Vastaanottaja OX2 Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 31.1.2018 Viite 1510039106-002 RIBÄCKENIN TUULIVOI- MAPUISTO VÄLKEMALLINNUS
RIBÄCKENIN TUULIVOIMAPUISTO VÄLKEMALLINNUS Päivämäärä 31.1.2018 Laatija Arttu Ruhanen Tuulivoimahankkeen välkemallinnus Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 01/2018 aineistoa. Viite 1510039106-002 Ramboll Niemenkatu 73 15140 LAHTI T +358 20 755 611 F +358 20 755 7801 www.ramboll.fi
VÄLKEMALLINNUS SISÄLTÖ 1. Yleistä 1 2. Suunnitteluohjearvot 1 3. Vaikutusmekanismit 2 4. Mallinnusmenetelmä ja lähtötiedot 2 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli 2 4.2 Välkelaskenta 2 4.3 Laskentojen epävarmuus 3 4.4 Maastomalli 3 4.5 Tuulivoimalatiedot 4 5. Mallinnustulokset 4 6. Yhteisvälke viereisten hankkeiden kanssa 5 7. Välkevaikutuksien vähentämiskeinot ja -tarve 5 LIITTEET 5 LÄHTEET 5
VÄLKEMALLINNUS 1 1. YLEISTÄ Välkemallinnus koskee Ribäckenin tuulivoimahankkeen kaavoitusta. Välkevaikutuksia on tutkittu aiemmin hankkeen aiemmassa kaava- ja rakennuslupavaiheessa, viimeisin raportti on päivätty 3.10.2014. Tässä työssä päivitetään edellinen mallinnus viimeisimmän sijoitussuunnitelman ja uuden laitosmallin mukaiseksi. Hankealueen vierellä on Långmossan (OX2) ja Takanebackenin (Norra Pörtom Vindpark Ab) tuulivoimahankkeet, joiden kanssa tehtiin yhteismallinnus. Työ on tehty OX2:n toimeksiannosta, josta yhteyshenkilönä on ollut Svante Nilsson. Välkemallinnuksen ja raportoinnin on tehnyt Ramboll Finland Oy:stä ins.(amk) Arttu Ruhanen. 2. SUUNNITTELUOHJEARVOT Tuulivoimaloista aiheutuvalle vilkkuvalle varjostukselle ei ole määritelty Suomessa raja- tai ohjearvoja. Ympäristöministeriön julkistamassa Tuulivoimarakentamisen suunnittelu (Ympäristöhallinnon ohjeita 5/2016) oppaassa suositellaan käyttämään apuna muiden maiden suosituksia välkkeen rajoittamisesta. [1] Eri maissa on annettu suunnitteluarvoja tai raja-arvoja välkkeen määrälle asutukselle tai muille altistuville kohteille. Saksassa on annettu ohjeistus (WEA-Schattenwurf-Hinweise) mallintamiseen sekä raja-arvot maksimivälketilanteessa sekä todellisessa tilanteessa [2]. Ruotsalaisessa suunnitteluohjeistuksessa viitataan saksalaiseen ohjeistukseen ja suositukset perustuvat pitkälti saksalaiseen ohjeistukseen [3]. Tanskassa on ohjeistuksena annettu, että vuotuinen todellinen välkemäärä tulee rajoittaa kymmeneen tuntiin vuodessa [4]. Taulukko 1. Esimerkkejä muiden maiden suosituksista ja raja-arvoista välkkeen esiintymisen osalta Maa Real Case Worst Case Saksa 8 tuntia/vuosi 30 tuntia/vuosi 30 min/päivä Ruotsi 8 tuntia/vuosi 30 min/päivä - Tanska 10 tuntia/vuosi -
