Infrazvuk z větrných turbín není slyšet, ale to neznamená, že ho neslyšíte. Kdybyste ho slyšeli, bylo by to jako kapající kohoutek, při kterém nemůžete spát – na rozdíl od zvuku moře, kde můžete spát i při otevřeném okně. Hostující autor a fyzik Dieter Böhme vysvětluje rozdíly a nebezpečí.
Otázka zdravotních rizik způsobených infrazvukem z větrných turbín je důsledkem obav mnoha lidí, v jejichž sousedství mají být větrné elektrárny postaveny. V důsledku toho je znepokojen i průmysl větrné energetiky, který chce minimalizovat odpor veřejnosti vůči svému obchodnímu modelu.
Politici a přední média rádi prohlašují infrazvuk za neškodný, protože není slyšet. Říká se, že infrazvuk vydávají i jiné zdroje, jako jsou technická zařízení a hluk z dopravy, jejichž tlaková hladina je dokonce vyšší než u větrné energie.
Pokud si postižení přesto na účinky stěžují, bývá jako příčina nepříjemných pocitů často postulováno negativní psychologické očekávání, tzv. nocebo efekt. Kromě toho existují studie, jako například studie Bádensko-Württemberského zemského institutu pro životní prostředí, které dokazují, že „podle dostupných poznatků nelze očekávat vliv infrazvuku z větrných elektráren“.
Zásada předběžné opatrnosti – někdy platí a někdy ne?
Ve všech výše uvedených argumentech chybí zmínka o principu předběžné opatrnosti, který je zdůrazňován zejména při zavádění drakonických předpisů v automobilovém průmyslu s bezprecedentně nízkými mezními hodnotami oxidů dusíku nebo CO₂. Na druhé straně, pokud jde o infrazvuk z větrných turbín, lidé rádi tvrdí, že neexistují studie, které by prokázaly nepříznivé účinky na zdraví. Jak rafinované převrácení důkazního břemene.
A je tu ještě jeden podstatný rozdíl: infrazvuk z dopravního hluku je difúzní infrazvuk. Skládá se ze stochasticky rozložených frekvencí, zvukového koberce podobného zvuku moře. Naproti tomu infrazvuk z větrných turbín má periodický charakter, vzniká pokaždé, když lopatka rotoru projde kolem stožáru. Každá větrná turbína generuje velmi specifické frekvence, které závisí na velikosti turbíny.
Abychom infrazvuk pochopili, je nejprve nutné udělat krátký exkurz do fyziky.
„Neslyšitelné“ pro lidi
Jazykové rozlišení mezi zvukem, infrazvukem a ultrazvukem je založeno na jejich vnímatelnosti lidským uchem. To, co lidé slyší, se nazývá zvuk. Frekvence, které lidský sluch nemůže vnímat, se nazývají infrazvuk v případě velmi nízkých zvuků nebo ultrazvuk v případě velmi vysokých zvuků. Stále je můžeme slyšet – jen ne my. Například netopýr vnímá ultrazvuk jako slyšitelný a velryba vnímá infrazvuk.
Lidský sluch je přírodou „navržen“ tak, že infrazvuk neslyší, jinak by neustále vnímal tlukot srdce a další zvuky z těla. Je proto nesprávné mluvit o tom, že infrazvuk je neškodný, pokud ho člověk neslyší. Nikoho by nenapadlo prohlásit radioaktivitu za neškodnou, protože ji nemůže zaznamenat žádný smyslový orgán.
Zvuk, ultrazvuk a infrazvuk jsou tzv. podélné vlny, tj. změny tlaku kmitají ve směru šíření. Slyšitelný zvuk v rozsahu přibližně 20 hertzů (Hz) až 20 kilohertzů (kHz), infrazvuk (pod 20 Hz) a ultrazvuk (nad 20 kHz) se fyzikálně liší frekvencí, a tedy i vlnovou délkou. Vlnová délka (L) souvisí s frekvencí (f) a rychlostí zvuku (V) v příslušném prostředí. Odpovídající vzorec je:
V = L * f
Z toho vyplývají interakce se strukturou hmoty. V rozsahu nejlepšího sluchu (kolem 1 kHz) je to 34 centimetrů, při prahu lidského sluchu (20 Hz) je to již 17 metrů a při neslyšitelném infrazvuku 1 Hz je vlnová délka 343 metrů (ve vzduchu).
To znamená, že ve vzdálenosti 1 000 metrů od větrné turbíny projde infrazvuková tlaková vlna v závislosti na frekvenci pouze jednou nebo několika periodami změny tlaku. Infrazvuk se tedy šíří stejně daleko jako basy koncertu, které jsou slyšet i ze sousední vesnice. Kromě toho se infrazvuk šíří také zemí jako tzv. tělesový zvuk.
