Tuulivoimakohteiden välkevarjostusmallinnus - yhteisvaikutukset

Tuulivoimakohteiden välkevarjostusmallinnus - yhteisvaikutukset Kurikka Kalistanneva, Lehtivuoret, Matkussaari, Rasakangas ja Saunamaa Janne Martikainen Numerola Oy

Tulosten käyttö- ja jakeluoikeudet Tämä raportti on luottamuksellinen ja laadittu yksinomaan raportissa mainitun vastaanottajan käyttöön. Asiakas voi kuitenkin käyttää tämän selvityksen tuloksia lähtötietoina raportissa mainitun kohteen tuulivoimaan liittyvissä jatkoselvityksissä ja suunnittelutyössä (ympäristöselvitykset, kaavoitus jne.) sekä hankkeiden toimijoiden valinnassa. Tulosten jakelu selvitysten osapuolille (esim. hankekehittäjä, kaavoittaja, viranomaiset) on myös sallittu luottamuksellisena, mutta tieto jakelusta on toimitettava Numerola Oy:lle. Muutoin aineiston esittely ja jakaminen edellyttävät Numerolan lupaa. 2

Projektiraportin nimi ja kirjoittajat Tuulivoimakohteiden välkevarjostusmallinnus - yhteisvaikutukset: Kurikka Kalistanneva, Lehtivuoret, Matkussaari, Rasakangas ja Saunamaa Janne Martikainen, Numerola Oy Vastaanottaja Megatuuli Oy Maria Jussila Aineiston käyttöoikeus Sisältää Maanmittauslaitoksen avoimen tietoaineiston lisenssin (04/2015) (http://www.maanmittauslaitos.fi/avoimen-tietoaineiston-cc-40-lisenssi) alaista materiaalia. Tiivistelmä Raportti sisältää arvion Kurikan kaupungin alueella sijaitsevien viiden tuulivoimapuiston aiheuttamista välkevarjostusten yhteisvaikutuksista. Arviointi tehdään laskennallisten menetelmien avulla. Tuulivoimaloiden aiheuttaman välkevaikutuksen laskennassa käytetään turbiinityyppien Nordex N131 3.0 MW ja Vestas V136 3.45 MW valmistajien ilmoittamia teknisiä tietoja. Tulosten arvioinnissa käytetään ympäristöhallinnon esittämiä ohjearvoja tuulivoimarakentamisen suunnitteluun. Paikka ja aika Jyväskylä 8.12.2015 Projektin vastuuhenkilöt Janne Martikainen Asiatarkastus Erkki Heikkola, Pasi Tarvainen 3

Sisällysluettelo 1 Johdanto... 5 2 Välkevarjostusmallinnus... 8 2.1 Välkevarjostus... 8 2.2 Ohjearvot... 8 2.3 Mallinnusmenetelmä ja lähtöaineisto... 8 2.4 Välkevarjostusvaikutus puusto huomioiden... 10 3 Johtopäätökset... 15 4 Välkevarjostuksen laskentamenetelmä... 16 4

