Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Paholammi, Honkajoki

Transkriptio

1 Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Paholammi, Honkajoki Melumallinnus Samir Abboud

2 Raportin otsikko ja kirjoittajat Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Paholammi - Melumallinnus Samir Abboud Kankaanpään kaupunki Tiivistelmä Raportissa esitetään Honkajoen Paholammen alueelle suunnitellun tuulivoimapuiston melumallinnuksen tulokset. Alueelle suunnitellaan 7 tuulivoimalan sijoittamista ja melumallinnus tehtiin tuuliturbiinin lähtömelutasoilla 104,5 db(a) tuulen nopeudella 8 m/s 10 metrin korkeudella. Mallinnuksessa on huomioitu myös läheisten tuulivoimaloiden meluvaikutukset. Melumallinnuksen tuloksia verrataan Ympäristöministeriön ohjeistuksessa esitettyihin ohjearvoihin. Näissä ohjearvot ovat A- taajuuspainotettuja keskiäänitasoja (L Aeq ). Voimaloista syntyvä meluhaitta ei ylitä suunnittelulle annettuja ohjearvoja. Paikka ja aika Kankaanpää 6. kesäkuu 2014 Projektipäällikkö Samir Abboud Asiatarkastus Ilmari Mattila POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 2

3 Sisältö 1 Johdanto 4 2 Taustatietoja Tuulivoimaloiden melu Melun ohjearvot Melumallinnuksen lähtötiedot Maastoaineistot Turbiinityypit Melumallinnuksen kuvaus Laskennan parametrit Epävarmuuden arviointi Tulokset 9 6 Johtopäätökset 15 Viitteet 16 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 3

4 Kuva 1 Karttakuva Paholammen alueesta (pohjakartta Maanmittauslaitos 2014) 1 Johdanto Honkajoen kunta on aloittanut tuulivoimaosayleiskaavan laatimisen Paholammin alueella. Tässä työssä on suoritettu tuulivoimaloiden aiheuttaman melun leviämismallinnus. Suunnittelualue sijaitsee Honkajoella Kirkkokallion teollisuusalueen läheisyydessä, jonka sijainti kartalla on esitetty kuvassa 1. Alueelle on suunnitteilla ohjeelliset rakennuspaikat seitsemälle turbiinille, joihin on mallinnuksessa sijoitettu voimalat (sijoituskoordinaatit on esitetty taulukossa 1). Mallinnuksessa käytetyt paikat on merkittynä karttaan mustilla tuulivoimalan symboleilla, ja numerointi noudattaa taulukon 1 järjestystä. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 4

5 Voimala (ID) KKJ kaista1 korkeus merenpinnasta (m) , , , , , , , , , , , , , ,0 106 Taulukko 1: Voimaloiden sijainnit KKJ koordinaatistossa. 2 Taustatietoja 2.1 Tuulivoimaloiden melu Tuulivoimalaitosten melu aiheutuu pääosin lapojen tuottamasta aerodynaamisesta laajakaistaisesta ( Hz) melusta [2, 5]. Muita melulähteitä ovat sähköntuotantokoneiston yksittäiset osat (esim. vaihteisto ja generaattori), jotka tuottavat pääosin mekaanista melua. Tätä on pystytty tehokkaasti vaimentamaan, kun taas lapojen aerodynaamiseen meluun on vaikeampaa vaikuttaa. Aerodynaaminen melu on hallitseva varsinkin suurilla turbiineilla. Tarkempia taustatietoja tuulivoimaloiden aiheuttaman melun syntymekanismeista, luonteesta ja vaikutuksista on koottuna julkaisuihin [2, 5, 4]. 2.2 Melun ohjearvot Valtioneuvosto on antanut melutason yleiset ohjearvot [9] ja tuulivoimarakentamiseen on annettu suunnitteluohjearvot, joiden perusteella voidaan arvioida tuulipuiston melumallinnuksen tuloksia. Päätöstä sovelletaan meluhaittojen ehkäisemiseksi ja ympäristön viihtyisyyden turvaamiseksi maankäytön, liikenteen ja rakentamisen suunnittelussa sekä rakentamisen lupamenettelyissä. Tämän lisäksi Ympäristöhallinto on ohjeistanut tuulivoimarakentamista omilla tuulivoimaan liittyvillä suunnitteluohjearvoilla. Mallinnustulosten arvioinnissa käytetään siis Ympäristöministeriön (Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) tuulivoimapuistojen suunnittelussa huomioitavia melulle esitettyjä ohjearvoja [7]. Suunnitteluohjeissa annetut ohjearvot (melun A-painotettu keskiäänitaso) päivä- ja yöajalle ovat koottuna taulukkoon 2. Suunnitteluohjearvot on annettu absoluuttisina lukuarvoina eli taustamelutasoa ei ole huomioitu Mikäli tuulivoimalan ääni sisältää tonaalisia, kapeakaistaisia tai impulssimaisia POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 5

