KOILLINEN TEOLLI- SUUSALUE, RAUMA JÄÄVAARASELVITYS

Transkriptio

1 Vastaanottaja Rauman kaupunki Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä Työnumero KOILLINEN TEOLLI- SUUSALUE, RAUMA JÄÄVAARASELVITYS

2 KOILLINEN TEOLLISUUSALUE, RAUMA JÄÄVAARASELVITYS Tarkastus Päivämäärä 19/12/2011 Laatija Tarkastaja Hyväksyjä Kuvaus Janne Ristolainen Koillisen teollisuusalueen tuulivoimahanke, jäävaaran arviointi Viite Ramboll Terveystie HOLLOLA P F wwwrambollfi

3 JÄÄVAARASELVITYS SISÄLTÖ 1 JOHDANTO 1 2 TUULITURBIINIEN JÄÄTYMINEN 1 21 Jäätyypit 2 22 Jään kertyminen 3 3 JÄÄKAPPALEIDEN LENTORATA 4 4 KOHDE 5 41 Sijainti 5 42 Naapurusto 5 43 Kaavoitus 5 44 Suunnitellut tuulivoimalat 5 5 JÄÄKAPPALEIDEN LEVIÄMISALUEEN LASKENTA 6 51 Tekniset lähtötiedot 6 52 Tuulisuuden lähtötiedot 6 53 Säätilan lähtötiedot 7 54 Jääkappaleen lentorata 8 55 Monte Carlo laskenta 8 56 Todennäköisyydet 9 57 Epävarmuustarkastelu 9 6 TULOKSET JA NIIDEN TULKINTA Merkitys naapurustolle Merkitys viereisille tuulivoimaloille Merkitys ympäristölle Tuulivoimaloiden muita turvallisuusnäkökohtia Toimintahäiriöt ja viat Poikkeukselliset sääolosuhteet Perustaminen suunnittelemattomalle täytölle 11 7 JOHTOPÄÄTÖKSET 11 LIITTEET Liite 1 Yhteenveto MC-laskennasta, 2 sivua PIIRUSTUKSET Piirustus 1 Sijaintikartta, 1 :

4 JÄÄVAARASELVITYS 1 1 JOHDANTO Rauman kaupunki on laatimassa osayleiskaavaa asemakaavaa ns Koillisen (Lakarin) teollisuusalueen ympäristöön Alueelle on tehty jäävaaran selvitys osayleiskaavan valmistelua varten Rambollin toimesta vuoden 2010 lopussa (Koillisen teollisuusalue, tuulivoiman jäävaaraselvitys, työnro , ) Tässä selvityksessä päivitetään tuulivoimalaitosten tiedot vastaamaan nykyisiä suunnitelmia Edelliseen selvitykseen verrattuna laskennoissa otettiin huomioon yhdeksän voimalaitosta kymmenen sijaan, lisäksi tarkastelussa oli eri voimalaitostyyppi Myös voimalaitosten sijaintikoordinaatit päivitettiin ja tornin korkeus muutettiin 120 metriin (aiemmin HH 100 m) Selvityksen tavoitteena on ollut selvittää ja arvioida tuulivoimaloiden rakenteiden jäätymisestä aiheutuvat riskit kohteessa ja sen lähiympäristössä sekä pohtia tuulivoimaloiden yleisiä turvallisuusnäkökohtia, jotta tuulivoimalat voidaan kaavoituksessa sijoittaa turvallisesti Kaavatyön yhtenä tavoitteena on ottaa huomioon alueen mahdollisuudet tuulivoiman tuotantoon ja merkitä soveltuvimmat tuulivoimaloiden sijainnit kaavaan Selvitys perustuu kirjallisuusselvitykseen aiheeseen liittyvistä tieteellisistä tutkimuksista ja kohdekohtaiseen tietokonemallinnukseen Turvallisuusnäkökohtia on käsitelty yleisellä tasolla Työstä on Ramboll Finland Oy:ssä vastannut projektipäällikkö Janne Ristolainen 2 TUULITURBIINIEN JÄÄTYMINEN Rakenteiden jäätymistä yleisellä tasolla on tutkittu pitkään esimerkiksi mastorakenteisiin liittyen Kaikkiin rakenteisiin voi kertyä jäätä, kun olosuhteet jään muodostumiselle ovat olemassa Tuuliturbiinien rakenteiden jäätymistä on tutkittu 2000-luvun alusta lähtien kun tuulivoiman kapasiteetin nopea lisääntyminen on tuonut tuulivoimaloita myös pohjoisille leveyspiireille ja vuoristoolosuhteisiin Eurooppalaisessa mittakaavassa tärkein tuuliturbiinien jäätymisen tutkimusprojekti oli EU-rahoitteinen WECO-projekti (Wind Energy in COld Climate), johon Suomesta osallistui VTT Tuuliturbiinien rakenteiden jäätyessä suurimmat vaikutukset aiheutuvat roottorin lapojen jäätymisestä Roottorin lavat ovat aerodynaamisesti hyvin tarkasti suunniteltuja Tutkimuksissa on havaittu, että lapojen jäätyminen alkaa lavan etureunasta, jolloin vähäinenkin jäätyminen vaikuttaa merkittävästi roottorin lapojen aerodynaamisiin ominaisuuksiin ja painoon, heikentäen tuuliturbiinin tehoa Jää voi olosuhteista riippuen kertyä lapoihin symmetrisesti tai epäsymmetrisesti, jolloin epätasapaino aiheuttaa rakenteiden tärinää ja väsymistä

