Intercon Energy Oy Kaanaan tuulivoimapuiston meluvaikutusten arviointi 1.11.2013 Empower Oy Atomitie 2C 00370 Helsinki Puh. 029 020 011 Fax. 029 020 2290 www.empower.fi Kotipaikka: Helsinki Y-tunnus: 2402137-5
1 Johdanto Tässä raportissa arvioidaan Tampereen alueelle kaavaillun Kaanaan tuulivoimapuiston meluhaittoja. Melumallinnus tehtiin VTT:n julkaiseman tutkimusraportin Ehdotus tuulivoimamelun mallinnuksen laskentalogiikkaan ja parametrien valintaan ohjeistuksen mukaisesti. [1] Työssä käytettiin WindPRO 2.9.250 -ohjelmiston DECIBEL-työkalua. Tuulivoimaloista aiheutuva melu Tuulivoimaloissa mekaanista ääntä aiheuttavat muun muassa lavat, generaattori ja vaihdelaatikko. Melua syntyy lapojen kärjissä, kun ilmavirtaukset eri suunnista törmäävät. Ilmavirtausten törmätessä aiheutuu turbulenssia ja kohinamainen ääni. Lisäksi lavan ohittaessa tornin jää lavan sekä tornin väliin jäävä ilmamassa puristuksiin, mistä aiheutuu melua. [2] Aerodynaaminen ääni käsittää noin 65 prosenttia tuulivoimalasta syntyvästä kokonaismelusta ja mekaaninen melu noin 35 prosenttia. Aerodynaaminen melu on laajakaistaista ja mekaaninen melu kapeakaistaista. Kapeakaistainen melu on häiritsevämpää kuin laajakaistainen melu. Lisäksi äänen impulssimaisuus sekä voimakkuuden ajallinen vaihtelu eli amplitudimodulaation korostavat melun haittaavuutta. [2] A-taajuuspainotettu äänitaso Tuulivoimalan valmistajan ilmoittama lähtömelutaso että mallinnettu äänenpainetaso ilmoitetaan ekvivalenttina A-taajuuspainotettuna äänitasona L wa, jonka yksikkö on desibeli. A-painotettu äänitaso on tarkoitettu vastaamaan ihmisen kuuloaistia ja sitä käytetään, kun ääntä mitataan ihmisen kuulemisen kannalta. Ekvivalentti-sana viittaa keskimääräiseen vuodessa aiheutuvaan äänitasoon. [2] Melun havaittavuuteen vaikuttavia tekijöitä Tuulivoimalasta aiheutuvan melun eteneminen riippuu voimalaa ympäröivistä olosuhteista. Ilman kyky absorboida ääntä liittyy ilman lämpötilaan, ilmanpaineeseen ja ilman suhteelliseen kosteuteen. Lisäksi äänen eteneminen riippuu tuulivoimalan ja
2 tarkastelupisteen välisestä maaston geometriasta ja maaperän kyvystä absorboida ääntä. Äänenheijastumista voi tapahtua maaston geometriasta riippuen. [2] Tuulivoimalasta aiheutuvan äänen haittaavuuteen vaikuttavat merkittävästi taustamelun voimakkuus ja taajuusjakauma. Ympäristö ei ole koskaan täysin hiljainen. Taustamelu voi olla muun muassa tuulen nopeudesta tai muista sääilmiöistä johtuvaa tai vastaavasti liikenteen aiheuttamaa. Esimerkiksi korkeilla tuulen nopeuksilla tuulesta aiheutuva taustamelu on niin voimakasta, että tuulivoimalasta aiheutuva melu peittyy sen alle. Toisaalta alhaisilla tuulen nopeuksilla tuulivoimalasta aiheutuva melu on vähäistä. [2] [3] Ohje- ja vertailuarvot Vertailuarvoina tässä raportissa käytettiin Ympäristöministeriön laatimassa Tuulivoimarakentamisen suunnittelu oppaassa esitettyjä suunnitteluohjearvoja. [3] Ohjearvot on esitelty taulukossa 1. Kaanaan tuulivoimapuiston tapauksessa lähimmät kiinteistöt ovat loma-asumiseen käytettäviä asuntoja. Lomarakennuksille meluraja yöllä on 35 db ja päivällä 40 db, ja asuinrakennuksille yöllä 40 db ja päivällä 45 db. Taulukko 1. Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot. [3] Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvot L Aeq päiväajalle (klo 7-22) L Aeq yöajalle (klo 22-7) Asumiseen käytettävillä alueilla, loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamissa, virkistysalueilla 45 db 40 db Loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamien ulkopuolella, leirintäalueilla, luonnonsuojelualueilla 40 db 35 db Vertailun vuoksi on taulukossa 2 esitetty esimerkkejä eri äänilähteiden melutasoista. Tuulivoimaloille asetetut melun ohjearvot sijoittuvat melutasojen toimistohuone (54 db) ja hiljainen luontoalue (34 db) väliin.
