Spredningsberegninger Forus Nord Energisentral

Transkript

1 Spredningsberegninger Forus Nord Energisentral Click here to enter text. Status: Endelig utgave Dato: Utarbeidet av: Dag Borgnes Lyse Neo AS

2 Rapport Lyse Neo AS Dato: : Forus Nord Energisentral Dok. ID: Tittel.: Deres ref: Utarbeidet av: Kontrollert av: Status: Sammendrag: Sammendrag Hege Monsen-Wiggins Dag Borgnes Sven Danielsen/Einar Kjerschow Endelig utgave Norsk Energi har på oppdrag fra Lyse Neo AS utført spredningsberegninger for utslipp til luft fra planlagt ny energisentral på Forus. Energisentralen er planlagt basert på naturgass. Ved vurdering av beregningsresultatene har vi lagt til grunn 50%-regel basert på luftkvalitetskriteriet for NO 2. Dette samsvarer med foreslått endring i forurensningsforskriften. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av Breeze Aermod som bygger på modeller utarbeidet av Environmental Protection Agency (EPA). Spredningsberegningene er utført med følgende konservative beregningsforutsetninger: vi har benyttet maksimal effekt kontinuerlig i hele perioden januar til og med mars, samt i november og desember. Dette er konservativt, da maksimal effekt kun vil forekomme på de kaldeste timene på vinteren utslipp av NO x på 150 mg/nm 3, som er høyere enn forventet grenseverdi på 100 mg/nm 3 spredningsberegningene er utført med en utløpstemperatur på 125 grader. Dette er konservativt, da reell utløpstemperatur vil være ca 180 grader og økt utløpstemp gir redusert bakkekonsentrasjonsbidrag Beregningene viser maksimalt timemiddelkonsentrasjonsbidrag av NO 2 på drøyt 17 µg/m 3 dersom en konservativt forutsetter at all NO x i utslippet omdannes til NO 2. Dette betyr at bakkekonsentrasjonsbidraget er godt innenfor akseptabel tilleggsbelastning med den valgte skorsteinshøyden på 45 meter. Beregninger/vurderinger av påvirkning av spredning/bakkekonsentrasjonsbidrag dersom bygningshøydene i nærheten av sentralen økes utover det som er angitt i reguleringsplanen viser at økning av bygningshøyde til kotehøyde 45 meter ikke gir negative konsekvenser mht. spredning og bakkekonsentrasjonsbidrag. Dette gjelder uavhengig av bygningenes lokalisering. Økning til 50 og 60 meter kotehøyde gir vesentlig økning av bakkekonsentrasjonsbidrag. Det må utføres ytterligere modellberegninger med bedret oppløsning/bygningsturbulensalgoritmer dersom en ønsker å undersøke om økningen i bakkekonsentrasjonsbidrag er innenfor akseptabelt nivå. Energisentralen er lokalisert ved siden av E39. For å undersøke mulig geografisk sammenfall av maksimale NO 2 - bidrag fra sentralen og veitrafikk, har vi utført tilleggsberegninger mht. veitrafikk. Spredningsberegninger for veitrafikk tilsier at NO 2 -bidraget ved lokalitet for maks bidrag fra skorsteinen er under 50 µg/m 3. Maksimalbidraget fra veitrafikk og skorstein ved Forus Nord sammenfaller ikke geografisk (forutsatt at bygningshøydene omkring anlegget blir som i reguleringsplanene for området). HOVEDKONTOR Hoffsveien 13, POB 27 Skøyen, N Oslo Telefon: Telefaks: AVD. GJØVIK Strandgt. 13 A, N Gjøvik Telefon: Telefaks: AVD. BERGEN Damsgårdsveien 131, N Laksevåg Telefon: Telefaks: Org. nr MVA Kto.nr kontakt@energi.no Side 2 av 14

3 Innhold 1 Innledning Anleggets lokalisering bygninger i nærområdet Tekniske data Grenseverdier og luftkvalitetskriterier Bakgrunnskonsentrasjoner og maksimalt anbefalt bakkekonsentrasjonsbidrag Spredningsberegninger Metodikk Beregnede maksimale timemiddelkonsentrasjoner Tilleggsberegninger vedrørende bidrag fra veitrafikk Metodikk og beregningsforutsetninger Beregnede timemiddelkonsentrasjoner Usikkerhet ved modellberegninger Dok ID: [Dokument Id] Side 3 av 14

4 1 Innledning Norsk Energi har tidligere beregnet nødvendig skorsteinshøyde og maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag for utslipp av NO x fra planlagt ny energisentral ved Forus Nord (NErapport RV-0001-E02). Oppdraget ble utført på oppdrag fra Lyse Infra AS i Det ble utført beregninger for naturgassfyrte kjeler med total kapasitet 4 x 14,5 MW avgitt effekt. Denne rapporten inneholder oppdaterte spredningsberegninger, samt vurderinger av påvirkning av spredning/bakkekonsentrasjonsbidrag dersom bygningshøydene i nærheten av sentralen økes utover det som ble forutsatt i spredningsberegningene utført i I tillegg er det utført beregning og vurdering av mulig geografisk og tidsmessig sammenfall av NO 2 -bidrag fra energisentralen og veitrafikk. Dok ID: [Dokument Id] Side 4 av 14

5 Spredningsberegninger ForusNordEnergisentral 2 Anleggets lokalisering bygninger i nærområdet Anleggeter planlagtlokalisertpåforusi Stavangerkommune,seFigur 1. Ny energisentral Figur 1 Lokaliseringav anlegget.regulerings- og bebyggelsesplaner I beregningeneutført i 2010ble dettatt hensyntil at detvar planlagtnæringsbyggsør,vestog nordfor tomteområdet,og at reguleringsplanenefor områdetspesifiserteenbyggehøydepåmaksimalt20 m. Terrengdatafilenvistehøydeoverhavetpå22 meterpådenaktuellelokalitet, og kotehøydepå bygningenevar dermed42 meter. De nærmestebygningene(c2-1 og C2-2) harnåregulertmakskotehøyderpåhhv. 35 og 38,6meter, dvs.lavereenndetsomble benytteti spredningsberegningene utført i 2010.I denne rapportenharvi undersøktkonsekvenserav kotehøyderpå45, 50 og 60 meterfor bygningersørfor anlegget(markert medblå/fioletteskrålinjer(nederst)i figur 1). Dok ID: [DokumentId] Side5 av 14

6 3 Tekniske data Beregningsforutsetninger for spredningsberegningene er vist i Tabell 1 nedenfor, og disse representerer worst case mht. utslipp til luft. Tabell 1 Beregningsforutsetninger for spredningsberegningene, gasskjeler Gasskjeler 4x14,5 MW Avgitt effekt MW 4x14,5 Termisk virkn. grad % 95 Midlere røykgassvolum Nm 3 /time 4x15500 NO x -konsentrasjon (som NO 2 ) v/3% O 2 mg/nm NO x -utslipp (som NO 2 ) g/s 4x0,65 Røykgasstemperatur ºC 125 Skorsteinsdiameter, indre, for hvert av de 4 løpene m 0.7 Ekvivalent/beregningsteknisk skorsteinsdiameter (skorsteinsdiameter dersom det hadde vært ett løp) m 1,4 Utløpshastighet m/s ~ 15.0 Skorsteinshøyde m 45 Spredningsberegningene er som det fremgår av tabellen utført med en utløpstemperatur på 125 grader. Dette er konservativt, da reell utløpstemperatur vil være ca 180 grader og økt utløpstemp gir redusert bakkekonsentrasjonsbidrag. Dok ID: [Dokument Id] Side 6 av 14

7 4 Grenseverdier og luftkvalitetskriterier Myndighetene har angitt grenseverdier, mål og luftkvalitetskriterier 1 for konsentrasjoner av bl.a. NO x og støv (PM 10 ) i uteluft. Grenseverdiene er gitt i kapittel 7 i Forurensningsforskriften 2. Ut fra hensynet til helse og miljø for bybefolkningen er det satt opp nasjonale mål for lokale luftforurensningskonsentrasjoner 3. De anbefalte luftkvalitetskriteriene gitt av Miljødirektoratet og Folkehelsa angir eksponeringsnivåer som man ut fra nåværende viten antar at befolkningen kan utsettes for uten at alvorlige helsevirkninger oppstår 4. Tabell 2 viser grenseverdier, nasjonale mål og luftkvalitetskriterier for NO 2. Tabell 2 Grenseverdier og luftkvalitetskriterier for NO 2 og svevestøv, PM 10 Parameter Enhet Midlingstid 1 time 24 timer 1 år (6 mnd) Forurensningsforskriften kap. 7 NO 2 µg/m ) 40 Anbefalte luftkval.kriterier (Miljødirektoratet/Folkehelsa) Svevestøv, PM 10 µg/m ) 40 NO 2 µg/m (6 mnd) Svevestøv, PM 10 µg/m ) Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 18 ganger pr. kalenderår 2) Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 35 ganger pr. år Miljødirektoratet anbefaler at utslippet fra et nytt anlegg ikke skal øke bakkekonsentrasjonen med mer enn 50 % av differansen mellom Miljødirektoratets/Folkehelseinstituttets anbefalte luftkvalitetskriterier og bakgrunnskonsentrasjonen. For dette anlegget er NO 2 den utslippsparameter som gir bakkekonsentrasjoner nærmest luftkvalitetskriteriet. Bakgrunnskonsentrasjonen er konservativt vurdert til opptil 50 µg/m 3. 1 Luftkvalitetskriterier: SFT (1992) Virkninger av luftforurensninger på helse og miljø. Rapport TA 848/1992. Grenseverdier luftkvalitet: Forurensningsforskriften kap Forurensningsforskriften 3 Samferdselsdepartementet (1998): Nye nasjonale resultatmål for luftkvalitet. St prp nr 1 ( ). 4 SFT (1998): Veiledning til forskrift om grenseverdier for lokal luftforurensning og støy, SFT-veiledning 98:03, Statens forurensingstilsyn Dok ID: [Dokument Id] Side 7 av 14

8 5 Bakgrunnskonsentrasjoner og maksimalt anbefalt bakkekonsentrasjonsbidrag Ved gjennomføring av spredningsberegninger er det etablert praksis å kombinere timemiddelbidraget med en bakgrunnsverdi som representerer et større område, ikke nær trafikkerte veier. Tidligere utførte beregninger i området, som henvist til i bl.a. spredningsberegning utført av NILU i 2001, har benyttet 20 µg/m³ NO 2 som estimat for timemidlet bakgrunnskonsentrasjon i området når bidraget til forurensning fra anlegget er bestemt. 5 Modluft ( angir 8-10 µg/m 3 som årsmiddel for området. Veileder for skorsteinshøydeberegning 6 angir at for spredning med vindhastighet over 3 m/s og nøytral eller ustabil atmosfærisk sjiktning bør 2 x årsmiddelverdi benyttes som bakgrunnsverdi for timemiddel, mens for spredning med vindhastighet under 3 m/s og/eller stabil atmosfærisk sjiktning bør 5 x årsmiddelverdi benyttes. Dette tilsier bakgrunnskonsentrasjon timemiddel på µg/m 3 avhengig av hvilke spredningsforhold som gir maksimalt bidrag. Det heter videre i veilederen: I de største byene i Norge vil en romlig oppløsning på 10 x 10 km (slik som i bakgrunnskartet) ikke være god nok til å dekke de reelle konsentrasjonsforskjellene i og nær byen. For slike områder bør man søke alternativ informasjon for bakgrunnsbidrag i form av data fra de eksisterende måleprogrammene. Det foreligger ikke relevante måledata for NO 2 i det aktuelle området. Vi har derfor gjort en ytterligere vurdering av bakgrunnskonsentrasjon basert på spredningsberegninger for utslipp fra veitrafikk. Denne tilsier at tidligere benyttet bakgrunnskonsentrasjon trolig er noe lav for det aktuelle anlegget. Metodikken vedrørende valg av bakgrunnskonsentrasjon i slike tilfeller er imidlertid ikke endelig fastlagt. Vår vurdering basert på modellering av etablert metodikk samt modellerte bidrag fra veitrafikk (se kapittel x) er at det vil være rimelig å benytte en bakgrunnskonsentrasjon på < 50 ug/m 3. Ved beregning av nødvendig skorsteinshøyde har vi benyttet 50%-regel basert på luftkvalitetskriteriet for NO 2 ((100-bakgrunnskonsentrasjon)/2). Dersom man benytter det høyeste anslaget for bakgrunnskonsentrasjon på 50 µg/m 3 betyr dette at anlegget normalt ikke skal overskride (100-50)/2=25 µg/m³. 5 NILU (2001): Haugsbakk, I., Spredningsberegninger for utslipp fra energianlegg på Forus, OR 6/2001, ref. O , Norsk institutt for luftforskning, februar Veileder. Beregning av skorsteinshøyde. TA Miljødirektoratet 2013 Dok ID: [Dokument Id] Side 8 av 14

