Zagadnienie migotania cienia i zarządzanie nim w niemieckich procesach wydawania decyzji dla farm wiatrowych

Zagadnienie migotania cienia i zarządzanie nim w niemieckich procesach wydawania decyzji dla farm wiatrowych Energetyka wiatrowa a zdrowie człowieka 23 czerwca 2016 r., Warszawa Oliver Thomas, BBB Umwelttechnik GmbH 2

Histora przedsiębiorstwa, założyciele oraz biura 1996: Utworzenie BBB Umwelttechnik jako dewelopera projektów 2004: Usługi doradztwa technicznego dla przedsiębiorstw energetycznych, inwestorów, deweloperów oraz banków Gerhard Binotsch Klaus Bergmann Joachim Binotsch 3

Zakres świadczonych usług doradczych / europejskie referencje w zakresie badań hałasu i migotania cienia Techniczne due diligence Nadzór nad budową Pomiary wiatru Zamówienia i przetargi Ocena produktywno ści Ekspertyzy Analizy wykonalności Zarządzanie projektem Szczegółowe planowanie 4

Plan prezentacji 1. Informacje wstępne 1.1 Definicja migotania cienia 2. Oddziaływanie i limity imisji 2.1 Ramy prawne 2.2 Oddziaływanie migotania cienia 2.3 Limity imisji w Niemczech 3. Ocena imisji migotania cienia 3.1 Metody przewidywania migotania cienia 4. Oddziaływania eksploatacyjne, rozwiązania techniczne i monitoring 4.1 Oddziaływania eksploatacyjne 4.2 Rozwiązania techniczne (moduł cienia) 4.3 Monitoring 5

1. Informacje wstępne 1.1 Definicja migotania cienia Obrót wirnika turbiny wiatrowej może powodować okresowe zacienianie sąsiednich terenów mieszkalnych Występowanie efektu migotania cienia zależy od różnych czynników: Lokalizacji turbiny Wysokości piasty / średnicy wirnika turbiny Lokalizacji miejsca imisji Ukształtowania terenu i występujących przeszkód Położenia słońca (kierunek / wysokość) Długości dnia (od wschodu do zachodu słońca) Intensywności nasłonecznienia (zachmurzenie) Kierunku wiatru Prędkości wiatru Źródło: Fichtner (zmodyfikowane) 7

2. Oddziaływanie i limity imisji 2.1 Ramy prawne Podstawa prawna: Federalna ustawa o kontroli imisji zapobieganie szkodliwemu oddziaływaniu zanieczyszczenia powietrza, hałasu, wibracji i podobnych zjawisk na środowisko Definicje: Szkodliwe oddziaływanie na środowisko w znaczeniu użytym w niniejszej ustawie oznacza wszelkie imisje, które ze względu na swój charakter, zakres lub czas trwania mogą spowodować zagrożenia, znaczące pogorszenie lub poważne uciążliwości dla społeczeństwa lub otoczenia. Imisje w znaczeniu użytym w niniejszej ustawie oznaczają wszelkie zanieczyszczenia powietrza, hałas, wibracje, promieniowanie świetlne lub cieplne oraz podobne oddziaływania na środowisko, mające wpływ na istoty ludzkie, zwierzęta i rośliny, glebę, wodę, atmosferę oraz obiekty kulturowe i inne dobra materialne. Szczegółowe wytyczne Federalnej / Państwowej Grupy Roboczej ds. Kontroli Zanieczyszceń (LAI) są wykorzystywane do określania wymagań na poziomie władz. 9

2. Oddziaływanie i limity imisji 2.2 Oddziaływanie migotania cienia Zgodnie z ustawową definicją migotanie cienia uznaje się za imisję Migotanie cienia nie pociąga za sobą żadnych bezpośrednich zagrożeń dla zdrowia publicznego (innych niż hałas) Migotanie cienia jest uznawane przez lokalnych mieszkańców za irytujące Określenie granic istotności oraz odpowiednich wartości granicznych nie na mocy prawa, ale w wytycznych technicznych Chronione wartości: ludzie, nie zwierzęta Źródło: BWE 10

2. Oddziaływanie i limity imisji 2.3 Limity imisji w Niemczech Odpowiednie wartości graniczne opierają się o zasadę istotności i wynikają z badań prowadzonych przez Uniwersytet w Kilonii Astronimicznie maksymalne zacienienie (najgorszy przypadek): Praca ciągła turbin Wystarczające nasłonecznienie Wirnik w położeniu prostopadłym do punktu imisji Wartość graniczna astronomicznie maksymalnego zacienienia: maks. 30 h/rok maks. 30 min/dzień (nie dłużej niż przez 3 dni w roku) Wartość graniczna rzeczywistego zacienienia: maks. 8 h/rok maks. 30 minut/dzień 11

2. Oddziaływanie i limity imisji 2.3 Limity imisji w Niemczech Wartości graniczne mają zastosowanie dla każdego pojedynczego punktu imisji Wartości graniczne maja zastosowanie wyłącznie do terenów mieszkalnych W przypadku terenów o innym przeznaczeniu, w tym szkół itp., należy wykonać indywidualną analizę przypadku Zły przykład (Źródło: betterplan.squarespace.com) Punkty imisji obejmują budynki (w tym okna, na które oddziaływanie wywiera wpływ), ale również tereny przyległe, np. tarasy, balkony. Stajnie itp. nie podlegają ochronie. Wartości graniczne muszą być przestrzegane w odniesieniu do całkowitej ekspozycji (poprzednie obciążenie + dodatkowe obciążenie = całkowite obciążenie) skumulowanej od wszystkich turbin wiatrowych Zacienienie ma miejsce wyłącznie, gdy wysokość słońca jest większa lub równa 3 (ze względu na przeszkody i rozpraszanie światła w atmosferze) oraz co najmniej 20% słońca jest zasłonięte przez łopaty (mniejsze różnice w jasności nie spowodują zacienienia). 12

