Latamäen Tuulivoimahanke, Luhanka Melumallinnus Erkki Heikkola
Raportin otsikko ja kirjoittajat Latamäen Tuulivoimahanke, Luhanka - Melumallinnus Erkki Heikkola Numerola Oy Asiakas Ilmatar Luhanka Oy Tiivistelmä Raportissa esitetään Luhangan Latamäen alueelle suunnitellun tuulivoimapuiston melumallinnuksen tulokset. Alueelle suunnitellaan kuuden tuulivoimalan sijoittamista, ja melumallinnus tehtiin tuuliturbiinin lähtömelutasoilla 102 db(a) ja 105 db(a) tuulen nopeudella 8 m/s 10 metrin korkeudella. Melumallinnuksen tuloksia verrataan Valtioneuvoston antamiin yleisiin ohjearvoihin sekä Ympäristöministeriön suunnitteludokumentissa esitettyihin ohjearvoihin. Näissä ohjearvot ovat A- taajuuspainotettuja keskiäänitasoja (L Aeq ). Paikka ja aika Jyväskylä 14. kesäkuuta 2012 Projektipäällikkö Erkki Heikkola Asiatarkastus Riku Suutari 2
Sisältö 1 Johdanto 4 2 Taustatietoja 5 2.1 Tuulivoimaloiden melu......................... 5 2.2 Melun ohjearvot............................ 5 3 Melumallinnuksen lähtötiedot 6 3.1 Maastoaineistot............................. 6 3.2 Turbiinityypit............................... 6 4 Melumallinnuksen kuvaus 7 4.1 Laskennan parametrit......................... 7 4.2 Epävarmuuden arviointi........................ 7 5 Tulokset 7 6 Johtopäätökset 10 Viitteet 10 3
Kuva 1: Karttakuva Luhangan Latamäen alueesta (Julkaisulupa 194/MML/12). 1 Johdanto Ilmatar Luhanka Oy suunnittelee kuuden tuulivoimalan sijoittamista Luhangan kunnan Latamäen alueelle. Tässä työssä on suoritettu tuulivoimaloiden aiheuttaman melun leviämismallinnus. Hankealue sijaitsee Luhangan kunnassa Latamäen alueella, jonka sijainti kartalla on esitetty kuvassa 1. Alueelle suunniteltujen kuuden turbiinin sijoituskoordinaatit on esitetty taulukossa 1, jossa on myös sijoituspaikkojen korkeudet merenpinnasta. Turbiinien suunnitellut paikat on merkittynä karttaan mustilla pisteillä, ja numerointi noudattaa taulukon 1 järjestystä. 4
Turbiini ETRS-TM35FIN WGS84 korkeus 1 6844700 435545 61.7299 25.7801 210 m 2 6845580 435390 61.7378 25.7769 194 m 3 6846185 436230 61.7434 25.7926 179 m 4 6844218 435381 61.7256 25.7772 193 m 5 6845477 435882 61.737 25.7862 183 m 6 6844574 435023 61.7287 25.7703 198 m Taulukko 1: Turbiinien sijainnit ETRS-TM35FIN ja WGS84 koordinaatistoissa. Mallinnustyössä asiakkaan (Ilmatar Luhanka Oy) edustajana on ollut Mikko Toivanen (tekninen johtaja, Ilmatar Windpower Oyj). Mallinnustyön toteutuksesta Numerola Oy:ssä on vastannut FT Erkki Heikkola. 2 Taustatietoja 2.1 Tuulivoimaloiden melu Tuulivoimalaitosten melu aiheutuu pääosin lapojen tuottamasta aerodynaamisesta laajakaistaisesta (60-4000 Hz) melusta [2, 5]. Muita melulähteitä ovat sähköntuotantokoneiston yksittäiset osat (esim. vaihteisto ja generaattori), jotka tuottavat pääosin mekaanista melua. Tätä on pystytty tehokkaasti vaimentamaan, kun taas lapojen aerodynaamiseen meluun on vaikeampaa vaikuttaa. Aerodynaaminen melu on hallitseva varsinkin suurilla turbiineilla. Tarkempia taustatietoja tuulivoimaloiden aiheuttaman melun syntymekanismeista, luonteesta ja vaikutuksista on koottuna julkaisuihin [2, 5, 4]. 2.2 Melun ohjearvot Valtioneuvosto on antanut melutason yleiset ohjearvot [7], joiden perusteella voidaan arvioida tuulipuiston melumallinnuksen tuloksia. Päätöstä sovelletaan meluhaittojen ehkäisemiseksi ja ympäristön viihtyisyyden turvaamiseksi maankäytön, liikenteen ja rakentamisen suunnittelussa sekä rakentamisen lupamenettelyissä. Mallinnustulosten arvioinnissa käytetään myös Ympäristöministeriön uudessa suunnitteludokumentissa tuulivoimapuistojen melulle esitettyjä ohjearvoja [6]. Päätöksessa ja suunnitteludokumentissa annetut ohjearvot (melun A-painotettu keskiäänitaso) päivä- ja yöajalle on koottuna taulukkoon 2.2. Mikäli tuulivoimalan ääni sisältää tonaalisia, kapeakaistaisia tai impulssimaisia komponentteja tai se on selvästi amplitudimoduloitunutta, Ympäristöministeriön ohjeen mukaan mallinnustuloksiin lisätään 5 db ennen ohjearvoon vertaamista. 5
