GRÄSBÖLEN TUULIVOIMAHANKE. Meluselvitys. Lounaisvoima Oy

Transkriptio

1 GRÄSBÖLEN TUULIVOIMAHANKE Meluselvitys Lounaisvoima Oy

2 Sisällysluettelo 1. JOHDANTO LÄHTÖTIEDOT JA MENETELMÄT Yleistietoa tuulivoimaloiden synnyttämästä melusta Laskentamalli Laksennassa käytetyt äänitehotasot Käytettyjen menetelmien epävarmuudet Ympäristömelun ohjearvot TULOKSET JOHTOPÄÄTÖKSET VIITTEET Lounaisvoima Oy, päivitetty versio Varsinais-Suomen Energia Oy:n laatima Hämeenkatu 28 E 3. krs FI Turku Puh Sähköposti: ansgar(at)epo-energy.com Y-tunnus:

3 1. JOHDANTO Kemiönsaaren tekninen lautakunta on päättänyt Gräsbölen osayleiskaavan vireille tulosta kokouksessaan Tuulivoimapuiston suunnittelualueen pinta-ala on noin 255 hehtaaria ja alue sijaitsee Degerdalin, Gräsbölen, Bogsbölen ja Villkärrin välisellä metsäalueella noin 5 km päässä Kemiön keskustasta luoteeseen (kuva 1). Kuva 1. Gräsbölen tuulipuiston kaava-alueen likimääräinen sijainti ja rajaus (Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa). Suunniteltu tuulivoimapuisto käsittää 5 turbiinia. Yksittäisen tuulivoimalan teho on arviolta 2,3 4 megawattia (MW) ja napakorkeus noin metriä maanpinnasta. Tavoitteena on, että tuulivoimalat olisivat tuotannossa vuonna Varsinais-Suomen Energia Oy on tehnyt melulaskennat, jossa selvitettiin Gräsbölen tuulipuiston turbiinien aiheuttamia melutasoja tuulipuiston lähiympäristössä. Aluksi melumallinnukset toteutettiin kolmelle eri turbiinityypille: Nordex N117 2,4 MW, Enercon E101 3 MW ja Siemens 108 2,3 MW. Siemensin turbiini kuitenkin poistettiin selvityksen jatkotutkiskeluista, koska sen äänitehotason todettiin olevan kyseiselle sijainnille liian korkea (LWA =108 db) ja suunnittelua jatkettiin pelkästään Nordexin ja Enerconin turbiineilla.

4 Melumallinnuksen ja raportin laskennan tuloksista laativat DI Ansgar Hahn ja FM Minna Huovinen Varsinais-Suomen Energia Oy:stä. 2. LÄHTÖTIEDOT JA MENETELMÄT 2.1 Yleistietoa tuulivoimaloiden synnyttämästä melusta Tuulivoimalaitosten käyntiääni koostuu pääosin lapojen laajakaistaisesta (noin Hz) aerodynaamisesta melusta sekä hieman kapeakaistaisemmasta sähköntuotantokoneiston yksittäisten osien (mm. vaihteisto, generaattori) aiheuttamasta melusta. Näistä aerodynaaminen melu on hallitsevin lapojen suuren vaikutuspinta-alan ja äänen jaksollisen ns. amplitudimoduloituneisuuden (äänen voimakkuus vaihtelee jaksollisesti ajan funktiona) vuoksi (Di Napoli 2007: 9). Tuulivoimalaitosten jaksollinen käyntiääni on seurausta siiven pyörimisestä, jossa aerodynaamisen melun taso vaihtelee lavan pyörimisnopeuden mukaan. Lavan ohittaessa maston siiven aerodynaaminen melu aiheuttaa sekä äänen heijastumisen että uuden äänen lavan ja tornin väliin jäävän ilmakerroksen puristuessa. Maston ja lavan välinen ohitusmelu on sitä voimakkaampaa mitä lähempänä lapa on mastoa. Jaksollisuus voi olla jopa noin 6 db luokkaa. Aerodynaaminen melu kuullaan usein viheltävänä tai viuhuvana äänenä ja on puhtailla lapapinnoilla tasoltaan matalampaa, koska likainen pinta lisää rosoisuutta, josta seuraa turbulenssin kasvu. Generaattorin muuntaja emittoi matalataajuista ja kapeakaistaista melua, mutta voimakkuudeltaan se on yleensä alhaista (Di Napoli 2007: 9). Tuulivoimalan äänen ominaisuudet, kuten voimakkuus, taajuus ja ajallinen vaihtelu, riippuvat tuulivoimaloiden lukumäärästä, niiden etäisyyksistä tarkastelupisteeseen sekä tuulen nopeudesta. Tuulivoimaloiden tuottaman äänen leviäminen ympäristöön riippuu maaston pinnanmuodoista, kasvillisuudesta ja sääoloista, kuten tuulen nopeudesta ja suunnasta sekä lämpötilasta. Ääni etenee tavallisesti veden yllä edemmäksi ja laajemmalle kuin maalla johtuen vähäisemmästä vaimentumisesta. Tuulivoimaloiden tapauksessa keskeisin käytettävä meluntorjuntakeino on riittävä etäisyys tuulivoimalaan. Uusissa lapakulmasäätöisissä laitoksissa voidaan muuttaa lapakulman lisäksi myös pyörimisnopeutta, jolloin molemmilla toiminnoilla on melua vähentävä vaikutus. 2.2 Laskentamalli Tuulivoimaloiden meluvaikutukset on mallinnettu WindPro 2.8 -ohjelman Decibel-moduulilla. Mallinnuksessa on otettu huomioon maaston muodot ja tuulen nopeudeksi on asetettu 8 m/s 10 metrin korkeudella. Melulaskennat laadittiin erikseen molemmille turbiinityypeille (Nordex ja Enercon). Tuulivoimaloiden paikat olivat samat turbiinityypistä riippumatta, mutta turbiinien napakorkeus vaihteli turbiinityypin mukaan (Nordex, 141 m / Enercon 135,4 m). Mallinnus edustaa niin sanottua pahinta