6 komponentteja tai se on selvästi amplitudimoduloitunutta, Ympäristöministeriön ohjeen mukaan mallinnustuloksiin lisätään 5 db ennen ohjearvoon vertaamista. Aiemmassa Ympäristöministeriön ohjeessa kuitenkin todetaan, että moderneissa tuulivoimaloissa häiritseviä äänikomponentteja ei pitäisi syntyä, joten 5 db:n lisäystarve ei ole todennäköistä [7]. Tämän raportin mallinnustuloksiin ei kyseistä lisäystä ole tällä perusteella tehty. Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot L(Aeq) yöajalle (klo 22-7) asumiseen käytettävillä alueilla, lomaasumiseen käytettävillä alueilla taajamissa, virkistysalueilla loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamien ulkopuolella, leirintäalueilla, luonnonsuojelualueilla* muilla alueilla L(Aeq) päiväajalle (klo 7-22) 45 db 40 db Huomautukset 40 db 35 db yöarvoa ei sovelletaluonnosuojelualue illa, joita ei yleisesti käytetä oleskeluun tai luonnohavainnointiin yöllä ei sovelleta ei sovelleta Taulukko 2: Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot (lähde: Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012). 3 Melumallinnuksen lähtötiedot 3.1 Maastoaineistot Alueen maanpinnan korkeuserot on saatu Maanmittauslaitoksen korkeusmallista 10. Korkeusdatan resoluutio on 10 m ja tarkkuus 2 m. Suunniteltuja turbiineja lähimmät asuinrakennukset sijaitsevat alueen länsi ja pohjoispuolella. Myös muutama rakennus on suunnittelualueella. Voimalaitoksia lähimmät rakennukset ovat pääosin vakituisia asuinrakennuksia. 3.2 Turbiinityypit Melumallinnus on tehty voimalamallilla Nordex N Voimalan POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 6

7 lähtöäänitasoon liittyvät tiedot perustuvat IEC TS standardin mukaisesti ilmoitettuihin takuuarvoihin ns. declared value tietoihin. Lähtöäänitaso voimalalla Nordex N on 104,5 db(a). Mallinnuksessa voimaloiden napakorkeutena on käytetty 144 m. taajuus [Hz] ,5 db(a) 50,3 76,3 84,9 89,7 92,9 88,9 87,6 86,4 78,3 Taulukko 3: Mallinnuksessa käytetyt turbiinien melutasot taajuuskaistoittain [db(a)]. Tuulennopeus 8 m/s 10 metrin korkeudella 4 Melumallinnuksen kuvaus 4.1 Laskennan parametrit Melumallinnus on suoritettu Ympäristöhallinnon melunmallintamisohjeiden mukaisesti (ohje 2/2014). Melumallinnuksessa on käytetty menetelmänä ISO laskentastandardia ja ohjelmana on käytetty WindFarmer [1, 8]. Laskennassa on otettu huomioon, ilmakehän absorptioarvot käyttäen standardin ISO mukaisia absorptioarvoja (T=15 ºC, suhteellinen ilmankosteus 70 %), maaston korkeuserot ja maanpeitteen aiheuttama vaimennus (G=0,4). Maaston aiheuttama vaimennus on huomioitu ohjeistuksen mukaan kertoimella 0,4 koko alueella, kun maanpeitteen vaimennuskerroin on asteikolla 0-1, jossa arvo 0 vastaa akustisesti vaimentamatonta pintaa (veden pinta, tasainen maa) ja arvo 1 tiheää metsää. Voimaloiden ympäristössä on pääasiassa metsää eikä alueella ole akustisesti kovia heijastavia pintoja. Melun leviäminen on laskettu 10x10 m hilapisteistöön 4 metrin korkeudelle maanpinnasta alueelta saatavilla olevan korkeusdatan mukaan (pystyresoluutio 0,5-2 m). Mallinnuksessa ei käytetä säästä johtuvaa vaimennuskerrointa. Uuden ohjeistuksen mukaan ISO mukaisessa mallissa metereologinen korjauskerroin tulee olla arvoltaan 0. Turbiinien melun jaksollisuutta ja amplitudimodulaatiota ei ole mallinnuksessa erikseen otettu huomioon. Ympäristöhallinnon melunmallintamisohjeiden mukaan (ohje 2/2014) pientaajuusmelu on laskettava erikseen merkittävimpien melulle altistuvien kohteiden (rakennusten) ulkopuolelle. Pienitaajuisen melun taso taajuusalueella 20 Hz 200 Hz määritetään 1/3-oktaavikaistoittain. Tarkastelu tehdään pisteestä pisteeseen laskennalla, eikä melu- vyöhykkeitä tai melukarttoja edellytetä laadittavan. Laskennan tarkoituksena on tuottaa tieto ulkomelutasoista POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 7