Samassa ohjeessa kuitenkin todetaan, että moderneissa tuulivoimaloissa häiritseviä äänikomponentteja ei pitäisi syntyä, joten 5 db:n lisäystarve ei ole todennäköistä [6]. Tämän raportin mallinnustuloksiin ei kyseistä lisäystä ole tällä perusteella tehty. Päivä 7-22 Yö 22-7 asuinrakennukset [7] 55 50 loma-asunnot [7] 45 40 asuinrakennukset [6] 45 40 Taulukko 2: Mallinnustulosten arvioinnissa sovellettavat ohjearvot. 3 Melumallinnuksen lähtötiedot 3.1 Maastoaineistot Alueen maanpinnan korkeuserot on saatu Maanmittauslaitoksen korkeusmallista 25 (käyttölupa [3]). Korkeusdatan resoluutio on 25 m ja tarkkuus 2 m. Suunniteltuja turbiineja lähimmät asuinrakennukset sijaitsevat alueen pohjoispuolella 500-900 metriä turbiinista 5 koilliseen ja 700-800 metriä luoteeseen. Lisäksi tuulipuiston läheisyydessä on joitakin rakennuksia noin kilometrin etäisyydellä turbiinista 2 länteen. Lähellä olevat rakennukset ovat muuten vakituisia asuinrakennuksia, mutta yksi länsipuolella olevista rakennuksista on loma-asunto. 3.2 Turbiinityypit Melumallinnus tehtiin kahdella eri turbiinityypillä, joiden lähtömelutasot olivat 102 db(a) ja 105 db(a) (tuulen nopeus 8 m/s 10 m korkeudella). Mallinnuksessa molempien turbiinityyppien napakorkeus oli 100 m. Taulukossa 3.2 on esitetty melumallissa turbiineille asetetut melutasot oktaavikaistoittain, jotka vastaavat turbiinien melutasoja 102 tai 105 db(a). Alueen tuulisuus on suurimman osan ajasta matalampaa kuin 8 m/s 10 metrin korkeudella, jolloin turbiinien melutaso on myös matalampi. Tulokset antavat siis arvion turbiinityyppien korkeimmasta melutasosta ympäristössä. taajuus [Hz] 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 102 db(a) 78.4 88.1 92.3 94.7 95.7 96.6 93.2 86.2 70.3 105 db(a) 80 82.4 93 96 99.8 100.1 96.5 89.6 85.7 Taulukko 3: Mallinnuksessa käytetyt turbiinien melutasot taajuuskaistoittain [db(a)]. 6
4 Melumallinnuksen kuvaus 4.1 Laskennan parametrit Melumallinnus on suoritettu ISO 9613-2 laskentastandardin mukaisesti WindFarmerohjelmalla [1, 8]. Laskennassa on otettu huomioon maaston korkeuserot ja äänen geometrinen vaimeneminen ilmakehässä. Maaston aiheuttama vaimennus on huomioitu kertoimella 0.5 asteikolla 0-1, jossa arvo 0 vastaa akustisesti vaimentamatonta pintaa (veden pinta, tasainen maa) ja arvo 1 tiheää metsää. Melun leviäminen on laskettu 10x10 m hilapisteistöön 2 metrin korkeudelle maanpinnasta. Vaimennuskertoimet äänen geometriselle vaimennukselle on laskettu seuraavassa säätilanteessa: Lämpötila 10 C, ilmanpaine 101.325 kpa ja ilman suhteellinen kosteus 70 %, mikä on tavanomainen valinta. Turbiinien melun jaksollisuutta ja amplitudimodulaatiota ei ole tässä otettu huomioon. 4.2 Epävarmuuden arviointi Äänen eteneminen ja vaimeneminen riippuvat sääolosuhteista ja maaston ominaisuuksista äänen etenemisreitillä. Ominaisuudet vaihtelevat vuodenaikojen suhteen. Epävarmuutta sisältyy myös turbiinien aiheuttamaan melutasoon. Tässä raportissa on pyritty käyttämään tarkasteltujen turbiinityyppien korkeimpia melutasoja, jotta melun leviämiselle saadaan worst-case estimaatti. ISO 9613-2 menetelmän tulosten tarkkuudeksi arvioidaan tyypillisesti ±3 db [8]. 