9 6 Spredningsberegninger 6.1 Metodikk Spredningsberegningene er utført ved hjelp av programvaren Breeze AERMOD GIS Pro (2010), som er basert på anerkjente Gaussiske modeller utarbeidet av U.S. EPA. Med AERMOD har vi beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag ved å benytte målte, stedspesifikke meteorologidata. Omfattende meteorologidata er innhentet fra Sola, og er bearbeidet bl.a. ved å legge inn overflateruhetsparametre for omgivelsene omkring den aktuelle lokalitet. Effekter av turbulens og levirvler bak bygninger ivaretas i beregningene. For å vurdere de lokale spredningsforholdene er opplysninger om topografi/geografiske forhold og vindstatistikk for området benyttet. Under 10 % av NO x -utslippet vil foreligge som NO 2 ved utløp skorstein. Under påvirkning av sollys og ozon vil noe NO oksideres til NO 2 i nærområdet. I beregningene vedrørende utslipp fra energisentralen er det lagt til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2, noe som medfører et overestimat for NO 2 i nærområdene. Lokalt vil utslipp av NO x fra veitrafikk kunne redusere ozonnivået (O 3 ) betydelig, særlig ved episoder med dårlig luftkvalitet. Dette medfører at en svært lav andel av NO-utslippet fra energisentralen omdannes til NO 2. De benyttede forutsetningene representerer derfor en svært konservativ tilnærming på lokaliteter/tidspunkt med forhøyede NO 2 -nivåer. 6.2 Beregnede maksimale timemiddelkonsentrasjoner Figur 2-5 viser beregnede maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag (timemiddel) i µg/m³ av NO 2 for skorsteinshøyde på 45 meter (kotehøyde 67 meter) og kotehøyde bygninger på hhv. 42, 45, 50 og 60 meter. Bygningshøyde i reguleringsplanene for området angir byggehøyde på maksimalt 20 m. Figur 2 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Maks kotehøyde 42 meter. Dok ID: [Dokument Id] Side 9 av 14

10 Forus Nord Energisentral Figur 3 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Maks kotehøyde 45 meter. Forus Nord Energisentral Figur 4 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Maks kotehøyde 50 meter. Forus Nord Energisentral Figur 5 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Maks kotehøyde 60 meter. Dok ID: [Dokument Id] Side 10 av 14

11 Vi ser av Figur 3 at bygninger med kotehøyde 45 meter ga maksimalt timemidlet bakkekonsentrasjonsbidrag for NO 2 som tidligere beregninger (opp til ca µg/m 3 ). Bygninger med kotehøyde 50 meter (Figur 4) ga vesentlig høyere bakkekonsentrasjonsbidrag (opp til 40 µg/m 3 ). Kotehøyde på bygninger på 60 meter ga maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag på 30 µg/m 3 (Figur 5). 7 Tilleggsberegninger vedrørende bidrag fra veitrafikk Energisentralen er lokalisert ved siden av E39. For å undersøke mulig geografisk sammenfall av maksimale NO 2 -bidrag fra sentralen og veitrafikk, har vi utført tilleggsberegninger mht. veitrafikk. 7.1 Metodikk og beregningsforutsetninger NO x -utslipp ble beregnet for E39 i ca 1,5 kilometers lengde sørover og 1,5 km nordover fra Forus Nord varmesentral. ÅDT 2015 for E39 er oppgitt til Tungtrafikkandel er 15 %. Beregningene ble utført for en rushtids-situasjon (kø-kjøring) og en for utslippsfaktor for landevei. Det er lagt til grunn at timetrafikken er 10 % av ÅDT. Utslippsfaktorer for 2010 (TØI, ) er benyttet for å beregne utslippene. I beregningene er det benyttet et grid på 50x50 meter. Griddet er fjernet (dvs. beregninger er ikke utført) i en avstand på 20 meter fra midtlinje vei. Det er benyttet flatt terreng i beregningene. Det er benyttet smalere veibredde enn aktuell veibredde på stedet. Dette bidrar til et overestimat for NO 2 -bidraget. NO x til NO 2 konvertering i AERMOD er beregnet vha. Ozon Limiting Method (OLM). I OLMberegningen ble det benyttet fast O 3 -konsentrasjon på 80 µg/m 3. Denne verdien er valgt på bakgrunn av tidligere benyttede verdi, samt prosentilverdi av bakkenært ozon ved nærmeste målestasjon, Sandve (75 prosentil ved Sandve var 76 ug/m 3 ) 8. 7 NO2 -utslipp fra kjøretøyparken i norske storbyer. Utfordringer og muligheter frem mot 2025 Rolf Hagman, Karl Idar Gjerstad, Astrid H. Amundsen. TØI rapport 1168/ Overvåking av langtransportert forurenset luft og nedbør. Atmosfæriske tilførsler, 2011 TA NILU, 2012 Dok ID: [Dokument Id] Side 11 av 14

