MUTKALAMMIN TUULI- VOIMAPUISTO VÄLKEMALLINNUS

Vastaanottaja Prokon Wind Energy Finland Oy Asiakirjatyyppi Raportti Päivämäärä 6.5.2015 Viite 1510002089-013 MUTKALAMMIN TUULI- VOIMAPUISTO VÄLKEMALLINNUS

MUTKALAMMIN TUULIVOIMAPUISTO VÄLKEMALLINNUS Päivämäärä 6.5.2015 Laatija Tarkastaja Arttu Ruhanen Janne Ristolainen Tuulivoimahankkeen välkemallinnus Sisältää Maanmittauslaitoksen Maastotietokannan 02/2015 aineistoa. http://www.maanmittauslaitos.fi/avoindata_lisenssi_versio1 _20120501 Viite 1510002089-013 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 2 4. Mallinnusmenetelmä ja lähtötiedot 2 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli 2 4.2 Välkelaskenta 2 4.3 Laskentojen epävarmuus 5 4.4 Maastomalli 5 4.5 Tuulivoimalatiedot 5 5. Mallinnustulokset 7 6. Välkevaikutuksien vähentämiskeinot ja -tarve 8 LIITTEET 8 LÄHTEET 8

VÄLKEMALLINNUS 1 1. YLEISTÄ Prokon Wind Energy Finland Oy suunnittelee tuulivoimapuiston sijoittamista Kannuksen Mutkalammin, Kalajoen Mökkiperän ja Kokkolan Uusi-Someron alueelle. Tämän työn tarkoituksena on ollut selvittää suunniteltujen tuulivoimalaitosten aiheuttamaa liikkuvan varjostuksen niiden ympäristössä kaavoitustyötä varten. Aiemmin hankkeesta on tehty mallinnuksia ympäristövaikutusten arviointimenettelyyn liittyen. Ympäristöministeriön Tuulivoimarakentamisen suunnittelu (Ympäristöhallinnon ohjeita 4/2012) oppaan mukaisesti liikkuvasta varjosta puhutaan välkkeenä. Työ on tehty Prokon Wind Energy Finland Oy: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. 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 -

VÄLKEMALLINNUS 2 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 liikkuvan varjon intensiteetti ja nopeus 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. 4. MALLINNUSMENETELMÄ JA LÄHTÖTIEDOT 4.1 Mallinnusohjelma ja laskentamalli Tuulivoimaloiden 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. 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]. 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 ympäristöönsä. 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.

VÄLKEMALLINNUS 3 Real Case -laskennoissa huomioidaan alueen tuulisuus- ja auringonpaistetiedot. Worst case - tuloksista tehdään vähennykset auringonpaistetietoihin ja käyttötuntitietoihin (tuulensuunta sektoreittain) perustuen, josta saadaan Real case -tulos. Auringonpaisteisuustietoina käytettiin Ilmatieteen laitoksen Seinäjoki Pelmaan sääaseman keskiarvoisia arvoja ilmastolliselta vertailukaudelta 1981 2010 [6]. Tuulivoimaloiden vuotuinen toiminta-aika 98 % perustuu WindPro ohjelman Meteo objektin tietoihin [7]. Taulukko 4.2.1. Real Case -laskennassa käytetyt keskimääräiset auringonpaisteisuustunnit päivässä eri kuukausina Tam Hel Maa Huh Tou Kes Hei Elo Syy Lok Mar Jou 1,00 2,82 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 520 231 184 87 415 935 979 1811 1735 761 357 559 8567 Real Case ja Worst Case -välkevyöhykelaskentojen lisäksi laskentoja tehtiin myös yksittäisiin reseptoripisteisiin hankealueen ympäristössä, joiden sijainnit on esitetty kuvassa 4.2.3.