VÄLKEMALLINNUS 2 3. VAIKUTUSMEKANISMIT Toiminnassa olevat tuulivoimalat voivat aiheuttaa liikkuvaa varjoa eli välkettä ympäristöönsä, kun auringon säteet suuntautuvat tuulivoimalan lapojen takaa tiettyyn katselupisteeseen. Tällöin roottorin lapojen pyöriminen aiheuttaa liikkuvan varjon ja varjojen liikkumisnopeus riippuu roottorin pyörimisnopeudesta. Välkevaikutus syntyä sääolojen, vuodenajan ja vuorokauden ajan mukaan, joten välkettä on havaittavissa tietyssä katselupisteessä vain tiettyjen valaistusolosuhteiden täyttyessä ja tiettyinä aikoina vuorokaudesta ja vuodesta. Välkettä ei esiinny kun aurinko on pilvessä tai kun tuulivoimala ei ole käynnissä, tai auringon asema on välkkeen muodostumiselle epäedullinen. Myös tuulen suunnalla on vaikutusta varjon muodostukselle. Poikittain aurinkoon oleva voimala aiheuttaa erilaisen varjon kuin kohtisuoraan aurinkoon suuntautunut voimala. Varjo ulottuu pisimmälle, kun aurinko on matalalla. Toisaalta kun aurinko laskee riittävän matalalle, yhtenäistä varjoa ei enää muodostu. Tällöin valonsäteet joutuvat kulkemaan pitemmän matkan ilmakehän läpi, jolloin säteily hajaantuu. Vaikutusalueen koko riippuu tuulivoimalamallin dimensioista ja lavan muodosta sekä alueellisista sääolosuhteista sekä maasto-olosuhteista (metsä, mäki jne.). 4. MALLINNUSMENETELMÄ JA LÄHTÖTIEDOT 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli Tuulivoimaloiden aiheuttaman ns. vilkkuvan varjostuksen esiintymisalue ja esiintymistiheys laskettiin EMD WindPRO 3.0 -ohjelman Shadow -moduulilla, joka laskee kuinka usein ja minkälaisina jaksoina tietty kohde on tuulivoimaloiden luoman vilkkuvan varjostuksen alaisena. Ohjelma on yleisesti käytössä tuulivoimaloiden aiheuttaman vilkkuvan varjostuksen mallinnuksessa. Lisätietoja ohjelmasta ja laskentamallin kuvauksen saa internet-osoitteesta http://www.emd.dk/ löytyvästä ohjelman käyttöohjeesta [5]. Ohjelmalla voidaan tehdä kahdentyyppisiä laskentoja, ns. Pahin tilanne (Worst Case)- ja Todellinen tilanne (Real Case) -laskelmia. Vilkkuvan varjostuksen esiintymisalueesta laskettavan kartan lisäksi voidaan laskea yksittäisiin reseptoripisteisiin kohdistuvaa välkevaikutusta. Kuva 1. Tuulivoimalan aiheuttaman liikkuvan varjon alue [5] 4.2 Välkelaskenta Laskentapisteiden väliseksi etäisyydeksi määritettiin 10 metriä. Laskennan tarkastelukorkeutena käytettiin 1,5 metriä, eli noin ihmisen silmänkorkeutta. Laskennassa käytetyn saksalaisen ohjeistuksen (joka on yleisesti käytössä oleva laskentatapa) mukaan välkevaikutusta laskettaessa auringonpaistekulman raja horisontista on kolme astetta, jonka alle menevää auringon säteilyä ei oteta huomioon ja laskennassa roottorin lavan tulee peittää vähintään 20 % auringosta [2]. Mallinnuksissa ei huomioida puuston ja rakennusten aiheuttamaa peittovaikutusta, jotka rajoittavat merkittävästi välkkeen esiintyvyyttä maanpinnan tasolla. Worst Case laskenta antaa teoreettisen maksimivälkemäärän. Laskenta olettaa auringon paistavan koko ajan, kun aurinko on horisontin yläpuolella ja tuulivoimaloiden oletetaan käyvän koko
