Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Lauttakangas, Jämijärvi

Transkriptio

1 Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Lauttakangas, Jämijärvi Melumallinnus Samir Abboud

2 Raportin otsikko ja kirjoittajat Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Lauttakangas - Melumallinnus Samir Abboud Kankaanpään kaupunki Tiivistelmä Raportissa esitetään Jämijärven Lauttakankaan alueelle suunnitellun tuulivoimapuiston melumallinnuksen tulokset. Alueelle suunnitellaan 6 tuulivoimalan sijoittamista ja melumallinnus toteutettiin tuuliturbiinin lähtömelutasolla 104,5 db(a) tuulen nopeudella 8 m/s 10 metrin korkeudella. Mallinnuksessa on huomioitu Ratiperän tuotantoalue ja mahdollisesti syntyvät yhteisvaikutukset. Melumallinnuksen tuloksia verrataan Valtioneuvoston asetuksessa 1107/2015 määriteltyihin tuulivoimaloiden ulkomelutason ohjearvoihin. Ohjearvot ovat A- taajuuspainotettuja keskiäänitasoja (L Aeq ). Voimaloista syntyvä meluhaitta ei ylitä suunnittelulle annettuja ohjearvoja. Mallinnuksen perusteella ei synny merkittäviä yhteisvaikutuksia. Paikka ja aika Kankaanpää 27. marraskuuta 2015 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 14 Viitteet 16 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 3

4 Kuva 1 Karttakuva Lauttakankaan alueesta (pohjakartta Maanmittauslaitos 2014) 1 Johdanto Jämijärven kunta osana Pohjois-Satakunnan tuulivoimapuistojen kaavoitushanketta on aloittanut tuulivoimaosayleiskaavan laatimisen Lauttakankaan alueella. Tässä työssä on suoritettu tuulivoimaloiden aiheuttaman melun leviämismallinnus. Suunnittelualue sijaitsee Jämijärven kunnassa Lauttakankaan harjualueella. Suunnittelualueen sijainti on esitetty kuvassa 1. Alueelle on suunnitteilla ohjeelliset rakennuspaikat kuudelle turbiinille, joihin on mallinnuksessa sijoitettu voimalat (sijoituskoordinaatit on esitetty taulukossa 1). Mallinnuksessa käytetyt paikat on merkittynä karttaan mustilla pisteillä, ja numerointi noudattaa taulukon 1 järjestystä. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 4

5 ETRS- Voimala (ID) TM35FIN Taulukko 1: Voimaloiden sijainnit ETRS-TM35FIN 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 asettanut tuulivoimaloiden melutasolle yleiset ohjearvot ja YM on aiemmassa tuulivoimarakentamisen suunnittelun ohjeistuksessa esittänyt suunnitteluohjearvoja, joiden perusteella voidaan arvioida tuulipuiston melumallinnuksen tuloksia. Asetuksessa määriteltyjä ohjearvoja sovelletaan meluhaittojen ehkäisemiseksi ja ympäristön viihtyisyyden turvaamiseksi maankäytön ja rakentamisen suunnittelussa sekä rakentamisen lupamenettelyissä. Mallinnustulosten arvioinnissa käytetään Ympäristöministeriön suunnitteludokumentissa (Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) tuulivoimapuistojen melulle esitettyjä ohjearvoja [6]. Suunnitteluohjeissa annetut ohjearvot (melun A-painotettu keskiäänitaso) päivä- ja yöajalle on koottuna taulukkoon 2. Suunnitteluohjearvot on annettu absoluuttisina lukuarvoina eli taustamelutasoa ei ole huomioitu POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 5