VÄLKEMALLINNUS Kuva 4.2.3. Reseptoripisteiden sijainnit 4

VÄLKEMALLINNUS 5 4.3 Laskentojen epävarmuus Koska Worst Case -laskenta perustuu auringon asemaan suhteessa tuulivoimalaitokseen ja tarkastelupisteeseen, voidaan laskennan tarkkuutta pitää hyvinkin luotettavana, kun määritetään välkkeen mahdollisia esiintymisajankohtia. Kun tarkoituksena on ennustaa todellista välkkeen esiintyvyyttä alueella vuoden aikana, ei Worst Case -mallinnus vastaa todellisuutta. 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 tuulivoimalaitosten roottorin takaa tarkastelupisteeseen tuulivoimala pyörii ja tuulivoimalan roottorin asento mahdollistaa liikkuvan varjon syntymisen takana olevaan tarkastelupisteeseen ilman kirkkaus mahdollistaa varjon syntymisen Real Case -mallinnuksessa tuotetaan paras mahdollinen ennuste tulevasta välketilanteesta alueella. Mallinnusperiaatteiden mukaan laskenta antaa suhteellisen konservatiivisia arvoja, koska mallinnuksessa ei huomioida esim. puuston ja rakennusten aiheuttamaa peittovaikutusta sekä vuotuinen toiminta-aika on optimistinen. Jos tuulivoimalat eivät ole nähtävissä, eivät ne myöskään aiheuta välkevaikutuksia. 4.4 Maastomalli Maastomalli on laadittu Maanmittauslaitoksen maastotietokannan korkeusaineistolla, jossa korkeuskäyrät ovat 2,5 metrin välein. Maastomallissa ei huomioitu puustoa tai rakennuksia. 4.5 Tuulivoimalatiedot Laskennoissa huomioitiin 77 tuulivoimalaitosta 30.4.2015 päivätyn layoutin mukaisilla sijainneilla. Mallinnus tehtiin tuulivoimalamallilla, jonka napakorkeus on 144,5 metriä ja roottorin halkaisija 131 metriä. Tuulivoimalalle käytetty maksimivälke-etäisyys 1721 m määräytyy mallinnusohjelman tiedoista Nordex N131/3000 laitosmallille. Taulukossa 4.5.1 esitetyissä tuulivoimalaitosten koordinaateissa Z-koordinaatti kertoo maaston korkeuden metreissä merenpinnan yläpuolella tuulivoimalan suunnitellulla sijaintipaikalla.

VÄLKEMALLINNUS 6 Taulukko 4.5.1. Tuulivoimalaitosten koordinaatit (ETRS-TM35FIN) Tunnus E / lon N / lat Z Tunnus E / lon N / lat Z 2 354278 7110449 52 53 358493 7103449 78 3 351746 7107576 44 54 358211 7104423 76 4 356961 7108309 63 55 356988 7104494 69 5 356921 7107319 62 56 357283 7104093 71 6 359072 7103298 78 57 358202 7103875 79 10 352290 7107930 49 58 358976 7103874 73 11 359364 7100127 76 59 357616 7103714 67 12 357998 7103337 66 60 357877 7106586 64 13 351884 7108222 48 61 358532 7102931 75 14 350940 7107641 42 63 357843 7102130 75 15 357410 7107428 67 64 357993 7101756 68 18 350502 7107254 40 65 358281 7108163 60 20 356956 7107805 64 68 354560 7109846 55 21 354811 7110858 49 69 359228 7099643 75 22 355078 7110414 51 70 359217 7099119 78 23 357444 7106154 64 71 359569 7098683 85 24 361104 7100930 80 72 355140 7109301 52 26 359993 7101103 75 73 359746 7099241 83 27 355609 7109582 54 74 359711 7099764 77 29 356197 7108804 58 75 359839 7100299 74 30 356190 7108278 58 76 360463 7100241 76 31 353757 7107576 51 77 359506 7100732 74 32 355902 7107698 61 78 355721 7108438 58 33 356270 7107310 58 79 360880 7100011 76 34 356094 7106652 59 83 361547 7100416 72 36 357583 7105600 71 84 354400 7111115 48 37 353519 7108042 52 85 354785 7111644 46 38 355816 7107084 57 88 357641 7108518 57 39 355744 7108951 56 89 356111 7106177 59 40 358713 7100236 70 90 356460 7105920 65 41 354902 7106976 54 93 356705 7108743 56 43 356637 7106853 62 94 354605 7107420 53 44 360529 7100831 82 95 358413 7101960 69 45 353280 7107433 51 98 358877 7104562 68 47 354162 7107002 52 99 360207 7099710 74 48 354968 7106309 56 100 358170 7107634 61 49 357191 7106757 61 101 358082 7107087 67 51 354176 7109514 50 102 350122 7106975 40 52 356413 7107814 60