Tlaková hladina zvuku a infrazvuku
Technické předpisy pro „nízkofrekvenční zvuky“ najdete v normách DIN 45680 a TA Lärm, (technické pokyny pro hluk). Oba dokumenty se zaměřují na hladinu akustického tlaku a nezohledňují spektrum frekvencí (tj. charakteristiku zvuku). Hladina akustického tlaku (Lp) je definována následujícím způsobem. Jednotkou měření je bel, běžně používanou formou je decibel (dB). Vzorec je:
Lp = 20 lg (p/p0)
To zahrnuje:
- Lp = hladina akustického tlaku (SPL) v decibelech (dB).
- p = naměřený akustický tlak.
- p0 = práh slyšení. Je to 20 mikropascalů (µPa) pro sinusové kmitání o frekvenci 1 kHz.
- lg označuje dekadický logaritmus.
Z toho vyplývá velmi široký rozsah akustického tlaku pro slyšitelný zvuk. Pohybuje se od prahu slyšitelnosti (p0 = 20 µPa = 0,000020 Pa) až po 200 Pa – což odpovídá 140 dB, tedy hluku tryskového letadla z blízkosti – přes sedm řádů velikosti (10⁷) neboli faktor 10 milionů. Tento velmi široký rozsah je důvodem, proč je popsán logaritmickou funkcí.
Tento vzorec také znamená, že se akustický tlak každých 20 dB zvýší desetkrát. 40 dB tedy znamená, že akustický tlak je 100krát vyšší než práh slyšení. 80 dB je již 10 000krát vyšší než práh slyšitelnosti. Zvukový tlak dvou větrných turbín, z nichž každá má hodnotu 70 dB, nelze kvůli logaritmické funkci sečíst na 140 dB. U dvou stejných zdrojů zvuku se výsledná hodnota v každém případě zvýší o 3 decibely.
Práh slyšitelnosti
Práh slyšitelnosti (p0) byl stanoven na frekvenci 1 kHz. Protože však lidské ucho nemá ve frekvenčním rozsahu 20 Hz až 20 kHz stejnou citlivost jako při 1 kHz, provádí se úprava. Představte si to jako filtr.
Toto takzvané A-vážení stupnice dB pro slyšitelný zvuk vede ke stupnici dB(A). Hodnota 85 dB(A) je pro lidský sluch dlouhodobě škodlivá. Existují i další váhové koeficienty pro úpravu stupnice dB. Nevážená, nefiltrovaná (nulová) stupnice se nazývá dB(Z).
Infrazvuk se hodnotí na stupnici dB(G). Zahrnuje standardizovaný rozsah 8 až 100 Hz a informativní rozsah 1 Hz až 8 Hz.
Měření infrazvuku z větrné turbíny
Není pravda, že větrné turbíny produkují zvuk samy o sobě, ale – vzpomeňte si na akustický tlak – zvuk má co do činění se změnami tlaku. Pokaždé, když lopatka rotoru projde kolem věže, dochází také k rozdílu tlaku. Vzniká tak tlakový puls se strmými hranami, který se šíří jako infrazvuk.
Frekvenci (v Hz) lze určit spočítáním počtu průchodů za minutu a vydělením 60. Nové, velké větrné turbíny mají nižší frekvenci – přibližně 1 Hz a méně – než starší, menší větrné turbíny. Strmé boky tlakového impulsu mají za následek, že kromě určené základní frekvence vzniká několik celočíselných násobků, tzv. harmonických. Ty jsou známy z elektrotechniky a vyskytují se u každého průběhu, který se odchyluje od sinusového průběhu.
Ve vzdálenosti tisíc metrů od větrné turbíny vzniká následující obrázek:
Spektrogram ukazuje strmý puls na základní frekvenci (cca 0,7 Hz) a několik harmonických tónů v rozsahu do 8 Hz. Zajímavý je rozdíl mezi měřením na stativu, tj. ve vzduchu, a měřením na základové desce, které zachycuje tělesový zvuk, jenž snadněji proniká do budov.
Tělesový zvuk (modrá křivka) zároveň vykazuje, alespoň u prvních harmonických tónů, výrazně silnější tlakové impulzy a podstatně méně šumu na pozadí. To naznačuje, že měření prováděná pouze ve vzduchu nedokážou plně zachytit celkový vliv infrazvuku z větrných elektráren na lidi v budovách.
Fíkový list zakrývá frekvenční ohňostroj
Měření Spolkové agentury pro životní prostředí dokazují, že ačkoli to není z hlediska měřicí techniky jednoduché, je možné měřit pomalu se měnící hladinu tlaku (kolem 1 Hz) navzdory hluku pozadí. Ukazuje se však také, že jediný tlakový ráz, vyvolaný lopatkami rotoru, spustí celý „ohňostroj“ frekvencí, podobný vrzání dveří. To může u větrné farmy narůst až k nezaměnitelnému „neslyšitelnému nebezpečí“.
