Asiakirjatyyppi Jäävaaraselvitys Tilaaja OX2 Päivämäärä 6.8.2018 PONSIVUOREN TUULIVOIMAPUISTO JÄÄVAARASELVITYS
Päivämäärä 6.8.2018 (Päivitys 3.5.2018 päivättyyn selvitykseen) Laatija Tarkastaja Hyväksyjä Mika Väätäjä Marko Rautiainen Veli-Pekka Alkula Ramboll Kiviharjunlenkki 1 A 90220 OULU P +358 20 755 7070 F +358 20 755 7071 www.ramboll.fi
SISÄLTÖ 1. Johdanto 1 2. Alueen erityispiirteet 2 3. Jään muodostuminen 3 4. Jään muodostama riski 4 5. Varotoimenpiteet 6 6. Johtopäätökset 7
1 1. JOHDANTO Tämä selvitys käsittelee OX2 Wind Finland Oy:n Kurikan Ponsivuoren alueelle suunnitellun Ponsivuoren tuulivoimahankkeen tuulivoimaloiden siipiin ja rakenteisiin muodostuvan jään aiheuttamaa riskiä. Tuulivoimapuisto tulee muodostumaan yhdeksästä kolmilapaisesta vaakaakselisesta tuulivoimalasta, joiden napakorkeus on 155 165 metriä, roottorin halkaisija maksimissaan 150 metriä ja kokonaiskorkeus maksimissaan 230 metriä. Selvitys on päivitetty vastaamaan poikkeamislupahakemuksen mukaisia tuulivoimaloiden muuttuneita dimensioita. Voimaloiden sijoittuminen on esitetty seuraavassa kartassa. Tässä selvityksessä jään muodostumista sekä sen aiheuttamia riskejä on arvioitu pohjautuen pääasiassa aikaisempiin kokemuksiin ja muiden tuulivoimahankkeiden suunnittelusta sekä seurannasta saatuihin tietoihin. Lähtöaineistona on käytetty toteutettuja riskianalyysejä, olemassa olevia selvityksiä ja Suomen Tuuliatlasta. Kuva 1-1. Tuulivoimaloiden sijoittuminen.
2 2. ALUEEN ERITYISPIIRTEET Ponsivuoren tuulivoimapuiston hankealue sijaitsee maa- ja metsätalouteen varatulla alueella. Suunnittelussa on pyritty siihen, että hankkeella on mahdollisimman vähäinen vaikutus alueen asutukseen ja ympäristöön. Hankealueen läheisyydessä ei sijaitse käytössä olevia loma- tai asuinrakennuksia. Pirttimaan alueella hankealueesta luoteeseen sijaitsevat lähimmät lomaasunnot noin 1,6 kilometrin ja asuinrakennukset noin 1,8 kilometrin etäisyydellä lähimmästä tuulivoimalasta (PON08). Hankealueen itäpuolella noin kahden kilometrin etäisyydellä sijaitsee matkailuyritys Venesniemen loma- ja kokouspaikka. Hankealueen eteläpuolella kulkee seututie 672 (Suupohjantie), johon lähimmältä tuulivoimalalta (PON03) on matkaa noin 380 metriä. Hankealueen länsipuolella ja osin hankealueen läpi kulkee Kirkkosalontie, joka yhtyy hankealueen pohjoispuolella kulkevaan Housusalontiehen. Kirkkosalontietä ja Housusalontietä hallinnoi Pirttimaan metsätiestö tiekunta. Tiet ovat pääsääntöisesti alueen maanomistajien metsätalouskäytössä. Teillä ei ole läpikulkuliikennettä, eikä alueella sijaitse vakituista asutusta tai talviasuttavia loma-asuntoja. Teiden käyttö talviaikaan on siis vähäistä ja tiet pidetään nykyisellään talviaikaan ajokunnassa maanomistajien tarpeiden mukaan. Tiedot teiden käytöstä perustuvat keskusteluun tiekunnan puheenjohtajan kanssa (H. Hautala, puhelu 2.5.2018) ja hänen tiekunnan edustajana 29.5.2018 allekirjoittamaansa lausuntoon. Voimaloiden läheisyydessä ei kulje kaavaan merkittyjä virallisia kulkureittejä tai moottorikelkkauria. Lähin ylläpidetty moottorikelkkaura kulkee hankealueen itäpuolella kulkevan sähkövoimalinjan vieressä. Matkaa lähimmältä tuulivoimalalta (PON09) moottorikelkkauralle on noin 600 metriä. Tuulivoimalat ja läheiset kohteet on esitetty seuraavassa kartassa. Kuva 2-1. Hankealueen läheiset kohteet