5 mahdollista tilannetta, koska kasvillisuuden tai tuulen suunnan melua vähentävät vaikutukset ei oteta mallissa huomioon. Mallinnus tehtiin standardin ISO mukaisiin algoritmeihin perustuvalla laskentamallilla. Laskennassa ei ole otettu huomioon mahdollista melun impulssimaisuuden tai kapeakaistaisuuden lisäystä. Laskentamallin maastomalli on laadittu Maanmittauslaitoksen maastotietokannan korkeustietojen pohjalta. 2.3 Laksennassa käytetyt äänitehotasot Turbiinien äänitehotasot ovat peräisin turbiinivalmistajilta (Taulukko 1). Taulukko 1. Turbiinien äänitehotasot (LWA) oktaavikaistoittain tuulen nopeudella 8 m/s (vaimentamattomat arvot). 31, LWA Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz [db] Nordex 60,0 84,5 91,4 98,2 100,7 99,2 94,4 86,7 74,7 105 Enercon 50 84,5 93,4 98,6 101,4 100,4 96,4 89,4 81,5 106 Tuulivoimaloiden aiheuttamaa melua voidaan pienentää säätelemällä roottorin pyörimisnopeutta. Tällöin kuitenkin myös sähköntuotto pienenee. Pyörimisnopeutta voidaan hidastaa esimerkiksi yöaikana, jolloin suunnitteluohjearvot ovat tiukemmat. Turbiinien vaimennus toteutetaan tuulen suunnan mukaan. Taulukko 2. Melumallinnuksessa käytettyjen turbiinien madalletut äänitasot oktaavikaistoittain. Turbiinityyppi Taso 31, LWA Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz Hz [db] Enercon , ,6 2 77,5 82, ,5 94, ,5 81,5 92, , ,5 76, ,5 79,5 89,5 90,7 93, Nordex ,9 92,6 97,4 99,4 99,3 96,6 92, ,4 92,1 96,9 98,9 98,8 96,1 91,6 82,5 104, ,9 91,6 96,4 98,4 98,3 95,6 91, ,4 91,1 95,9 97,9 97,8 95,1 90,6 81,5 103, ,9 90,6 95,4 97,4 97,3 94,6 90, ,9 88,6 93,4 95,4 95,3 92,6 88,