1 Johdanto Selvityksessä arvioidaan Kurikan kaupungin ja Teuvan kunnan alueella sijaitsevan 92 tuulivoimalan kokonaisuuden aiheuttamaa välkevarjostusvaikutusta. Turbiiniryhmä muodostuu viidestä tuulivoimapuistosta: Kalistanneva (KE ja KW), Lehtivuoret (LV), Matkussaari (MN ja MS), Rasakangas (RS) ja Saunamaa (SM). Kohteeseen sijoitettavien turbiinien paikat on esitetty kuvassa (Kuva 1) ja koordinaatit on annettu taulukossa (Taulukko 1). Analyysit suoritetaan turbiinityyppien Nordex N131 3.0 MW ja Vestas V136 3.45 MW teknisillä tiedoilla, napakorkeuksilla 144 m (roottorin halkaisija 131 m) ja 162 m (roottorin halkaisija 136 m). Taulukko 1: Turbiinin sijaintikoordinaatit ETRS-TM35FIN-koordinaatistossa ja maaston korkeus turbiinipaikalla. Turbiini E N Tyyppi korkeus [m] KE1 252875 6957677 Vestas-V136 151.9 KE2 254413 6959640 Vestas-V136 127.3 KE3 252713 6958769 Vestas-V136 148.6 KE4 253659 6957620 Vestas-V136 149.6 KE5 253250 6960123 Vestas-V136 139.5 KE6 253366 6958513 Vestas-V136 144.4 KE7 253772 6957201 Vestas-V136 156.8 KE8 252507 6957872 Vestas-V136 151.0 KE9 252831 6960103 Vestas-V136 143.3 KE10 253595 6959136 Vestas-V136 135.7 KE11 254908 6958183 Vestas-V136 131.6 KE12 253245 6957573 Vestas-V136 153.4 KE13 254523 6957066 Vestas-V136 148.1 KE14 254634 6958660 Vestas-V136 128.4 KE15 255163 6957233 Vestas-V136 170.0 KE16 253170 6959309 Vestas-V136 141.0 KE17 254177 6957224 Vestas-V136 147.6 KE18 253750 6958447 Vestas-V136 141.5 KE19 254206 6959041 Vestas-V136 133.4 KW1 251639 6960396 Vestas-V136 138.5 KW2 251361 6959166 Vestas-V136 139.5 KW3 252017 6960315 Vestas-V136 141.7 KW4 251207 6960390 Vestas-V136 132.8 KW5 251793 6959121 Vestas-V136 141.8 KW6 251537 6958492 Vestas-V136 145.1 KW7 251103 6962316 Vestas-V136 145.2 KW8 251050 6959386 Vestas-V136 138.8 KW9 252046 6958191 Vestas-V136 149.2 KW10 250817 6959872 Vestas-V136 132.1 KW11 252257 6961321 Vestas-V136 139.4 KW12 252644 6961114 Vestas-V136 143.5 KW13 251739 6961252 Vestas-V136 134.7 KW14 252424 6960192 Vestas-V136 143.3 5

KW15 250611 6960471 Vestas-V136 132.7 KW16 251275 6961340 Vestas-V136 138.2 KW17 252200 6958936 Vestas-V136 143.4 LV1 255927 6955356 Nordex-N131 148.7 LV2 256150 6954244 Nordex-N131 174.9 LV3 257358 6954073 Nordex-N131 161.4 LV4 256330 6953738 Nordex-N131 167.7 LV5 256605 6952624 Nordex-N131 163.9 LV6 256551 6954798 Nordex-N131 179.8 LV7 256198 6953175 Nordex-N131 167.6 LV8 256512 6955334 Nordex-N131 153.3 LV9 257133 6954952 Nordex-N131 157.7 MN1 247181 6954203 Vestas-V136 134.2 MN2 247949 6954838 Vestas-V136 139.3 MN3 245995 6954331 Vestas-V136 127.7 MN4 246443 6954432 Vestas-V136 129.5 MN5 247995 6953845 Vestas-V136 140.7 MN6 248693 6954026 Vestas-V136 146.6 MN7 247557 6954908 Vestas-V136 134.3 MN8 248509 6954653 Vestas-V136 144.5 MN9 245339 6954522 Vestas-V136 125.7 MN10 247601 6954158 Vestas-V136 136.8 MN11 245742 6954740 Vestas-V136 127.6 MN12 246837 6954366 Vestas-V136 130.1 MN13 248024 6954314 Vestas-V136 138.8 MS1 250957 6953080 Vestas-V136 164.6 MS2 250713 6952417 Vestas-V136 161.3 MS3 250258 6952598 Vestas-V136 169.2 MS4 251667 6952756 Vestas-V136 166.7 MS5 248532 6951289 Vestas-V136 152.7 MS6 247905 6951473 Vestas-V136 141.5 MS7 247220 6951478 Vestas-V136 135.3 MS8 248883 6952637 Vestas-V136 151.8 MS9 249680 6952220 Vestas-V136 167.2 MS10 251095 6952286 Vestas-V136 157.8 MS11 249308 6952359 Vestas-V136 163.7 MS12 252235 6952258 Vestas-V136 161.5 MS13 251828 6952031 Vestas-V136 154.0 MS14 248723 6951859 Vestas-V136 155.6 MS15 249383 6953015 Vestas-V136 161.9 MS16 248369 6952717 Vestas-V136 142.4 MS17 248183 6952155 Vestas-V136 140.5 RK1 248683 6960012 Nordex-N131 136.0 RK2 248121 6959609 Nordex-N131 128.4 RK3 249023 6959045 Nordex-N131 147.3 RK4 248477 6958803 Nordex-N131 143.3 6

