Vastaanottaja Saba Tuuli Oy Ab Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 14.4.2015 Viite 1510004049 KORKEANMAAN TUULIVOI- MAHANKE, SOINI VÄLKEMALLINNUS
KORKEANMAAN TUULIVOIMAHANKE, SOINI VÄLKEMALLINNUS Päivämäärä 14.4.2015 Laatija Tarkastaja Arttu Ruhanen Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 04/2015 aineistoa. http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi_versio1 _20120501 Viite 1510004049 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 1 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 5 6. Välkevaikutuksien vähentämiskeinot ja -tarve 5 7. Yhteisvaikutukset 5 LÄHTEET 6 LIITTEET 6
VÄLKEMALLINNUS 1 1. YLEISTÄ Saba Tuuli Oy Ab suunnittelee tuulivoimapuistoa Soinin kunnan Korkeanmaan alueelle. Välkevaikutuksia on tarkasteltu 11.8.2014 valmistuneessa Pesolan ja Korkeanmaan tuulivoimahankkeen ympäristövaikutusten arvioinnin yhteydessä. Korkeanmaan tuulivoima-alueen osayleiskaavan 1.9.2014 luonnoksen välkearvioinnit perustuvat YVA-aineistoon. Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää ja päivittää suunniteltujen tuulivoimalaitosten vilkkuvaa varjostuksen vaikutuksen eli välkevaikutukset niiden ympäristössä kaavaehdotusvaiheeseen. Liikkuvan varjon yhteisvaikutuksia on tutkittu myös Suomen Hyötytuuli Oy:n Pesolan alueelle suunnitteleman tuulivoimahankkeen kanssa. Ympäristöministeriön Tuulivoimarakentamisen suunnittelu (Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) oppaan mukaisesti liikkuvasta varjosta puhutaan välkkeenä. Työ on tehty kaavoitustyötä varten Saba Tuuli Oy Ab:n toimeksiannosta. Ramboll Finland Oy:ssä kaavahankkeen projektipäällikkönä toimii Minna Vesisenaho. Välkemallinnuksen ja raportoinnin on tehnyt suunnittelija 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 - 3. VAIKUTUSMEKANISMIT Tuulivoimalat voivat aiheuttaa vilkkuvaa varjostusvaikutusta eli välkettä lähiympäristöönsä, kun auringon säteet suuntautuvat tuulivoimalan roottorin lapojen takaa tiettyyn katselupisteeseen. Toiminnassa oleva tuulivoimala aiheuttaa tällöin ns. vilkkuvaa varjostusilmiötä. Voimaloiden välkehtimisen taajuus 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.
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 [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. Välkkeen teoreettinen maksimietäisyys eri tuulivoimalamalleille määräytyy laitosmallin tiedoista WindPro:n kirjastosta. 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]. Mallinnuksella tehtävä 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. 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. Real Case -laskennoissa huomioidaan alueen tuulisuus- ja auringonpaistetiedot. Worst case - tuloksista tehdään vähennykset auringonpaistetietoihin ja käyttötuntitietoihin (tuulensuunta sektoreittain) perustuen, josta saadaan Real case -tulos. Auringonpaisteisuustietona käytettiin Ilmatieteen laitoksen Seinäjoki Pelmaan sääaseman keskiarvoisia auringonpaisteisuustietoja ilmastolliselta vertailukaudelta 1981 2010 [6]. Tuulivoimaloiden vuotuiseksi toiminta-ajaksi määritettiin Suomen Tuuliatlaksen tiedoista 96 %. Toiminta-ajat laskettiin 12 suuntasektorille olettaen, että tuulivoimalat toimivat tuulennopeuden ollessa napakorkeudella yli 3 m/s.
VÄLKEMALLINNUS 3 Taulukko 4.2.1. Real Case -laskennassa käytetyt keskimääräiset auringonpaisteisuustunnit eri kuukausina (tuntia päivässä) Tam Hel Maa Huh Tou Kes Hei Elo Syy Lok Mar Jou 1,00 2,72 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 501 371 347 398 558 662 918 1225 1165 893 748 591 8377 Real Case -välkevyöhykelaskennan lisäksi laskentoja tehtiin myös yksittäisiin reseptoripisteisiin hankealueen ympäristössä. A E D C B 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. 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 tuulivoimalaitoksen roottorin takaa tarkastelupisteeseen tuulivoimala pyörii ja tuulivoimalan roottorin asento mahdollistaa liikkuvan varjon syntymisen takana olevaan tarkastelupisteeseen ilman kirkkaus mahdollistaa varjon syntymisen 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 liikkuvaa varjoa aiheudu. 4.4 Maastomalli Maastomalli on laadittu Maanmittauslaitoksen maastotietokannan korkeusaineistosta, jossa korkeuskäyrät ovat 2,5 metrin välein. Maastomallissa ei huomioitu puustoa tai rakennuksia. 4.5 Tuulivoimalatiedot Mallinnuksessa huomioitiin kaavaehdotuksen mukaiset 20 tuulivoimalaa. Mallinnus tehtiin tuulivoimalamallilla, jonka napakorkeus on 140 metriä ja roottorin halkaisija 131 metriä. Tuulivoimalalle käytetty maksimivälke-etäisyys 1722 m määräytyy mallinnusohjelman tiedoista Nordex N131/3000 laitosmallille. Taulukko 4.5.1. Korkeanmaan tuulivoimalaitosten koordinaatit (ETRS-TM35FIN) Korkeanmaa Tunnus I P 1 359791 6978642 2 360993 6979197 3 360910 6980962 4 360454 6979083 5 361532 6979089 6 362135 6979349 8 360935 6979776 9 361532 6979654 10 361878 6980150 11 362442 6979914 13 361040 6980384 14 362278 6980621 17 361499 6980835 18 360855 6981666 19 362239 6981323 20 361832 6981768 21 360303 6981626 23 362273 6982353 24 360985 6982392 25 361672 6982540
