GRÄSBÖLEN TUULIVOIMAHANKE. Meluselvitys. Lounaisvoima Oy

Transkriptio

1 GRÄSBÖLEN TUULIVOIMAHANKE Meluselvitys Lounaisvoima Oy

2 Sisällysluettelo 1. JOHDANTO LÄHTÖTIEDOT JA MENETELMÄT Yleistietoa tuulivoimaloiden synnyttämästä äänestä Laskentamalli Laskennassa käytetyt äänitehotasot Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot Käytettyjen menetelmien epävarmuudet TULOKSET Tulokset karttakuvina Tulokset taulukkomuodossa JOHTOPÄÄTÖKSET VIITTEET Lounaisvoima Oy, päivitys 3, julkaistavaksi Varsinais-Suomen Energia Oy, 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 sijainti ja rajaus. Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastokarttarasteri 1: /2012 aineistoa. Suunniteltu tuulivoimapuisto käsittää 4 turbiinia. Yksittäisen tuulivoimalan teho on arviolta 2,3 4 megawattia (MW) ja napakorkeus metriä maanpinnasta. Tavoitteena on, että tuulivoimalat olisivat tuotannossa vuonna Lounaisvoima Oy on tehnyt melulaskennat, joissa selvitettiin Gräsbölen tuulipuiston turbiinien aiheuttamia melutasoja tuulipuiston ympäristössä. Melumallinnukset on toteutettu turbiinityypeille Nordex N117 2,4 MW ja Siemens 113 3,0 MW. Turbiinityypit ovat muuttuneet tuulipuiston suunnittelun edetessä, koska uusia turbiinityyppejä on tullut markkinoille tai joistakin turbiinityypeistä ei ole saatavilla tarpeeksi yksityiskohtaisia tunnuslukuja melumallinnusta varten. Jotkin turbiinityypit on myös todettu soveltumattomiksi kyseiselle hankkeelle esimerkiksi melutason tai sähköntuotannon kannattavuuden suhteen. 2

4 Melumallinnukset ja tämän raportin laativat DI Ansgar Hahn ja FM Minna Huovinen Lounaisvoima Oy:sta. 2. LÄHTÖTIEDOT JA MENETELMÄT 2.1 Yleistietoa tuulivoimaloiden synnyttämästä äänestä Tuulivoimalaitosten käyntiääni koostuu pääosin lapojen laajakaistaisesta (noin Hz) aerodynaamisesta äänestä sekä hieman kapeakaistaisemmasta sähköntuotantokoneiston yksittäisten osien (mm. vaihteisto, generaattori) aiheuttamasta äänestä. Näistä aerodynaaminen ääni on hallitsevin lapojen suuren vaikutuspinta-alan ja äänen jaksollisuuden (äänen voimakkuus vaihtelee jaksollisesti ajan funktiona) vuoksi (Di Napoli 2007: 9). Tuulivoimalaitosten jaksollinen käyntiääni on seurausta siiven pyörimisestä, jonka aikana aerodynaamisen äänen taso vaihtelee lavan pyörimisnopeuden mukaan. Kun lapa ohittaa tornin, siiven aerodynaaminen ääni heijastuu tornista ja uusi ääni syntyy ilmakerroksen puristuessa lavan ja tornin väliin. Tornin ja lavan välinen ohitusääni on sitä voimakkaampaa mitä lähempänä lapa on tornia. Jaksollisuus voi olla jopa noin 6 db luokkaa. Aerodynaaminen ääni kuullaan usein viheltävänä tai viuhuvana äänenä ja on puhtailla lapapinnoilla tasoltaan matalampaa, koska likainen pinta lisää rosoisuutta, minkä seurauksena turbulenssi kasvaa. Generaattorin muuntaja emittoi matalataajuista ja kapeakaistaista ääntä, mutta voimakkuudeltaan se on yleensä alhaista (Di Napoli 2007: 9). Tuulivoimalan äänen ominaisuudet, kuten voimakkuus, taajuus ja ajallinen vaihtelu, riippuvat tuulivoimaloiden tyypistä, lukumäärästä, niiden etäisyyksistä tarkastelupisteeseen sekä tuulen nopeudesta. Tuulivoimaloiden tuottaman äänen leviäminen ympäristöön riippuu maaston pinnanmuodoista, rosoisuudesta, kasvillisuudesta, lämpötilasta sekä sääoloista kuten tuulen nopeudesta ja suunnasta. Ääni etenee tavallisesti veden yllä kauemmas ja laajemmalle kuin maalla vähäisemmän vaimentumisen takia. Yksi käytettävissä olevista meluntorjuntakeinoista on riittävä etäisyys tuulivoimalaan. Uusissa tuulivoimaloissa voidaan lisäksi vaikuttaa melun määrään säätämällä lapakulmaa ja vaikuttaa niiden pyörimisnopeuteen, millä on melua vähentävä vaikutus. 2.2 Laskentamalli Tämän raportin melumallinnus on tehty VTT:n kesäkuussa 2013 valmistuneen tutkimusraportin mukaan. Raportti sisältää ehdotuksen tuulivoimamelun laskentalogiikkaan ja parametrien valintaan (Nykänen et al. 2013). 3