VÄLKEMALLINNUS 7 5. MALLINNUSTULOKSET Real Case laskennan mukainen välkekartta on esitetty liitteessä 1. Vuotuinen välketuntien määrä ei ylitä kahdeksaa tuntia yhdenkään asuin- tai lomarakennuksen kohdalla. Worst Case -välkekartta on esitetty liitteessä 2, jossa saksalaisen ohjearvon 30 tuntia vuodessa teoreettisen välkemäärän ylittävälle alueelle jää 6 asuintaloa ja 1 loma-asunto. Vuotuiset Worst Case arvot eivät kuitenkaan anna kuvaa todellisesta välkkeestä, koska tulos on teoreettinen maksimi. Välkevyöhykelaskennan lisäksi tehtiin laskentoja 12 reseptoripisteeseen, joiden tulokset on esitetty taulukossa 5.1. Taulukko 5.1. Reseptoripistelaskentojen tulokset Reseptoripiste Real Case Worst Case Tuntia vuodessa Tuntia vuodessa Tuntia päivässä (maksimissaan) R1 2:41 19:45 0:28 R2 5:19 28:21 0:21 R3 7:19 50:25 0:58 R4 3:01 13:03 0:19 R5 6:23 37:54 0:48 R6 0:00 0:00 0:00 R7 2:05 10:25 0:25 R8 3:14 17:00 0:26 R9 6:49 26:08 0:24 R10 7:02 28:40 0:27 R11 3:45 12:54 0:22 R12 4:45 33:01 0:27 Välkkymisen mahdolliset ajankohdat reseptoripistekohtaisina kalentereina on esitetty liitteessä 3. Ajankohdat on esitetty kalentereissa teoreettisina maksimivälkeaikoina. Mallinnuksen mukaisille välkevaikutusalueille jäävien asuinrakennusten kohdalla tulee arvioida kohdekohtaisesti onko ympäristö sellainen, että välkevaikutuksia voi esiintyä kyseisissä kohteissa. Tähän vaikuttavat mm. metsä ja rakennukset, joita mallinnuksessa ei ole huomioitu. MML:n ilmakuvan perusteella mallinnuksessa eniten välkkeelle altistuvien kohteiden lähiympäristö on suhteellisen avointa maastoa tuulivoimaloiden suuntaan.

VÄLKEMALLINNUS 8 6. VÄLKEVAIKUTUKSIEN VÄHENTÄMISKEINOT JA -TARVE Tuulivoimaloiden välkevaikutusta on mahdollista vähentää teknisin keinoin siten, ettei välkettä esiinny tietyllä kohteella enemmän kuin ennalta määritelty aika. Tämä tapahtuu ohjaamalla tuulivoimalaitokset pysähtymään tiettyinä ajankohtina ja tiettyjen olosuhteiden vallitessa. 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 vuotuisen todellisen välkemäärän rajana käytetään 8 tai 10 tuntia vuodessa, ei mallinnuksen mukaan välkkeen rajoittamistarvetta olisi. Puustovyöhykkeet rajoittavat välkevaikutuksia, mutta puuston on kuitenkin oltava riittävän tiheää ja korkeata sekä suojata asuintalojen tai loma-asuntojen piha-aluetta kattavasti. Vain tällöin puusto estää välkkeen esiintymisen talojen ikkunoissa ja oleskelupihoilla. Myös vuodenajan vaihtelut on huomioitava puuston kyvyssä rajoittaa tuulivoimaloiden näkyvyyttä. Jos tuulivoimalat eivät näy häiriintyvään kohteeseen, ei myöskään välkettä aiheudu. LIITTEET Liite 1 Liite 2 Liite 3 Real Case -laskennalliset välkevyöhykkeet Worst Case -laskennalliset välkevyöhykkeet Kalenterit välkkeen mahdollisen esiintymisen ajankohdista reseptoripisteissä 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. Mutkalammin tuulivoimapuiston ympäristövaikutusten arviointiselostus (Ramboll 12.3.2014)

VÄLKEMALLINNUS 1 LIITE 3 (1/3), AJANKOHTAKAAVIO 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.