KINKKULANMÄKI, HARTOLA TUULIVOIMALOIDEN VÄL- KEMALLINNUS

Vastaanottaja Ilmatar Windpower Oyj Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 19.12.2013 Viite 1510008051 KINKKULANMÄKI, HARTOLA TUULIVOIMALOIDEN VÄL- KEMALLINNUS

KINKKULANMÄKI, HARTOLA TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS Päivämäärä 19.12.2013 Laatija Tarkastaja Arttu Ruhanen Janne Ristolainen Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 11/2013 aineistoa. http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi_versio1 _20120501 Viite 1510008051 Ramboll Niemenkatu 73 15140 LAHTI T +358 20 755 611 F +358 20 755 7801 www.ramboll.fi

TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS SISÄLTÖ 1. Yleistä 1 2. Suunnitteluohjearvot 1 3. Vaikutusmekanismit 1 4. Mallinnusmenetelmä ja lähtötiedot 2 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli 2 4.2 Laskentojen epävarmuus 2 4.3 Välkelaskenta 2 4.4 Maastomalli 3 4.5 Tuulivoimalatiedot 3 5. Mallinnustulokset ja tulosten tulkinta 3 6. Välkevaikutuksien vähentäminen 4 LÄHTEET 4 LIITTEET 4

TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS 1 1. YLEISTÄ Ilmatar suunnittelee kahden tuulivoimalan sijoittamista Hartolan kunnassa Kinkkulanmäen kaavamuutosalueelle. Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää suunniteltujen tuulivoimalaitosten aiheuttamaa vilkkuvaa varjostusta niiden ympäristössä. Työ on tehty Ilmatar Windpower Oyj:n toimeksiannosta. 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. Ympäristöministeriö julkisti 6.7.2012 Tuulivoimarakentamisen suunnittelu (Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) oppaan, jossa suositellaan käyttämään apuna muiden maiden suosituksia välkkeen rajoittamisesta. [1] 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 - 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 välketaajuus 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.

TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS 2 4. MALLINNUSMENETELMÄ JA LÄHTÖTIEDOT 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli Suunnitellun tuulivoimalan ympäristöönsä 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 [2]. 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 vilkkuvan varjostuksen alue 4.2 Laskentojen epävarmuus Worst Case laskenta perustuu auringon asemaan suhteessa tuulivoimalaitokseen ja tarkastelupisteeseen, voidaan laskennan tarkkuutta pitää hyvinkin luotettavana. Real Case tuloksiin vaikuttavat 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. Laskenta ei huomioi metsän ja muun kasvillisuuden aiheuttamaa peitevaikutusta. Jos tuulivoimaloiden ja katselupisteen välillä on muita välkkeen esiintymiseen vaikuttavia asioita, kuten esimerkiksi tiheää metsää tai korkeita rakennelmia, eivät todelliset välkevaikutukset ole välttämättä niin suuret kuin mallinnustulokset. Jos tuulivoimalat eivät näy katselupisteeseen, ei myöskään vilkkuvaa varjostusta aiheudu. 4.3 Välkelaskenta Laskentapisteiden väliseksi etäisyydeksi määritettiin 10 metriä. Laskennan tarkastelukorkeutena käytettiin 1,5 metriä, eli noin ihmisen silmänkorkeutta. Välkkeen teoreettinen maksimietäisyys määräytyy mallinnuksessa käytetyn laitosmallin tiedoista. Laskenta tehtiin 1 minuutin tarkkuudella. Saksalaisen ohjeistuksen (joka on yleisesti käytössä oleva laskentatapa) mukaan välkevaikutusta laskettaessa [3]: Auringonpaistekulman raja horisontista on kolme astetta, jonka alle menevää auringon säteilyä ei oteta huomioon Laskennassa roottorin lavan tulee peittää vähintään 20 % auringosta

TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS 3 Worst Case laskennat olettavat 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 tyyni tai tuulen suunnan painaessa lavan tason samansuuntaiseksi kuin auringon ja katselupisteen välinen jana, tuulivoimala ei aiheuta välkevaikutusta. Real Case laskennoissa huomioidaan alueen tuulisuus- ja auringonpaistetiedot. Worst case - tuloksista tehdään vähennykset auringonpaistetietoihin ja käyttötuntitietoihin (tuulensuunta sektoreittain) perustuen, josta saadaan Real case -tulos. Säähavaintotietoina käytettiin Ilmatieteen laitoksen Jyväskylän lentoaseman sääaseman keskiarvoisia auringonpaisteisuustietoja sekä Jämsä Halli lentokentän sääaseman tuulensuuntatietoja ilmastolliselta vertailukaudelta 1981-2010 [4]. Voimalan roottorin on mallinnettu liikkuvan 85 % vuoden tunneista. 4.4 Maastomalli Maastomalli on laadittu Maanmittauslaitoksen maastotietokannan korkeusaineistolla, jossa korkeuskäyrät ovat 2,5 metrin välein. Maastomallissa ei huomioitu puustoa tai rakennuksia. Kartassa esitetyt rakennustiedot saatiin Maanmittauslaitoksen maastotietokannasta. 4.5 Tuulivoimalatiedot Mallinnuksessa huomioitiin 2 tuulivoimalaitosta, joiden koordinaatit on esitetty taulukossa 2. Voimalaitosmallina laskennassa käytettiin napakorkeudeltaan 140 metristä voimalaa, jonka roottorin halkaisija oli 126 metriä. Taulukko 2. Tuulivoimalaitosten koordinaatit (ETRS-TM35FIN) Tunnus X Y 1 441293 6847360 2 440793 6847334 5. MALLINNUSTULOKSET JA TULOSTEN TULKINTA Välkevyöhykelaskennan lisäksi tehtiin laskentoja myös yksittäisiin reseptoripisteisiin. Real Case laskennan välkekartta on esitetty liitteessä. Reseptoripistelaskentojen tulokset on esitetty liitteessä 2 ja ajankohdat, milloin välkettä voi reseptoripisteissä esiintyä liitteen 3 kalenterissa. 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 takaa tarkastelupisteeseen tuulivoimala pyörii ja tuulen suunta mahdollistaa vilkkuvan varjon syntymisen ilman kirkkaus mahdollistaa vilkkuvan varjon syntymisen Real Case -välkekartan mukaan välkevaikutusalueelle jossa vuotuinen välketuntien määrä on yli 8 tuntia, ei jää yhtään asuintaloa tai loma-asuntoa. Isokalliojärvellä (reseptoripiste 1) välkettä voi esiintyä huhtikuussa ja elo-syyskuussa aamuisin ennen klo 8:aa. Hankealueen pohjoispuolella (reseptoripiste 2) mahdolliset välkevaikutukset ajoittuvat -helmikuuhun ja lokakuun puolivälistä joulukuun alkuun päivisin klo 10-14. Hankealueen kaakkoispuolella (reseptoripiste 3) välkettä voi esiintyä iltaisin noin klo 20.30-21 toukoja heinäkuussa.

TUULIVOIMALOIDEN VÄLKEMALLINNUS 4 6. VÄLKEVAIKUTUKSIEN VÄHENTÄMINEN Ympäristössä aiheutuvia välkevaikutuksia voidaan vähentää tuulivoimalaan liitettävällä välkkeen rajoitusjärjestelmällä, jolla välkkeen muodostumista tietyssä kohteessa monitoroidaan voimalan nasellin päälle tai runkoon asennettavilla valosensoreilla, joka laskee muodostumisen mahdollisuutta tietyssä suunnassa valoisuuden ja roottorin asennon mukaan. Suunnitteluohjearvojen (joita ei ole suoraan määritetty Suomessa) myötä tuulivoimalaa ei tarvitse pysäyttää aina kun välkettä esiintyy. Jos välkemäärän rajana käytetään 8 tai 10 tuntia vuodessa, ei voimaloiden toimintaa tarvitsisi mallinnuksen mukaan välkevaikutuksien takia rajoittaa. Välkevaikutuksen vähentämiseksi on esitetty myös puustovyöhykkeiden säilyttämistä/kasvattamista. Puuston on kuitenkin oltava riittävän tiheää ja korkeata sekä suojata asuintalojen tai loma-asuntojen piha-aluetta kattavasti, jotta sillä saadaan estettyä välkkeen esiintyminen talojen ikkunoissa ja oleskelupihoilla. Jos tuulivoimalat eivät näy häiriintyvään kohteeseen, ei myöskään välkettä aiheudu. [5] LÄHTEET 1. Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012 2. WindPRO 2.9 User Manual 3. Hinweise zur Ermittlung und Beurtelung der optischen Immissionen von Windenergianlagen, WEA-Shattenwurf-Hinweise 4. Ilmatieteen laitos, Tilastoja Suomen ilmastosta 1981-2010, Raportteja 2012:1 5. Update of UK Shadow Flicker, Evidence Base, Final Report LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Real Case -laskennalliset välkevyöhykkeet Reseptoripistelaskennan tulokset Kalenteri välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä

!? 2 1!? 0 0,25 0,5 1 Kilometers Liite 1 Ilmatar Kinkkulanmäki, Hartola Välkemallinnus (WindPro 2.9) -layout 29.8.2013 -napakorkeus 140 m -roottorin halkaisija 126 m A.Ruhanen 9.12.2013 Real Case -mallinnus Välketuntia vuodessa 0 8 10 15 30 Merkkien selitteet Asuinrakennus Lomarakennus!? Tuulivoimala