RK5 248417 6958153 Nordex-N131 138.6 RK6 248690 6957348 Nordex-N131 141.8 RK7 248813 6956769 Nordex-N131 144.6 RK8 249319 6957940 Nordex-N131 154.4 RK9 248500 6955628 Nordex-N131 144.0 SM1 249443 6948080 Nordex-N131 150.7 SM2 250298 6949845 Nordex-N131 154.8 SM3 249480 6949088 Nordex-N131 168.8 SM4 248885 6948503 Nordex-N131 162.9 SM5 247746 6947498 Nordex-N131 146.6 SM6 248124 6948419 Nordex-N131 165.7 SM7 248727 6947453 Nordex-N131 151.9 SM8 247948 6946843 Nordex-N131 133.1 Kuva 1: Tuulivoimaloiden sijainnit Kurikassa ja Teuvalla. 7

2 Välkevarjostusmallinnus 2.1 Välkevarjostus Välkevarjostuksella tarkoitetaan tilannetta, jossa Aurinko paistaa tarkastelupisteeseen pyörivän roottorin läpi. Tällöin katselija havaitsee välkkyvän varjon, joka voi ulottua pisimmillään 1-3 km etäisyydelle voimalasta. Välkevaikutuksen etäisyyteen ja kestoon vaikuttavat tuulivoimalan korkeus ja roottorin halkaisija, vuoden- ja vuorokaudenaika, maaston muodot sekä näkyvyyttä rajoittavat tekijät kuten kasvillisuus ja pilvisyys. Välkevaikutuksen kohdistuminen tiettyyn kohteeseen voidaan ajoittaa tarkasti, joten vaikutusta voidaan rajoittaa ohjelmoimalla tuulivoimala pysähtymään välkkeen kannalta kriittisiksi ajoiksi. Suomen sijainnin vuoksi yksittäisen tuulivoimalan välkevaikutus kohdistuu valtaosin voimalan pohjoispuolelle (päiväaika) sekä lounais- ja kaakkoispuolille (aamu- ja ilta-ajat). Voimala aiheuttaa välkevaikutusta eteläpuolelleen vain, jos voimala sijaitsee joko Kravun kääntöpiirin eteläpuolella tai pohjoisen napapiirin pohjoispuolella. Välkevarjostuksen laskenta voi perustua joko ns. astronomisen maksimivälkkeen (worst case) tai todennäköisen tilanteen (real case) mallinnukseen. Astronomisen maksimivälkkeen laskennassa oletetaan, että päiväaikaan Aurinko paistaa jatkuvasti, tuulivoimalan roottori pyörii jatkuvasti, ja roottori on aina kohtisuorassa Aurinkoa kohden. Todennäköisen tilanteen mallinnuksessa otetaan huomioon paikallinen tilastollinen aineisto auringonpaisteen määrästä ja ajoittumisesta sekä tuulen suuntien ja nopeuksien jakautumisesta. Tämän selvityksen välkelaskenta perustuu todennäköisen tilanteen mallinnukseen. 2.2 Ohjearvot Tuulivoimaloiden varjostusvaikutukselle ei ole Suomessa määritelty ohjearvoja. Ympäristöministeriön ohjeissa tuulivoimapuiston suunnitteluun suositellaan käytettäväksi muiden maiden suosituksia välkemäärien osalta 1. Tanskassa on määritetty vuotuisen välketuntimäärän suositusarvoksi 10 h. Ruotsissa vastaava suositusarvo on 8 h ja korkeintaan 30 minuuttia päivässä 2. Näiden ohjearvojen käyttö edellyttää todennäköisen välketilanteen laskentaa. Mikäli välketuntien arvioinnissa käytetään laskennallista maksimituntimäärää, voidaan välkevaikutuksien ohjearvona käyttää Saksassa käytettävää 30 h raja-arvoa. Tässä raportissa analysoitu välkevaikutus vastaa todellista odotettavissa olevaa välketuntimäärää, ja näin ollen suunnitteluohjearvona voidaan käyttää esimerkiksi yllä mainittuja Tanskan ja Ruotsin ohjearvoja 8 tai 10 tuntia. 2.3 Mallinnusmenetelmä ja lähtöaineisto Tuulivoimaloiden aiheuttama vilkkuva varjostus (shadow flicker) arvioitiin geometrisella laskentamallilla, joka huomioi auringon paikan vuoden eri aikoina, tuulivoima-alueen ja sen ympäristön maastonmuodot sekä tuuliturbiinien dimensiot (Numerola Oy:n implementoima malli). Laskennan tuloksena saadaan tieto siitä, kuinka monta tuntia vuodessa alueen eri kohteet ovat vilkkuvan varjostuksen alaisena. Tulosta 1 Tuulivoimarakentamisen suunnittelu, Ympäristöhallinnon ohjeita 4 2012, Ympäristöministeriö, 2012. 2 Boverket: Vindkraftshandboken, Planering och prövning av vindkraftverk på land och i kustnärä vattenområden, 2009. 8

