HEDET-BJÖRKLIDEN TUU- LIVOIMAHANKE, NÄRPIÖ VÄLKEMALLINNUS

Vastaanottaja PROKON Wind Energy Finland Oy Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 29.9.2015 Viite 1510004680 003 HEDET-BJÖRKLIDEN TUU- LIVOIMAHANKE, NÄRPIÖ VÄLKEMALLINNUS

HEDET-BJÖRKLIDEN TUULIVOIMAHANKE, NÄRPIÖ VÄLKEMALLINNUS Päivämäärä 29.9.2015 Laatija Tarkastaja Arttu Ruhanen Janne Ristolainen Tuulivoimahankkeen välkemallinnus Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 02/2015 aineistoa. http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi_versio1 _20120501 Viite 1510004680 003 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 4 4.4 Maastomalli 4 4.5 Tuulivoimalatiedot 4 5. Mallinnustulokset ja tulosten tulkinta 5 6. Välkevaikutuksien vähentämiskeinot ja -tarve 6 LIITTEET 7 LÄHTEET 7

VÄLKEMALLINNUS 1 1. YLEISTÄ PROKON Wind Energy Finland Oy suunnittelee tuulivoimapuiston rakentamista Närpiön Hedet- Brörklidenin alueelle. Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää suunniteltujen tuulivoimalaitosten aiheuttamaa liikkuvan varjostuksen niiden ympäristössä ympäristövaikutusten arvioita varten. Ympäristöministeriön Tuulivoimarakentamisen suunnittelu (Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) oppaan mukaisesti liikkuvasta varjosta puhutaan välkkeenä. Työ on tehty PROKON Wind Energy Finland Oy:n toimeksiannosta. Rambollissa YVA-hankkeen projektipäällikkönä toimii Ville Yli-Teevahainen. 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 4/2012) 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 2.1. 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 Tuulivoimalat voivat aiheuttaa varjostusvaikutusta lähiympäristöönsä, kun auringon säteet suuntautuvat tuulivoimalan roottorin lapojen takaa tiettyyn katselupisteeseen. Toiminnassa oleva tuulivoimala aiheuttaa tällöin ns. vilkkuvaa varjostusilmiötä. Voimaloiden liikkuvan varjon intensiteetti ja nopeus riippuu roottorin pyörimisnopeudesta eli tuulennopeudesta. Välkeilmiö on säästä riippuvainen ja sitä ei esiinny kun aurinko on pilvessä tai kun tuulivoimala ei ole käynnissä. Pisimmälle varjo ulottuu, kun aurinko on matalalla (aamulla ja illalla). Kun aurinko laskee riittävän matalalle, yhtenäistä varjoa ei enää muodostu. Tämä johtuu siitä, että valonsäteet joutuvat kulkemaan pitemmän matkan ilmakehän läpi, jolloin säteily hajaantuu. 4. MALLINNUSMENETELMÄ JA LÄHTÖTIEDOT 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli Tuulivoimaloiden aiheuttaman ns. vilkkuvan varjostuksen esiintymisalue ja esiintymistiheys laskettiin EMD WindPRO 2.9 -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 4.1.1. Tuulivoimalan aiheuttaman liikkuvan varjon alue [5] 4.2 Välkelaskenta Laskentapisteiden väliseksi etäisyydeksi määritettiin 20 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]. Worst Case laskenta antaa teoreettisen maksimivälkemäärän. Laskenta olettaa auringon paistavan koko ajan, kun aurinko on horisontin yläpuolella ja tuulivoimaloiden oletetaan käyvän koko ajan sekä tuulen suunnan seuraavan aurinkoa siten, että välkettä syntyy tarkastelupisteeseen aina maksimaalinen määrä. Tulos on teoreettinen, koska sään ollessa pilvinen tai tuulivoimalan ollessa pysähdyksissä tuulivoimala ei aiheuta liikkuvaa varjoa ympäristöönsä. Roottorin asento voi rajoittaa paljonkin voimalan takana olevaa välkealueen kokoa. Myös tuulen suunnan painaessa lavan tason samansuuntaiseksi kuin auringon ja katselupisteen välinen jana, tuulivoimala ei aiheuta välkevaikutusta.