6 Mikäli tuulivoimalan ääni sisältää tonaalisia, kapeakaistaisia tai impulssimaisia 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 [6]. Valmistajan ilmoittamien decleared valuetietojen perusteella lisäykseen ei ole tarvetta. Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot asumiseen käytettävillä alueilla, loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamissa, virkistysalueilla loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamien ulkopuolella, leirintäalueilla, luonnonsuojelualueilla* L(Aeq) päiväajalle (klo 7-22) L(Aeq) yöajalle (klo 22-7) 45 db 40 db Huomautukset 40 db 35 db yöarvoa ei sovelleta luonnosuojelualueilla, joita ei yleisesti käytetä oleskeluun tai luonnohavainnointiin yöllä muilla alueilla ei sovelleta ei sovelleta Taulukko 2: Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot (lähde: Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) voimaantulleessa Valtioneuvoston asetuksessa 1107/2015 tuulivoimaloiden ulkomelutason ohjearvoista määritetään seuraavasti: 3 Ohjearvot ulkona Tuulivoimalan toiminnasta aiheutuva melupäästön takuuarvon perusteella määritelty laskennallinen melutaso ja valvonnan yhteydessä mitattu melutaso eivät saa ulkona ylittää melulle altistuvalla alueella melun A-taajuuspainotetun keskiäänitason (ekvivalenttitason LAeq) ohjearvoja seuraavasti: ulkomelutaso LAeq päivällä klo 7 22 pysyvä asutus 45 db 40 db loma-asutus 45 db 40 db hoitolaitokset 45 db 40 db oppilaitokset 45 db virkistysalueet 45 db leirintäalueet 45 db 40 db kansallispuistot 40 db 40 db ulkomelutaso LAeq yöllä klo 22 7 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 6

7 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 kahdella voimalamallilla Nordex N Voimalan 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. Samat voimalat on sijoitettu mallinnuksessa Ratiperän tuotantoalueelle. 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 Melumallinnus on tehty huomioiden Ratiperän tuulivoimapuisto. Yhdeksän voimalan puisto ei ole vielä rakenteilla, mutta mallinnuksessa on käytetty alueella voimalatyyppiä jota todennäköisesti alueella tullaan käyttämään. Pienin puistojen voimaloiden välinen etäisyys on 3,9 km. Etäisyyksistä johtuen oletettavaa on, että yhteisvaikutusta melun suhteen ei juuri synny, mutta mallinnuksessa mahdollinen yhteisvaikutus siis otetaan huomioon. 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 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 7

8 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 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. Epävarmuustekijät 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 tavanomaista 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 kuvassa 2. Karttaan on merkitty melutasojen 25, 30, 35, 40 ja 45 db arvokäyrät. Kuvat vastaavat turbiinien melutasoja tuulen nopeudella 8 m/s (10 metrin korkeudella). Kuva 2 esittää melun leviämistä Nordex N131 HH mallinnettuna, jonka lähtömelutaso on 104,5 db(a). Tuulipuistoa lähimpänä olevien kolmentoista rakennuksen kohdalla on laskettu pisteittäiset meluarvot (havaintopiste). Tulokset ovat koottu taulukkoon 5. Havaintopisteiden paikat on merkitty melukarttoihin ja niiden paikkakoordinaatit on koottu taulukkoon 4. Pientaajuusmelu on laskettu erikseen melunmallinnusohjeen mukaisesti kuudelle kohteelle (lähimmät asuinrakennukset). Mallinnuksen perusteella melusta ei merkittäviä haittoja synny. Kaava-alueen lähistöllä sijaitsevilla asuinrakennuksilla asetuksen mukainen 40 db(a) ohjearvo ei ylity. Mallinnus on tehty huomioiden Ratiperän tuotantantoalueelta syntyvä melupäästö. Yhteisvaikutus puistoilla on 0-2 db(a) etäisyyksistä riippuen. Yhteisvaikutukset eivät synnytä tilannetta, että ohjearvo ylittyisi kummankaan puiston läheisyydessä sijaitsevilla kiinteistöillä. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 9

10 Kuva 2 Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä turbiinin lähtömelutasolla 104,5 db(a) Nordex N voimalalla mallinnettuna POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 10