8 terssikaistoittain, joka mahdollistaa rakennuksen sisämelutason arvioinnin kun rakennuksen vaipan ilmaääneneristävyys tunnetaan riittävällä tarkkuudella. (Ympäristöministeriö, 2014) Mallinnusohjelmassa WindFarmer matalataajuuksisia ääniä mallinnetaan 31,5 Hz asti. 4.2 Epävarmuuden arviointi Äänen eteneminen ja vaimeneminen riippuvat sääolosuhteista ja maaston ominaisuuksista äänen etenemisreitillä. Ominaisuudet vaihtelevat vuodenaikojen suhteen. Epävarmuutta sisältyy myös turbiinien aiheuttamaan melutasoon. Mallinnuksen tuloksissa on eri epävarmuustekijät otettu huomioon. Epävarmuus tekijät on huomioitu uuden ohjeistuksen mukaisissa mallinnuksissa useassa kohdassa vaikka epävarmuus pääosin sisältyy jo IEC TS mukaisissa voimaloiden lähtöarvoissa. Mallinnuksessa on esimerkiksi käytetty ohjeistuksen mukaisesti todellisuutta alempaa ground factory arvoa ja mallinnus on toteutettu havainnointikorkeutta ylempää neljän metrin korkeudesta. Myös se että mallinnuksessa ei käytetä metereologista korjauskerrointa, tekee mallista useissa sääolosuhteissa todellisia melupäästöjä korostavamman. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 8

9 5 Tulokset Melun leviäminen on esitetty karttakuvina 2 ja 3, joihin on merkitty melutasojen 35, 40, 45 ja 50 db arvokäyrät. Nämä ovat tulosten arvioinnissa käytettäviä ohjeellisia melutasoja. Kuvat vastaavat turbiinien melutasoja tuulen nopeudella 8 m/s (10 metrin korkeudella). Kuva 3 esittää melun leviämistä puistoalueella kokonaisuudessaan. Tuulipuistoa lähimpänä olevien yhdeksän rakennuksen kohdalla on laskettu pisteittäiset meluarvot voimalalla Nordex N131 HH mallinnettuna. Tulokset ovat koottu taulukkoon 5. Rakennusten paikat on merkitty melukarttoihin, ja niiden paikkakoordinaatit on koottu taulukkoon 4. Pientaajuusmelu on laskettu erikseen melunmallinnusohjeen mukaisesti seitsemälle kohteelle (etäisyys läheisimpään voimalaan vähintään 1800 m) POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 9

10 Kuva 2 Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä turbiinin lähtömelutasolla 104,5 db(a) Nordex N voimalalla mallinnettuna Käytettäessä lähtömelutasoltaan alhaisempaa voimalaitosta suunnitteluohjearvot alittuvat kaikilta osin. Nordex N voimalalla suoritetun mallinnuksen perusteella meluhaitat pysyvät pääosin kaava-alueella. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 10

11 Kuva 3 Tuulivoimapuistojen yhteisvaikutukset: Paholammi (7 voimalaa), Kooninkallio (9 voimalaa) ja Kirkkokallio (9 voimalaa). POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 11

12 Rakennus Etäisyys lähimpään turbiiniin (m) KKJ kaista 1 Itäkoordinaatti (m) Pohjoiskoordinaatti (m) Korkeus (m) , , ,2 106, , , ,2 103, , , ,0 98, , , ,9 95, , , ,4 87, , , ,7 101, , , ,7 101, , , ,0 95, , , ,8 85,0 Taulukko 4: Tuulipuistoa lähimpien rakennusten paikkakoordinaatit. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 12