6 Taulukossa 2 on esitetty Nordex- ja Enercon-turbiinien vaimennetut äänitehotasot. Enerconin turbiinilla vaimennustasoja on 5 kpl (tasot 1 5) ja Nordexin turbiinilla 6 (tasot 1 6). Tasot ovat laskennallisia arvioita ja peräisin turbiinivalmistajilta. 2.4 Käytettyjen menetelmien epävarmuudet Äänilähdettä kuvataan laskentamallissa pistemäisenä äänilähteenä. Laskentamallissa äänilähteen korkeus on yleensä arvio äänikohteen akustisesta keskipisteestä. Tämän arvion epätarkkuus aiheuttaa epävarmuutta myös äänen leviämisen laskennalliseen arvioon. Tässä selvityksessä äänilähteen korkeudeksi määritettiin turbiinityyppien napakorkeudet (Enercon 135,4 m. Nordex 141 m). Kyseiset napakorkeudet on saatu turbiininvalmistajilta. Muita vaihtelua aiheuttavia tekijöitä ovat äänen taajuus, äänilähteen ja kohteen välinen korkeus ja niiden välinen etäisyys sekä niiden välinen topografia. Viimeksi mainittu tekijä sisältää maaston muotojen, rakennusten, esteiden ja kasvillisuuden vaikutukset äänen etenemiseen. Sääolosuhteiden aiheuttama vaihtelu on mallissa pyritty minimoimaan valitsemalla lähtökohdaksi säätilanteen, jossa vaihtelu on mahdollisimman vähäistä. Säätilanne vastaa tilannetta, jossa lievässä inversiotilanteessa vallitsee kohtalainen myötätuuli äänilähteestä kohteeseen päin. Tässä selvityksessä tuulivoimaloiden voidaan katsoa edustavan joukkoa laajakaistaista melua aiheuttavia äänilähteitä, jotka sijoittuvat selvästi maan pinnan yläpuolelle. Laskentamallin tarkkuudeksi voidaan arvioida tässä tapauksessa ±1 ± 3 db. 2.5 Ympäristömelun ohjearvot Ympäristöministeriön tuulivoimarakentamisen suunnittelun oppaassa suositellaan käytettävän suunnitteluohjearvoja (Ympäristöministeriö 2012). Suunnitteluohjearvot on esitetty taulukossa 3. Tavoitteena on, että melun aiheuttama haittavaikutus estyy tai minimoituu. Haittavaikutuksen katsotaan minimoituvan, kun tuulivoimaloiden päivä- ja yöajan keskiäänitason suunnitteluohjearvot alittuvat tarkastelupisteessä. Taulukko 3. Tuulivoimarakentamisen suunnitteluohjearvot (Ympäristöministeriö 2012) Alueen kuvaus Päiväajan (klo 7 22) Ulkona keskiäänitason ohjearvot Yöajan (klo 22 7) keskiäänitason ohjearvot Asumiseen käytettävät alueet, 45 db 40 db loma-asumiseen käytettävät alueet taajamissa, virkistysalueet Loma-asumiseen käytettävät 40 db 35 db 1) alueet taajamien ulkopuolella, leirintäalueet, luonnonsuojelualueet Muilla alueilla Ei sovelleta Ei sovelleta 1) Yöarvoa ei sovelleta luonnonsuojelualueilla, joita ei yleisesti käytetä oleskeluun tai luonnon havainnointiin yöllä

7 3. TULOKSET Melulaskennat laadittiin erikseen molemmille turbiinityypeille. Tuulivoimaloiden paikat olivat samat turbiinityypistä riippumatta, mutta turbiinien napakorkeus vaihtelivat. Kuvissa 2 5 on esitetty tuulivoimaloiden synnyttämät meluvyöhykkeet kullekin turbiinityypille. Taulukoissa 4 ja 6 on esitetty tuulivoimalamelulle altistuvien asuin- ja lomarakennusten lukumäärät Nordexin turbiinille. Taulukoissa 5 ja 7 on puolestaan esitetty asuin ja vapaa-ajan rakennusten lukumäärät Enerconin turbiineille. Tuulivoimaloiden vaimennusten optimoinnissa asumiseen käytettävien alueiden mitoittavana ohjearvona on käytetty 40 db (Laeq 22 07) ja loma-asumiseen käytettäville alueille 35 db (Laeq 22 07). Vaimennustasot on esitetty taulukoissa 8 ja 9. Kuva 2. Melumallinnuksen tulos päiväaikana (klo 07 22) Nordexin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa.

8 Kuva 3. Melumallinnuksen tulos yöaikana (klo 22 07) Nordexin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa. Kuva 4. Melumallinnuksen tulos päiväaikana (klo 07 22) Enerconin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa.