3 3. JÄÄN MUODOSTUMINEN Sopivissa olosuhteissa tuulivoimalan siipiin voi muodostua lunta ja jäätä. Jäätä voi muodostua tuulivoimalan siipiin, kun ilman ja siiven lämpötila on pakkasen puolella ja ilmassa on havaittavissa nestemäisiä vesipisaroita. Kylmän pinnan kohdatessaan nämä nestemäiset pisarat jäätyvät. Suomen olosuhteissa tällaista jäätävää sadetta tai niin sanottua alijäähtynyttä vesisadetta esiintyy kohtalaisen vähän. Sopivissa olosuhteissa lunta ja jäätä voi kertyä myös tuulivoimalan muihin rakenteisiin, kuten torniin ja konehuoneen katolle. Niin sanotuilla tykkylumialueilla yleisempiä paksuja jää- ja lumikerroksia ei ole rannikon tuulivoimaloissa juurikaan havaittu. Tykkylumeksi kutsutaan rakenteisiin tarttuvaa lumikertymää, joka voi syntyä lumihiutaleiden lisäksi muusta kiinteässä olomuodossa olevasta vedestä. Tykkylumea esiintyy Suomessa lähinnä vaara-alueilla Kainuussa, Koillismaalla ja eteläisessä Lapissa. Poikkeuksellisten sääolojen yhteydessä tykkylunta voi esiintyä myös muualla Suomessa. Rannikolla aivan meren tuntumassa sijaitsevissa tuulivoimaloissa ohuen jääkerroksen syntyminen siipiin liittyy monesti tilanteeseen, jossa meri ei ole vielä jäätynyt eli luovuttaa kosteutta, mutta lämpötila on pakkasella. Suomessa pisin kokemus teollisen kokoluokan tuulivoimasta löytyy Pohjanlahden rannikolta kuten Porista, Oulusta, Kemistä ja Torniosta. Pohjanlahden rannikolla jää voi sopivissa olosuhteissa muodostaa siipeen ohuen pinnan, joka siiven aerodynaamisia ominaisuuksia heikentäessään aiheuttaa vähäisiä tuotannonmenetyksiä. Hankekehittäjä on teetättänyt jäätämisselvityksen Ponsivuoren tuulivoimahankkeeseen konsulttiyhtiö WeatherTechillä (WRF Icing Study, 2018). Tutkimuksessa on mallinnettu jäätämistä ja sen vaikutusta tuulivoimatuotantoon ilman siipilämmitystä ja siipilämmityksen kanssa. Tutkimuksessa on käytetty konsultin laatimaa mallia, jossa mallinnetaan jään kertymistä ja sulamista tuulivoimalan siivestä, kun olosuhteet (esim. lämpötila, ilmanpaine, tuulennopeus) muuttuvat. Tutkimuksen mukaan Ponsivuoren alueella 140 metrin korkeudessa jäätä muodostuu aktiivisesti yli määritellyn kynnysarvon (10 g/m/h) 777 tuntia vuodessa. On kuitenkin huomioitava, että jäätäminen ei välttämättä aina aiheuta jääheitteitä aiheuttavaa jään kertymistä tuulivoimalan rakenteisiin. Kuvassa 3-1 on esitetty Suomen Tuuliatlaksen kartta aktiivisesta jäätämisestä. Kartasta on havaittavissa, että jäätämisolosuhteet Ponsivuoren tuulivoimapuistossa eivät merkittävästi poikkea rannikolla esiintyvistä olosuhteista. Eri lähteitä hyödyntäen voidaan arvioida, että Ponsivuoren hankealueella tuulivoimaloiden napakorkeudella (155 m 165 m) aktiivista jäätämistä esiintyy noin 500-800 tuntia vuodessa. Aktiivinen jäätäminen on suurimmillaan tammikuusta maaliskuuhun. Kuva 3-1. Aktiivinen jäätäminen tunteina 100 ja 200 m korkeudella, Suomen Tuuliatlas