5 JÄÄVAARASELVITYS 2 Kuva 1 Lavan etureunan jäätymisen vaikutus energian tuotannon tehokkuuteen (Siefert et al 1998) Lapoihin ja muihinkin rakenteisiin kertynyt jää irtoaa rakenteesta viimeistään sulaessaan, jolloin se maahan tippuessaan voi aiheuttaa vaaratilanteita ja vaurioita tuulivoimalan läheisyydessä liikkuville henkilöille, autoille tai rakennuksille 21 Jäätyypit Rakenteisiin muodostuva jää jaetaan yleensä kolmeen pääkategoriaan: pilven sisällä tapahtuvaan jäätymiseen, sateen jäätymiseen ja kuuraan Pilven sisällä tapahtuvalla jäätymisellä tarkoitetaan tilannetta, jossa rakenne korkeutensa vuoksi joutuu ajoittain matalla olevien pilvien sisään Pilvet muodostuvat vesihöyrystä, jonka yksittäisten pisaroiden jäätymisominaisuudet riippuvat mm ilman ja vesipisaroiden lämpötilasta Kylmässä ilmassa pilven vesipisarat eivät tietyissä olosuhteissa jäädy hiutaleiksi vaan pysyvät alijäähtyneenä vetenä, joka jäätyy hyvin nopeasti osuessaan rakenteeseen Pilven sisällä tapahtuva jäätyminen tuottaa seuraavia jäätyyppejä: Lasijääksi (Glaze ice) kutsutaan rakenteen pintaan kertyvää kirkasta ja kovaa jääkerrosta, joka nimensä mukaan näyttää lasitukselta Lasijäätä muodostuu kun rakenteen pintaan iskeytyvät vesipisarat eivät jäädy heti, vaan vesi ehtii muodostaa rakenteen pintaan kalvon ennen jäätymistään Näin ollen lasijään muodostumisen edellytys on, että osa vedestä on aina nestemäisessä muodossa Lasijää sisältää hyvin vähän ilmakuplia ja on siten hyvin tiheää, suhteessa painavaa ja huonosti irtoavaa muihin jäätyyppeihin verrattuna Huurrejääksi (Rime ice) kutsutaan valkoista "kukkakaalimaista" jäätä, jota muodostuu kun pisaroiden jäätyminen tapahtuu niin nopeasti että vesikalvoa ei ehdi muodostua Huurteen muodostuessa nopeasti jäätyvät pisarat pinoutuvat päällekkäin, jolloin niiden väliin jää ilmaa Tämä tekee huurteesta hauraampaa, kevyempää ja vähemmän tiheää muihin jäätyyppeihin verrattuna Huurteen ominaisuuksiin vaikuttaa merkittävästi lämpötila ja pisaroiden koko

6 JÄÄVAARASELVITYS 3 Kuva 2 Huurrejäätä kertyneenä lapaan (kuva: LM Wind Power Group) Sateen aiheuttama jäätyminen tapahtuu kun vesisade tai lumisade jäätyy rakenteen pintaan Märkä lumi voi tarttua ja jäätyä rakenteen pintaan lämpötilan ollessa +3 0oC Lämpimämmässä lumi sulaa ja kylmemmässä lumen vesipitoisuus on liian pieni tarttumiselle ja jäätymiselle Märkä lumi on sinänsä melko haurasta, mutta voi jäätyessään muodostaa hyvin kovaa ja tiheää jäätä Jäätävä sade on alle 0oC lämpötilassa satavaa, usein alijäähtynyttä, vettä Jäätävää sadetta ilmenee yleensä inversiotilanteessa, jossa kylmän ilmamassan yläpuolella on lämpimämpi ilmamassa, josta sade on lähtöisin Samankaltainen jäätyminen on mahdollista myös silloin, kun rakenne itsessään on riittävän kylmä jäädyttämään pinnalleen laskeutuvan sadeveden Kuuraa muodostuu kun rakenteen lämpötila on kylmempi kuin ilman kastepiste Tällöin ilmankosteus tiivistyy rakenteen pinnalle ja muodostaa jääkiteitä 22 Jään kertyminen Kirjallisuudessa on esitetty seuraava kaava jään kertymiselle rakenteeseen: (1) (ISO 12494, 2001) missä: dm = kertynyt massa dt = kertymiseen kulunut aika 1 = törmäys tehokkuus kerroin 2 = tarttumistehokkuus kerroin 3 = kertyvyys kerroin w = pisaroiden tiheys v = pisaroiden suhteellinen nopeus A = kappaleen pinta-ala tuuleen kohdistuvalla sivulla Törmäyksen tehokkuus kuvaa ilmavirrassa olevien pisaroiden taipumusta seurata ilmavirtaa kappaleen ohi, jolloin kaikki pisarat eivät osu kappaleeseen Pisaran koko vaikuttaa merkittävästi tähän taipumukseen Tarttumistehokkuus kuvaa kappaleeseen osuneiden pisaroiden taipumusta