havainnollistetaan tasa-arvokäyrästöllä, jonka perusteella voidaan arvioida varjostusvaikutusta tarkastelualueella. Laskennassa on käytetty aiemmin mainittuja turbiinityyppejä ja -mitoituksia. Tarkastelualueiden maanpinnan korkeuserot on saatu Maanmittauslaitoksen aineistosta Korkeusmalli 10 m. Korkeusdatan resoluutio on 10 m ja tarkkuus 1.4 m. Laskennassa huomioitiin korkeuserot siten, että jos auringon, turbiinin ja tarkastelupisteen kautta kulkeva jana leikkaa maanpintaa, niin varjostusta ei esiinny. Varjostusvaikutus laskettiin 1.5 m korkeudelle maanpinnasta. Auringonpaistekulman rajana horisontista käytettiin kolmea astetta, jonka alle menevää säteilyä ei oteta huomioon varjostuksessa. Turbiinin lapojen aiheuttama varjo heikkenee asteittain liikuttaessa etäämmälle turbiinista, eikä tietyn etäisyyden jälkeen varjo ole enää ihmissilmin havaittavissa. Tämä etäisyys riippuu turbiinin lavan leveydestä, ja esimerkiksi Ruotsin tuulivoimarakentamisen suunnitteluohjeistuksessa määritellään, että välkevarjostus huomioidaan mikäli lapa peittää vähintään 20 % Auringosta. Käytännössä tämä asettaa lavan leveydestä riippuvan maksimietäisyyden yksittäisen turbiinin aiheuttamalle välkevaikutukselle, eikä sen ulkopuolella välkevaikutusta ole. Yleensä välkelaskennan maksimietäisyyden laskenta perustuu lavan keskimääräiseen leveyteen, joka määrää maksimietäisyyden. Käytännössä turbiinin lapa ei ole vakiolevyinen: Levein kohta sijaitsee lähellä turbiinin napaa, ja lapa kapenee huomattavasti kärkeä kohti liikuttaessa. Tällä perusteella lavan tyven välkevaikutus ulottuu huomattavasti pidemmälle kuin lavan kärjen, mikäli arviointiperusteena käytetään Auringon peittoastetta. Tässä selvityksessä välkelaskennassa ei ole käytetty tavanomaista maksimietäisyyttä, vaan on huomioitu turbiinin muuttuva lapaprofiili. Laskentamenetelmän yksityiskohdat on kuvattu luvussa 4. Todelliseen välkevaikutukseen vaikuttavat turbiinien käyttöaste, puusto ja paikallinen säätila (pilvisyys ja tuulisuus). Jos esimerkiksi tuulen suunta on kohtisuorassa auringon ja tarkastelupisteen välistä linjaa vasten, ei varjostusvaikutusta esiinny. Varjostuksen laskennassa turbiinin orientaatio voidaan määrittää, jolloin roottori oletetaan tiettyyn suuntaan asetetuksi ympyrätasoksi. Laskenta on suoritettu kuudella eri turbiinien orientaatiolla. Tämä vastaa 12 tuulen suuntasektorin varjostustuloksia, sillä vastakkaiset tuulensuunnat aiheuttavat välkkeen kannalta efektiivisesti saman roottorin orientaation. Kullakin tuulen suunnalla laskettua välketuntimäärää on skaalattu Suomen tuuliatlaksesta saatavan suuntasektorin esiintymisfrekvenssillä ja suuntakohtaisesta nopeusjakaumasta määritellyn turbiinin käyntinopeuksien ajallisella osuudella. Käynnistysnopeutta alemmissa tai pysäytysnopeutta korkeammissa tuulissa turbiinit ovat paikallaan, jolloin roottorin pyörimisestä aiheutuvaa valon välkkymistä ei esiinny. Suomen tuuliatlaksen tuulisuusestimaatti on otettu tuulivoima-alueen keskeltä korkeudelta 150 m, ja sen perusteella lasketut suuntasektorikohtaiset osuudet turbiinin käyntinopeusvälille osuville tuulille on lueteltu taulukossa (Taulukko 2). Paikallinen pilvisyys on huomioitu skaalaamalla eri roottoriorientaatioilla laskettuja varjostusaikoja Seinäjoen Pelmaan sääsasemalta mitattujen auringonpaistetuntien suhteellisella osuudella teoreettisesta maksimipaistetuntien määrästä 3. Pelmaan sääaseman kuukausittaiset auringonpaistetunnit on koottu taulukkoon (Taulukko 3). Suuntakohtaisesti skaalatut välketuntimäärät yhteen laskien saadaan arvio todellisesta, säätilan huomioonottavasta välketuntimäärästä tarkastelualueella. 3 P. Pirinen et al.: Tilastoja Suomen ilmastosta 1981-2010, Ilmatieteen laitos, Raportteja 2012:1. 9