3 Taulukko 2. Esimerkkejä tyypillisten äänilähteiden desibelitasoista. [2] Suihkumoottori 134 db Rock-konsertti 114 db Suuri teollisuusmoottori 94 db Yleistä toimistomelua 74 db Toimistohuone 54 db Hiljainen luontoalue 34 db Erittäin hiljainen huone 14 db Kuulokynnys 0 db Rakennusvaiheen aikainen melu Tuulivoimalan toiminnan lisäksi melua aiheutuu tuulivoimapuiston rakennusvaiheen aikaisista töistä. Rakennusvaiheen aikaisiin töihin kuuluvat muun muassa huoltoteiden ja perustusten rakennusvaiheet, kaapeloinnit ja voimaloiden pystytykset. Melua syntyy lähinnä työkoneiden ja työmaaliikenteen aiheuttamista äänistä. Mallinnusmetodi ja lähtötiedot Tuulivoimapuiston mallinnus tehtiin Nordex N117/2400 voimalalla. Napakorkeudeksi asetettiin 120 metriä ja tuulen nopeudeksi 10 metrin korkeudella 8 m/s. Valmistajan ilmoittama takuuarvo Nordex N117/2400 voimalalle on 105 db. Mallinnuksen lähtötiedot on esitelty taulukossa 4. Tuulivoimalatyyppi ja valmistajan ilmoittama Nordex N117/2400 L wa = 105 db takuuarvo Maaperän vaikutuskerroin 0 Meteorologinen korjauskerroin 0 Tarkastelukohteiden laskentakorkeus 4,0 m VTT:n tutkimusraportin perusteella maaperän vaikutuskertoimeksi voidaan valita joko 0,4 tai 0. [1] Pienempi kerroin viittaa pienempää maaperän vaikutukseen. Kerroin 0,4 tulee valita, kun voimala on metsä- ja viljelysmaan sekä mahdollisten vesialueiden ympäröimä ja korkeuserot ovat alle 40 m. Kerroin 0,4 soveltuu voimaloiden WTG1, WTG2 ja WTG3 tapauksessa. Kerrointa 0 käytetään, kun hankealueen korkeuserot ovat yli 40 metriä kuten voimalan WTG4 tapauksessa. Mallinnukseen valittiin kerroin 0 sen kuvatessa parhaiten voimalan WTG4 tilannetta.
4 Melutaso oktaavikaistoittain on ilmoitettu taulukossa 3. Lisäksi on ilmoitettu melun etäisyysvaimeneminen desibeleinä eli vaimeneminen per kilometri. Mallinnuksessa oletetaan, että melu aiheutuu pistemäisenä äänilähteenä tuulivoimalan napakorkeudella ja leviää pallomaisesti joka suuntaan. Taulukko 3. Nordex N117/2400 voimalan melutasot hertseinä ja etäisyysvaimeneminen oktaavikaistoittain db/km. Oktaavikaista, Hz 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Melutaso, db 88,9 92,6 97,4 99,4 99,3 96,6 92,1 83,0 Vaimeneminen db/km 0,1 0,4 1,0 1,9 3,7 9,7 32,8 117,0 Tarkastelukohteet eli lähimpänä tuulivoimapuistoa sijaitsevia kiinteistöjä valittiin yhteensä 16 kpl; yhdeksän lomarakennusta ja seitsemän asuinrakennusta. Alueen kaikkia kiinteistöjä ei valittu tarkasteluu. Kiinteistöt valittiin niiden sijainnin perusteella. Tarkastelukohteiden havaintokorkeudeksi asetettiin 4,0. Epävarmuustekijät VTT:n tutkimusraportin mukaisesti melulaskennan epävarmuus on sisällytetty tuulivoimalavalmistajan ilmoittamaan takuuarvoon. Tämä siitä syystä, että meluvaikutusten tarkastelu perustuu ylärajatarkasteluun eli mallinnuksessa arvioidaan, mitä melutaso suurimmillaan kohteessa olisi. Lisäksi epävarmuutta mallinnustuloksiin aiheuttaa maankäyttö sekä kasvillisuuden ja puuston muuttuminen. Maaston huokoisuuden muuttuessa melun vaimeneminen voi olla voimakkaampaa tai heikompaa. Samoin erilaiset olosuhteet talvella ja kesällä muokkaavat maastoa ja sen vaikutusta meluun. Talvella riippuen lumen pehmeydestä vaikutukset voivat olla joko edelleen melua voimistavia tai vaimentavia. Myös ilman kosteus, pyörteisyys sekä kerrostuminen vaikuttavat melun vaimenemiseen. Tulokset Meluvaikutuksia arvioitiin vaihtoehtoisilla lähtömelutasoilla, joista tässä raportissa on esitetty kaksi. Toinen esitellyistä mallinnuksista tehtiin ns. normaalilla lähtömelutasolla, ja toisessa vaihtoehdossa haettiin tilannetta, jossa ympärillä oleville kiinteistöillä aiheutuvat meluvaikutukset pysyvät melurajoja alhaisimpina. Tuulivoimalan lähtömelutasoa voidaan rajoittaa rajoittamalla tehokäyrää, mutta on syytä huomioida, että melun rajoittamisen haittapuolena on menetetty energiantuotanto.
5 Tuloksena saadut karttakuvat on esitetty liitteissä 1 ja 2. Karttakuvasta nähdään tuulivoimalat WTG1, WTG2, WTG3 ja WTG4. Lisäksi kuviin on merkitty tuulivoimapuistoa lähimpänä sijaitseva kiinteistöt. Melumallinnus nro 1 Melumallinnuksessa numero 1 kaikkien tuulivoimapuiston tuulivoimaloiden lähtömelutasoksi asetettiin tuulivoimalavalmistajan ilmoittama takuuarvo 105 db. Tällöin tuulivoimala toimii normaalilla tehokäyrällä. Mallinnuksen tulokset on esitetty liitteen 1 karttakuvassa. Karttakuvassa lomarakennusten kannalta kriittisin alue on oranssin ja vihreän viivan väliin jäävä alue, jonka sisällä melutaso on 35 db:n ja 40 db:n välillä. Asuinrakennusten melurajojen kannalta riittää, kun jäädään vihreän viivan ulkopuolelle. Taulukkoon 4 on merkitty tuulivoimapuistosta asuinrakennuksille ja lomarakennuksille aiheutuva meluhaitta desibeleinä sekä vaaditut ohje-arvot. Melun ohje-arvot ylittävät arvot on vahvistettuna taulukossa. Taulukko 4. Tarkastelukohteille aiheutuvat meluvaikutukset desibeleinä, melumallinnus nro 1. Meluraja päivällä Meluraja yöllä Tuulivoimapuistosta aiheutuvat meluvaikutukset Lomarakennus 1 40 db 35 db 37,2 db Lomarakennus 2 40 db 35 db 37,2 db Lomarakennus 3 40 db 35 db 34,0 db Lomarakennus 4 40 db 35 db 39,0 db Lomarakennus 5 40 db 35 db 45,7 db Lomarakennus 6 40 db 35 db 36,7 db Lomarakennus 7 40 db 35 db 36,2 db Lomarakennus 8 40 db 35 db 35,3 db Lomarakennus 9 40 db 35 db 36,4 db Asuinrakennus 1 45 db 40 db 38,7 db
6 Asuinrakennus 2 45 db 40 db 36,3 db Asuinrakennus 3 45 db 40 db 36,9 db Asuinrakennus 4 45 db 40 db 36,5 db Asuinrakennus 5 45 db 40 db 36,4 db Asuinrakennus 6 45 db 40 db 40,0 db Asuinrakennus 7 45 db 40 db 35,4 db Taulukosta 4 nähdään, että lomarakennuksilla 1, 2, 4 ja 6-9 päiväajalle asetettuja melurajoja ei ylitetä, mutta yöajalle asetetut melurajat ylittyvät. Lomarakennuksella 5 sekä päivä-, että yöajan meluraja ylitetään. Melutaso lomarakennuksella 5 on 45,7 db. Asuinrakennuksen 6 kohdalla melutaso on 40 db, joka on vakituiselle asunnolle suositeltu ohje-arvo. Melumallinnus nro 2 Mallinnuksessa numero 2 tuulivoimalan kaikkien voimaloiden lähtömelutaso rajoitettiin 101 db:hen. Melutason rajoittaminen tarkoittaa samalla tehokäyrän rajoittamista. Tulokset karttakuvana on esitetty liitteessä 2 ja melutasot taulukossa 5. Taulukko 5. Tarkastelukohteille aiheutuvat meluvaikutukset desibeleinä, melumallinnus nro 2. Meluraja päivällä Meluraja yöllä Tuulivoimapuistosta aiheutuvat meluvaikutukset Lomarakennus 1 40 db 35 db 33,2 db Lomarakennus 2 40 db 35 db 33,2 db Lomarakennus 3 40 db 35 db 30,0 db Lomarakennus 4 40 db 35 db 35,0 db Lomarakennus 5 40 db 35 db 41,7 db Lomarakennus 6 40 db 35 db 32,7 db Lomarakennus 7 40 db 35 db 32,2 db
7 Lomarakennus 8 40 db 35 db 31,3 db Lomarakennus 9 40 db 35 db 32,4 db Asuinrakennus 1 45 db 40 db 34,7 db Asuinrakennus 2 45 db 40 db 32,3 db Asuinrakennus 3 45 db 40 db 32,9 db Asuinrakennus 4 45 db 40 db 32,5 db Asuinrakennus 5 45 db 40 db 32,4 db Asuinrakennus 6 45 db 40 db 36,0 db Asuinrakennus 7 45 db 40 db 31,4 db Taulukosta 5 nähdään, että rajoittamalla voimaloita, melutasot laskevat jokaisella tarkastelukohteella. Meluraja ylittyyn edelleen lomarakennuksella 5, jossa melutaso on 41,7 db. Lisäksi lomarakennuksella 4 melutaso on 35 db, joka on lomarakennuksella suositeltu raja-arvo. Pientaajuinen melu Tuulivoimaloista aiheutuvaa pientaajuista melua tarkasteltiin erikseen Tanskan ympäristöministeriön julkaiseman ohjeen Statutory Order on Noise from Wind Turbines mukaisesti. [4] Pientaajuinen melun lasketaan taajuuksilla 10 160 Hz. Pientaajuisen melun laskenta suoritettiin erillislaskentana, sillä menetelmää ei ole installoitu kaupallisiin ohjelmiin. [1] Pientaajuisen melun voimakkuus laskettiin sekä 500 metrin että 900 metrin etäisyydelle. Lähin lomarakennus sijaitsee noin 900 metrin päässä tuulivoimalasta. Laskettu melutaso 500 metrin päässä oli 32 db ja 900 metrin päässä 22 db. Pientaajuinen melu jää lomarakennuksilla alle suositellun 35 db. Yhteenveto Tässä raportissa tarkasteltiin Kaanaan tuulivoimapuiston meluvaikutuksia voimalatyypin ollessa Nordex N117/2400. Voimaloiden toimiessa normaalilla tehokäyrällään ja melutasolla 105 db melutasot pysyvät sallituissa rajoissa päiväaikaan