7 JÄÄVAARASELVITYS 4 tarttua sen pintaan Kertymistehokkuus kuvaa kappaleeseen osuvien pisaroiden ja kertyvän jään suhdetta Osa kappaleeseen osuvista pisaroista voi jäätyä ja osa valua Eri jäätyyppejä muodostuu siis hieman toisistaan poikkeavissa olosuhteissa Yleisellä tasolla voidaan kuitenkin todeta, että kaikki jäätyyppejä yhdistävät riittävän matala lämpötila t < 0 C ja korkea ilmankosteus Mikäli ilman lämpötila on yli 0 C, täytyy kappaleen pintalämpötilan olla alle 0 C 3 JÄÄKAPPALEIDEN LENTORATA Tieteellisissä tutkimuksissa jääkappaleiden lentämistä tuuliturbiinin ympäristöön on tutkittu keräämällä jääkappaleita tuuliturbiinien ympäristöstä, tutkimalla löydettyjä kappaleita ja mallintamalla kappaleiden lentoratoja tietokoneella Todellisten jääkappaleiden ominaisuuksia tutkimalla on todettu, että maahan päätyvät kappaleet ovat pinta-alaltaan tyypillisesti alle 0,1 m2 ja painoltaan alle 1 kg Jääkappaleiden maksimipaino voi kuitenkin olla suurempikin Sveitsissä tehdyn jääkappaleiden keräystutkimuksen perusteella jääkappaleen paino ei vaikuta lentomatkan maksimipituuteen Tämä havainto tarkoittanee, että lentomatkan pituuden ratkaisee ensisijaisesti roottorin pyörimisnopeus ja asento jääkappaleen irtoamishetkellä Vaikka jää voi muodostua aerodynaamisen malliseksi kappaleeksi roottorin lavan pinnalla, jääkappaleiden on todettu hajoavan pienemmiksi, epämääräisen muotoisiksi kappaleiksi heti ilmalennon alkuvaiheessa Näin ollen jääkappaleet eivät lennä laminaarisesti kuten esimerkiksi frisbee, jolle muodostuu nostetta vaan turbulenttisesti kuten kivi Jääkappaleista on myös tutkimuksissa valettu replikoita, joiden ominaisuuksia on tutkittu tuulitunnelissa Niiden ilmanvastuskertoimeksi on yleistetty 1,0 sillä ne muodostaan, rikkoutumisestaan ja irtoamistavastaan johtuen lentävät epätasaisesti ja niiden paino suhteessa pinta-alaan pysyy hyvin samanlaisena koosta riippumatta Irrotessaan jääkappaleet putoavat konehuoneen päältä, tuuliturbiinin varresta tai lentävät roottorista pyörimisnopeuden vuoksi Konehuoneen päältä tai tuuliturbiinin varresta putoavat jääkappaleet päätyvät hyvin lähelle tuuliturbiinin juurta, mutta roottorin pyörimisliike voi heittää jääkappaleita pitkiäkin matkoja WECO-projektissa luotiin tutkimusten perusteella hyvin karkea yleistys jääkappaleiden maksimilentomatkalle, niiden lentäessä roottorista: =( + ) 1,5 (2) (WECO-projekti) missä d = jääkappaleen maksimi lentomatka tornin juuresta, m D = roottorin halkaisija, m H = roottorin keskiön korkeus, m Tämä kaava on karkea yleistys, koska sillä ei lasketa kappaleen lentorataa vaan ainoastaan arvioidaan maksimilentorataa kahden keskeisen parametrin avulla Tässä jäävaaraselvityksessä jääkappaleiden lentorata on laskettu Rambollin toimesta parabolisen lentoradan mukaisesti: = = 0,5 = cos = sin 0,5 ( + sin ) =0 (31) (yleinen fysiikka) (32) (yleinen fysiikka), joista ja jolloin josta