VÄLKEMALLINNUS 3 Real Case -laskennoissa huomioidaan alueen tuulisuus- ja auringonpaistetiedot. Worst case - tuloksista tehdään vähennykset auringonpaistetietoihin ja käyttötuntitietoihin (tuulensuunta sektoreittain) perustuen, josta saadaan Real case -tulos. Auringonpaisteisuustietoina käytettiin Ilmatieteen laitoksen Seinäjoki Pelmaan sääaseman keskiarvoisia arvoja ilmastolliselta vertailukaudelta 1981 2010 [6]. Tuulivoimaloiden vuotuinen toiminta-aika 95 % perustuu Suomen Tuuliatlaksen tietoihin hankealueelta. Toiminta-aikaa laskettaessa on oletettu, että tuulivoimalat toimivat tuulen nopeuden ollessa napakorkeudella vähintään 3 m/s [7]. Taulukko 4.2.1. Real Case -laskennassa käytetyt keskimääräiset auringonpaisteisuustunnit päivässä eri kuukausina Tam Hel Maa Huh Tou Kes Hei Elo Syy Lok Mar Jou 1,00 2,82 4,23 6,60 8,77 9,10 8,87 6,81 4,67 2,52 1,17 0,58 Taulukko 4.2.2. Real Case -laskennassa käytetty vuotuinen toiminnallinen aika (tuntia vuodessa) tuulensuuntasektoreittain N NNE ENE E ESE SSE S SSW WSW W WNW NNW Sum 676 597 405 333 397 556 1135 1610 845 673 545 529 8302 Real Case -välkevyöhykelaskentojen lisäksi laskentoja tehtiin myös yksittäisiin reseptoripisteisiin hankealueen ympäristössä, joiden sijainnit on esitetty kuvassa 4.2.3. Kuva 4.2.3. Reseptoripisteiden sijainnit

VÄLKEMALLINNUS 4 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. 4.5 Tuulivoimalatiedot Laskentoja tehtiin kolmelle hankevaihtoehdolle. VE1A sisältää 28 tuulivoimalaa, VE1B 25 tuulivoimalaa ja VE2 18 tuulivoimalaa. Mallinnus tehtiin tuulivoimalamallilla, jonka napakorkeus on 145 metriä ja roottorin halkaisija 131 metriä. Tuulivoimalalle käytetty maksimivälke-etäisyys 1721 m määräytyy mallinnusohjelman tiedoista Nordex N131/3000 laitosmallille. Taulukossa 4.5.1 esitetyissä tuulivoimalaitosten koordinaateissa Z-koordinaatti kertoo maaston korkeuden metreissä merenpinnan yläpuolella tuulivoimalan suunnitellulla sijaintipaikalla MML:n korkeusviiva-aineistoon perustuen.

