W większości przypadków elektrownie fotowoltaiczne nie generują istotnego hałasu. Dźwięki, które mogą być postrzegane, są przede wszystkim związane z projektem systemu, układem urządzeń oraz warunkami pracy. Poprzez odpowiednie uwzględnienie potencjalnych źródeł hałasu już na etapie planowania projektu oraz zapewnienie zgodności eksploatacji z lokalnymi przepisami, elektrownie fotowoltaiczne mogą zazwyczaj harmonijnie współistnieć z otoczeniem.
Spis treści
- Wprowadzenie
- Mity dotyczące hałasu generowanego przez elektrownie fotowoltaiczne
- Jakie są źródła hałasu w elektrowniach fotowoltaicznych?
- Skuteczne rozwiązania ograniczające hałas w elektrowniach fotowoltaicznych
- Normy i wymagania dotyczące hałasu oraz zgodności regulacyjnej
- Wnioski
1. Wprowadzenie
W większości przypadków elektrownie fotowoltaiczne nie powodują trwałego ani istotnego zanieczyszczenia hałasem.
Elektrownia fotowoltaiczna jest systemem wytwarzania energii, który przekształca energię słoneczną w energię elektryczną i wprowadza ją do publicznej sieci elektroenergetycznej. Rozwiązania te są stosowane głównie w projektach komercyjnych oraz infrastrukturalnych.
W przeciwieństwie do innych form odnawialnych źródeł energii, takich jak energetyka wiatrowa, systemy fotowoltaiczne nie posiadają elementów o wysokiej prędkości obrotowej w trakcie pracy. Postrzegany hałas zależy przede wszystkim od ograniczonej liczby urządzeń elektrycznych oraz od sposobu zaprojektowania całego systemu.
Dlatego też, mimo że fotowoltaika jest powszechnie ceniona za cichą pracę, w określonych warunkach mogą występować zauważalne dźwięki środowiskowe. Sprawia to, że już na etapie planowania projektu szczególnie istotna jest rzetelna ocena oraz kontrola potencjalnego oddziaływania hałasu.
2. Mity dotyczące zanieczyszczenia hałasem w elektrowniach fotowoltaicznych
W praktyce doradczej przy realizacji projektów oraz w debacie publicznej kwestia hałasu elektrowni fotowoltaicznych jest często poruszana.
Obawy te zazwyczaj wynikają z utożsamiania systemów fotowoltaicznych z innymi formami wytwarzania energii lub z nieporozumień dotyczących ich sposobu działania.
2.1 Czy elektrownie fotowoltaiczne generują ciągły hałas o wysokiej częstotliwości?
W normalnych warunkach pracy elektrownie fotowoltaiczne nie wytwarzają ciągłego hałasu o wysokiej częstotliwości.
W rzeczywistych warunkach eksploatacyjnych mogą wprawdzie pojawiać się pewne dźwięki, jednak mają one zazwyczaj charakter niskoczęstotliwościowego, przerywanego hałasu środowiskowego, o stosunkowo niskim poziomie natężenia. Przy prawidłowym zaprojektowaniu systemu oraz zastosowaniu niezbędnych środków izolacji akustycznej, wpływ takich dźwięków na codzienne życie okolicznych mieszkańców jest zwykle ograniczony.
2.2 Czy hałas z elektrowni fotowoltaicznych wpływa na zdrowie ludzi?
Przy spełnieniu obowiązujących wymogów prawnych hałas generowany przez elektrownie fotowoltaiczne zasadniczo nie ma negatywnego wpływu na zdrowie człowieka.
Dostępne badania oraz wyniki rzeczywistych pomiarów wskazują, że poziom hałasu środowiskowego powstającego podczas pracy elektrowni fotowoltaicznych jest zazwyczaj niższy niż hałas powodowany przez ruch drogowy w miastach lub typową działalność przemysłową. O ile na etapie planowania, budowy i eksploatacji projektu przestrzegane są odpowiednie normy dotyczące hałasu środowiskowego, potencjalny wpływ na zdrowie mieszkańców można uznać za pomijalny.
2.3 Czy elektrownie fotowoltaiczne generują hałas również w nocy?
W normalnych warunkach eksploatacji elektrownie fotowoltaiczne zazwyczaj nie generują hałasu w porze nocnej.
Systemy fotowoltaiczne opierają się na energii promieniowania słonecznego, dlatego ich kluczowe elementy pracują w ciągu dnia, a w nocy pozostają w stanie wyłączenia lub czuwania. W konsekwencji, przy braku szczególnych wymagań operacyjnych, elektrownie fotowoltaiczne nie wytwarzają nocą ciągłego, odczuwalnego hałasu środowiskowego.