VÄLKEMALLINNUS 3 ajan sekä tuulen suunnan seuraavan aurinkoa siten, että välkettä syntyy tarkastelupisteeseen aina maksimaalinen määrä. Worst Case -laskennan vuosiarvot eivät vastaa tulevaa todellista vuosittaista välkevaikutusta tuulivoimaloiden ympäristössä. Real Case -laskennoissa huomioidaan alueen tuulisuus- ja auringonpaistetiedot. Real Case tulos saadaan, kun Worst case -tuloksista tehdään vähennykset auringonpaistetietoihin ja käyttötuntitietoihin (tuulensuunta sektoreittain) perustuen. Auringonpaisteisuustietoina käytettiin Ilmatieteen laitoksen Mustasaari Valassaaret sääaseman keskiarvoisia arvoja ilmastolliselta vertailukaudelta 1981 2010 [6]. Tuulivoimaloiden vuotuinen toiminta-aika 93 % perustuu Suomen Tuuliatlaksen tietoihin hankealueelta. Toiminta-aikaa laskettaessa on oletettu, että tuulivoimalat toimivat tuulen nopeuden ollessa napakorkeudella vähintään 3 m/s [7]. Taulukko 2. Real Case -laskennassa käytetyt keskimääräiset auringonpaisteisuustunnit päivässä eri kuukausina Tam Hel Maa Huh Tou Kes Hei Elo Syy Lok Mar Jou 1,03 2,71 3,97 6,77 9,52 10,20 9,52 7,58 5,07 2,61 1,20 0,65 Taulukko 3. Real Case -laskennassa käytetty vuotuinen toiminnallinen aika (tuntia vuodessa) tuulensuuntasektoreittain N NNE ENE E ESE SSE S SSW WSW W WNW NNW Sum 585 663 407 297 390 552 1145 1693 846 638 472 500 8187 Real Case -välkevyöhykelaskentojen lisäksi laskentoja tehtiin myös yksittäisiin reseptoripisteisiin hankealueen ympäristössä, joiden sijainnit on esitetty liitteenä olevassa välkevyöhykekartassa. 4.3 Laskentojen epävarmuus Koska Worst Case -laskenta perustuu auringon asemaan suhteessa tuulivoimalaitokseen ja tarkastelupisteeseen, voidaan laskennan tarkkuutta pitää hyvinkin luotettavana, kun määritetään välkkeen mahdollisia esiintymisajankohtia. Kun tarkoituksena on ennustaa todellista välkkeen esiintyvyyttä alueella vuoden aikana, ei Worst Case -mallinnus vastaa todellisuutta. Real Case - tuloksiin vaikuttavat mallinnuksessa käytetyt auringonpaisteisuustiedot ja tuulen suuntien toiminnalliset ajat. Mikäli voimalan roottori liikkuu tunteina vähemmän ja aurinko paistaa vähemmän, vähentää se välkeilmiön esiintymistä nyt lasketusta, ja mikäli enemmän, se vastaavasti lisää välkeilmiön esiintymismahdollisuuksia Real Case -tuloksissa. Mallinnuksen mukainen Real case -tulos kuvaa tavanomaisen vuoden tilannetta. Välkevaikutusten todellinen tilanne siis vaihtelee eri vuosina, koska välkkeen esiintyminen tietyssä katselupisteessä tietyllä hetkellä edellyttää, että aurinko paistaa tuulivoimalaitosten roottorin takaa tarkastelupisteeseen tuulivoimala pyörii ja tuulivoimalan roottorin asento mahdollistaa liikkuvan varjon syntymisen takana olevaan tarkastelupisteeseen ilman kirkkaus mahdollistaa varjon syntymisen Real Case -mallinnuksessa tuotetaan paras mahdollinen ennuste tulevasta välketilanteesta alueella. Mallinnusperiaatteiden mukaan laskenta antaa suhteellisen konservatiivisia arvoja, koska mallinnuksessa ei huomioida esim. puuston ja rakennusten aiheuttamaa peittovaikutusta sekä vuotuinen toiminta-aika on optimistinen. Jos tuulivoimalat eivät ole nähtävissä, eivät ne myöskään aiheuta välkevaikutuksia. 4.4 Maastomalli Maastomalli on laadittu Maanmittauslaitoksen maastotietokannan korkeusaineistolla, jossa korkeuskäyrät ovat 2,5 metrin välein. Maastomallissa ei huomioitu puustoa tai rakennuksia.