Project: Hartola SHADOW - Main Result Calculation: Kinkkulanmäki Real H140 D126 layout 29.8.2013 Assumptions for shadow calculations Maximum distance for influence Calculate only when more than 20 % of sun is covered by the blade Please look in WTG table WindPRO version 2.9.207 Apr 2013 Printed/Page 9.12.2013 13:27 / 1 Liite 2 Licensed user: Ramboll Finland Oy / ICT Niemenkatu 73 FI-15140 Lahti +358 20 755 7170 Arttu Ruhanen / arttu.ruhanen@ramboll.fi Calculated: 9.12.2013 12:59/2.9.207 Minimum sun height over horizon for influence 3 Day step for calculation 1 days Time step for calculation 1 minutes Sunshine probability S (Average daily sunshine hours) [] Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec 0,94 2,61 4,06 6,23 8,26 8,23 8,48 6,42 4,00 1,90 0,83 0,45 Operational time N NE E SE S SW W NW Sum 633 410 558 1 303 1 452 1 005 856 1 226 7 443 Idle start wind speed : Cut in wind speed from power curve A ZVI (Zones of Visual Influence) calculation is performed before flicker calculation so non visible WTG do not contribute to calculated flicker values. A WTG will be visible if it is visible from any part of the receiver window. The ZVI calculation is based on the following assumptions: Height contours used: Height Contours: korot.wpo (1) Obstacles used in calculation Eye height: 1,5 m Scale 1:50 000 Grid resolution: 10,0 m New WTG Shadow receptor WTGs Finish TM ETRS-TM35FIN-ETRS89 WTG type Shadow data East North Z Row data/description Valid Manufact. Type-generator Power, Rotor Hub Calculation RPM rated diameter height distance [m] [kw] [m] [m] [m] [RPM] 1 441 293 6 847 360 202,2 VESTAS V126-3.3 G... Yes VESTAS V126-3.3 GridStreame-3 300 3 300 126,0 140,0 2 000 0,0 2 440 793 6 847 334 176,2 VESTAS V126-3.3 G... Yes VESTAS V126-3.3 GridStreame-3 300 3 300 126,0 140,0 2 000 0,0 Shadow receptor-input Finish TM ETRS-TM35FIN-ETRS89 No. East North Z Width Height Height Degrees from Slope of Direction mode a.g.l. south cw window [m] [m] [m] [m] [ ] [ ] 1 Iso Kalliojärvi 439 590 6 847 335 125,0 1,0 1,0 1,0 0,0 90,0 "Green house mode" 2 Peltola 440 927 6 848 109 170,2 1,0 1,0 1,0 0,0 90,0 "Green house mode" 3 Humalus 442 794 6 846 503 105,0 1,0 1,0 1,0 0,0 90,0 "Green house mode" Calculation Results Shadow receptor Shadow, worst case Shadow, expected values No. Shadow hours Shadow days Max shadow Shadow hours per year per year hours per day per year [h/year] [days/year] [h/day] [h/year] 1 Iso Kalliojärvi 11:43 34 0:27 2:33 2 Peltola 58:30 91 1:07 5:47 3 Humalus 9:58 43 0:18 2:44 Total amount of flickering on the shadow receptors caused by each WTG No. Name Worst case Expected [h/year] [h/year] 1 VESTAS V126-3.3 GridStreame 3300 126.0!O! hub: 140,0 m (TOT: 203,0 m) (1) 38:44 6:42 2 VESTAS V126-3.3 GridStreame 3300 126.0!O! hub: 140,0 m (TOT: 203,0 m) (2) 45:07 5:13 WindPRO is developed by EMD International A/S, Niels Jernesvej 10, DK-9220 Aalborg Ø, Tel. +45 96 35 44 44, Fax +45 96 35 44 46, e-mail: windpro@emd.dk

Project: Hartola SHADOW - Calendar, graphical Calculation: Kinkkulanmäki Real H140 D126 layout 29.8.2013 1 Iso Kalliojärvi: Shadow Receptor: 1,0 1,0 Azimuth: 0,0 Slope: 90,0 (2) 22:00 20:00 18:00 16:00 WindPRO version 2.9.207 Apr 2013 Printed/Page 9.12.2013 13:28 / 1 Licensed user: Ramboll Finland Oy / ICT Niemenkatu 73 FI-15140 Lahti +358 20 755 7170 Arttu Ruhanen / arttu.ruhanen@ramboll.fi Calculated: 9.12.2013 12:59/2.9.207 2 Peltola: Shadow Receptor: 1,0 1,0 Azimuth: 0,0 Slope: 90,0 (3) 22:00 20:00 18:00 16:00 Liite 3 Time 14:00 12:00 Time 14:00 12:00 10:00 10:00 8:00 8:00 6:00 6:00 4:00 4:00 helmi maalis huhti touko kesä heinä elo Month syys loka marras joulu helmi maalis huhti touko kesä heinä elo Month syys loka marras joulu 3 Humalus: Shadow Receptor: 1,0 1,0 Azimuth: 0,0 Slope: 90,0 (4) 22:00 20:00 18:00 16:00 Time 14:00 12:00 10:00 8:00 6:00 4:00 helmi maalis huhti touko kesä heinä elo Month syys loka marras joulu WTGs 1: VESTAS V126-3.3 GridStreame 3300 126.0!O! hub: 140,0 m (TOT: 203,0 m) (1) 2: VESTAS V126-3.3 GridStreame 3300 126.0!O! hub: 140,0 m (TOT: 203,0 m) (2) WindPRO is developed by EMD International A/S, Niels Jernesvej 10, DK-9220 Aalborg Ø, Tel. +45 96 35 44 44, Fax +45 96 35 44 46, e-mail: windpro@emd.dk