2.4 Czy hałasu nie da się ograniczyć za pomocą rozwiązań technicznych?
Hałas w elektrowniach fotowoltaicznych nie jest zjawiskiem nieuniknionym i może być skutecznie ograniczany za pomocą sprawdzonych rozwiązań inżynieryjnych i planistycznych.
Wraz z rozwojem technologii wypracowano dojrzałe podejścia do redukcji hałasu w zakresie doboru urządzeń, układu systemu oraz zarządzania eksploatacją. Przy właściwym planowaniu poziom hałasu w elektrowniach fotowoltaicznych można zazwyczaj utrzymać w granicach dopuszczonych przepisami i na poziomie mającym niewielki wpływ na otoczenie.
3. Jakie są źródła hałasu w elektrowniach fotowoltaicznych?
W rzeczywistej eksploatacji elektrowni fotowoltaicznych postrzegany hałas środowiskowy nie pochodzi od samych modułów fotowoltaicznych, lecz jest związany głównie z pracą ograniczonej liczby urządzeń elektrycznych.
Źródła te mają zazwyczaj jasno określone przyczyny i mechanizmy powstawania. Zrozumienie ich charakteru umożliwia skuteczniejszą ocenę oraz kontrolę hałasu już na etapie projektowania systemu i planowania inwestycji.
3.1 Hałas generowany przez falowniki
Falowniki stanowią jedno z najważniejszych potencjalnych źródeł hałasu w elektrowniach fotowoltaicznych. Emitowany hałas powstaje głównie w procesie konwersji energii oraz podczas pracy urządzenia.
W trakcie eksploatacji falownik przekształca prąd stały wytwarzany przez moduły fotowoltaiczne w prąd przemienny i wprowadza go do sieci elektroenergetycznej. Proces ten obejmuje wysokoczęstotliwościowe przełączanie elektryczne oraz pracę wewnętrznych elementów magnetycznych, co może prowadzić do drgań elektromagnetycznych i rezonansów konstrukcyjnych, a w konsekwencji do powstawania odczuwalnego hałasu środowiskowego.
Ponadto część falowników wyposażona jest w aktywne systemy chłodzenia, które w celu utrzymania bezpiecznego zakresu temperatur mogą podczas pracy generować przerywany hałas mechaniczny.
3.2 Hałas generowany przez transformatory
Transformatory są kolejną istotną grupą potencjalnych źródeł hałasu w elektrowniach fotowoltaicznych. W tym przypadku emisja dźwięku jest związana głównie z oddziaływaniami elektromagnetycznymi oraz aktualnym stanem pracy urządzenia.
Podczas pracy rdzeń oraz uzwojenia transformatora podlegają zmiennym siłom elektromagnetycznym, co powoduje niewielkie drgania mechaniczne. Drgania te mogą być przenoszone przez konstrukcję urządzenia lub fundament na otoczenie, tworząc ciągły hałas o niskiej częstotliwości.
W transformatorach wyposażonych w aktywne układy chłodzenia dodatkowym źródłem dźwięku mogą być pracujące elementy chłodzące, które wpływają na ogólne warunki akustyczne w otoczeniu instalacji.
3.3 Urządzenia pomocnicze i wtórne źródła hałasu
Oprócz falowników i transformatorów, pewne wtórne źródła hałasu mogą być związane z urządzeniami pomocniczymi lub lokalnymi warunkami eksploatacji.
Przykładowo, wentylatory chłodzące, systemy wentylacyjne lub urządzenia monitorujące pracujące w ramach instalacji elektrycznych mogą generować przerywany hałas mechaniczny. Również sposób montażu, rezonanse konstrukcyjne oraz sprzężenie fundamentów z otaczającym środowiskiem mogą w określonych warunkach wzmacniać odczuwalność hałasu.
W porównaniu z głównymi urządzeniami elektrycznymi, źródła te mają zazwyczaj charakter nieciągły i ograniczony zasięg oddziaływania, jednak w wrażliwych lokalizacjach powinny być uwzględniane już na etapie projektowania systemu.
4. Skuteczne rozwiązania ograniczające hałas w elektrowniach fotowoltaicznych
W praktyce inżynieryjnej problemy związane z hałasem w elektrowniach fotowoltaicznych są częściej rezultatem całościowego projektu systemu i planowania inwestycji niż działania pojedynczych komponentów.
Po jednoznacznym zidentyfikowaniu głównych źródeł hałasu, potencjalne oddziaływanie akustyczne można skutecznie kontrolować już na wczesnym etapie projektu poprzez odpowiedni dobór urządzeń, sposób ich rozmieszczenia oraz właściwą integrację konstrukcji z otoczeniem.
4.1 Projekt systemu z wykorzystaniem modułów o wysokiej mocy lub modułów szkło–szkło
W elektrowniach fotowoltaicznych ryzyko związane z hałasem często kształtuje się już na etapie projektowania systemu.
