Simulação do ruído de aerogeradores em parques eólicos

Abstract

Wind energy is well known for being a renewable and clean energy, but it also presents negative aspects. One of the environmental impacts is the noise produced by wind turbines, which is something inherent to its operation. Depending on the position of the wind turbines and other meteorological aspects, the noise can create discomfort for the population living near the wind farms and surroundings. In order to guarantee the acoustical comfort of the residents, sound pressure level prediction methods are used to verify if the limits are being respected, and also to implement wind farms designs which seek to meet the requirements of environmental agenciems. In this study, the calculation method of ISO 9613-2 was applied to the analysis of noise propagation through open air to represent the noise of wind turbines in a wind farm in the southern region of Brazil. Initially, a model was implemented using a code developed with MatLab software, which was validated with the results of the Harmonoise method and the wave equation. Via the code, the results obtained by the software WindPRO were validated. In the model of noise propagation through open air, it was assumed a 80 m high wind turbine, sound pressure level in octave band frequencies (63 a 8000 Hz) with a global value of 108 dB(A), receptor heights varying from 1.5 m to 4 m, distances between wind turbine and and receptor (outside of residence) between 0.5 km and 1.5 km, and a plain terrain with hard and soft characteristics. Afterwards, a wind farm was acoustically modeled from existing data from a real project with many wind turbines, by the ISO 9613-2 methods, assisted by WindPRO software. In this simulation, 75% of the residences were exposed to noise values higher than the ones recommended by the Standard NBR 10151. Sound pressure levels on the receptor were evaluated, considering the varying font-receptor distances and the overlaid wind turbines. Variations up to 10.5 dB(A) were observed for the sound pressure levels on the receptor, with wind velocities going from 3 m/s to 8m/s. It was also noted that wind turbines further than 1000 m have a very small impact on the total noise. At last, field evaluations of the sound pressure level were made, and the early results showed that the model, in an engineering sense, is satisfactory.

A energia eólica é conhecida como uma energia limpa e renovável, mas também possui aspectos negativos. Um dos impactos ambientais, que é inerente ao funcionamento de um parque eólico, é o ruído produzido pelos aerogeradores. Dependendo da posição das turbinas eólicas e de outros fatores meteorológicos, o ruído pode gerar incômodo na população residente nos parques e arredores. Em prol de garantir o conforto acústico dos residentes, utilizam-se métodos de predição dos níveis de pressão sonora para verificar se os limites estão sendo respeitados, assim como para implementar projetos de parques eólicos visando atender exigências de órgãos ambientais. Neste estudo, foi aplicado o método de cálculo da norma ISO 9613-2 para análise da propagação do ruído ao ar livre para representar o ruído de aerogeradores num parque eólico da região sul do Brasil. Inicialmente, implementou-se um modelo mediante um código desenvolvido com o programa MatLab, que foi validado com os resultados dos métodos Harmonoise e da equação da onda. Através do algoritmo, validaram-se os resultados do software de simulação computacional WindPRO. No modelo de propagação do ruído ao ar livre, foi assumida uma altura de um aerogerador de 80 m, níveis de potência sonora em bandas de frequências de oitava (63 a 8.000 Hz) com valor global de 108 dB(A), alturas do receptor de 1,5 m e 4 m, distâncias entre o aerogerador e o receptor (exterior de residência) entre 0,5 km e 1,5 km e um terreno plano com características de solo duro e macio. Posteriormente, foi modelado acusticamente um parque, a partir de dados de um projeto real com múltiplos aerogeradores, pelo método da ISO 9613-2, com auxílio do programa WindPRO. Nessa simulação, 75% das residências estavam expostas a valores de ruído superiores aos recomendados pela norma NBR 10151. Foram avaliados, ainda, os níveis de pressão sonora no receptor considerando a variação de distâncias fonte-receptor e de superposição dos aerogeradores. Foram observadas variações de até 10,5 dB(A) para os níveis de pressão sonora no receptor, com velocidades do vento variando entre 3 m/s e 8 m/s, bem como o fato que aerogeradores a mais de 1.000 m pouco influenciam no ruído total. Por fim, medições in loco foram feitas, e os resultados preliminares apontaram que o modelo, em termos de engenharia, é satisfatório.