Taulukko 2: Suuntasektorikohtaiset osuudet yli 3 m/s tuulennopeuksille Suomen tuuliatlaksen perusteella. Suuntasektori 0/180 30/210 60/240 90/270 120/300 150/330 Yli 3 m/s osuus 0.171 0.218 0.185 0.127 0.116 0.122 Taulukko 3: Auringonpaisteen kuukausittaiset todennäköisyydet Seinäjoen Pelmaan sääasemalla. Kuukausi Auringonpaisteen todennäköisyys Tammikuu 0.168 Helmikuu 0.317 Maaliskuu 0.359 Huhtikuu 0.441 Toukokuu 0.488 Kesäkuu 0.452 Heinäkuu 0.466 Elokuu 0.424 Syyskuu 0.361 Lokakuu 0.254 Marraskuu 0.171 Joulukuu 0.119 2.4 Välkevarjostusvaikutus puusto huomioiden Mallinnetut arviot todellisten välketuntien vuotuisesta määrästä on esitetty karttakuvana (Kuva 3). Kaikilla tarkastelluilla asunnoilla välkevaikutus jää selvästi alle 8 tunnin raja-arvon. Tässä mallinnuksessa on huomioitu paikallisen puuston vaikutus turbiinien näkyvyyteen ja välkevaikutukseen. Puun korkeudet on määritetty Maanmittauslaitoksen laserkeilausaineistosta, joka on saatavilla Kurikan ja Teuvan alueelle (www.maanmittauslaitos.fi/digituotteet/laserkeilausaineisto). Laserkeilausaineistosta käsittelemällä saatu puunkorkeus on esitetty karttakuvana (Kuva 2). Suomen olosuhteissa puusto rajoittaa merkittävästi näkyvyyttä turbiineille ja vähentää vuotuista välkevarjostusvaikutusta. 10