Zależność pomiędzy skalą instalacji, konfiguracją mocy a liczbą zastosowanych urządzeń bezpośrednio wpływa na sposób doboru i rozmieszczenia falowników, transformatorów oraz innych elementów elektrycznych, a tym samym pośrednio na liczbę i rozmieszczenie potencjalnych źródeł hałasu.
Przy tej samej mocy zainstalowanej decyzje projektowe na poziomie systemu wpływają na liczbę modułów, konfigurację elektryczną oraz złożoność późniejszego układu instalacji, co ma pośredni wpływ na ryzyko akustyczne. Szczególne znaczenie mają dwa czynniki:
- Moduły o wysokiej mocy: Przy tej samej mocy zainstalowanej zastosowanie modułów o wysokiej mocy pozwala zmniejszyć liczbę wymaganych modułów oraz obwodów prądu stałego. Prowadzi to do ograniczenia liczby punktów przyłączenia falowników oraz uproszczenia konfiguracji urządzeń elektrycznych, co sprzyja redukcji kumulacji potencjalnych źródeł hałasu.
- Moduły fotowoltaiczne szkło–szkło: W projektach komercyjnych i przemysłowych, gdzie istotne są wysoka stabilność konstrukcyjna i długi okres eksploatacji, moduły szkło–szkło oferują przewagę pod względem trwałości i odporności mechanicznej. Ogranicza to potrzebę późniejszych modyfikacji konstrukcyjnych, wymiany modułów lub instalacji dodatkowych urządzeń, a tym samym zmniejsza ryzyko pojawienia się nowych źródeł hałasu w wyniku modernizacji.
Takie systemowe podejście wdrożone na wczesnym etapie projektu jest zazwyczaj bardziej przewidywalne i łatwiejsze do kontrolowania w dłuższej perspektywie niż poleganie na późniejszych środkach izolacji akustycznej lub działaniach naprawczych.
4.2 Optymalizacja wzajemnego położenia i układu urządzeń
Rzeczywisty wpływ hałasu na otoczenie w elektrowniach fotowoltaicznych zależy nie tylko od poziomu dźwięku emitowanego przez urządzenia, lecz także od sposobu ich rozmieszczenia na terenie inwestycji.
Nawet przy identycznych parametrach źródeł hałasu różnice w odległościach i lokalizacji mogą prowadzić do odmiennego odbioru dźwięku.
- Gdy falowniki, transformatory lub inne kluczowe urządzenia elektryczne są zlokalizowane w pobliżu zabudowy mieszkaniowej lub innych obszarów wrażliwych, emitowany hałas jest łatwiej odczuwalny.
- Zwiększenie odległości między urządzeniami a punktami wrażliwymi lub dostosowanie układu instalacji do warunków terenowych pozwala ograniczyć oddziaływanie akustyczne bez konieczności stosowania dodatkowych środków technicznych.
- Skupienie wielu potencjalnych źródeł hałasu w jednym obszarze może prowadzić do efektu kumulacji dźwięku.
4.3 Odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne i montażowe
Postrzeganie hałasu przez otoczenie zależy również od formy konstrukcyjnej urządzeń oraz sposobu ich montażu.
Nawet przy tych samych źródłach dźwięku różnice w konstrukcji wsporczej i wykonaniu fundamentów mogą wpływać na to, czy drgania ulegają tłumieniu, czy też są wzmacniane w trakcie propagacji.
Jeżeli urządzenia są sztywno połączone z podłożem lub konstrukcją budynku, drgania powstające podczas pracy mogą być łatwiej przenoszone przez strukturę, co zwiększa odczuwalność hałasu o niskiej częstotliwości.
Poprzez odpowiednie zaprojektowanie fundamentów oraz optymalizację metod montażu można ograniczyć przenoszenie drgań do otoczenia bez zmiany parametrów technicznych urządzeń.
4.4 Ciągła i prawidłowa eksploatacja oraz konserwacja
Po uruchomieniu elektrowni fotowoltaicznej stabilność poziomu hałasu jest również uzależniona od sposobu zarządzania eksploatacją oraz stanu technicznego urządzeń.
W trakcie użytkowania elementy takie jak systemy chłodzenia czy wentylatory mogą zmieniać charakterystykę akustyczną na skutek starzenia się, gromadzenia zanieczyszczeń lub nietypowego zużycia.
Regularne kontrole, prace konserwacyjne oraz – w razie potrzeby – monitoring eksploatacyjny umożliwiają wczesne wykrycie nieprawidłowości i ich usunięcie, zapobiegając stopniowemu wzrostowi poziomu hałasu w długim okresie użytkowania.