9 Kuva 5. Melumallinnuksen tulos yöaikana (klo 22 07) Enerconin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa. Taulukko 4. Tuulivoimaloiden melulle altistuvien asuinrakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Nordex N117, 2,4 MW). Suunnitteluohjearvotasot on merkitty paksulla viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien asuinrakennusten lukumäärät min [db] max [db] Päiväaika Yöaika 35 36, , ,5 1-41,

10 Taulukko 5. Tuulivoimaloiden melulle altistuvien asuinrakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Enercon E101, 3 MW). Suunnitteluohjearvotasot on merkitty paksulla viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien asuinrakennusten lukumäärät min [db] max [db] Päiväaika Yöaika 35 36, , ,5 3-41, Taulukko 6. Tuulivoimaloiden melulle altistuvien lomarakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Nordex N117, 2,4 MW). Suunnitteluohjearvotasot on merkitty paksulla viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien lomarakennusten lukumäärät min [db] max [db] Päiväaika Yöaika 35 36, , , , Taulukko 7. Tuulivoimaloiden melulle altistuvien lomarakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Enercon E101, 3 MW). Suunnitteluohjearvotasot on merkitty paksulla viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien lomarakennusten lukumäärät min [db] max [db] Päiväaika Yöaika 35 36, , , , Taulukko 8. Vaimennustasot öisin (Nordex) Turbiini Tuulen suunta ( ) Taso A01 22,5 62,5 5

11 Taulukko 9. Vaimennustasot öisin (Enercon) Turbiini Tuulen suunta ( ) Taso A01 22,5 62,5 3 A Päiväaikana suunnitteluohjearvot alittuvat tarkastelupisteissä (sekä asuin- että lomarakennuksien kohdalla) ilman, että vaimennuksia tarvitsee käyttää. Yöaikana suunnitteluohjearvot ylittäville alueille sijoittuu joitakin lomarakennuksia. Näiden rakennusten tapauksessa ohjearvojen ylitys on tosin maksimissaan vain 1,5 db. Kun virhemarginaali huomioidaan, on tulos suunnitteluohjearvon mukaisella tasolla. Yöaikana 35 db (LAeq 22-7) melutason arvioitiin ylittyvän lievästi (< 1,5 db) neljän lomarakennuksen kohdalla käytettäessä Nordexin turbiinia ja kuuden lomarakennuksen kohdalla käytettäessä Enerconin turbiinia. 4. JOHTOPÄÄTÖKSET Gräsbölen tuulivoimapuiston meluselvityksessä tavoitteena on ollut suunnitteluohjearvon mukaisten tasojen alittaminen. Melutarkastelujen perusteella yksi turbiinityyppi jätettiin pois (Siemens) ja joihinkin turbiineihin on lisätty vaimennuksia yöaikaan tuulen puhaltaessa tietyistä ilmansuunnista suunnitteluohjearvojen alittamiseksi. Vaimennukset tarkoittavat käytännössä roottorin pyörimisnopeuden hidastamista, mikä vähentää sähköntuotantoa. Tuulen suunnan vaihtelu vaikuttaa oleellisesti tuulivoimalan aiheuttaman äänen leviämiseen, koska tuulivoimalan aiheuttama melu leviää voimakkaimmin myötätuuleen tuulivoimalaan nähden. Tämän selvityksen tuloksia tarkasteltaessa tulee siis huomata, että laskennallisesti tarkastellut meluvyöhykkeet kuvaavat melutasoja myötätuulitilanteissa eli olosuhteissa, joissa ääni leviää yhtä paljon joka suuntaan. Tämän vuoksi laskennallisesti arvioidut tulokset eivät vastaa ajallisesti vallitsevaa tai keskimääräistä tilannetta vaan edustavat ns. pahinta mahdollista tilannetta. Selvityksen tulokset osoittavat, että Gräsbölen tuulivoimahankkeet tuulivoimalat eivät aiheuta päivällä suunnitteluohjearvojen ylityksiä eli 40 db (LAeq 7-22) tasolle lomarakennusten kohdalla ja 45 db (LAeq 7-22) tasolle asuinrakennusten kohdalla. Lomarakennuksiin kohdistuvat yöaikaiset melutasot (LAeq 22-7) on saatu suurimmaksi osaksi optimoitua 35 db tasolle, kun tarkastelussa otetaan huomioon laskennallisen arvioinnin epävarmuus. Yöaikana 35 db (LAeq 22-7) melutason arvioitiin ylittyvän lievästi (< 1,5 db) neljän lomarakennuksen kohdalla käytettäessä Nordexin turbiinia ja kuuden lomarakennuksen kohdalla käytettäessä Enerconin turbiinia.

12 5. VIITTEET Di Napoli, C. (2007). Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen. Julkaisuissa Suomen Luonto. Ympäristöministeriö. Helsinki. 32 s. Ympäristöministeriö (2012). Tuulivoimarakentamisen suunnittelu. Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. ISSN Turku DI Ansgar Hahn Lounaisvoima Oy