5 Tuulivoimaloiden meluvaikutukset on mallinnettu WindPro 2.9 -ohjelman Decibel-moduulilla. Mallinnuksessa on otettu huomioon maaston topografia ja tuulen nopeudeksi on asetettu 8 m/s 10 metrin korkeudella. Kasvillisuuden tai tuulen suunnan melua vähentäviä vaikutuksia ei huomioida mallissa, vaan tuuliturbiini mallinnettiin suuntaamattomana pistelähteenä. Melulaskennat laadittiin erikseen molemmille turbiinityypeille (Nordex ja Siemens). Tuulivoimaloiden paikat olivat samat turbiinityypistä riippumatta, mutta turbiinien napakorkeus vaihteli tyypin mukaan (Nordex, 140,6 m / Siemens 142,5 m). Mallinnus tehtiin standardin ISO mukaisiin algoritmeihin perustuvalla laskentamallilla taulukossa 1 esitetyin parametrein. Taulukossa 2 on esitetty ilmakehän absorption vaikutuksen arvot taulukossa 1 esitetylle lämpötilalle ja ilman kosteudelle. Taulukko 1. Melumallinnuksessa käytetyt parametrit Suure Mallinnusparametrin arvo Ilmakehän absorptio ( C/RH) 15 C / 70 % Meteorologinen korjaus (C 0) 0* db Immissiopisteen laskentakorkeus 4 m Maaperän laadun ja muodon 0,4** vaikutus (Agr) Laskennan korkeustiedot Maastotietokannan korkeuskäyräaineisto Pystyresoluutio 2,5 m *) Vastaa neutraalia stabiilia sääolosuhdetta **) Vastaa kohtalaisen tasaista pelto-metsäaluetta, jossa hankealueen korkeuserot ovat enintään 40 metriä Taulukko 2. Melumallinnuksessa käytettyjen ilmakehän absorption vaikutuksen arvot ISO (1996) standardin mukaisesti. Hz 62, db/km 0,1 0,4 1,1 2,4 4,1 8,8 26,4 93,7 4

6 2.3 Laskennassa käytetyt äänitehotasot Turbiinien A-painotetut äänitehotasot (LWA) ja ääni (db(a)) oktaavikaistoittain (Hz) ovat peräisin turbiinivalmistajilta (taulukko 3 ja 4). Äänitehotasot ovat standardin IEC mukaisten mittausten perusteella määritettyjä. Taulukko 3. Turbiinien äänitehotasot (LWA) tuulen nopeudella 8 m/s (vaimentamattomat arvot). LWA [db] Nordex 105 Siemens 105,5 Tässä selvityksessä tarkasteltujen tuulivoimaloiden aiheuttamaa melua voidaan tarvittaessa vähentää säätelemällä roottorin pyörimisnopeutta. Tällöin kuitenkin myös sähköntuotto pienenee eli käytetty tehokäyrä on erilainen verrattuna vaimentamattomaan tasoon. Pyörimisnopeutta voidaan hidastaa esimerkiksi yöaikana, jolloin suunnitteluohjearvot ovat tiukemmat. Turbiinien äänen vaimennus toteutetaan ajan lisäksi tuulen suunnan ja nopeuden mukaan. Taulukossa 4 on esitetty Nordex- ja Siemens-turbiinien vaimennetut äänitehotasot. Nordexin turbiinilla vaimennustasoja on 5 kpl (tasot 2 6) ja Siemensin turbiinilla 5 kpl (tasot 1 5). Taulukko 4. Melumallinnuksessa käytettyjen turbiinien vaimennetut äänitasot. Turbiinityyppi Taso LWA [db] Siemens 1 104, , , , ,5 Nordex 2 104, , VTT:n tutkimusraportissa ehdotetaan myös mahdollisten erityisesti häiritsevien komponenttien tarkastelemista (Nykänen et al. 2013). Näillä tarkoitetaan tonaalisuutta (kapeakaistaisuutta), impulssimaisuutta ja melun vaihteluvoimakkuutta (amplitudimodulaatiota). Mikäli tuulivoimalan 5