5. Normy i wymagania dotyczące hałasu oraz zgodności regulacyjnej w elektrowniach fotowoltaicznych
W Europie oraz w większości krajów zarządzanie hałasem w elektrowniach fotowoltaicznych jest objęte jednolitymi ramami regulacyjnymi dotyczącymi hałasu środowiskowego i nadzoru nad instalacjami przemysłowymi.
Kluczowym elementem regulacji jest ocena, czy rzeczywisty wpływ akustyczny powstający podczas eksploatacji instalacji mieści się w obowiązujących wartościach granicznych dla otoczenia.
5.1 Wspólne ramy regulacyjne na poziomie europejskim
Na poziomie Unii Europejskiej zarządzanie hałasem w elektrowniach fotowoltaicznych opiera się przede wszystkim na przepisach dotyczących hałasu środowiskowego oraz odpowiednich normach technicznych:
- Ramy regulacyjne dotyczące hałasu środowiskowego: Dyrektywa w sprawie hałasu środowiskowego (2002/49/WE) zobowiązuje państwa członkowskie do oceny i zarządzania hałasem środowiskowym generowanym przez instalacje przemysłowe oraz do podejmowania działań ograniczających jego oddziaływanie na obszary mieszkaniowe i inne tereny wrażliwe akustycznie.
- Normy pomiaru i oceny hałasu: Normy takie jak EN 61672 zapewniają jednolite podstawy techniczne dla metod pomiaru oraz procedur oceny hałasu środowiskowego i służą do weryfikacji zgodności eksploatacji instalacji z wymaganiami regulacyjnymi.
W praktyce stosowania tych przepisów nacisk kładziony jest przede wszystkim na to, czy zmierzone poziomy hałasu przekraczają dopuszczalne wartości graniczne.
5.2 Wspólne zasady wdrażania na poziomie krajowym
Regulacje dotyczące hałasu są zazwyczaj wdrażane poprzez krajowe przepisy ochrony środowiska lub normy techniczne.
Pomimo różnic pomiędzy państwami w zakresie wartości granicznych i procedur administracyjnych, podstawowe zasady pozostają w dużej mierze spójne:
- elektrownie fotowoltaiczne są traktowane jako instalacje przemysłowe lub wytwórcze energii;
- ocena hałasu opiera się na rzeczywistych warunkach eksploatacji i wynikach pomiarów;
- dla różnych sposobów użytkowania terenu (np. obszary mieszkaniowe, strefy mieszane, obszary przemysłowe) obowiązują odmienne wartości graniczne.
Przykładowo, w krajach takich jak Niemcy, Francja czy Wielka Brytania elektrownie fotowoltaiczne uznaje się za zgodne z przepisami, o ile poziom hałasu generowanego podczas ich pracy nie przekracza lokalnie określonych limitów.
6. Wnioski
Z perspektywy praktyki inżynieryjnej hałas w elektrowniach fotowoltaicznych nie jest determinowany przez same moduły fotowoltaiczne, lecz stanowi rezultat współdziałania wielu czynników, takich jak projekt systemu, rozmieszczenie urządzeń, rozwiązania konstrukcyjne oraz sposób eksploatacji.
Jeżeli główne źródła hałasu zostaną rzetelnie ocenione już na wczesnym etapie inwestycji i odpowiednio kontrolowane poprzez spójne rozwiązania projektowe, możliwe jest osiągnięcie dobrej kompatybilności instalacji z otoczeniem.
Na poziomie regulacyjnym elektrownia fotowoltaiczna uznawana jest za zgodną z przepisami, o ile rzeczywisty poziom hałasu podczas jej pracy mieści się w lokalnie obowiązujących wartościach granicznych.
W porównaniu z działaniami korygującymi podejmowanymi po uruchomieniu instalacji, uwzględnienie kontroli hałasu jako integralnej części logiki projektowej już na etapie planowania sprzyja długoterminowej, stabilnej i bezpiecznej eksploatacji projektu.
Maysun Solar jest producentem i dostawcą modułów fotowoltaicznych skoncentrowanym na rynku europejskim. Oferta obejmuje moduły o wysokiej mocy oraz moduły fotowoltaiczne szkło–szkło, które pozwalają ograniczyć złożoność systemu oraz zwiększyć jego długoterminową stabilność. Dzięki temu ryzyka eksploatacyjne mogą być lepiej kontrolowane już na etapie projektowania, przy jednoczesnym spełnieniu wymagań technicznych i regulacyjnych.
Referencje:
Clockwork. (2023, March 23). Yes, solar farms can produce noise! Acentech. https://www.acentech.com/resources/yes-solar-farms-can-produce-noise/
Authority, C. S. (2024, January 1). Solar farm noise recommendations. Community Solar Authority. https://communitysolarauthority.com/solar-farm-noise-recommendations/
Może Ci się spodobać: