Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Kooninkallio, Kankaanpää Melumallinnus Samir Abboud
Raportin otsikko ja kirjoittajat Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Kooninkallio - Melumallinnus Samir Abboud Kankaanpään kaupunki Tiivistelmä Raportissa esitetään Kankaanpään Kooninkallion alueelle suunnitellun tuulivoimapuiston melumallinnuksen tulokset. Alueelle suunnitellaan 9 tuulivoimalan sijoittamista ja melumallinnus tehtiin tuuliturbiinin lähtömelutasoilla 106 db(a) tuulen nopeudella 8 m/s 10 metrin korkeudella. Melumallinnus on suoritettu uusien kaavoitusta koskevien melumallinnusohjeiden mukaisesti. Metodina on käytetty ISO 9613-2 (General method). Melumallinnuksen tuloksia verrataan Ympäristöministeriön ohjeistuksessa esitettyihin ohjearvoihin. Ohjearvot ovat A- taajuuspainotettuja keskiäänitasoja (L Aeq ), jotka mallinnuksen perusteella Kooninkallion tuulivoimaosayleiskaavoituksessa alittuvat. Paikka ja aika Kankaanpää 25. marraskuuta 2013 Projektipäällikkö Samir Abboud Asiatarkastus Ilmari Mattila POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 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 8 4.1 Laskennan parametrit......................... 8 4.2 Epävarmuuden arviointi........................ 8 5 Tulokset 9 6 Johtopäätökset 11 Viitteet 12 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 3
Kuva 1: Alahonkajoella sijaitseva Kooninkallion kaava-alue. Kaava-alueen pohjoispuolella sijaitsee Kirkkokallion tuulivoimala-alue, mikä on huomioitu myös melumallinnuksessa (pohjakartta Maanmittauslaitos 2013) 1 Johdanto Kankaanpään kaupunki osana Pohjois-Satakunnan tuulivoimapuistojen kaavoitushanketta on aloittanut tuulivoimaosayleiskaavan laatimisen Alahonkajoen alueella. Tässä työssä on suoritettu tuulivoimaloiden aiheuttaman melun leviämismallinnus Kooninkallion tuulivoimaosayleiskaavoitusta varten. Kaava-alue sijaitsee Kankaanpään kaupungissa Alahonkajoen alueella, jonka sijainti kartalla on esitetty kuvassa 1. Alueelle on suunnitteilla ohjeelliset rakennuspaikat 9 turbiinille, joihin on mallinnuksessa sijoitettu voimalat (sijoituskoordinaatit on esitetty taulukossa 1). Mallinnuksessa käytetyt paikat on merkittynä karttaan mustilla pisteillä. Sinisillä pisteillä karttaan on merkitty Honkajoen puolella sijaitsevat tuulivoimalat, joiden meluvaikutuksia on myös mallinnettu tässä yhteydessä. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 4
Voimala (ID) KKJ kaista1 Voimalatyyppi 1 1568381,0 6868738,0 Nordex N117 HH141 3000 2 1568658,0 6869814,0 Nordex N117 HH141 3000 3 1568910,0 6871218,0 Nordex N117 HH141 3000 4 1569152,0 6870324,0 Nordex N117 HH141 3000 5 1569435,0 6869527,0 Nordex N117 HH141 3000 6 1569690,0 6871380,0 Nordex N117 HH141 3000 7 1570248,0 6871445,0 Nordex N117 HH141 3000 8 1570442,0 6870785,0 Nordex N117 HH141 3000 9 1571039,0 6871768,0 Nordex N117 HH141 3000 10 1568361,2 6873199,5 Nordex N117 HH120 2400 11 1568876,1 6873459,9 Nordex N117 HH120 2400 12 1568180,5 6873726,9 Nordex N117 HH120 2400 13 1567650,9 6873713,7 Nordex N117 HH120 2400 14 1568744,1 6874022,7 Nordex N117 HH120 2400 15 1567885,3 6874338,0 Nordex N117 HH120 2400 16 1568399,0 6874500,5 Nordex N117 HH120 2400 17 1568116,0 6874863,4 Nordex N117 HH120 2400 18 1567609,7 6874920,8 Nordex N117 HH120 2400 Taulukko 1: Voimalat 1-9 ovat Kooninkallion kaava-alueen voimaloita Voimaloiden sijainnit KKJ-1 koordinaatistossa. 2 Taustatietoja 2.1 Tuulivoimaloiden melu Tuulivoimalaitosten melu aiheutuu pääosin lapojen tuottamasta aerodynaamisesta laajakaistaisesta (60-4000 Hz) melusta [2, 5]. Muita melulähteitä ovat sähkön- tuotantokoneiston 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] ja tuulivoimarakentamiseen on annettu suunnitteluohjearvot, joiden perusteella voidaan arvioida tuulipuiston melumallinnuksen tuloksia. Päätöstä sovelletaan meluhaittojen ehkäisemiseksi ja ympäristön viihtyisyyden turvaamiseksi maankäytön, liikenteen ja rakentamisen suunnittelussa sekä rakentamisen lupamenettelyissä. Tämän lisäksi Ympäristöhallinto on ohjeistanut tuulivoimarakentamista omilla tuulivoimaan liittyvillä suunnitteluohjearvoilla. Mallinnustulosten arvioinnissa käytetään siis Ympäristöministeriön uudessa suunnitteludokumentissa (Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) tuulivoimapuistojen melulle esitettyjä ohjearvoja [6]. suunnitteluohjeissa annetut ohjearvot (melun A-painotettu keskiäänitaso) päivä- ja yöajalle on POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 5
koottuna taulukkoon 2. Suunnitteluohjearvot on annettu absoluuttisina lukuarvoina eli taustamelutasoa ei ole huomioitu Mikäli tuulivoimalan ääni sisältää tonaalisia, kapeakaistaisia tai impulssimaisia komponentteja tai se on selvästi amplitudimoduloitunutta, Ympäristöministeriön ohjeen mukaan mallinnustuloksiin lisätään 5 db ennen ohjearvoon vertaamista. Aiemmassa Ympäristöministeriön 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. Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot L(Aeq) päiväajalle (klo 7-22) L(Aeq) yöajalle (klo 22-7) Huomautukset asumiseen käytettävillä 45 db 40 db alueilla, lomaasumiseen käytettävillä alueilla taajamissa, virkistysalueilla loma-asumiseen 40 db 35 db yöarvoa ei käytettävillä alueilla sovelletaluonnosuojelualue taajamien ulkopuolella, illa, joita ei yleisesti käytetä leirintäalueilla, oleskeluun tai luonnonsuojelualueilla* luonnohavainnointiin yöllä muilla alueilla ei sovelleta ei sovelleta Taulukko 2: Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot (lähde: Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012). 3 Melumallinnuksen lähtötiedot 3.1 Maastoaineistot Alueen maanpinnan korkeuserot on saatu Maanmittauslaitoksen korkeusmallista 10. Korkeusdatan resoluutio on 10 m ja tarkkuus 2 m. Suunniteltuja turbiineja lähimmät asuinrakennukset sijaitsevat alueen länsi- ja itälaidoilla Ristilänperällä ja Santaskylällä noin kilometrin etäisyydellä voimaloista. Lähimmät loma-asutukset sijaitsevat noin 1,5 km etäisyydellä lähimmistä voimaloista. 3.2 Turbiinityypit Melumallinnus on tehty turbiineilla Nordex N117 2400 (Kirkkokallio) ja Nordex N117 3000 (Kooninkallio). Molempien voimaloiden lähtöäänitasoon liittyvät tiedot perustuvat IEC TS 61400-14 standardin mukaisesti ilmoitettuihin ns. declared value tietoihin. Lähtöäänitasot voimaloilla ovat 105 ja 106 db(a). Mallinnuksessa Kooninkallion voimaloiden napakorkeutena on käytetty 141 m ja POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 6