5 Tulokset Melun leviäminen esitetään karttakuvina 2 ja 3, joihin on merkitty melutasojen 35, 40, 45 ja 50 db tasa-arvokäyrät. Nämä ovat tulosten arvioinnissa käytettäviä ohjeellisia melutasoja. Kuvat vastaavat turbiinien melutasoja tuulen nopeudella 8 m/s (10 metrin korkeudella). Kuva 2 esittää melun leviämistä lähtömelutasolla 102 db(a) ja kuva 3 lähtömelutasolla 105 db(a). Tuulipuistoa lähimpänä olevien 9 rakennuksen kohdilla on laskettu pisteittäiset meluarvot, jotka on koottu taulukkoon 5. Rakennusten paikat on merkitty melukarttoihin, ja niiden paikkakoordinaatit on koottu taulukkoon 4. Leviämiskuvien perusteella 40 db(a) vyöhyke ulottuu pahimmassa tapauksessa noin 500 m etäisyydelle turbiineista (lähin rakennus). Yksikään rakennus ei ulotu 40 db(a) vyöhykkeelle, ja 102 db(a) turbiinilla ainoastaan rakennukset 5 ja 9 ulottuvat 35 db(a) vyöhykkeelle. 105 db(a) turbiinilla lähes kaikki rakennukset 7
ovat 35-40 db(a) vyöhykkeellä. Kuva 2: Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä turbiinin lähtömelutasolla 105 db(a). 8
Kuva 3: Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä turbiinin lähtömelutasolla 102 db(a). Rakennus ETRS-TM35FIN 1 6845315 434140 2 6845668 434200 3 6845815 434382 4 6846129 434581 5 6846665 435716 6 6846887 435906 7 6847006 436589 8 6846732 436700 9 6846434 436684 Taulukko 4: Tuulipuistoa lähimpien rakennusten paikkakoordinaatit. 9
rakennus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102 db(a) 32.7 32.2 33.0 33.1 35.5 34.1 32.3 34.3 37.2 105 db(a) 34.9 34.3 35.2 35.3 37.9 36.5 34.6 36.7 39.7 Taulukko 5: Lähimpien rakennusten kohdalla saavutetut melutasot [db(a)]. 6 Johtopäätökset Mallinnustulosten perusteella lähellä olevien asuinrakennusten melutasot alittavat VNp 993/92 ohjearvot sekä päivällä että yöllä. Ympäristöministeriön suunnitteluohje asettaa tiukemmat ohjearvot melutasoille, mutta tässäkin tapauksessa melutasot alittavat päiväajan ohjearvon. Joidenkin turbiinien kohdalla ollaan lähellä yöajan ohjearvoa 40 db(a), kun turbiini toimii nimellistehollaan. Tällöin turbiinia 3 lähimpänä olevien rakennusten kohdalla melutasot ovat mallinnuksen epävarmuuden puitteissa lähellä ohjearvoa. Meluvaikutusten vähentämiseksi turbiinia 3 voi olla suositeltavaa ajaa melun kannalta alemmalla moodilla, ainakin yöaikaan, tai valita alemman melutason voimalaitosmalli. Toinen keino alentaa lähimpien rakennusten melutasoja on siirtää turbiinia 3 hieman etelämmäksi. Viitteet [1] ISO 9613-2:1996, Acoustics Attenuation of sound during propagation outdoors Part 2: General method of calculation. [2] C. Di Napoli, Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen, Suomen Ympäristö 4, 2007. [3] Maanmittauslaitoksen avoimen tietoaineiston lisenssi - versio 1.0, http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi_versio1_20120501 [4] D. Siponen, Noise Annoyance of Wind Turbines, VTT Research Report VTT- R-00951-11, 2011. [5] S. Uosukainen, Tuulivoimaloiden melun synty, eteneminen ja häiritsevyys, VTT Tiedotteita 2529, 2010. [6] Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöministeriön raportteja 9/2011, Helsinki 2011. [7] VNp 993/92. Valtioneuvoston päätös melutason ohjearvoista. Annettu 29.10.1992. 10
[8] WindFarmer v. 4.2, Theory Manual, GL Garrad Hassan. 11