8 JÄÄVAARASELVITYS 5 = ± +4 0,5 ( + sin ) missä: x = lentomatkan vaakakomponentti tornin juuresta mitattuna, m y = lentomatkan pystykomponentti tornin juuresta mitattuna, m v 0 = kappaleen nopeus irtoamishetkellä, eli roottorin kärjen pyörimisnopeus, m/s = roottorin lapakulma jääkappaleen irtoamishetkellä t = lentoaika, s H = roottorin napakorkeus, m c = roottorin lavan pituus, m g = massan kiihtyvyys, m/s 2 Tämäkin kaava on yleistys, sillä lausekkeessa ei oteta huomioon ilmanvastusta, nostetta tai tuulen poikkeuttavaa vaikutusta Kaavalla pystytään kuitenkin laskemaan lentoratojen pituuksia ja muita ominaisuuksia tiettyjen muuttujien avulla WECO-projektissa kehitettiin karkea yleistys myös liikkumattomasta rakenteesta tippuvalle jäälle: =, (4) (WECO-projekti), missä d = jääkappaleen maksimi putoamisetäisyys tuuliturbiinin juuresta, m v = tuulen nopeus keskiön korkeudella D = roottorin halkaisija, m H = roottorin keskiön korkeus, m Tämäkin kaava on kuitenkin karkea yleistys, koska sillä ei lasketa kappaleen lentorataa vaan ainoastaan arvioidaan maksimilentorataa kahden keskeisen parametrin avulla 4 KOHDE 41 Sijainti Suunniteltu koillinen teollisuusalue ollaan kaavoittamassa Porintien (VT12) ja Huittistentien (VT8) väliselle alueelle Rauman keskustan koillispuolelle Kaava-alueen etäisyys Rauman keskustaan on noin 4 km 42 Naapurusto Alue on nykyisin paljolti metsää, mutta alueella sijaitsee myös asuinrakennuksia, pienteollisuutta, moottorirata, ampuma-rata, golf-kenttä ja entinen kaatopaikka Asutusta on lähinnä alueen kaakkois- ja lounaisosassa, sekä luoteisosassa 43 Kaavoitus Kohteeseen on maakuntakaavassa (2010) osoitettu teollisuutta ja varastointia (T) Maakuntakaava tulee korvaamaan seutukaavan 5 (1999), jossa alueelle on myös esitetty teollisuutta ja varastointia (T) Alueella on voimassa oikeusvaikutukseton yleiskaava (2003), jossa alue on teollisuus ja varastoaluetta, jota halkoo itä-länsisuuntainen virkistysalue Kaavan itäosassa on jätehuollon erityisalue, joka jää kuitenkin nyt suunniteltavana olevan alueen ulkopuolelle Myös moottorirata on yleiskaavassa merkitty omaksi erityisalueekseen Tämä selvitys on tehty uuden osayleiskaavan valmistelua varten 44 Suunnitellut tuulivoimalat Kohteeseen ei ole vielä valittu tiettyä voimalamerkkiä tai tyyppiä Lähtöoletuksena on kuitenkin olemassa tieto, että voimalat ovat teholtaan 2-3 MW Suunniteltujen tuulivoimaloiden etäisyys toisistaan on vaihtelee m välillä Tuulivoimalat on tässä selvityksessä numeroitu 1 10

9 JÄÄVAARASELVITYS 6 Tuulivoimaloiden napakorkeudeksi on suunniteltu 100 metriä Tuulivoimaloiden sijainnit on esitetty piirustuksessa 1 5 JÄÄKAPPALEIDEN LEVIÄMISALUEEN LASKENTA 51 Tekniset lähtötiedot Laskennan lähtötietoina on käytetty tilaajalta ja yhdeltä mahdolliselta laitevalmistajalta saatuja tietoja Tuulivoimaloiden teknisinä tietoina on käytetty seuraavia tietoja: Taulukko 1 Tekniset lähtötiedot Tuulivoimalan tyyppi Vestas V Roottorin halkaisija 90 m Napakorkeus 120 m Roottorin pyörimisnopeus 8 18 rpm Roottorin kärjen pyörimisnopeus 40,5 86,7 m/s eli km/h Laitevalmistajalta saadun tiedon mukaan tuulivoimalan käynnistymiseen tarvittava tuulennopeus on 3,5 m/s ja nimellisteho saavutetaan 15 m/s tuulella Roottori pyörii minimikierroksilla käynnistymistuulessa ja maksimikierroksilla nimellistehoa vastaavasta tuulesta aina sammutukseen vaadittavaan m/s tuuleen asti 52 Tuulisuuden lähtötiedot Kohteen tuulisuutta ei ole tutkittu mittauksin Tuulisuutta on arvioitu Tuuliatlaksen perusteella Taulukko 2 Kuukausittaiset tuulennopeuden keskiarvot 100 metrin korkeudella m solussa (Tuuliatlas) Kuukausi Keskinopeus m/s 1 8,7 2 7,8 3 6,5 4 6,3 5 6,2 6 6,1 7 5,8 8 5,7 9 6,9 10 7,4 11 7,3 12 7,6 Vuosikeskiarvo 7,0 kk ka minimi 5,7 kk ka maksimi 8,7

10 JÄÄVAARASELVITYS 7 Kuva 3 Tuuliruusu eli tuulen jakautuminen eri ilmansuuntiin vuoden aikana (Tuuliatlas) Tuulisuuden lähtötiedoista voidaan todeta, että alueella on korkein tuulen voimakkuuden keskiarvo tammikuussa ja heikoin elokuussa Ylipäätään talvikuukausina on voimakkaampi tuuli kuin kesäkuukausina Tuuliruusun perusteella lounais- ja luoteistuulet ovat vallitsevia 100 m korkeudessa tuulennopeudeksi on vuositasolla arvioitu m solussa keskimäärin 7,0 m/s ja 250 m solussa hieman vähemmän (noin 6,4 m/s) Tuuliatlaksessa ei ole tietoja maksimituulennopeuksista, joten sen perusteella ei voida arvioida kuinka suuri osuus tuulesta tuottaa nimellistehon ja roottorin täyden pyörimisnopeuden Kuukausittaisten tuuliruusujen perusteella talvikuukausien tuulensuunnat eivät poikkea merkittävästi vuositason jakaumasta 53 Säätilan lähtötiedot Säätilan lähtötietona on käytetty teoksesta "Tilastoja Suomen Ilmastosta " (Ilmatieteenlaitos 2002) löytyviä tietoja Rauman Kuuskajaskarin (1002) havaintoaseman osalta