Kirkkokallion voimaloiden korkeus on 120 metriä. taajuus [Hz] 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 106 db(a) 61,2 84,5 91,4 98,2 100,7 99,2 94,4 86,5 74,7 Taulukko 3: Mallinnuksessa käytetyt turbiinien melutasot taajuuskaistoittain [db(a)]. Tuulennopeus 8 m/s 10 metrin korkeudella. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 7
4 Melumallinnuksen kuvaus 4.1 Laskennan parametrit Melumallinnus on suoritettu ISO 9613-2 laskentastandardin mukaisesti WindFarmer 5.0.10 ohjelmalla [1, 8]. Laskennassa on otettu huomioon, ilmakehän absorptioarvot käyttäen standardin ISO 9613-2 mukaisia absorptioarvoja (T=15 ºC, suhteellinen ilmankosteus 70 %), maaston korkeuserot ja maanpeitteen aiheuttama vaimennus (G=0,4). Maaston aiheuttama vaimennus on huomioitu ohjeistuksen mukaan kertoimella 0,4 koko alueella, kun maanpeitteen vaimennuskerroin on asteikolla 0-1, jossa arvo 0 vastaa akustisesti vaimentamatonta pintaa (veden pinta, tasainen maa) ja arvo 1 tiheää metsää. Voimaloiden ympäristössä on pääasiassa metsää eikä alueella ole akustisesti kovia heijastavia pintoja. Melun leviäminen on laskettu 10x10 m hilapisteistöön 4 metrin korkeudelle maanpinnasta alueelta saatavilla olevan korkeusdatan mukaan (pystyresoluutio 2 m). Mallinnuksessa ei käytetä säästä johtuvaa vaimennuskerrointa, sillä seuraava Ympäristöministeriön mukaisessa melumallinnusohjeistuksessa esitetty ehto täyttyy kyseisessä tapauksessa: Cmeteo = 0, jos dp 10(hs+hr) missä dp = äänilähteen ja tarkastelupisteen välinen etäisyys (m) hs = äänilähteen korkeus maanpinnasta (m) hr = tarkastelupisteen korkeus maanpinnasta (m) Myös uuden ohjeistuksen mukaan ISO 9613-2 mukaisessa mallissa metereologinen korjauskerroin tulee olla 0. Turbiinien melun jaksollisuutta ja amplitudimodulaatiota ei ole mallinnuksessa erikseen 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. Mallinnuksen tuloksissa on eri epävarmuustekijät otettu huomioon. Epävarmuus tekijät on huomioitu uuden ohjeistuksen mukaisissa mallinnuksissa POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 8
useassa kohdassa. Epävarmuus sisältyy jo IEC TS 61400-14 mukaisissa voimaloiden lähtöarvoissa. Mallinnuksessa on käytetty myös ohjeistuksen mukaisesti todellisuutta alempaa ground factory arvoa ja mallinnus on toteutettu havainnointikorkeutta ylempää 4 metrin korkeudesta. Myös se että mallinnuksessa ei käytetä metereologista korjauskerrointa, tekee mallista useissa sääolosuhteissa todellisia melupäästöjä korostavamman. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 9
5 Tulokset Melun leviäminen esitetään kuvassa 2, johon on merkitty melutasojen 35, 40, 45 db(a) arvokäyrät. Nämä ovat myös tulosten arvioinnissa käytettäviä ohjeellisia melutasoja. Myös tutkittavan kaava-alueen läheisyydessä sijaitsevat voimalat ovat mallinnettuna. Tutkittavan kaava-alueen osalta kuva 2 esittää melun leviämistä voimaloilla lähtömelutasolla 106 db(a). Tuulipuistoa lähimpänä olevien kahdeksan asuinrakennuksen sekä voimaloita lähimmän lomarakennuksen (havainnointipiste 9) kohdalla on laskettu pisteittäiset meluarvot, jotka on koottu taulukkoon 5. Rakennusten paikat on merkitty melukarttoihin, ja niiden paikkakoordinaatit on koottu taulukkoon 4. Mallinnuksen tulosten perusteella 40 db(a) vyöhyke ulottuu pahimmassa tapauksessa noin 600 m etäisyydelle turbiineista. Yksikään rakennus ei ulotu 40 db(a) vyöhykkeelle. Kuva 2. Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä Nordex N117 HH141 3000 - voimalalla mallinnettuna. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 10
Havaintopiste Etäisyys lähimpään turbiiniin (m) KKJ kaista 1 Itäkoordinaatti (m) Pohjoiskoordinaatti (m) Korkeus (m) Meluennuste (db(a)) Meluraja (db(a)) 1 1169,2 1567624,0 6872292,0 100,9 34,71 40,00 2 1241,1 1567717,0 6871560,0 100,1 34,79 40,00 3 1132,2 1567909,0 6870663,0 98,0 36,80 40,00 4 914,0 1567817,0 6870172,0 95,1 37,00 40,00 5 993,5 1567642,0 6869402,0 93,2 36,34 40,00 6 912,3 1571867,0 6871385,0 102,3 35,74 40,00 7 1282,0 1572173,0 6871170,0 102,0 33,12 40,00 8 1468,7 1572085,0 6870737,0 101,9 32,80 40,00 9 1459,9 1567204,0 6869945,0 95,3 33,27 35,00 Taulukko 4: Tuulipuistoa lähimpien asuin- ja lomarakennusten paikkakoordinaatit. Rakennus Meluennuste (db(a)) Meluraja (db(a)) 1 34,71 40,00 2 34,79 40,00 3 36,80 40,00 4 37,00 40,00 5 36,34 40,00 6 35,74 40,00 7 33,12 40,00 8 32,80 40,00 9 33,27 35,00 Taulukko 5: Melutasot [db(a)] voimaloita lähimpien rakennusten kohdalla. Kuva 3. Asuinrakennukset esitetty korostuneesti punaisella ja lomarakennukset vihreällä värillä. (lähde MML 2013) POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 11
6 Johtopäätökset Kooninkallion yleiskaavan mallinnustulosten perusteella lähellä olevien asuinja lomarakennusten melutasot alittavat tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot sekä päivällä että yöllä. Mallinnetuista voimaloista tai vastaavista ei alueen asukkaille synny merkittävää haittaa kaavasta mallinnustulosten perusteella. Alueella on tuulivoimaloiden lisäksi myös muita merkittäviä äänilähteitä. Läheiseltä Puolustusvoimien ampuma-alueelta kantautuu alueelle räjähdysääniä ja myös turvetuotannossa käytettävät moottoriajoneuvot synnyttävät ympäristöön ääntä. Näitä voi kuitenkin pitää hetkellisinä tai väliaikaisina ääninä, joita ei mallinnuksessa ole huomioitu. Olemassa olevien Kirkkokallion voimaloiden ja kaavoitettavien voimaloiden synnyttämiä yhteisvaikutuksia ei juurikaan synny. Kooninkallion kaava-alueen pohjoispuolella, missä ei sijaitse asuin tai lomarakennuksia puistoista syntyvät melualueet yhdistyvät, mutta äänitaso jää alle 40 db(a). Kuva 4. Yhteisvaikutukset Kirkkokallion tuulivoimapuiston ja Kooninkallion POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 12
kaava-alueen kanssa POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 13
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 [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] Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012, Helsinki 2012 [8] WindFarmer v. 4.2 ja v. 5.0, Theory Manual, GL Garrad Hassan. [9] VNp 993/92. Valtioneuvoston päätös melutason ohjearvoista. Annettu 29.10.1992. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 14