Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Kantti, Karvia Melumallinnus Samir Abboud
Raportin otsikko ja kirjoittajat Pohjois-Satakunnan tuulivoimakaavoitushanke, Kantti - Melumallinnus Samir Abboud Kankaanpään kaupunki Tiivistelmä Raportissa esitetään Karvian Kantin alueelle suunnitellun tuulivoimapuiston melumallinnuksen tulokset. Alueelle suunnitellaan yhdeksän 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 Kantin tuulivoimaosayleiskaavoituksessa alittuvat. Paikka ja aika Kankaanpää 23. lokakuuta 2012 Päivitys Kankaanpää 9. tammikuuta 2014 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............................ 6 3 Melumallinnuksen lähtötiedot 7 3.1 Maastoaineistot............................. 7 3.2 Turbiinityypit............................... 7 4 Melumallinnuksen kuvaus 8 4.1 Laskennan parametrit......................... 8 4.2 Epävarmuuden arviointi........................ 8 5 Tulokset 9 6 Johtopäätökset 13 Viitteet 14 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 3
Kuva 1: Karttakuva Kantin alueesta (pohjakartta Maanmittauslaitos 2013) 1 Johdanto Karvian kunta osana Pohjois-Satakunnan tuulivoimapuistojen kaavoitushanketta on aloittanut tuulivoimaosayleiskaavan laatimisen Kantin alueella. Tässä työssä on suoritettu tuulivoimaloiden aiheuttaman melun leviämismallinnus. Mallinnus toteutettiin alun perin 2012 14 voimalalla ja nyt raportti on päivitetty vastaamaan uusia mallinnusohjeita sekä mallinnus toteutettu yhdeksällä voimalalla. Suunnittelualue sijaitsee Karvian keskustan eteläpuolella Kantin kylässä, jonka sijainti kartalla on esitetty kuvassa 1. Alueelle on suunnitteilla ohjeelliset rakennuspaikat yhdeksälle turbiinille, joihin on mallinnuksessa sijoitettu voimalat (sijoituskoordinaatit on esitetty taulukossa 1). Mallinnuksessa käytetyt paikat on merkittynä karttaan mustilla pisteillä, ja numerointi noudattaa taulukon 1 POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 4
järjestystä. Voimala (ID) Itäinen (m) Pohjoinen (m) Korkeus merenpinnasta (m) Voimalamalli 1 1581511,0 6887828,0 148 Nordex N117 HH141 3000 2 1582273,0 6887981,0 146 Nordex N117 HH141 3000 3 1581623,0 6888562,0 148 Nordex N117 HH141 3000 4 1582345,0 6888743,0 142 Nordex N117 HH141 3000 5 1581764,0 6888993,0 141 Nordex N117 HH141 3000 6 1582959,0 6889454,0 140 Nordex N117 HH141 3000 7 1582248,0 6889355,0 148 Nordex N117 HH141 3000 8 1581774,0 6889753,0 140 Nordex N117 HH141 3000 9 1582535,0 6889997,0 144 Nordex N117 HH141 3000 Taulukko 1: Voimaloiden sijainnit KKJ 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). POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 6
3 Melumallinnuksen lähtötiedot 3.1 Maastoaineistot Alueen maanpinnan korkeuserot on saatu Maanmittauslaitoksen korkeusmallista. Korkeusdatan resoluutio on 10 m ja tarkkuus 0,5-2 m. Suunniteltuja turbiineja lähimmät asuinrakennukset sijaitsevat alueen länsi- ja etelälaidoilla 850-1000 metriä voimalasta. Lähellä olevat rakennukset ovat vakituisia asuinrakennuksia. Muutamia lomarakennuksia sijaitsee noin puolentoista kilometrin etäisyydellä lähimmästä voimalasta. 3.2 Turbiinityypit Melumallinnus on tehty voimalalla Nordex N117 3000. Voimalan lähtöäänitasoon liittyvät tiedot perustuvat IEC TS 61400-14 standardin mukaisesti ilmoitettuihin takuuarvoihin ns. declared value tietoihin. Lähtöäänitaso voimalalla on 106 db(a). Mallinnuksessa voimaloiden napakorkeutena on käytetty 141 m. 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
POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 8
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 0,5-2 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 arvoltaan 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 9