VÄLKEMALLINNUS 5 Taulukko 4.5.1. Tuulivoimalaitosten koordinaatit (ETRS-TM35FIN) Tunnus E / lon N / lat Z VE1A VE1B VE2 1H 212096 6958004 44 x x x 2H 211994 6956156 34 x x x 3H 213142 6956159 35 x x x 4H 213767 6955950 30 x x x 5H 211723 6956661 33 x x x 6H 213616 6956855 33 x x x 7H 213468 6957469 35 x x x 8H 213202 6957943 38 x x x 9H 211355 6957760 33 x x x 10H 211212 6958247 34 x x x 11H 211474 6957213 31 x x x 12H 212305 6958848 44 x x x 13H 213047 6958483 41 x x x 14H 212976 6959074 45 x x x 15H 212474 6957103 43 x x x 16H 212306 6955589 33 x x x 17H 213103 6955537 38 x x x 18H 213791 6955360 30 x x x 1B 209003 6956617 31 x x 2B 208449 6956198 37 x x 3B 209228 6956098 30 x x 4B 209136 6955600 33 x x 5B 209647 6955485 30 x x 6B 207958 6954696 33 x 7B 208994 6954835 35 x x 8B 209793 6954841 31 x x 9B 207985 6955870 40 x 10B 207875 6955301 38 x 5. MALLINNUSTULOKSET JA TULOSTEN TULKINTA Real Case laskennan mukainen välkekartta on esitetty liitteissä 1-3. Eri hankevaihtoehdoissa välkealueille jäävien rakennusten lukumäärät on esitetty taulukossa 5.1. Taulukko 5.1. Välkealueille altistuvien rakennusten lukumäärät Hankevaihtoehto 8-10 h/v >10 h/v Asuinrakennus Lomarakennus Asuinrakennus Lomarakennus VE1A 3 kpl 1 kpl 1 kpl 2 kpl VE1B - 1 kpl - 2 kpl VE2-1 kpl - 1 kpl Välkevyöhykelaskennan lisäksi tehtiin laskentoja 9 reseptoripisteeseen, joiden tulokset on esitetty taulukossa 5.2.

VÄLKEMALLINNUS 6 Taulukko 5.2. Reseptoripistelaskentojen Real Case tulokset tuntia vuodessa Reseptoripiste VE1A VE1B VE2 R1 5:49 5:49 5:49 R2 5:56 5:56 5:56 R3 14:24 14:24 14:24 R4 11:16 11:16 8:51 R5 8:14 8:14 3:02 R6 9:04 0:00 0:00 R7 10:50 0:00 0:00 R8 8:03 3:15 0:00 R9 2:19 2:19 0:00 Välkkymisen mahdolliset ajankohdat reseptoripistekohtaisina kalentereina on esitetty liitteessä 3. Ajankohdat on esitetty kalentereissa teoreettisina maksimivälkeaikoina. Altistuvan kohteen sijoittuessa tuulivoimalan kaakkoispuolelle voi välkettä aiheutua ennen auringonlaskua ja vastaavasti lounaispuolella auringonnousun jälkeen. Tuulivoimaloiden pohjoispuolella välkkeen mahdollinen esiintyminen ajoittuu talvella keskipäivään. 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. Maanmittauslaitoksen ilmakuvan perusteella mallinnuksessa eniten välkkeelle altistuvien kohteiden (Övermark, Ängsby, Björklund sekä Masskärr) lähiympäristö on suhteellisen avointa maastoa tuulivoimaloiden suuntaan. 6. VÄLKEVAIKUTUKSIEN VÄHENTÄMISKEINOT JA -TARVE Tuulivoimaloiden välkevaikutusta on 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. Jos vuotuisen todellisen välkemäärän rajana käytetään 8 tai 10 tuntia vuodessa on mahdollista, että muutamien tuulivoimaloiden toimintaa tulisi ohjata muutamana tuntina vuodessa. Kontrollointi on kohdistettava voimaloihin, joilla on merkittävin vaikutus kokonaisvälkemääriin häiriintyvissä kohteissa. 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.

VÄLKEMALLINNUS 7 LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Liite 5 Liite 6 Real Case -laskennalliset välkevyöhykkeet VE1A Real Case -laskennalliset välkevyöhykkeet VE1B Real Case -laskennalliset välkevyöhykkeet VE2 Kalenterit välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä, VE1A Kalenterit välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä, VE1B Kalenterit välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä, VE2 LÄHTEET 1. Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012 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 2.9 User Manual 6. Ilmatieteen laitos, Tilastoja Suomen ilmastosta 1981 2010, Raportteja 2012:1 7. Suomen Tuuliatlas

VÄLKEMALLINNUS 1 LIITE 4 (1/2), AJANKOHTAKAAVIO Vuoden ja kellonajat, jolloin välkettä voi teoriassa esiintyä määritellyissä reseptoripisteissä. Kaavioissa ei ole otettu huomioon tuulettomia tai pilvisiä päiviä. Välkettä aiheuttavat voimalat on esitetty eri värillä.