11 Rakennus Etäisyys lähimpään turbiiniin (m) Itäkoordinaatti (m) Pohjoiskoordinaatti (m) Korkeus (m) , , ,0 124, , , ,0 127, , , ,0 106, , , ,0 110, , , ,0 110, , , ,0 104, , , ,0 121, , , ,0 112, , , ,0 113, , , ,0 113, , , ,0 120, , , ,0 126, , , ,0 128,7 Taulukko 4: Havainnointipisteiden eli tuulipuistoa lähimpien rakennusten paikkakoordinaatit. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 11

12 Rakennus Meluennuste Meluraja (db(a)) (db(a)) 1 30,46 40, ,67 40, ,32 40, ,40 40, ,79 40, ,63 40, ,11 40, ,77 40, ,32 40, ,69 40, ,78 40, ,05 40, ,22 40,00 Taulukko 5: Havainnointipisteillä 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 12

13 Taulukko 6: Pientaajuus melu Hz: A-painotetut melutasot altistuvien kohteiden ulkopuolella. Pientaajuus melu on laskettu käyttäen voimalamallia Nordex N (HH144). Kohteet ovat edellä esitettyjä voimaloita lähimpiä havainnointipisteitä (katso kuva 3). 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 Hz Kohde 1 Kohde 3 Kohde 7 Kohde 8 Kohde 11 Kohde 12 ohjearvo(sisämelulle) 20 1,1 0,0 2,0 0,0 0,0 1, ,3 0,0 1,2 0,0 0,0 1, ,5 4,9 3,3 5,9 3,9 2,7 5, ,2 12,6 15,2 13,2 12,0 15, ,2 12,6 15,2 13,2 12,0 14, ,7 16,1 18,7 16,7 15,6 18, ,3 19,7 22,3 20,3 19,1 22, ,2 17,6 20,2 18,2 17,0 20, ,4 20,8 23,4 21,4 20,2 23, ,6 18,0 20,6 18,5 17,4 20, ,0 25,4 28,0 25,9 24,8 27,9 32 Pientaajuusmelutasot eivät ylitä kohteiden ulkopuolella sosiaali- ja terveysministeriön julkaisemassa Asumisterveysohjeessa (2003) määriteltyjä ohjearvoja pientaajuuksiselle sisämelulle. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 13

14 6 Johtopäätökset Mallinnustulosten perusteella voimalamallilla Nordex N melutasot alittavat asetuksen mukaiset ulkomelutason ohjearvot sekä päivällä että yöllä. Myös STM:n asumisterveysohjeessa (2003) määritellyt ohjearvot pientaajuuksiselle sisämelulle alittuvat tarkastelupisteissä. Yli 40 db(a) melutasot jäävät pääasiassa kaava-alueen sisään. Jos kaava-alueelle tullaan sijoittamaan declared value tietojen perusteella lähtöäänimelutasoltaan korkeita laitoksia, on rakennuslupavaiheessa tilannetta melun suhteen tarkasteltava tarkemmin ja suoritettava mahdollisesti uusi melumallinnus. Tässä yhteydessä olisi huomioitava myös yhteisvaikutukset ja meluarvot myös Ratiperän puiston läheisyydessä. Melun suhteen merkittäviä yhteisvaikutuksia Ratiperän tuulipuiston kanssa ei tämän mallinnuksen perusteella synny. Meluvaikutukset molempien puistojen ympärillä tai niiden välimaastossa nousevat 0-2 db eri etäisyyksillä suhteessa voimaloihin. Mallinnuksen yhteydessä on tarkistettu myös, että Ratiperän puiston läheisyydessä kohteilla ohjearvot eivät tule ylittymään yhteisvaikutusten johdosta. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 14

15 Kuva 3 Keskiäänitasot Ratiperän ja Lauttakankaan kaava-alueiden ympäristössä turbiinin lähtömelutasolla 104,5 db(a) Nordex N voimalalla mallinnettuna. 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] Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012, Helsinki 2012 [7] Tuulivoimaloiden melun mallintaminen, Ympäristöhallinnon ohjeita 2/2014, Helsinki 2014 [8] WindFarmer v. 4.2 ja v. 5.0, Theory Manual, GL Garrad Hassan. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 16