4 4. JÄÄN MUODOSTAMA RISKI Edellä mainituilla paikkakunnilla sijaitsevat Suomen vanhimmat tuulivoimalat sijaitsevat rakennetussa ympäristössä tehdas ja satama-alueilla sekä teiden välittömässä läheisyydessä, joten mahdolliset jäätymisen aiheuttamat vahingot ovat aina olleet tiiviin tarkkailun kohteena. Vaikka näissä osittain jo yli 10 vuotta vanhoissa tuulivoimaloissa ei ole esimerkiksi teknisesti estetty siipien jäätymistä, jään ei tiedetä aiheuttaneen vahinkoja henkilöille. Viime vuosina voimaloita on rakennettu runsaasti myös kauemmas sisämaahan sekä ns. tykkylumialueelle Lappiin ja Kainuuseen. Myöskään näiden uudempien voimaloiden ei tiedetä aiheuttaneen vahinkoja henkilöille. Muutamassa tiedossa olevassa tapauksessa jää on aiheuttanut vahinkoja aivan tuulivoimalan läheisyyteen pysäköidyille autoille. Vastaavia vahinkoja voidaan välttää ohjeistuksella. Mikäli paksuja jääkerroksia pääsee siipiin muodostumaan, se hidastaa roottorin pyörimisnopeutta siinä määrin, ettei jää sinkoudu kauas tuulivoimalasta. Suurin riski on suoraan tuulivoimalan alapuolella tuulivoimalaa käynnistettäessä, jolloin siivistä ja rakenteista voi irrota niihin pysähdyksen aikana muodostunutta jäätä, joka putoaa tuulivoimalan/siipien alapuolelle. Tuulivoimalan pieni kierrosnopeus sen kiihdyttäessä rajoittaa kuitenkin tehokkaasti vaara-aluetta. Tuulivoimaloilla työskenteleville henkilöille on omat turvallisuusohjeet, joilla minimoidaan jään aiheuttamia riskejä henkilöille ja omaisuudelle. Tuulivoimaloilla ja niiden välittömässä läheisyydessä työskentelevien henkilöiden on käytettävä suojakypärää. Johtavat tuulivoimavalmistajat tarjoavat tuulivoimaloihinsa optiona siipilämmitystä. Siipilämmityksellä on mahdollista saavuttaa tuotannollisia etuja tietyissä olosuhteissa, joissa jään ja tykkylumen muodostuminen on runsasta. Siipilämmitysjärjestelmät voidaan jakaa niiden toimintaperiaatteen perusteella kahteen ryhmään. Voimala joko pysäytetään ennen kuin siipilämmitys kytketään päälle (de-icing) tai vaihtoehtoisesti siipilämmitys voidaan kytkeä päälle myös tuulivoimalan roottorin pyöriessä (anti-icing). Siipilämmitys käynnistetään, kun tuulivoimalan ohjausjärjestelmä havaitsee, että siipiin on muodostunut jäätä. Lämmityksen avulla poistetaan jää siiven aerodynaamisesti tärkeiltä alueilta, muttei koko siivestä. Riippuen siipilämmityksen toimintatavasta jään irtoamishetki ja jään muodostumisen tiheys voivat poiketa tilanteesta, jossa ei ole käytössä siipilämmitystä. Siipilämmityksen pääasiallinen tarkoitus on parantaa tuulivoimalan tuotantoa poistamalla jää siiven aerodynaamisesti tärkeiltä alueilta. Siipilämmityksellä ei voida täysin estää jään muodostumista siipeen, joten se ei siten poista jään aiheuttamia riskejä. Tuulivoimalan siivestä putoavasta jäästä aiheutuvan onnettomuuden