11 JÄÄVAARASELVITYS 8 Taulukko 4 Yhteenveto Kuuskajaskarin havaintoaseman säätilastoista (Ilmatieteenlaitos) Kk Lämpötilan kk keskiarvo Lämpötilan minimin kk keskiarvo Sadepäivät >0,1 mm Lumensyvyys cm kk:n 15 pvä Lämpötilapäivät päivän alin T=<0 o C 1-4,1-6, ,0-7, ,8-4, ,4-0, ,5 5, ,1 10, ,9 13, ,1 12, ,7 8, ,2 4, ,6-0, ,9-3, Vuosi 5,1 2, Säätilasto kuvaa säätilaa maanpinnan läheisyydessä Säätilaston yhteenvedosta nähdään, että roottorin jäätymiseen tarvittavat olosuhteet ovat maanpinnan läheisyydessä olemassa vähintään yhtenä päivänä kuussa lokakuusta toukokuuhun Jäätymisolosuhteet ovat olemassa lähes kaikkina päivinä joulukuusta maaliskuuhun (4 kk) 54 Jääkappaleen lentorata Lentorata on laskettu ilman ilmanvastusta ja tuulen poikkeuttavaa vaikutusta Mallilla on pyritty havainnollistamaan roottorin pyörimisnopeudesta ja jääkappaleen irtoamiskohdasta johtuvaa lentorataa Jääkappaleet lentävät roottorista lavan kärjen osoittamaan suuntaan eli 90o kulmassa tuulen suuntaan nähden Kun ilmanvastus jätetään mallista pois, päädytään yliarvioituihin tuloksiin Kappaleille ei ole myöskään huomioitu nostetta, koska tieteellisissä tutkimuksissa on osoitettu että se voidaan jättää huomioimatta jääkappaleiden ominaisuuksista johtuen Kaavan 2 mukaan maksimilentomatka pyörivästä roottorista irtoavalle jäälle tässä kohteessa on (90 m+120 m) 1,5=314 m Tämä kaava on kuitenkin karkea yleistys, joten sen tulosta voidaan pitää vain suuntaa antavana Kaavalla 4 laskettuna jääkappaleiden putoamissäde olisi tässä kohteessa talvikauden arvioidulla keskituulennopeudella (45 m+120 m)/15 8,7 m/s 93 m Tämä kaava on kuitenkin karkea yleistys, joten sen tulosta voidaan pitää vain suuntaa antavana Kaavalla 31 laskettuna jääkappaleiden maksimilentomatka on noin metriä Jääkappaleiden lentomatkojen jakautumista kaavan 3 perusteella eri etäisyyksille on tutkittu Monte Carlo laskennalla Kaava 3 on valittu MC-laskennan pohjaksi, koska sen sisältämiä parametreja voidaan satunnaistaa ja sillä lasketut tulokset tuottavat kohdekohtaisiin parametreihin perustuvia tuloksia 55 Monte Carlo laskenta Monte Carlo menetelmällä tarkoitetaan tapahtumien todennäköisyyden esittämistä satunnaistamalla tapahtuman tekijät yleensä tuhansia kertoja Tässä tutkimuksessa jääkappaleiden lentorata on satunnaistettu kertaa kaavan 3 mukaisesti Taulukko 6 Satunnaistetut parametrit Parametri Roottorin kärjen pyörimisnopeus Roottorin asento kappaleen irtoamishetkellä Kappaleen irtoamiskorkeus Vaihteluväli 8 18 rpm = 40,5 86,7 m/s 0,1 o 360 o napakorkeus 120 m + sin 0,1 o 360 o x lavan pituus

12 JÄÄVAARASELVITYS 9 56 Todennäköisyydet Todennäköisyyksien laskenta perustuu tapahtumien lukumäärälle laskutoimituksen joukosta Todennäköisyys tarkoittaa kappaleen todennäköisyyttä lentää tietyn matkan silloin kun roottoriin muodostunutta jäätä irtoaa lavasta sen pyöriessä Taulukossa 7 on esitetty lasketut todennäköisyydet kappaleiden leviämiselle eri etäisyyksille tornin juuresta Taulukko 7 Todennäköisyys kappaleiden lentämiselle eri etäisyyksille tornin juuresta mitattuna Todennäköisyys Etäisyys tornin juuresta 1% yli 800 m 10% yli 590 m 50% yli 200 m 70% alle 350 m 90% alle 600 m Laskennan perusteella voidaan sanoa, että jääkappaleet eivät lennä edes teoriassa yli 900 metrin etäisyydelle Teoriassa yli 800 m lentää 1% jääkappaleista, yli 200 metriä lentää 50% jääkappaleista ja alle 600 metriä lentää 90% jääkappaleista Laskennan tuloksia on havainnollistettu piirustuksessa 1 ja havainnekuvassa 1 Havainnekuva 1 Jääkappaleiden teoreettisesti mahdollisia lentoratoja 57 Epävarmuustarkastelu Tässä selvityksessä tehtyihin laskentoihin ja malleihin liittyy yleistyksiä, jotka tulee ottaa huomioon tuloksia tarkasteltaessa Mallit ja laskennat on suunniteltu tuottamaan yliarvioivia tuloksia, jotta jääkappaleet eivät todellisuudessa lentäisi laskennan tuloksia pidemmälle Ilmanvastuksen huomiotta jättäminen saa mallin tuottamaan yliarvioivia tuloksia Mallissa roottorin pyörimisnopeus on satunnaistettu, eli malli tuottaa korkeita pyörimisnopeuksia useammin kuin todelliset tuuliolosuhteet Todelliset tuuliolosuhteet eivät olleet tiedossa tämän selvityksen teon aikana