Kuva 2: Laserkeilausaineistosta saatu puunkorkeus. Taulukossa (Taulukko 4) on määritelty tuulivoimaloiden ympäristöstä kolme vertailukiinteistöä, joiden kohdilla välkevaikutusta tarkastellaan tarkemmin. Taulukkoon on listattu myös vuotuinen välkevarjostusaika näiden kiinteistöjen kohdilla ja kiinteistöihin kohdistuvat suurimmat päiväkohtaiset välkeajat. Päiväkohtaisista välkeajoista nähdään, että välkeaika pysyy kaikkina päivinä tutkittujen rakennusten kohdilla alle 30 minuutin ja vuosittainen välkeaika alle 8 tunnin. Vertailukiinteistöjen paikat suhteessa tuulivoimaloihin on esitetty karttapohjalla (Kuva 4). Välkkeen ajoittuminen vuoden- ja vuorokaudenaikojen suhteen vertailukiinteistöjen K1 ja K2 kohdilla on esitetty taulukoissa (Taulukko 5 - Taulukko 6): K1: helmi- ja lokakuulle kello 6-10 aamulla, K2: helmi-, loka- ja marraskuulle kello 8-10 ja 14-16 päivällä, K3: Ei välkettä ollenkaan. 11

Taulukko 4: Vertailukiinteistöjen koordinaatit ETRS-TM35FIN-koordinaatistossa sekä vuotuinen välkeaika ja päivittäinen maksimivälkeaika kiinteistöjen kohdilla. Kiinteistö E N Välkeaika min/a Päivän maksimivälkeaika min K1 255114 6955269 40 3 K2 256253 6956126 181 11 K3 250333 6962239 0 0 Kuva 3: Tuulivoimaloiden aiheuttama välketuntien määrä. 12

Kuva 4: Vertailukiinteistöjen paikat. Taulukko 5: Välkevaikutuksen ajoittuminen ja kesto minuutteina kiinteistön K1 kohdalla. Kellonaika 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 Tammikuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Helmikuu 0 0 0 13 8 0 0 0 0 0 0 0 21 Maaliskuu 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Huhtikuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Toukokuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Kesäkuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Heinäkuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Elokuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Syyskuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Lokakuu 0 0 0 11 6 0 0 0 0 0 0 0 18 Marraskuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Joulukuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Yhteensä 0 0 0 25 15 0 0 0 0 0 0 0 40 13

Taulukko 6: Välkevaikutuksen ajoittuminen ja kesto minuutteina kiinteistön K2 kohdalla. Kellonaika 0-2 2-4 4-6 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-24 Tammikuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Helmikuu 0 0 0 0 12 4 92 0 0 0 0 0 109 Maaliskuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Huhtikuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Toukokuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Kesäkuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Heinäkuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Elokuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Syyskuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Lokakuu 0 0 0 0 10 0 32 0 0 0 0 0 42 Marraskuu 0 0 0 0 0 0 30 0 0 0 0 0 30 Joulukuu 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Yhteensä 0 0 0 0 23 4 154 0 0 0 0 0 181 14