7 tuotesertifioinnin yhteydessä tehdyissä äänimittauksissa on merkittävissä määrin esiintynyt edellä mainittuja komponentteja, se edellyttää + 5 db korjausta mallinnuksessa käytettävissä äänitasoissa. Tässä selvityksessä tarkasteltujen turbiinityyppien valmistajien mukaan tuotesertifioinnin yhteydessä tehdyissä äänimittauksissa ei ole esiintynyt sellaisissa määrin erityisesti häiritseviä komponentteja, jotta 5 db tulisi lisätä lähtömelutasoon melumallinnuksia tehdessä. 2.4 Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot Ympäristöministeriön tuulivoimarakentamisen suunnittelun oppaassa suositellaan käytettävän suunnitteluohjearvoja ulkomelutason tarkastelussa (Ympäristöministeriö 2012). Suunnitteluohjearvot on esitetty taulukossa 5. Tavoitteena on melun aiheuttaman haittavaikutuksen estyminen tai minimoituminen. Haittavaikutuksen katsotaan minimoituvan, kun tuulivoimaloiden päivä- ja yöajan keskiäänitason suunnitteluohjearvot alittuvat tarkastelupisteessä. Taulukko 5. Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot (Ympäristöministeriö 2012) Alueen kuvaus Päiväajan (klo 7 22) Ulkona keskiäänitason ohjearvot Yöajan (klo 22 7) keskiäänitason ohjearvot Asumiseen käytettävät alueet, lomaasumiseen 45 db 40 db 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 2.5 Käytettyjen menetelmien epävarmuudet Koko laskennan epävarmuus sisällytetään turbiinivalmistajan ilmoittamaan melupäästön takuuarvoon, joten meluvaikutusten tarkastelu perustuu tässä selvityksessä turbiinien melupäästön maksimiarvojen tarkasteluun. Melumallinnus on tehty VTT:n ohjeistusehdotuksen (Nykänen et al. 2013) mukaan ja tuulivoimaloiden paikat on valittu siten, että melutason ohjearvot eivät mallinnuksen mukaan ylity. VTT:n mukaan melutason ylittyminen altistuvassa kohteessa on tämän vuoksi hyvin epätodennäköistä. VTT arvioi melutason ohjearvon alittuvan rakennetun tuulivoima-alueen normaalin toiminnan aikana noin 95 % varmuudella, mikäli ohjeistusehdotuksen mukaista laskentalogiikkaa ja parametreja käytetään. 6

8 3. TULOKSET Melulaskennat laadittiin erikseen molemmille turbiinityypeille. Tuulivoimaloiden paikat olivat samat turbiinityypistä riippumatta, mutta turbiinien napakorkeus vaihteli turbiinityypin mukaan (Nordex 140,6 m / Siemens 142,5 m). 3.1 Tulokset karttakuvina Kuvissa 2 5 on esitetty tuulivoimaloiden synnyttämät äänivyöhykkeet kullekin turbiinityypille. Tuulivoimaloiden sijainnit on merkitty vihreillä pisteillä. Äänivyöhykkeet on kuvattu värillisillä viivoilla, jotka vastaavat karttaselitteen desibelitasoja. Kartan siniset pisteet kuvaavat asuintaloja ja punaiset pisteet lomarakennuksia. Tiedot rakennusten tyypistä on saatu Maanmittauslaitoksen maastotietokannasta ja Kemiönsaaren kunnan rakennusluparekisteristä. Päivä Kuva 2. Melumallinnuksen tulos päiväaikana (klo 07 22) Nordexin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan aineistoa (2013). 7

9 Yö Kuva 3. Melumallinnuksen tulos yöaikana (klo 22 07) Nordexin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan aineistoa (2013). Päivä Kuva 4. Melumallinnuksen tulos päiväaikana (klo 07 22) Siemensin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan aineistoa (2013). 8