Ze spektrogramu podle normy DIN 45680 vyplývají tři rozsahy:
- Standardizovaná měření se provádějí v rozsahu > 8 Hz. Ačkoli se zde kromě hluku pozadí nevyskytují žádné infrazvukové frekvence z nových velkých větrných turbín.
- V rozsahu 1–8 Hz, kde se vyskytuje většina infrazvukových frekvencí z velkých větrných turbín, lze měření provádět pouze „nenormativně“, tj. na základě podezření. Tento rozsah však pokrývá prakticky všechny frekvence infrazvuku z velkých větrných turbín.
- V rozsahu < 1 Hz se měření neprovádějí vůbec, ačkoli se zde může vyskytovat základní frekvence infrazvuku a několik harmonických tónů. Základní frekvence nejnovějších větrných turbín je 0,3 Hz. První a druhá harmonická frekvence jsou pak 0,6 a 0,9 Hz, rovněž v nezjištěném rozsahu.
Zjednodušeně řečeno to znamená, že Frekvenční spektrum infrazvuku z nových velkých větrných elektráren (< 8 Hz) není podle normy DIN 45680 ani měřeno, ani hodnoceno způsobem, který by obstál u soudu. „Zadní vrátka“, která umožňují měření v rozsahu mezi 1 a 8 Hz pouze při podezření, a navíc „nenormativně“, působí jako pouhé fíkové listí. Novější a větší větrné elektrárny s základními frekvencemi pod 1 Hz se tak stále více dostávají do oblasti, která se rozhodně neměří ani nehodnotí.
Organizované dilema
Německý institut pro normalizaci (DIN) je registrovaným sdružením (e. V.) a je podporován soukromým sektorem. Normy jsou vypracovávány na základě konsensu. Pokud tedy průmysl, včetně větrné energetiky, nemá zájem o konkrétní normu DIN, žádná taková norma nevznikne. Z toho vyplývá, že je třeba jednat. Zde by měli zasáhnout zákonodárci, kteří však prohlásili, že větrná energie je ve „veřejném zájmu“, což se dotčeným lidem může jevit jako výsměch a neudržitelný stav.
Frekvence je fyzikálně relevantní pro buzení vibrací prostřednictvím rezonance. Při „správné“ frekvenci, tedy přirozené frekvenci, může dojít k rozbití skla pouhými zvukovými vlnami nebo ke zřícení mostu rezonancí – což je proto v Německu zákonem zakázáno. Tomuto jevu se říká „rezonanční katastrofa“.
Klidová frekvence tlukotu lidského srdce je 35 až 45 úderů za minutu, s maximem kolem 140. Všechny tyto frekvence 0,5–2,3 Hz jsou v rozsahu infrazvuku z velkých větrných turbín. To znamená, že samotné srdce jako důležitý orgán je přímo vystaveno rezonanci infrazvuku. Je naléhavě třeba prozkoumat, které orgány nebo buňky reagují na které frekvence infrazvuku.
Nervózní kozy překonávají měřící zařízení vědců
Jak infrazvuk působí na zvířata, ukazují kozy, které od nepaměti reagují dlouho před blížícími se sopečnými erupcemi. Vědci proto pracují na biologickém systému včasného varování koz před sopečnými erupcemi. Jeden z jejich postřehů zní: „Kozy byly nervózní již před […] erupcemi, dlouho předtím, než zasáhly přístroje výzkumníků sopky.“. To vyvrací často vyslovovanou teorii, že pokud detektor podle normy DIN nic nezjistí, musí být bezpečný.
„Nervózní kozy“ dokazují opak. A sice, že biologické senzory mohou být mnohem lepší než technické. Přesto právě toto zřejmé poznání je těm, kteří jsou infrazvukem ohroženi, politiky a médii z velké části upíráno.
Je nezodpovědné bagatelizovat fakta a odvolávat se na staré studie za zcela jiných technických podmínek. Vliv infrazvuku na lidi, zvířata, rostliny a složité ekosystémy je příliš důležitou otázkou na to, aby byl ponechán obchodnímu modelu větrného průmyslu. Cílem tohoto článku je upozornit na tuto potřebu opatření.
O autorovi
Dieter Böhme strávil svůj profesní život v oblasti analýzy pevných látek v různých mezinárodních společnostech. Pracoval také jako pracovník radiační ochrany a byl přizván jako expert na otázky energetiky do durynského zemského parlamentu i do německého parlamentu.
Ve svém „(ne)důchodu“ se vystudovaný fyzik angažuje v občanských iniciativách proti větrné energii v Durynsku i v celém Německu. Zabývá se také základními fyzikálními otázkami, přičemž jeho zkušenosti z nesčetných kontaktů s průmyslem, ústavy a univerzitami mu pomáhají vysvětlovat fakta v odborných článcích a přednáškách.
–etg–