VÄLKEMALLINNUS 5 5. MALLINNUSTULOKSET Real Case laskennan mukainen välkekartta on esitetty liitteessä 1. Vuotuinen välketuntien määrä jää alle 8 tuntiin vuodessa kaikkien Korkeanmaan ympäristössä sijaitsevien asuinrakennusten ja lomarakennusten kohdalla. Välkevyöhykelaskennan lisäksi tehtiin laskentoja 5 reseptoripisteeseen, joiden tulokset on esitetty taulukossa 5.1. Taulukko 5.1. Korkeanmaan reseptoripistelaskentojen tulokset Reseptoripiste Real Case, tuntia vuodessa A, Vanha-Pesola 2:20 B, Saarijärvi 0:00 C, Huosianmäki 4:19 D, Torasjärvi 3:34 E, Torasjärvi 0:00 Teoreettiset välkkeen esiintymisajankohdat on esitetty liitteessä 2. Hankealueen pohjoispuolella välkettä voisi esiintyä talvella päiväaikaan. Eteläpuolella välkkeen mahdollinen esiintyminen ajoittuu kesällä alkuyöhön. Torasjärven etelärannalla välkettä voisi esiintyä ajoittain auringonnousun jälkeen keväällä ja syksyllä. 6. VÄLKEVAIKUTUKSIEN VÄHENTÄMISKEINOT JA -TARVE Tuulivoimaloiden välkevaikutus on mahdollista vähentää teknisin keinoin siten, ettei välkettä esiinny tietyllä kohteella enemmän kuin määrätty aika. Tämä tapahtuu ohjaamalla tuulivoimalaitokset pysähtymään tiettyinä ajankohtina. 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 välkemäärän rajana sovelletaan vuotuista välkemäärää 8 tai 10 tuntia vuodessa, ei mallinnuksen mukaan voimaloiden ohjaukselle välkevaikutuksien vähentämiseksi olisi todennäköisesti tarvetta. 8 tuntia vuodessa välkemäärä ei ylity minkään asuin- tai lomarakennuksen kohdalla. Puustovyöhykkeet rajoittavat välkevaikutuksia, mutta puuston on kuitenkin oltava riittävän tiheää ja korkeata sekä suojata asuintalojen tai loma-asuntojen piha-aluetta kattavasti. Jos tuulivoimalat eivät näy häiriintyvään kohteeseen, ei myöskään välkettä aiheudu. Myös vuodenajan vaihtelut on huomioitava puuston kyvyssä rajoittaa tuulivoimaloiden näkyvyyttä. 7. YHTEISVAIKUTUKSET Kaavaluonnosvaiheessa on esitetty yhteisvaikutuksia Pesolan alueen (Suomen Hyötytuuli) sekä vaihtoehtoisesti Louhunkankaan ja Möksyn (Ilmatar Windpower) hankkeiden kanssa. Louhunkankaan ja Möksyn hakkeisiin Korkeanmaan alueelta on etäisyyttä siten, ettei yhteisvaikutuksia todennäköisesti pääse syntymään. Pesolan hankkeen kanssa tehtiin yhteismallinnus. Pesolassa huomioitiin 18 tuulivoimalaitosta, joiden napakorkeus on 140 metriä ja roottorin halkaisija 126 metriä. Maksimietäisyys (1715 m) välkkeelle perustuu Vestas V126-3.3MW laitosmallin tietoihin mallinnusohjelmassa. Välkevyöhykelaskennan lisäksi tarkasteltiin välketilannetta Korkeanmaan ympäristön reseptoripisteissä.
VÄLKEMALLINNUS 6 Taulukko 7.1. Reseptoripistelaskentojen tulokset yhteismallinnuksessa Reseptoripiste Real Case, tuntia vuodessa A, Vanha-Pesola 7:25 B, Saarijärvi 0:00 C, Huosianmäki 4:19 D, Torasjärvi 3:34 E, Torasjärvi 0:00 Yhteismallinnuksen mukainen välkekartta on esitetty liitteessä 3. Kuten mallinnustuloksista voidaan huomata, on Korkeanmaan ja Pesola yhteisvaikutuksia hankealueiden välisellä alueella. Yhteisvaikutuksia esiintyy lähinnä Vanha-Pesolan alueella. Vuotuinen välketuntien määrä jää kuitenkin Korkeanmaan tuulivoimaloiden välkevaikutusalueen asuinrakennusten ja lomarakennusten kohdalla alle 8 tuntiin vuodessa myös yhteismallinnuksessa. Teoreettiset välkkeen esiintymisajankohdat yhteismallinnuksessa on esitetty liitteessä 4. 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 LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Liite 4 Korkeanmaan Real Case -laskennan välkevyöhykkeet: napakorkeus 140 m ja roottori 131 m Kalenteri välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä: Korkeanmaa, napakorkeus 140 m ja roottori 131 m Korkeanmaan ja Pesolan yhteismallinnuksen mukaiset Real Case -välkevyöhykkeet Kalenteri välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä: Korkeanmaan ja Pesolan yhteismallinnus
Liite 1
VÄLKEMALLINNUS 1 LIITE 2, Ajankohtakaavio: Korkeanmaa 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.
Liite 3
VÄLKEMALLINNUS 2 LIITE 4, Ajankohtakaavio: Korkeanmaa ja Pesola 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.