Lyden af vindmøller: Er den god, ond eller grusom?

På en mark i Roskilde står jeg lige under en vindmølle. Jeg kan høre det karakteristiske 'swoosh', hver gang en vindmøllevinge passerer forbi over mit hoved.

Det er DTU's forskningsvindmølle V52, som jeg lytter til. Kan du forestille dig lyden? Og hvordan ville du beskrive den for en, der ikke kender den?

Det er ikke nemt, for lyd er en flygtig størrelse – og tilmed usynlig. Derfor er det en udfordring at fortælle om.

Jeg vil alligevel prøve, for lyd er en helt grundlæggende del af vores liv og har enorm betydning for den verden, vi lever i.

Vi skal have meget mere vindenergi i fremtiden

Netop nu står vi over for en enorm udbygning af vindenergi, som helst ikke skulle bremses af generende lyd hos naboerne.

Lyden fra vindmøllerne kommer jeg til at fortælle meget mere om. Og særligt hvordan billeder af lyden er helt afgørende for udviklingen af fremtidens vindmøller. Men først vil jeg fortælle, hvad lyd er. Vi begynder i svømmehallen.

Der bliver hujet og heppet på tilskuerrækkerne. Det rolige isblå vand afsløres kun af enkelte lys, der spejles i overfladen. Tilskuernes summen erstattes af musik og otte synkronsvømmere, der bevæger sig mod vandet og hopper i én efter én.

Jeg genser klip fra OL på YouTube i min jagt på gode analogier for lyd. Og der gemmer sig, måske lidt overraskende, en fin analogi for lyd, alt imens de otte synkronsvømmere nu går i gang med deres koreografi.

Lyd er en synkron mekanisk bevægelse på molekylært niveau. Det gælder både til vands og i luften.

Synkronsvømmerne påvirker hinandens bevægelser og skaber en samlet koreografi, på samme vis som molekylerne i vandet eller luften påvirker hinanden.

Ingen enkeltstående molekyler bevæger sig særlig langt, men deres samlede bevægelse, hvor én skubber til sin nabo, som skubber til sin nabo, og så videre, giver en bølgebevægelse med bølgetoppe og bølgedale og bevæger lyden fra et sted til et andet, for eksempel fra en højtaler til et øre.

Den gode, den onde og den grusomme lyd

Jeg introducerer som regel mig selv som ingeniør, akustiker eller forsker, det afhænger lidt af konteksten, og jeg har i de seneste ti år været optaget af, hvordan vi indfanger, måler og visualiserer lyd.

I min hverdag måler jeg lyd fra vindmøllevinger og forsker i at minimere den lyd, de udsender. Det gør jeg, fordi lyd påvirker os mennesker.

Nogle lyde er rare, og andre er ubehagelige. Det kan diskuteres, men for at komme nærmere et svar på, hvilken betydning lyd har, har jeg defineret tre kategorier: den gode, den onde og den grusomme:

1. Den gode lyd: Det er for eksempel latter, musik eller en behagelig samtale.
2. Den onde lyd: Det er uønsket lyd, der lejlighedsvis er ubehagelig eller forbipasserende. Det er for eksempel bestik på en tom tallerken eller sirener.
3. Den grusomme lyd: Det er uønsket lyd, som vi ikke kan slippe væk fra. Det er for eksempel trafikstøj ved ens bolig.

Sidstnævnte kategori er den, der forskes mest i. Med god grund, fordi de menneskelige effekter af vedvarende støjpåvirkning er store.

Kræftens Bekæmpelse har udført en række studier, der påviser en sammenhæng mellem støj og en øget risiko for hjerte-kar-sygdomme, type 2-diabetes og brystkræft. Og Verdenssundhedsorganisationen, WHO, har udpeget støj som den næststørste miljømæssige sundhedsrisiko i EU, kun overgået af luftforurening.

I samme række af studier er det også afdækket, om påvirkningen af støj fra vindmøller kan have en sundhedsrisiko.

Konklusionen er, at der ikke ses en direkte sammenhæng konkret til vindmøller, kun indirekte gennem risikoen for forstyrret nattesøvn og stress.

Det er derfor, at der findes lovgivning om støjgrænser for vindmøller. Det betyder, at vindmøller kun må opstilles i begrænsede områder, hvor ejeren kan garantere, at støjgrænserne overholdes. Hvis disse overskrides, skal vindmøllen bremses for at reducere støjen eller helt standes, for eksempel om natten, og den potentielle vindenergi, der kunne høstes, går dermed tabt.

Der er altså meget på spil, og hvis vi gennem forskning kan finde metoder til en minimere støjen, er det godt nyt både for naboernes nattesøvn og den grønne energi, vi ellers ville gå glip af.

Lydbilleder

På marken i Roskilde bliver vindmøllens swoosh mindre, mens jeg går mod DTUs vind- og lydlaboratorium, Poul la Cour Tunnelen, der ligger på Risø Campus, kun 100 meter fra forskningsvindmøllen.

Det er en af verdens største universitetsejede vindtunneller og er bygget til forskning i fremtidens vindmøller. Her tester vi udsnit af vindmøllevinger i kontrollerede omgivelser, hvor vi styrer vinden.

Fremtidens vindmøller bliver højere, og vingerne bliver længere, og det har betydning for den støj, der kan høres hos naboerne.

På en god vindblæst dag, hvor møllerne snurrer optimalt, kan vindhastigheden nå op på mere end 300 kilometer i timen ude på spidsen af en 100 meter lang vindmøllevinge.

Det er disse forhold, vi genskaber indenfor i vindtunnellen, mens et hav af sensorer måler på vingen, herunder lyden den udsender.

Mit job er at fange den lyd med et stort antal mikrofoner og beregne et lydbillede, der fortæller, hvor lyden opstår på vingen, og hvilket lydniveau den udsender, uden indflydelse af den omkringliggende baggrundsstøj.

Et tværsnit af en vinge er groft sagt formet som en dråbe. Når luftstrømmen møder vingen, deler strømmen sig og følger langs med oversiden eller undersiden.

Luftens bevægelse langs med vingen skaber gnidninger, og et tyndt lag luft af små lufthvirvler bygges op på begge sider af vingen.

Lagene bliver tykkere, indtil de når bagkanten (den spidse ende). Her møder luftstrømmen sig selv igen, og de to lag luft støder sammen og resulterer i udsendelsen af trykbølger, altså lyd.

Lyden toner frem på min computerskærm som et farvet billede, der angiver placering samt lydniveauet af vingen. Det er utroligt tilfredsstillende, hver gang den gule streg viser sig lige ud for bagkanten af vingen. Det betyder, at jeg har fanget lyden.

Når vi nærstuderer lydbilleder af forskellige vingeformer, kan vi sige noget om, hvilken lyd eller swoosh de faktisk ville frembringe, hvis de snurrede rundt på en vindmølle.

Vel at mærke inden den er blevet bygget, og på den måde kan vi forhindre, at lyden generer naboerne og minimere risikoen for, at vindmøllen skal bremses.

Vi arbejder videre i vores laboratorium, med nye vingeformer og teknologier til at mindske støjen. Den moderne vindmølle er stadig meget ung, omtrent 50 år gammel, så der er et stort potentiale for udvikling.

Vi er endnu ikke dér, hvor vi kan bygge lydløse vindmøller, men selv små forbedringer er værd at lede efter. Og hvem ved, måske en ny og banebrydende løsning dukker op. Vi leder videre.