3 Johtopäätökset Raportissa on esitetty Kurikan kaupungissa ja Teuvan kunnassa sijaitsevien Kalistannevan, Lehtivuorten, Matkussaaren, Rasakankaan ja Saunamaan tuulivoimapuistojen yhteensä ympäristölleen aiheuttaman välkevarjostusvaikutuksen laskennallinen arvio. Välkevarjostusmallinnuksen mukaan vuotuinen välkevarjostusaika jää alle 8 tunnin tarkasteltujen rakennusten kohdalla ja samoin päivittäinen maksimivälkeaika alittaa 30 minuuttia. Tässä mallinnuksessa on huomioitu paikallisen puuston vaikutus turbiinien näkyvyyteen ja välkevaikutukseen. Suomen olosuhteissa puusto rajoittaa merkittävästi näkyvyyttä turbiineille ja vähentää vuotuista välkevaikutusta. Puuston korkeus on mallinnettu käyttäen Maanmittauslaitoksen kautta saatavaa laserkeilausaineistoa, joka on tuotettu vuonna 2014. Metsänhoidolliset toimenpiteet voivat vaikuttaa saatuihin tuloksiin voimakkaasti. 15

4 Välkevarjostuksen laskentamenetelmä Välkevaikutuksen laskennassa hyödynnetään taivaanpallon käsitettä, joka on maapallon maantieteellistä koordinaatistoa vastaava kuvitteellinen kuori katsottaessa maapallolta taivaalle. Samalla tavoin kuin paikan sijainti maapallolla voidaan ilmoittaa pituus- ja leveyspiirien avulla, voidaan taivaankappaleiden paikat taivaanpallolla ilmoittaa kahden koordinaatin (rektaskensio ja deklinaatio) avulla. Aurinko kulkee vuoden aikana taivaanpallolla kääntöpiirien väliin asettuvalla nauhalla, ja Auringon esiintymistiheys kyseisellä nauhalla voidaan esittää tiheysfunktiona. Tiettyyn pisteeseen kohdistuvaa vuotuista välkevaikutusta laskettaessa tarkastellaan sitä osaa taivaanpallosta, joka näkyy pisteeseen tuulivoimaloiden roottorikehien läpi. Näkyvyyden arvioinnissa otetaan huomioon paikallinen maaston korkeusaineisto. Mikäli kääntöpiirien väliin asettuva nauha ei näy roottorikehien läpi, tarkastelupisteeseen ei kohdistu välkevaikutusta. Muussa tapauksessa yksittäisen turbiinin aiheuttamien välketuntien määrä saadaan integroimalla tiheysfunktiota turbiinin roottorikehän läpi näkyvällä taivaanpallon osuudella. Turbiinien yhteisvaikutus saadaan summaamalla turbiinikohtaiset välketunnit ottaen kuitenkin huomioon mahdolliset päällekkäisyydet roottorikehien peittämissä alueissa. Laskenta suoritetaan erikseen turbiinien eri orientaatioille, joita skaalataan suuntakohtaisilla tuulisuusosuuksilla. Huomioitaessa kuukausittaista (tai muuta lyhytaikaista) vaihtelua auringonpaisteen todennäköisyydessä, taivaanpallon nauha jaetaan vastaaviin osiin Auringon deklinaation mukaan. Tiheysfunktio määritellään näissä osissa erikseen, ja integroinnin tuloksia skaalataan kuukausikohtaisilla todennäköisyyksillä. Turbiinin lapojen aiheuttama varjo heikkenee asteittain liikuttaessa etäämmälle turbiinista, eikä tietyn etäisyyden jälkeen varjo ole enää ihmissilmin havaittavissa. Tämä etäisyys riippuu turbiinin lavan leveydestä, ja esimerkiksi Ruotsin ja Saksan tuulivoimarakentamisen suunnitteluohjeistuksessa määritellään, että välkevarjostus huomioidaan, mikäli lapa peittää vähintään 20 % Auringosta. Käytännössä tämä asettaa lavan leveydestä riippuvan maksimietäisyyden yksittäisen turbiinin aiheuttamalle välkevaikutukselle, eikä sen ulkopuolella välkevaikutusta ole. Kun lavan leveys on w metriä, niin 20 % Auringon peittoon perustuvan välkevarjostuksen maksimietäisyyden määrittämiseen voidaan johtaa laskentakaava maksimietäisyys = (5 * d * w)/1 097 780, missä d on etäisyys Aurinkoon (150 000 000 km). Yleensä välkelaskennan maksimietäisyyden laskenta perustuu lavan keskimääräiseen leveyteen, joka määrää maksimietäisyyden. Käytännössä turbiinin lapa ei ole vakiolevyinen: Levein kohta sijaitsee lähellä turbiinin napaa ja lapa kapenee huomattavasti kärkeä kohti liikuttaessa. Tällä perusteella lavan tyven välkevaikutus ulottuu huomattavasti pidemmälle kuin lavan kärjen, mikäli arviointiperusteena käytetään Auringon peittoastetta. Seuraavassa kaaviokuvassa on esitetty yksinkertaistettu malli tyypillisestä profiilista, jossa lavan maksimileveys on H etäisyydellä L lavan tyvestä. Lavan kokonaispituus on R ja lavan leveys 90 % etäisyydellä tyvestä on h. Lavan oletetaan kapenevan lineaarisesti arvosta H arvoon h liikuttaessa maksimikohdasta kärkeen. Tavanomaisesti välkelaskennassa turbiinin keskimääräinen leveys määritetään parametrien H ja h keskiarvona (esim. WindPRO Shadow). 16