13 JÄÄVAARASELVITYS 10 Malli laskee vain jääkappaleen todennäköisyyttä lentää tietyn etäisyyden päähän roottorista Tuulivoimalan tekniset yksityiskohdat perustuvat esimerkkinä käytettyyn Vestas V90 laitteeseen Tuulisuuden lähtötiedot perustuvat Tuuliatlakseen, eivät tuulimittauksiin kohteessa Säätilan lähtötiedot perustuvat Ilmatieteenlaitoksen ilmastotilastoihin maanpinnan läheisyydestä, eivät mittauksiin kohteessa 6 TULOKSET JA NIIDEN TULKINTA Kohdetta lähimmän säähavaintoaseman ilmastotilastoista voidaan todeta, että päivän alin lämpötila on alle 0 C keskimäärin 130 päivänä vuodessa Tämä lähtötieto ei kuitenkaan täysin kuvaa tilannetta suunnitellulla 100 metrin napakorkeudella Raporttia laadittaessa ei ole ollut käytettävissä sää- tai tuulitietoja suunnitellulta napakorkeudelta Kaikkina päivinä, jolloin päivän alin lämpötila on alle 0 C, ei kuitenkaan tuule riittävästi roottorin pyörimiselle, eikä kaikkina välttämättä muodostu jäätä vaikka olosuhteet sen mahdollistaisivatkin Tämän raportin valmistelussa ei ole ollut käytettävissä riittäviä ilmastollisia lähtötietoja jään muodostumisen todennäköisyyden arvioimiseksi Lähtötiedoista voidaan todeta, että jäätymiseen tarvittava alle 0oC lämpötila toteutuu keskimäärin 130 päivänä vuodessa, mutta jäätävien päivien määrää ei lähtötiedoista voida päätellä Tuulisuuden lähtötiedoista ei voida riittävällä tarkkuudella päätellä miten tuulen voimakkuudet jakautuvat eri ilmansuuntiin eri vuodenaikoina Jäätä voi muodostua roottorin ollessa paikallaan tai sen pyöriessä Jää voi irrota tuuliturbiinin rakenteista roottorin pyöriessä tai ollessa paikallaan Mallinnuksen perusteella todennäköisin lentomatka jääkappaleelle on alle 600 metriä (90%) Mallinnuksen perusteella pisin mahdollinen lentomatka on noin 900 metriä Yhteenveto laskennan tuloksista on esitetty liitteessä 1 Jääkappaleiden maksimipainon ollessa todennäköisesti yli kilon, voi jääkappaleen osuma aiheuttaa merkittäviä vaurioita osuessaan ihmiseen, autoon tai rakennukseen Suurimman osan jääkappaleista arvioidaan kuitenkin olevan painoltaan alle 200 g 61 Merkitys naapurustolle Mallinnuksessa noin 50 % jääkappaleista lentää alle 200 metrin etäisyydelle tuulivoimaloista Tälle etäisyydelle on suunniteltu teollista maankäyttöä ja katuja Tällä etäisyydellä tuulivoimalasta 5 toimii myös moottorirata Mallinnuksessa noin 20 % jääkappaleista lentää metrin etäisyydelle tuulivoimaloista Tälle alueelle on suunniteltu pääasiassa teollista maankäyttöä ja katuja Moottorirata on tällä etäisyydellä tuulivoimaloista 5 ja 8 Osa golfkentästä on tällä etäisyydellä tuulivoimalasta 6 Yksi asuinrakennus on tällä etäisyydellä tuulivoimalasta 9 ja kaksi asuinrakennusta tuulivoimalasta 4 Mallinnuksessa noin 20 % kappaleista lentää metrin etäisyydelle tuulivoimaloista Suurin osa suunnittelualueesta on tällä etäisyydellä yhdestä tai useammasta tuulivoimalasta Tällä etäisyydellä yhdestä tai useammasta tuulivoimalasta sijaitsee asuinrakennuksia Mallinnuksessa noin 10 % jääkappaleista lentää metrin etäisyydelle tuulivoimaloista Tämä etäisyys ulottuu monin paikoin kaava-alueen ulkopuolelle Tällä etäisyydellä yhdestä tai useammasta tuulivoimalasta sijaitsee asuin- ja lomarakennuksia Jääkappaleiden maksimipainon ollessa todennäköisesti yli kilon, voi jääkappaleen osuma aiheuttaa merkittäviä vaurioita osuessaan ihmiseen, autoon tai rakennukseen Suurimman osan jääkappaleista arvioidaan kuitenkin olevan painoltaan alle 200 g Käytössä olleilla lähtötiedoilla ei kuitenkaan voida tarkemmin arvioida millä todennäköisyydellä jäätä lentäisi tietyille alueille 62 Merkitys viereisille tuulivoimaloille Suunniteltujen tuulivoimaloiden etäisyys toisistaan on vaihtelee m välillä Ne ovat siis Mc-laskennan perusteella vyöhykkeellä, johon kohdistuu korkeintaan % lentävistä jääkappaleista Vaikka jääkappaleet voivat periaatteessa lentää tuulivoimalalta toiselle, niistä ei arvioida aiheutuvan osuessaan vahinkoa tuulivoimaloiden rakenteille 63 Merkitys ympäristölle Tämän selvityksen perusteella alue, jolle pääosa (70 %) roottorista mahdollisesti irtoavista jääkappaleista voi tietyissä olosuhteissa lentää/putoilla on alue alle 350 metrin etäisyydellä tuulivoimaloista Kaavasuunnitelmassa tällä alueella sijaitsee muutaman yksittäisen asuinrakennuksen lisäksi lähinnä teollista toimintaa, katuja, moottorirata ja osa golfkentästä