12 Tabell 3 nedenfor viser utslipp benyttet i modellberegningene. Disse utslippene er benyttet i hele beregningsperioden (hver time i hele vinterperioden). Tabell 3 Utslipp av NO x ved 15 % tungtrafikkandel 2010 g NO x /km.time g NO x /s totalt for veilenken Utslippsfaktor landevei ,7 Utslippsfaktor kø ,4 7.2 Beregnede timemiddelkonsentrasjoner Figur 6 og Figur 7 viser resultat av modellberegningene for utslippsfaktor gjeldende for landevei og for kø-situasjon. Figur 6 9. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Utslippsfaktor landevei, samme utslipp hver time i hele vinterperioden Dok ID: [Dokument Id] Side 12 av 14

13 Figur 7 9. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel). Utslippsfaktor for kø-situasjon, samme utslipp hver time i hele vinterperioden Spredningsberegninger for veitrafikk både med utslippsfaktor landevei og i utslippsfaktor for rushtidssituasjon (kø) tilsier at NO 2 -bidraget ved lokalitet for maks bidrag fra skorsteinen er under 50 ug/m 3. Maksimalbidraget fra veitrafikk og skorstein ved Forus Nord sammenfaller ikke geografisk. (forutsatt at bygningshøydene omkring anlegget blir som i reguleringsplanene for området, dvs. byggehøyde på maksimalt 20 m). Økning i bygningshøyden for nærliggende bygg til 50 og 60 meter kotehøyde gir vesentlig økning av bakkekonsentrasjonsbidrag. Ifølge beregningene kan maksbidraget da komme nærmere E39. I dette tilfellet må det utføres ytterligere modellberegninger med bedret oppløsning/ bygningsturbulensalgoritmer og ytterligere beregninger vedrørende veitrafikk dersom en ønsker å undersøke om økningen i bakkekonsentrasjonsbidrag er innenfor akseptabelt nivå. Vi har ikke undersøkt tidsmessig sammenfall av NO 2 -bidrag fra sentralen og fra veitrafikk, da dette krever ytterligere inputdata og modellering. Maksimalbidrag fra veitrafikk forekommer gjerne ved svært stabil atmosfære. Ved slike forhold vil bidrag fra skorsteiner normalt være moderate og forekomme langt fra utslippsstedet. Maksimalbidraget fra skorsteinen kommer ved ustabil atmosfære. Det er dermed grunn til å anta at maksimalbidrag fra veitrafikk ikke sammenfaller tidsmessig med maksimalbidrag fra skorsteinen. Dok ID: [Dokument Id] Side 13 av 14

14 8 Usikkerhet ved modellberegninger Usikkerheten i spredningsberegningsmodeller ved beregning av bakkekonsentrasjonsbidrag er knyttet til følgende forhold: 1. Kvalitet på inputdata. Kildedata, meteorologidata, reseptordata og terrengdata 2. Anvendelsesområde. Høyeste korttidsmiddelverdi, korttidsmiddelverdi på spesifikt sted eller årlig middelverdi på spesifikt sted. 3. Matematiske formler i modellen. Hvor godt beskriver formlene i modellen virkeligheten I tillegg til usikkerhetsfaktorene nevnt ovenfor kommer såkalt inherent uncertainty (iboende usikkerhet), dvs. usikkerhet som skyldes at spredningen reelt varierer ved samme meteorologiske forhold. Modellnøyaktigheten blir normalt tatt hensyn til i vurderingen av modellresultatene ved at man benytter konservative beregningsforutsetninger og har en margin mellom bakgrunnskonsentrasjon+bakkekonsentrasjonsbidrag og aktuelle grenseverdier for luftkvalitet. Dok ID: [Dokument Id] Side 14 av 14