Kuva 5: Turbiinin lavan yksinkertaistettu profiili. Tämän raportin välkelaskennassa huomioidaan lavan leveyden muuttuminen laskemalla leveyksiä H ja h vastaavat välkevarjostuksen maksimietäisyydet D H ja D h: D H(h) = (5 * d * H(h))/1 097 780. Jos laskentapisteen ja turbiinin välinen etäisyys on pienempi kuin D h, niin välkelaskennassa huomioidaan turbiinin roottori kokonaisuudessaan (säde R). Jos etäisyys on suurempi kuin D H, niin turbiinin välkevaikutus tulkitaan nollaksi, eikä turbiinia huomioida välkevaikutuksen laskennassa. Mikäli laskentapisteen ja turbiinin välinen etäisyys t liikkuu arvojen D h ja D H välillä, niin laskennassa huomioitava roottorin säde r muuttuu lineaarisesti arvosta R arvoon L: r = L (t - D h)/(d H D h) + R (D H t)/(d H D h). Tällä tavoin välkelaskennassa huomioidaan turbiinin muuttuva lapaprofiili, ja saadaan realistisempia tuloksia kuin olettamalla tietty keskimääräinen lavan leveys ja sitä vastaava kiinteä maksimietäisyys. Välkelaskennassa tarvittavia laskentaparametreja ovat H, h ja L. Turbiinityypin Nordex N131 lavan maksimileveys H on 4 m, ja valmistajan ilmoittama keskimääräinen leveys on noin 2.4 m. Lavan leveimmän kohdan oletetaan sijaitsevan 10 % etäisyydellä tyvestä eli L=0.1*R. Tarkkaa tietoa parametrin h arvosta ei ollut käytettävissä, mutta keskimääräisen leveyden perusteella käytettiin arvoa 1 m. Turbiinityypille Vestas V136 lavan tarkkaa muotoa ei ole tiedossa, ainoastaan maksimileveys 4.1 m. Lavan oletettiin olevan koolla suhteutettuna saman muotoinen. 17