VÄLKEMALLINNUS 4 4.5 Tuulivoimalatiedot Tuulivoimalat sijoittuvat kaavan mukaisille tv-alueille ja nykyisten rakennuslupien mukaisille kiinteistöille. Tarkat sijainnit perustuvat 26.1.2018 tarkistettuun sijoitussuunnitelmaan. Mallinnus tehtiin Vestas V150-4.0-4.2MW tuulivoimalamallilla, jonka napakorkeus on 175 metriä ja roottorin halkaisija 150 metriä. Tuulivoimalalle käytetty maksimivälke-etäisyys 1900 m määräytyy mallinnusohjelman tiedoista kyseiselle laitosmallille. Taulukko 4. Tuulivoimalaitosten koordinaatit (ETRS-TM35FIN) Voimala ID Coordinate ID E / lon N / lat RIB01 RIB.1022 222247 6977433 RIB02 RIB.1041 222175 6976267 RIB03 RIB.1011 221534 6977434 RIB04 RIB.1031 220954 6976640 RIB05 RIB.1051 221362 6975603 5. MALLINNUSTULOKSET Ribäckenin hankkeen Real Case laskennan mukainen välkekartta on esitetty liitteessä 1. Kaikki ympäristön asuin- ja lomarakennukset jäävät 10 h/v välkealueen ulkopuolelle. 3 asuinrakennusta on 8-10 h/v välkealueella. Välkevyöhykelaskennan lisäksi tehtiin laskentoja 8 reseptoripisteeseen (sijainnit välkekartassa), joiden tulokset on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. Reseptoripistelaskentojen Real Case tulokset tuntia vuodessa Reseptoripiste Välkemäärä, tuntia vuodessa A 6:34 B 3:56 C 2:31 D 9:40 E 9:56 F 3:23 G 9:47 H 4:55 Välkkymisen mahdolliset ajankohdat reseptoripistekohtaisina kalentereina on esitetty liitteessä 2. Ajankohdat on esitetty kalentereissa teoreettisina maksimivälkeaikoina. Mallinnuksen mukaisille välkevaikutusalueille jäävien asuinrakennusten kohdalla tulee arvioida kohdekohtaisesti onko ympäristö sellainen, että välkevaikutuksia voi esiintyä kyseisissä kohteissa. Tähän vaikuttavat mm. metsä ja rakennukset, joita mallinnuksessa ei ole huomioitu. Liitteen 2 ajankohtakalentereista voi myös arvioida suurinta päivittäistä välkevaikutusta. Tulkinnassa tulee kuitenkin muistaa kohdassa 4.3 esitetyt edellytykset välkkeen esiintymiselle tietyssä katselupisteessä ja tietyllä ajanhetkellä sekä myös altistuvan kohteen ympäristö (mm. maaston muodot, rakennukset, puusto).
VÄLKEMALLINNUS 5 6. YHTEISVÄLKE VIEREISTEN HANKKEIDEN KANSSA Yhteisvälkemallinnus tehtiin Björklidenin tuulivoimahankkeen ja Norrskogenin tuulivoimahankkeen kanssa. Långmossan hankkeen (OX2) mallinnustiedot perustuvat Etha Wind Oy:n tekemään Långmossan tuulivoimapuiston välkeselvitykseen 11.8.2017, josta käy ilmi Långmossan hankkeen tarkemmat lähtötiedot ja tulokset. Voimalamallina mallinnuksessa on Vestas V150-4.2MW, jonka roottorin halkaisija on 150 m ja napakorkeus 175 m. Takanebackenin tuulivoimahankkeen (Norra Pörtom Vindpark Ab) mallinnustiedot perustuvat Etha Wind Oy:n tekemään meluselvitykseen 4.10.2017. Voimalamallina mallinnuksessa on Vestas V150-4.2MW, jonka roottorin halkaisija on 150 m ja napakorkeus 155 m. Mallinnusten mukainen yhteisvälkekartta on esitetty liitteessä 3. Koska mallinnuksen mukaan välkkeen yhteisvaikutuksia ei syntyisi, ei ollut aihetta tehdä Ribäckenin ympäristön lähiasutuksella tarkempia reseptoripistelaskentoja. 