3. Ocena imisji migotania cienia 3.1 Metody przewidywania migotania cienia W trakcie procedury wydawania pozwoleń należy obliczyć zasięg oddziaływania rzucanego cienia. Należy wyjaśnić następujące kwestie: Czy zabudowania mieszkalne znajdują się w strefie oddziaływania imisji cienia powodowanej przez planowaną farmę wiatrową? Czy na budynki te oddziaływuje cień z innych turbin wiatrowych? Jaki jest skumulowany czas trwania maksymalnego zacienienia? Czy możliwe jest przekroczenie określonych limitów ekspozycji? Prognozy są wykonywane za pomocą specjalistycznego oprogramowania (np. WindPro) Prognozy muszą odnosić się do astronomicznie maksymalnego możliwego czasu trwania zacienienia (rzeczywisty czas trwania zacienienia zależy od parametrów stochastycznych, np. prawdopodobieństwa wystąpienia nasłonecznienia oraz kierunku wiatru). 14

3. Ocena imisji migotania cienia 3.1 Metody przewidywania migotania cienia Podstawowa procedura: Konfiguracja projektu (istniejące/planowane turbiny wiatrowe, model wysokości) Obliczenia testowe na potrzeby stworzenia mapy z izoliniami cienia Identyfikacja budynków w zasięgu oddziaływania / układu receptorów Obliczenie czasu trwania astronomicznie maksymalnego zacienienia dla wszystkich receptorów (poprzednie obciążenie + dodatkowe obciążenie = całkowite obciążenie) Weryfikacja zgodności w zakresie zastosowania wartości granicznych ekspozycji oraz możliwości ich przekroczenia Poza określeniem oczekiwanego czasu trwania zacienienia w każdym punkcie imisji możliwe jest również stworzenie map przedstawiających izolinie lub kalendarzy określających odpowiednie dni i godziny. Wykorzystanie parametrów stochastycznych pozwala oszacować rzeczywisty/prawdopodobny czas trwania zacienienia. 15

3. Ocena imisji migotania cienia 16

3. Ocena imisji migotania cienia 17

4. Oddziaływania eksploatacyjne, rozwiązania techniczne i monitoring 4.1 Oddziaływania eksploatacyjne Jeżeli wirnik nie obraca się lub słońce nie świeci, wystąpienie migotania cienia nie jest możliwe. Jeżeli w jednym punkcie imisji wartość graniczna jest przekroczona, rzucająca cień turbina wiatrowa musi zostać wyłączona. Wyłączenia turbin prowadzą do strat produkcji. Wynikowe straty są silnie zależne od parametrów danego projektu (łączna liczba godzin przekroczeń). Normalnie straty są pomijalne (rzędu promili). Implementacja wyłączeń turbin wiatrowych jest technicznie realizowana przez moduły cienia Punkt imisji Poprzednie obciążenie Czas trwania zacienienia Dodatkowe obciążenie Całkowite obciążenie Wyłączenie Dodatkowe obciążenie A 10:15 19:45 30:00 00:00 B 00:00 22:48 22:48 00:00 C 00:00 32:15 32:15 02:15 D 29:15 04:35 33:50 03:50 E 45:48 00:00 45:48 00:00 F 31:25 14:54 46:19 14:54 G 00:10 30:00 30:10 00:10 H 04:54 04:47 09:41 00:00 Razem (najgorszy przypadek) 21:09 Straty (najgorszy przypadek) 0.24% 19

4. Oddziaływania eksploatacyjne, rozwiązania techniczne i monitoring 4.2 Rozwiązania techniczne (moduł cienia) Nowoczesne moduły cienia niezależnie obliczają zacienienie w każdym zaprogramowanym punkcie imisji, kumulując obliczenia w ciągu całego roku. Jeżeli istnieje możliwość przekroczenia dopuszczalnych wartości, odpowiednia turbina jest wyłączana na tak długo, jak to konieczne. 1 moduł cienia może równocześnie monitorować wszystkie turbiny w ramach farmy wiatrowej. Moduł cienia (źródło: Northtec) Dokładny kształt budynków dotkniętych oddziaływaniem można zaprogramować w module cienia (choć w prognozie są reprezentowane jako kropki). Standardowo do weryfikacji intensywności nasłonecznienia wykorzystuje się czujniki światła (czy jest wystarczająco silne I > 120 W/m² aby wytworzyć cienie). Jeżeli taki czujnik jest wykorzystywany, roczny limit jest określony na poziomie 8 h/rok. Czujnik światła (źródło: Northtec) 20

4. Oddziaływania eksploatacyjne, rozwiązania techniczne i monitoring 4.3 Monitoring Klauzule specyficzne dla danego projektu odnoszące się do zacienienia są standardowym elementem pozwoleń Operator musi przestrzegać warunków określonych w pozwoleniu władze kontrolują ich przestrzeganie Normalnie wszelkie dane dotyczące czasu trwania nasłonecznienia i czasów wyłączeń są przechowywane przez turbinę wiatrową. Na życzenie są one przekazywane władzom Dodatkowe przepisy wymagają regularnego czyszczenia czujników światła W zakresie programowania modułu cienia należy przygotować protokoły (obserwując wszystkie punkty imisji zgodnie z warunkami określonymi w pozwoleniu). 21

BBB Umwelttechnik Competence in Wind Energy Knowledge for your Success. www.bbb-umwelt.com 22