14 JÄÄVAARASELVITYS Tuulivoimaloiden muita turvallisuusnäkökohtia 641 Toimintahäiriöt ja viat Tuulivoimalat ovat moderneja teknologisia kokonaisuuksia, jotka ovat alttiita toimintahäiriöille ja vioille Tuulivoimaloiden rakenteissa voi olla valmistusvikoja tai niissä käytettävät laitteet voivat vikaantua käytön aikana Materiaalivioista tunnetaan esimerkiksi roottorin lapojen rikkoutumisia ja vaihteiston rikkoutumisia Sähkömuuntajat voivat myös ylikuumentua tai muuten vikaantua, aiheuttaen tulipalon konehuoneessa Tuulivoimaloiden huoltoteiden ylläpidossa tulisikin ottaa huomioon mahdollinen tulipalo konehuoneessa 642 Poikkeukselliset sääolosuhteet Tuulivoimalat voivat vaurioitua poikkeuksellisissa sääolosuhteissa, esimerkiksi myrskytuulissa Ainakin Tanskassa tunnetaan tapaus, jossa tuulivoimalan automaattinen roottorijarru ei toiminut poikkeuksellisen kovassa tuulessa, aiheuttaen roottorin hajoamisen ja koko tuulivoimalan tuhoutumisen Tapaus edellytti kuitenkin laitevikaa yhdistettynä poikkeukselliseen säätilaan 643 Perustaminen suunnittelemattomalle täytölle Tuulivoimala 3 on suunniteltu sijoitettavaksi entiselle kaatopaikalle Rakennusmääräyskokoelman B3 luku 4212 käsittelee täytön varaan rakentamista Suunnittelemattomalle täytölle rakentaminen ei ole yksiselitteisesti kiellettyä Rakennusmääräyskokoelman mukaan suunnittelemattomasti tehdylle täyttöalueelle rakennettaessa on alueiden pilaantumattomuus tai kunnostamistarve sekä näille alueille soveltuvat pohjarakennusmenetelmät selvitettävä tutkimuksilla Tiivistämättä tehtyjä massanvaihtoja ja täyttöjä ei yleensä saa käyttää rakennuksia tai rakenteita kantavana maapohjana Yleisesti käytettyjä ratkaisuja ovat massanvaihto ja paalutus, mutta ainakin Saksassa tunnetaan tapaus, jossa tuulivoimaloita on perustettu entisen kaatopaikan laelle laajoille laattaperustuksille 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Saatujen lähtötietojen perusteella tehtyjen laskelmien mukaan suurin osa (70 %) tuulivoimaloiden roottoreita mahdollisesti irtoavista jääkappaleista lentäisi alle 360 metrin etäisyydelle tuulivoimaloista Käytössä olleilla lähtötiedoilla ei voida tarkemmin arvioida millä todennäköisyydellä jäätä lentäisi tietyille alueille Nykyisillä lähtötiedoilla voidaan laskea ainoastaan jääkappaleiden lentoradan maksimipituus ja suuntaa antavia todennäköisyyksiä jääkappaleiden leviämiselle tuulivoimaloiden ympäristöön Tämän raportin tuloksia on kuitenkin mahdollista tarkentaa tarkemmilla lähtötiedoilla tuulivoimaloiden ominaisuuksien ja etenkin sää- sekä tuulisuustietojen osalta Tarkemmilla lähtötiedoilla voidaan tarkentaa, mille alueille jäätä todennäköisimmin lentäisi Jääkappaleiden leviämisestä ympäristöön aiheutuvia riskejä voidaan hallita tehokkaimmin roottorin lapojen lämmittämisellä, mikä estää jääkappaleiden muodostumisen lähes kokonaan Lapalämmitys on mahdollista aktivoida ainoastaan jäätävissä olosuhteissa, jolloin lämmityksen energian kulutus on suuruusluokkaa 1% energian vuosituotosta Tuulivoimalat voidaan myös pysäyttää jäätävien olosuhteiden ajaksi, mutta tämä rajoittaa vuotuista energiantuotantoa merkittävästi Mikäli jäätymistä ei huomioida teknisin ratkaisuin, suositellaan jäätymisen huomioimista mm tuulivoimaloiden sijoittelussa, alueellisessa tiedottamisessa ja liikkumisen rajoittamisessa tuulivoimaloiden läheisyydessä Ramboll Finland Oy Janne Ristolainen Projektipäällikkö Hans Westman Yksikön päällikkö

15 LIITE 1 YHTEENVETO MC-LASKENNASTA, 2 SIVUA 1-1

16 Projekti Liite 1 Koillinen teollisuusalue, Rauma Yhteenveto Monte Carlo -laskennasta N Keskiarvo 250 Mediaani 199 Keskihajonta 215 Maksimi 902 Minimi 0 Vaihteluväli 902 Todennäköisyydet Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli % tai alle % Todennäköisyys että lentomatka on yli 750 3,01 % tai alle ,99 % Todennäköisyys että lentomatka on yli 800 0,0146 tai alle 800 0, Tapahtumien jakautuminen etäisyyksille 1 0, ,8 0, , ,5 0,4 Tapahtumien lukumäärä Käänteinen kumulatiivinen suhdeluku 0, ,2 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , Sivu 1/2