useassa kohdassa vaikka epävarmuus pääosin sisältyy jo IEC TS 61400-14 mukaisissa voimaloiden lähtöarvoissa. Mallinnuksessa on esimerkiksi käytetty ohjeistuksen mukaisesti todellisuutta alempaa ground factory arvoa ja mallinnus on toteutettu havainnointikorkeutta ylempää neljän metrin korkeudesta. Myös se että mallinnuksessa ei käytetä metereologista korjauskerrointa, tekee mallista useissa sääolosuhteissa todellisia melupäästöjä korostavamman. 5 Tulokset Melun leviäminen esitetään karttakuvana 2, johon on merkitty melutasojen 35, 40, 45 ja 50 db 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 106 db(a) Nordex N117 HH141 3000 voimalalla mallinnettuna. Kuvassa 3 mallinnus on suoritettu eri voimalatyypeillä. Tässä on mallinnuksessa käytetty voimaloita Nordex N117 HH141 3000 sekä kokonaiskorkeudeltaan 210 metrisiä Nordex N131 HH 144,5 3000, joiden lähtömelutasoksi ilmoitetaan 104,5 db(a). Tuulipuistoa lähimpänä olevien rakennusten kohdilla on laskettu pisteittäiset meluarvot 4 metrin korkeudelta, jotka on koottu taulukkoon 4. Rakennusten paikat on merkitty melukarttoihin, ja niiden paikkakoordinaatit on koottu taulukkoon 4. Leviämiskuvien perusteella 40 db(a) vyöhyke ulottuu pahimmassa tapauksessa noin 800 m etäisyydelle turbiineista. Yksikään asuinrakennus ei ulotu mallinnuksessa 40 db(a) tai lomarakennus 35 db(a) vyöhykkeille. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 10
Kuva 2: Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä Nordex N117 HH141 3000 -voimalalla mallinnettuna POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 11
Havaintopiste (rakennus) Etäisyys lähimpään KKJ kaista 1 Itäkoordinaatti Pohjoiskoordinaatti Korkeus (m) Meluennuste (db(a)) Meluraja (db(a)) turbiiniin (m) (m) (m) 1 1354,6 1580376,0 6889091,0 135,5 35,48 40,00 2 1453,0 1580058,0 6887823,0 138,7 33,00 40,00 3 1034,8 1580946,0 6886961,0 133,4 34,87 40,00 4 989,3 1581444,0 6886841,0 136,5 35,55 40,00 5 1389,9 1582021,0 6886535,0 138,2 33,46 40,00 6 974,4 1582537,0 6887043,0 136,6 36,20 40,00 7 1865,9 1583640,0 6886711,0 140,6 30,47 40,00 8 1113,2 1583948,0 6889965,0 140,7 35,12 40,00 9 1331,2 1583754,0 6890532,0 138,8 34,28 35,00 10 952,5 1583213,0 6890666,0 140,8 36,48 40,00 11 1337,9 1581466,0 6891055,0 138,9 34,10 40,00 12 1193,5 1580848,0 6890506,0 135,9 34,71 40,00 13 849,4 1580996,0 6890094,0 138,2 38,22 40,00 14 833,6 1580943,0 6889687,0 138,4 38,61 40,00 Taulukko 4: Tuulipuistoa lähimpien rakennusten mallinnuksessa käytetyt minimietäisyydet voimaloihin, paikkakoordinaatit ja melutasot [db(a)]. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 12
Kuva 3: Keskiäänitasot tuulipuiston ympäristössä yhdellä Nordex N117 HH141 3000 sekä kahdeksalla Nordex N131 HH144,5 3000 -voimalalla mallinnettuna. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 13
6 Johtopäätökset Mallinnustulosten perusteella lähellä olevien asuinrakennusten melutasot alittavat tuulivoimakaavoituksen ulkomelutason suunnitteluohjearvot sekä päivällä että yöllä. Mallinnuksen perusteella, joillakin voimalatyypeillä, alueen länsipuolella sijaitsevien asuinrakennusten ympäristössä ollaan lähellä 40 db(a) yöohjearvoja. Myös idässä ja koillisessa sijaitsevien loma-asuntojen lähistöllä ollaan mallinnuksen perusteella lähellä 35 db (A) ohjearvoja. Mallinnuksessa ei ole kuitenkaan huomioitu mm. molempien asuinrakennusten ympäristössä sijaitsevien muiden rakennusten ääntä hiljentävää vaikutusta ja mm. tästä syystä äänentaso todennäköisesti asuinrakennusten ympäristössä on mallinnustulosta alhaisempi. Rakennuslupavaiheessa, kun voimalatyyppi tiedetään, on kuitenkin oltava tarkka erityisesti raportissa esitettyjen voimalapaikkojen 5, 8 ja 6 suhteen. Kuva kolme osoittaa, että äänen leviämisen suhteen voimalan korkeutta merkittävämpi tekijä on voimalan lähtömelutaso (taajuuskaistoittain). Alueella on tuulivoimaloiden lisäksi myös muita merkittäviä äänilähteitä. Muun muassa kaava-aluetta ympäröivät seututiet aiheuttavat liikennemelua ainakin osan vuorokaudesta. Liikennemelun vaikutusta ei ole mallinnuksissa huomioitu, mutta yleisesti ottaen esimerkiksi liikenteestä syntyvät äänet pääsääntöisesti peittävät tuulivoimaloiden tuottaman äänen alleen. POHJOIS-SATAKUNNAN TUULIVOIMAPUISTOJEN KAAVOITUSHANKE 14
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 15