det utsända ljudets styrka beror på:
• Slagenergi
• Pålens diameter och material
• Bottens hårdhet och hur djupt pålen är nedslagen
© Markus Linné
Frekvensspektrum
Källa: ITAP
Pålning av monopile
för vindkraft i havet
• Tyska Nordsjön
• Påldiamater: 6 m
• Material: stål
• Djup: 20 m
• Slagenergi: 700 kJ
• Ingen dämpning
Data kan presenteras som 1/3 oktavband (ovan) eller per 1 Hz
Ljudutbredning
Feb
• Salthalt/temperaturskikt
• Bottentyp
Lera dämpar mer än sand och
hård botten
• Frekvens
Höga frekvenser absorberas i
salta vatten
Dvs stor skillnad på
Östersjön och västerhavet
Nov Maj
Aug
Ljudutbredning- augusti i Östersjön
SEL:100
Hz
Källstyrka
200
dB
re
1
μPa2s för 100 Hz
0
Ljudhastighetsprofil
165 155 150 145
160
170
5175
140
130
135
140
130
135
180
145
150
140
155
160
165
15
145
170
20 175
155
25165 160
160
140
120
150
145
155
145
100
150
30
145
35
150
dB re 1 μPa2s
depth (m)
10180
0
200
125
140
135
0.5
140
145
140
140
135
1
1.5
Range
(km)(m)
Avstånd
135
2
2.5
80
4
x 10
Varmare lättare vatten med lägre densitet vid ytan/mitten gör att en ljudkanal bildas
Modellering av ett pålslag vid Norra Midsjöbanken
Modellering av ett pålslag vid Norra Midsjöbanken
SEL vid 12 m djup för 63 Hz tersbandet, källstyrka 220 dB re 1 μPa2s i augusti
25 km
Modellering av ett pålslag Norra Midsjöbanken
SEL vid 12 m djup för 2 kHz tersbandet, källstyrka 197 dB re 1 μPa2s i januari
25 km
Dämpningstekniker
• Nya tekniker reducerar utsänt
ljud med 10-20 dB
• Bubbelridåer
• Dämpningsskärm
• Kofferdamm
• Nät med plastbubblor
Dessa funkar bäst i kombination
MEN ganska dyrt
Bilder från OSPAR 2014, Bellman 2015
Effekt av dämpningstekniker
Ljudnivå SEL 180 dB re 1 μPa2s vid 750 m
Från Bellman 2015
Område med SEL
≤140 dB re dB re 1 μPa2s
vilket är nivån för potentiella
beteendereaktioner hos
tumlare
Dämpning
(dB)
Area
(km2)
%
Ingen
4650
100
-6
2290
49
-10
1390
28
-15
615
13
-20
243
5
Gränsvärden Tumlare
Baserat på vetenskaplig litteratur
Fysisk skada
Permanent hörselskada (PTS) SEL 183 dB re 1 μPa2s
Tillfällig hörselskada (TTS) SEL 164 dB re 1 μPa2s
Undvikande beteende
SEL 140 re 1 μPa2s
© Mathias Andersson
Gränsvärden Torsk (fisk)
Baserat på vetenskaplig litteratur
Fysisk skada - fisk med simblåsa
Permanent hörselskada (PTS) SEL 203 dB re 1 μPa2s
Tillfällig hörselskada (TTS) SEL 186 dB re 1 μPa2s
Undvikande beteende/reaktion
SEL 140 re 1 μPa2s
Partikelrörelse 0.006 m/s2 (peak)
© Mathias Andersson
Internationella riktlinjer
Tyskland, Danmark, Irland har reglerat vilka
ljudnivåer som skall vara tillåtna vid pålning.
Många andra länder har rekommendationer.
OM dessa gränsvärden överskrids – får
företagen inte påla!
Vårt arbete syftar till att ge tydliga
riktlinjer baserade på vetenskap!
Slutsatser
• Monopile vanligaste tekniken idag, 80 %
• Källnivån bero på slagenergi, bottentyp,
påldiameter och material, vattendjup
• Ljudutbredning beror på botten topografi,
bottensediment, ljudhastighetsprofil
• Ljudet går att dämpa med dagens teknik
• Ljudet kan skada och störa djur på stora avstånd
• Svenska riktlinjer kommer att ge stöd för
tillståndsmyndigheter och företag
Tack för er uppmärksamhet
FOI
Mathias Andersson
[email protected]
Marine Monitoring
Sandra Andersson
[email protected]