tapahtuminen edellyttää lähtöoletuksina jään muodostumista ja jäänkappaleiden irtoamista tuulivoimalan rakenteista tai siivestä. Lisäksi vaaditaan jääkappaleiden putoamista tiettyyn kohtaan sekä henkilön, liikennevälineen, rakennuksen tms. sijaintia jään putoamiskohdassa. Näiden tekijöiden yhtäaikaisen voimassaolon todennäköisyys on erittäin pieni. Lisäksi käytännön kokemuksiin pohjautuva tutkimustieto on osoittanut, että jää ei putoa maahan suurina yhtenäisinä kappaleina vaan hajoaa irrotessaan siivestä ilmassa pienemmiksi paloiksi (Seifert H.). Tämä käytännössä entisestään laskee aiheutuvaa riskiä ja riskin vaikutusten vakavuutta. Konsulttiyhtiö Pöyry teki käytännön tarkkailuun perustuvan tutkimuksen Ruotsissa vuosina 2013-2016, jossa tuulivoimaloiden siivistä tippuneet jäänheitteet kerättiin ja tutkittiin sekä määritettiin niiden tippumiskohdat ja mitattiin matka tuulivoimalalle (Risk Area Reduction for Ice Throw, Göransson B., 2018). Tutkittujen voimaloiden kokonaiskorkeus oli 140 metriä (tornin korkeus H=95 m ja roottorin halkaisija D=90 m). Kauimmaksi lentäneet jäänheitteet löydettiin noin 140 metrin etäisyydeltä tuulivoimalasta ja noin 75 % jäänheitteistä noin 20-90 metrin etäisyydeltä tuulivoimalasta. Käytännössä valtaosa jäänheitteistä oli siis tipahtanut tuulivoimalan välittömään läheisyyteen ja kauimmat jäänheitteet löytyivät tuulivoimalan kokonaiskorkeuden etäisyydeltä tuulivoimalasta. Tulosten perusteella soveltuvaksi riskialueeksi raportissa esitettiin roottorin halkaisija (D) lisättynä tornin korkeudella (H). Riskialueen säde S = D + H
5 Edellä esitetyn perusteella Ponsivuoren tuulivoimahankkeen tuulivoimaloiden maksimidimensioilla riskialueeksi muodostuisi 315 metriä (tornin korkeus max 165 m + roottorin halkaisija 150 m). Kappaleessa 2 esitettyjä kohteita ei sijaitse esitetyllä riskialueella. Samalla on kuitenkin todettava, että käytännössä jäänheitteiden tippuminen tuulivoimalan kokonaiskorkeutta (230 m) kauemmaksi on erittäin harvinaista. Liikenne- ja viestintäministeriön selvityksessä Tuulivoimaloiden vaikutuksista liikenneturvallisuuteen todetaan, että lumen ja jään irtoamisen riskin vähentämiseksi voidaan Pohjois-Suomen alueilla, joilla yleisesti esiintyy merkittävää jäätymistä, määrittää etäisyysvaatimuksen maanteille olevan 1,5 kertaa tuulivoimalan kokonaiskorkeus, jos käytössä ei ole erityisiä jään estämiseen tarkoitettuja laitteita. Lähimmillään tuulivoimala sijaitsee 380 metrin etäisyydellä maantiestä (seututie 672). Tämä on noin 1,65 kertaa voimalan kokonaiskorkeus. Itse hankealueella sijaitsevat tiet ovat metsäautoteitä, jotka ovat pääsääntöisesti alueen maanomistajien metsätalouskäytössä ja liikenne niillä on vähäistä erityisesti talviaikaan (katso kappale 2: Alueen erityispiirteet). Lisäksi on huomioitava, että nyt tarkasteltavan tuulivoimapuisto sijaitsee Etelä-Pohjanmaalla, jossa merkittävää jäätämistä ei ole odotettavissa, joten jään muodostumisen todennäköisyyden voidaan todeta olevan Pohjois-Suomea pienempi.