10 Yö Kuva 5. Melumallinnuksen tulos yöaikana (klo 22 07) Siemensin turbiinilla. Sisältää Maanmittauslaitoksen maastotietokannan aineistoa (2013). 3.2 Tulokset taulukkomuodossa Taulukoissa 6 ja 8 on esitetty tuulivoimalamelulle altistuvien asuin- ja lomarakennusten lukumäärät äänivyöhykkeittäin Nordexin turbiinille. Siemensin turbiinityypin tulokset on puolestaan esitetty taulukoissa 7 ja 9. Ympäristöministeriön taulukossa 5 esitetyt suunnitteluohjearvot on havainnollistettu punaisella viivalla. Asuinrakennukset Taulukko 6. Tuulivoimaloiden äänelle altistuvien asuinrakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Nordex N117, 2,4 MW). Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot on merkitty punaisella viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien asuinrakennusten lukumäärät db Päiväaika Yöaika

11 Taulukko 7. Tuulivoimaloiden äänelle altistuvien asuinrakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Siemens 113, 3 MW). Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot on merkitty punaisella viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien asuinrakennusten lukumäärät db Päiväaika Yöaika Lomarakennukset Taulukko 8. Tuulivoimaloiden äänelle altistuvien lomarakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Nordex N117, 2,4 MW). Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot on merkitty punaisella viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien lomarakennusten lukumäärät db Päiväaika Yöaika Taulukko 9. Tuulivoimaloiden äänelle altistuvien lomarakennusten lukumäärät (turbiinityyppi Siemens 113, 3 MW). Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot on merkitty punaisella viivalla. Melutaso Melualueille sijoittuvien lomarakennusten lukumäärät db Päiväaika Yöaika Vaimennustasot Päiväaikana (klo 07 22) Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot alittuvat tarkastelupisteissä (sekä asuin- että lomarakennuksien kohdalla) ilman, että vaimennettuja äänitasoja tarvitsee käyttää. Yöaikana (klo 22 07) vaimennettuja äänitasoja käytetään joissain turbiineissa tuulen puhaltaessa tietystä ilmansuunnasta (taulukko 10 11). Taulukoissa esitetyt vaimennustasot vastaavat taulukossa 4 esitettyjä äänitehotasoja. 10

12 Taulukko 10. Vaimennustasot öisin (klo 22 07) Nordexin turbiinityypille Turbiini Tuulen suunta ( ) Taso A Taulukko 11. Vaimennustasot öisin (klo 22 07) Siemensin turbiinityypille Turbiini Tuulen suunta ( ) Taso A A A JOHTOPÄÄTÖKSET Gräsbölen tuulivoimapuiston meluselvityksen tavoite on todistaa, että tuulivoimapuiston aiheuttama ääni alittaa Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot kaikissa tarkastelupisteissä. Mallinnuksen tulokset osoittavat, että Gräsbölen tuulivoimahankkeen tuulivoimalat eivät aiheuta päiväaikaisten suunnitteluohjearvojen (40/45 db) ylityksiä. Myös yöaikaiset suunnitteluohjearvot (35/40 db) alittuvat, kun vaimennettuja äänitasoja käytetään yöaikaan tuulen puhaltaessa tietystä ilmansuunnasta. Vaimennettujen äänitasojen käyttö tarkoittaa käytännössä roottorin pyörimisnopeuden hidastamista. Tämän raportin mallinnus tehtiin VTT:n tuulivoimamelun laskentalogiikan ja parametrien valintaan liittyvän ohjeistusehdotuksen mukaan (Nykänen et al. 2013). Koska Ympäristöministeriön suunnitteluohjearvot alitetaan ja VTT:n mallinnusehdotusta käytetään, tämä selvitys osoittaa suunnitteluohjearvojen ylittymisen tarkastelukohteissa olevan hyvin epätodennäköistä. Äänitaso alittaa suunnitteluarvot tarkastelukohteissa rakennetun tuulivoima-alueen normaalin toiminnan aikana vähintään noin 95 % varmuudella. 11

13 5. VIITTEET Di Napoli, C. (2007). Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen. Julkaisuissa Suomen Luonto. Ympäristöministeriö. Helsinki. 32 s. ISO :1993. Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoors. Part 1: Calculation of the absorption of sound by the atmosphere. International Organization for Standardisation. Nykänen, H., Uosukainen S., Siponen, D., Di Napoli, C., Yli-Kätkä, M., Ristolainen J. (2013). Ehdotus tuulivoimamelun mallinnuksen laskentalogiikkaan ja parametrien valintaan. VTT:n tutkimusraportti nro. VTT-R s. Ympäristöministeriö (2012). Tuulivoimarakentamisen suunnittelu. Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012. Ympäristöministeriö, Rakennetun ympäristön osasto. ISSN Turku DI Ansgar Hahn Lounaisvoima Oy 12