13 Rakennus Meluennuste Meluraja (db(a)) (db(a)) 1 30,20 40, ,17 40, ,57 40, ,75 40, ,88 40, ,52 40, ,89 40, ,64 40, ,72 40,00 Taulukko 5: Lähimpien rakennusten kohdalla saavutetut melutasot [db(a)] voimalamallilla Nordex N131 HH Pientaajuusmelu Ympäristöhallinnon melunmallintamisohjeiden mukaan (ohje 2/2014) pientaajuusmelu on laskettava erikseen merkittävimpien melulle altistuvien kohteiden (rakennusten) ulkopuolelle. Pienitaajuisen melun taso taajuusalueella 20 Hz 200 Hz määritetään 1/3-oktaavikaistoittain. Tarkastelu tehdään pisteestä pisteeseen laskennalla, eikä melu- vyöhykkeitä tai melukarttoja edellytetä laadittavan. Laskennan tarkoituksena on tuottaa tieto ulkomelutasoista terssikaistoittain, joka mahdollistaa rakennuksen sisämelutason arvioinnin kun rakennuksen vaipan ilmaääneneristävyys tunnetaan riittävällä tarkkuudella. (Ympäristöministeriö, 2014) Mallinnusohjelmassa WindFarmer matalataajuuksisia ääniä mallinnetaan 31,5 Hz asti. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 13

14 Taulukko 5 Pientaajuus melu Hz: A-painotetut melutasot altistuvien kohteiden ulkopuolella Pienitaajuisen melun laskentamenetelmä: L p = L W 20 db log 10 (d 1 / 1 m) 11 db + A gr A atm d 2 A-painotetut melutasot altistuvien kohteiden (rakennusten) ulkopuolella ohjearvo(sisämelulle) Hz Kohde 1 Kohde 2 Kohde 3 Kohde 4 Kohde 5 Kohde 6 Kohde ,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 3, ,0 2,2 0,0 0,0 0,0 0,0 2, ,5 3,5 6,9 1,8 1,4 0,5 0,9 7, ,8 16,1 11,1 10,7 9,7 10,2 16, ,8 16,1 11,1 10,7 9,7 10,2 16, ,3 19,7 14,6 14,2 13,2 13,7 20, ,8 23,2 18,1 17,7 16,8 17,3 23, ,7 21,1 16,0 15,6 14,6 15,2 21, ,9 24,4 19,2 18,8 17,8 18,5 24, ,0 21,5 16,3 15,9 14,9 15,7 22, ,4 29,0 23,6 23,2 22,2 23,2 29,4 32 Pientaajuusmelutasot eivät ylitä kohteiden ulkopuolella Sosiaali- ja terveysministeriön julkaisemassa asumisterveysohjeessa (2003) määriteltyjä ohjearvoja pientaajuuksiselle sisämelulle. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 14

15 6 Johtopäätökset Mallinnustulosten perusteella voimalamallilla Nordex N melutasot alittavat tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot sekä pientaajuusmelu asumisterveysohjeessa (2003) määritellyt ohjearvot pientaajuuksiselle sisämelulle. Jos kaava-alueelle tullaan sijoittamaan declared value tietojen perusteella lähtöäänimelutasoltaan korkeita laitoksia, rakennuslupavaiheessa on mahdollisesti tilannetta melunsuhteen tarkasteltava tarkemmin kohteen 7 suhteen. Melumallinnuksessa ei ole käytetty taustamelua, mutta yhteisvaikutukset lähempien olemassa olevien ja suunnitteilla olevien puistojen kanssa mallinnuksessa on huomioitu. Taustamelua syntyy eritoten koillisessa teollisuusalueella sekä lännessä liikenteestä kantatiellä 44, joista aiheutuvat äänet osittain peittävät alleen tuulivoimaloista syntyvän äänen useissa havainnointikohteissa. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 15

16 Viitteet [1] ISO :1996, Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoors Part 2: General method of calculation. [2] C. Di Napoli, Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen, Suomen Ympäristö 4, [3] Maanmittauslaitoksen avoimen tietoaineiston lisenssi [4] D. Siponen, Noise Annoyance of Wind Turbines, VTT Research Report VTT- R , [5] S. Uosukainen, Tuulivoimaloiden melun synty, eteneminen ja häiritsevyys, VTT Tiedotteita 2529, [6] Ympäristöministeriö. (2014). Tuulivoimaloiden melun mallintaminen. Helsinki: Ympäristöhallinnon ohjeita 2/2014. [7] Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012, Helsinki 2012 [8] WindFarmer v. 4.2 ja v. 5.0, Theory Manual, GL Garrad Hassan. [9] VNp 993/92. Valtioneuvoston päätös melutason ohjearvoista. Annettu POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 16