8 lukuun ottamatta lomarakennusta 5. Yöaikaan melurajat ylitetään kaikilla lomarakennuksilla. Mallinnuksen tulokset on nähtävissä Liitteessä 1. Mikäli vaatimuksena on päästä Tuulivoimarakentamisen ulkomelutason suunnitteluohjearvoihin, on melua rajoitettava yöaikaan kello 22-07 välisenä aikana. Esitettyihin suunnitteluohjearvoihin päästään rajoittamalla yöaikaan kaikkia voimaloita 101 db:hen. Tällöin melutaso pysyy myös lomarakennuksilla 1, 2, 3 ja 6-9 yöllä sallitulla tasolla. Lomarakennus 4 jää mallinnuksen perusteella juuri 35 db:n rajalle. Lomarakennuksen 5 melutaso on 41,7 db. Mallinnustulokset on nähtävissä Liitteessä 2. Pienitaajuinen melu laskettiin Tanskan ympäristöministeriön julkaiseman ohjeen perusteella. Pienitaajuisen melun vaikutukset eivät nouse yli 35 db, kun lähtömelutaso on 105 db. Näin ollen pienitaajuinen melu ei ylitä tuulivoimarakentamiselle asetettuja ohjearvoja.
9 Lähteet: [1] H. Nykänen, S. Uosukainen, D. Siponen, C. Di Napoli, V.-M. Yli-Kätkä ja J. Ristolainen, Ehdotus tuulivoimamelun malinnuksen laskentalogiikkaan ja parametrien valintaan, VTT, 2013. [2] C. Di Napoli, Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen, Helsinki: Ympäristöministeriö, 2007. [3] Ympäristöministeriö, Rakennutun ympäristön osasto, Ympäristöhallinnon ohjeita 4 2012, Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Helsinki, 2012. [4] Statutory Order on Noise from Wind Turbines, Tanskan ympäristöministeriö, 2001.
WindPRO version 2.9.250 Jul 2013 Project: Noise [db(a)] Kaanaan tuulivoimapuisto 35 40 45 50 Description: WTG1: 105 db WTG2: 105 db WTG3: 105 db WTG4: 105 db DECIBEL Map 8,0 m/s Calculation: Kaanaan tuulivoimapuiston melumallinnus Printed/Page 1.11.2013 15:06 / 1 Licensed user: Empower Oy Atomitie 2 C FI-00370 Helsinki +358 29 020 011 Samira Virtanen / samira.virtanen@empower.fi Calculated: New WTG 0 250 500 750 1000m Map: Peruskarttarasteri, Print scale 1:25 000, Map center Finish TM ETRS-TM35FIN-ETRS89 East: 345 552 North: 6 850 811 Noise sensitive area Noise calculation model: ISO 9613-2 General. Wind speed: 8,0 m/s Height above sea level from active line object 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 1.11.2013 15:06/2.9.250
WindPRO version 2.9.250 Jul 2013 Project: Noise [db(a)] Kaanaan tuulivoimapuisto 35 40 45 Description: WTG1: 101 db WTG2: 101 db WTG3: 101 db WTG4: 101 db DECIBEL Map 8,0 m/s Calculation: Kaanaan tuulivoimapuiston melumallinnus, rajoitettu Printed/Page 1.11.2013 14:52 / 1 Licensed user: Empower Oy Atomitie 2 C FI-00370 Helsinki +358 29 020 011 Samira Virtanen / samira.virtanen@empower.fi Calculated: New WTG 0 250 500 750 1000m Map: Peruskarttarasteri, Print scale 1:25 000, Map center Finish TM ETRS-TM35FIN-ETRS89 East: 345 552 North: 6 850 811 Noise sensitive area Noise calculation model: ISO 9613-2 General. Wind speed: 8,0 m/s Height above sea level from active line object 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 1.11.2013 14:52/2.9.250