7. VÄLKEVAIKUTUKSIEN VÄHENTÄMISKEINOT JA -TARVE Jos vuotuisen todellisen välkemäärän rajana asuin- ja lomarakennuksilla käytetään 8 tuntia vuodessa (rajana Saksassa ja Ruotsissa), on mahdollista, että yhden tuulivoimalan toimintaa olisi rajoitettava välkkeen vähentämiseksi. Mikäli vertailuarvona on 10 tuntia vuodessa (raja Tanskassa), ei tuulivoimaloiden toimintaa tarvitsisi rajoittaa välkkeen vähentämiseksi. Tuulivoimaloiden välkevaikutusta on tarvittaessa mahdollista vähentää teknisin keinoin siten, ettei välkettä esiinny tietyllä kohteella enemmän kuin ennalta määritelty aika. Tämä tapahtuu ohjaamalla tuulivoimalaitokset pysähtymään tiettyinä ajankohtina ja tiettyjen olosuhteiden vallitessa. Välkkeen muodostumista tuulivoimalan ympäristöön monitoroidaan voimalan nasellin päälle tai runkoon asennettavilla valosensoreilla, jotka laskevat muodostumisen mahdollisuutta tietyssä suunnassa valoisuuden ja roottorin asennon mukaan. Järjestelmä pysäyttää voimalan tarvittaessa tietyssä altistuvassa kohteessa määritetyn välkemäärän ylittyessä. Puustovyöhykkeet rajoittavat välkevaikutuksia, mutta puuston on kuitenkin oltava riittävän tiheää ja korkeata sekä suojata asuintalojen tai loma-asuntojen piha-aluetta kattavasti. Vain tällöin puusto estää välkkeen esiintymisen talojen ikkunoissa ja oleskelupihoilla. Myös vuodenajan vaihtelut on huomioitava puuston kyvyssä rajoittaa tuulivoimaloiden näkyvyyttä. Jos tuulivoimalat eivät näy häiriintyvään kohteeseen, ei myöskään välkettä aiheudu. LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Ribäckenin välkevyöhykkeet (Real Case) Kalenterit Ribäckenin aiheuttaman välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä Ribäckenin, Långmossan ja Takanebackenin yhteisvälkevyöhykkeet (Real Case) LÄHTEET 1. Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 5/2016 2. Hinweise zur Ermittlung und Beurtelung der optischen Immissionen von Windenergianlagen, WEA-Shattenwurf-Hinweise 3. Vindkraftshandboken - Planering och prövning av vindkraftverk på land och i kustnära vattenområden 4. Danish Wind Industry Association 5. WindPRO 3.0 User Manual 6. Ilmatieteen laitos, Tilastoja Suomen ilmastosta 1981 2010, Raportteja 2012:1 7. Suomen Tuuliatlas
Liite 1
LIITE 2 (1/2) Ribäckenin Project: ajankohtakaaviot Ribäcken_välke Alla on esitetty erikseen jokaiselle reseptoripisteelle vuoden ja kellonajat, jolloin välkettä voi teoriassa esiintyä. Kaavioissa ei ole otettu huomioon tuulettomia tai pilvisiä päiviä. Välkettä aiheuttavat voimalat on esitetty eri väreillä. SHADOW - Calendar, graphical Calculation: RES H175 D150, layout TL180126.1, Tuuliatlas Licensed user: Ramboll Finland Oy / ICT Niemenkatu 73 FI-15140 Lahti +358 20 755 7170 Arttu Ruhanen / arttu.ruhanen@ramboll.fi Calculated: 26/01/2018 19:20/3.0.654 WTGs RIB03: RIB.1011 RIB01: RIB.1022 RIB02: RIB.1041 RIB05: RIB.1051 windpro 3.0.654 by EMD International A/S, Tel. +45 96 35 44 44, www.emd.dk, windpro@emd.dk 30/01/2018 16:51 / 1 windpro
LIITE 2 (2/2) Ribäckenin Project: ajankohtakaaviot Ribäcken_välke Alla on esitetty erikseen jokaiselle reseptoripisteelle vuoden ja kellonajat, jolloin välkettä voi teoriassa esiintyä. Kaavioissa ei ole otettu huomioon tuulettomia tai pilvisiä päiviä. Välkettä aiheuttavat voimalat on esitetty eri väreillä. SHADOW - Calendar, graphical Calculation: RES H175 D150, layout TL180126.1, Tuuliatlas Licensed user: Ramboll Finland Oy / ICT Niemenkatu 73 FI-15140 Lahti +358 20 755 7170 Arttu Ruhanen / arttu.ruhanen@ramboll.fi Calculated: 26/01/2018 19:20/3.0.654 WTGs RIB01: RIB.1022 RIB02: RIB.1041 RIB05: RIB.1051 windpro 3.0.654 by EMD International A/S, Tel. +45 96 35 44 44, www.emd.dk, windpro@emd.dk 30/01/2018 16:51 / 2 windpro
Liite 3