17 Projekti Liite 1 Histogrammin tiedot Minimi 0 Maksimi 900 N Lentomatka Tapahtumien lukumäärä Suhdeluku Kumulatiivinen suhdeluku Kumulatiivinen % Käänteinen kumulatiivinen suhdeluku Käänteinen % ,00 % 1 100,00 % 11, , ,0549 5,49 % 0, ,51 % 22, , , ,81 % 0, ,19 % 33, , , ,43 % 0, ,57 % , ,195 19,50 % 0,805 80,50 % 56, , , ,15 % 0, ,85 % 67, , , ,49 % 0, ,51 % 78, , , ,45 % 0, ,55 % , , ,95 % 0, ,05 % 101, , ,343 34,30 % 0,657 65,70 % 112, , , ,42 % 0, ,58 % 123, , , ,29 % 0, ,71 % , , ,02 % 0, ,98 % 146, , , ,01 % 0, ,99 % 157, , , ,85 % 0, ,15 % 168, , , ,52 % 0, ,48 % , , ,21 % 0, ,79 % 191, , ,488 48,80 % 0,512 51,20 % 202, , , ,59 % 0, ,41 % 213, , , ,01 % 0, ,99 % , ,537 53,70 % 0,463 46,30 % 236, , , ,28 % 0, ,72 % 247, , , ,74 % 0, ,26 % 258, , , ,31 % 0, ,69 % , , ,91 % 0, ,09 % 281, , , ,54 % 0, ,46 % 292, , , ,32 % 0, ,68 % 303, , , ,94 % 0, ,06 % , ,665 66,50 % 0,335 33,50 % 326, , , ,26 % 0, ,74 % 337, , , ,73 % 0, ,27 % 348, , , ,99 % 0, ,01 % , , ,37 % 0, ,63 % 371, , , ,88 % 0, ,12 % 382, , , ,09 % 0, ,91 % 393, , , ,21 % 0, ,79 % , ,773 77,30 % 0,227 22,70 % 416, , , ,47 % 0, ,53 % 427,5 97 0, , ,44 % 0, ,56 % 438, , , ,63 % 0, ,37 % , , ,52 % 0, ,48 % 461, , , ,51 % 0, ,49 % 472,5 96 0, , ,47 % 0, ,53 % 483, , , ,34 % 0, ,66 % , , ,29 % 0, ,71 % 506, , , ,94 % 0, ,06 % 517,5 68 0, , ,62 % 0, ,38 % 528, , ,873 87,30 % 0,127 12,70 % , ,879 87,90 % 0,121 12,10 % 551, , , ,53 % 0, ,47 % 562,5 57 0, ,891 89,10 % 0,109 10,90 % 573, , , ,75 % 0, ,25 % , , ,46 % 0,0954 9,54 % 596, , , ,88 % 0,0912 9,12 % 607,5 49 0, , ,37 % 0,0863 8,63 % 618, , , ,05 % 0,0795 7,95 % , , ,48 % 0,0752 7,52 % 641, , , ,12 % 0,0688 6,88 % 652,5 43 0, , ,55 % 0,0645 6,45 % 663, , , ,04 % 0,0596 5,96 % , , ,47 % 0,0553 5,53 % 686, , , ,87 % 0,0513 5,13 % 697,5 43 0, ,953 95,30 % 0,047 4,70 % 708, , , ,74 % 0,0426 4,26 % , , ,22 % 0,0378 3,78 % 731, , , ,53 % 0,0347 3,47 % 742,5 32 0, , ,85 % 0,0315 3,15 % 753, , , ,11 % 0,0289 2,89 % ,0004 0, ,56 % 0,0244 2,44 % 776, , , ,85 % 0,0215 2,15 % 787,5 27 0, , ,12 % 0,0188 1,88 % 798, , ,985 98,50 % 0,015 1,50 % , , ,79 % 0,0121 1,21 % 821, , , ,98 % 0,0102 1,02 % 832,5 22 0, ,992 99,20 % 0,008 0,80 % 843, , , ,34 % 0,0066 0,66 % , , ,51 % 0,0049 0,49 % 866, , , ,68 % 0,0032 0,32 % 877,5 9 0, , ,77 % 0,0023 0,23 % 888, , , ,91 % 0,0009 0,09 % ,2222E-05 0, ,98 % 0,0002 0,02 % Sivu 2/2

18 Nykyinen rakennuskanta ± lomarakennus liike- tai julkinen teollinen rakennus muu rakennus Kaavaluonnos Suunnitellut tuulivoimalat Suunnitellut tuulivoimalat Osuus kappaleista jää etäisyydelle m, 50% Moottorirata Ampumarata Golfkenttä asuinrakennus m, 20 % (70%) m, 20% (90%) m, 10% (100%) Rauman kaupunki Koillinen teollisuusalue Tuulivoimaloiden suunnitellut sijainnit ja riskialueet : JRistolainen Metriä 750