6 5. VAROTOIMENPITEET Jään aiheuttamia riskejä voidaan minimoida noudattamalla varovaisuutta liikuttaessa tuulivoimaloiden läheisyydessä talviaikaan. Alueella liikkuvia tullaan ohjeistamaan varoituskyltein, joissa varoitetaan jäävaarasta ja kehotetaan välttämään oleskelua tuulivoimaloiden läheisyydessä jäävaaran aikana. Seuraavassa kuvassa on esitetty esimerkki käytettävästä varoituskyltistä. Kuva 5-1. Esimerkki varoituskyltistä Varoituskyltit tullaan sijoittamaan kaikkien tuulivoimapuistoon johtavien teiden varteen. Varoituskylttien alustavat sijoituspaikat (keltainen kolmio) on merkitty seuraavaan karttaan. Kuva 5-2. Varoituskylttien sijoituspaikat
7 6. JOHTOPÄÄTÖKSET Hankealueen läheisyydessä ei sijaitse asuin- tai lomarakennuksia. Alueen virkistyskäyttö on vähäistä. Tiet ovat pääsääntöisesti alueen maanomistajien metsätalouskäytössä. Teillä ei ole läpikulkuliikennettä, eikä alueella sijaitse vakituista asutusta tai talviasuttavia loma-asuntoja. Liikenne hankealueen läpi kulkevilla metsäautoteillä on siis erityisesti talviaikaan vähäistä. Alueet, joille tuulivoimalat sijoittuvat, on kaavassa osoitettu maa- ja metsätalousvaltaisiksi alueiksi, joilla ulkoilureitit on osoitettu tuulivoimala-alueiden ulkopuolelle. Tuulivoimalat eivät yleisesti rajoita tuulivoimapuiston alueen käyttöä esim. virkistykseen tai maa- ja metsätalouteen. Suunnitellut tuulivoimalat sijoittuvat vähintään 380 metrin etäisyydellä hankealueen eteläpuolella kulkevasta seututie 672:sta. Tätä voidaan pitää turvallisena etäisyytenä. Tuulivoimaloiden siipiin sekä rakenteisiin mahdollisesti kertyvän jään ei nähdä aiheuttavan alueella liikkuville ihmisille tai sinne sijoittuville toiminnoille riskiä, joka ei olisi hyväksyttävissä. Tuulivoimapuiston alueelle johtaville teille tullaan kuitenkin asentamaan jäävaarasta kertovat varoituskyltit. Vaikka selvityksessä esitetyt riskit ovat erittäin pieniä, on ne syytä tiedostaa, seurata tilannetta tuulivoimaloiden käytön aikana ja esimerkiksi tarvittaessa tarkentaa riskien välttämiseen liittyviä ohjeistuksia. LÄHTEET: - Tuulivoimaloiden vaikutukset liikenneturvallisuuteen, LVM 2012: http://www.lvm.fi/docs/fi/1986562_dlfe-18371.pdf - Suomen Tuuliatlas http://tuuliatlas.fmi.fi/fi/ - Ilmatieteenlaitos http://ilmatieteenlaitos.fi/tykky-eli-tykkylumi - Seifert H. (2003). Risk analysis of ice throw from wind turbines DEWI, Deutsches Windenergie-Institut GmbH - Göransson B. (2018), Risk Area Reduction for Ice Throw - WRF Icing Study, WeatherTech 2018 - KVTs_Icing_Map_over_Finland.pdf - Puheenjohtaja H. Hautala, Pirttimaan metsätiestö tiekunta, puhelinkeskustelu 2.5.2018 - Pirttimaan metsätiestö tiekunnan lausunto tiestön käytöstä (29.5.2018)