Spredningsberegninger Energisentral i Dale

Transkript

1 Spredningsberegninger Energisentral i Dale Status: Dato: Utarbeidet av: Oppdragsgiver: Som bygget, endelig utgave Dag Borgnes

2 Rapport Oppdragsgiver: Dato: Prosjektnavn: Spredningsberegninger Dale Dok. ID: Tittel.: Deres ref: Utarbeidet av: Kontrollert av: Status: Sammendrag: Lars Stangeland Dag Borgnes Stine Torstensen Som bygget, endelig utgave INNHOLDSFORTEGNELSE Sammendrag... 3 Innledning Anleggets lokalisering Tekniske data Bakgrunnskonsentrasjoner Grenseverdier, luftkvalitetskriterier Spredningsberegninger Metodikk Meteorologi og spredning Beregnede maksimale timemiddelkonsentrasjoner Årsmiddelkonsentrasjoner HOVEDKONTOR Hoffsveien 13, POB 27 Skøyen, N Oslo Telefon: Telefaks: AVD. GJØVIK Strandgt. 13 A, N Gjøvik Telefon: Telefaks: AVD. BERGEN Damsgårdsveien 165, N Laksevåg Telefon: Telefaks: Org. nr MVA Kto.nr kontakt@energi.no Side 2 av 12

3 Sammendrag Norsk Energi har på oppdrag fra beregnet nødvendig skorsteinshøyde og maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag for utslipp av NO x fra ny energisentral. Det er utført beregninger for kjeler med total kapasitet 4,9 (trinn 1) og 10,1 MW innfyrt effekt (trinn 2). Kjelene er planlagt driftet med flis og LPG. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsprogrammet Breeze Aermod som bygger på modeller utarbeidet av Environmental Protection Agency (EPA). Breeze Aermod gir mulighet for å benytte målte, stedspesifikke terreng- og meteorologidata. Det er benyttet estimat vedrørende bakgrunnskonsentrasjoner av NO 2 i området. Det er beregnet for et worst case mht. utslipp, dvs. med utslippskonsentrasjon tilsvarende utslippsgrenseverdi og antatt maksimal utslippskonsentrasjon og maksimal effekt på alle kjelene. KLIF anbefaler at utslippet fra et nytt anlegg ikke skal øke bakkekonsentrasjonen med mer enn 50 % av differansen mellom KLIF s anbefalte luftkvalitetskriterier og bakgrunnskonsentrasjonen. For dette anlegget er NO 2 den utslippsparameter som gir bakkekonsentrasjoner nærmest luftkvalitetskriteriet. Bakgrunnskonsentrasjonen er vurdert til 20 µg/m 3. Luftkvalitetskriteriet og grenseverdien for NO 2 timemiddel er hhv. 100 g/m 3. Dette gir en anbefalt maksimal tilleggsbelastning på 40 µg/m 3. Maksimalt timemidlet bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 ved bruk 20 meter (trinn 1-halv utbygging) og 30 meter (trinn 2-full utbygging) høy skorstein er beregnet til under 40 µg/m³ med unntak av de aller høyeste åsene omkring anlegget. Skorsteinshøyde på hhv. 20 og 30 meter gir dermed margin til maksimalt anbefalt tilleggsbelastning i bebygde/planlagt bebygde områder selv om man legger til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Spredningsberegningene er konservative, noe som fremgår av følgende: De meteorologiske forhold som gir maksimale bakkekonsentrasjoner vil opptre sjeldent Utslippsmengdene som er benyttet i beregningene er maksimale kortvarige utslipp Kombinasjonen av ugunstigste meteorologiske forhold og maksimal last på anlegget vil inntreffe svært sjelden. Det er forutsatt at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Årsmiddelverdiene for området omkring anlegget vil være vesentlig lavere enn de beregnede maksimale timemiddelverdiene på grunn av lavere utslipp og variasjoner i vindretning, vindstyrke og stabilitet. Tidligere gjennomførte beregninger i forbindelse med andre prosjekter har gitt maksimale årsmiddelverdier på 1-10 % av maksimal timemiddel, og dermed langt lavere enn aktuelle grenseverdier. Dok ID: Side 3 av 12

4 Innledning Norsk Energi har på oppdrag fra beregnet nødvendig skorsteinshøyde og maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag for utslipp av NO x fra ny energisentral. Det er utført beregninger for kjeler med total kapasitet 4,9 (trinn 1-halv utbygging) og 10,1 MW innfyrt effekt (trinn 2-full utbygging). Kjelene er planlagt driftet med flis og LPG. 1 Anleggets lokalisering Anlegget er planlagt lokalisert i Dale i Sandnes kommune, vist under i figur 1. Figur 1 Lokalisering av anlegget Dok ID: Side 4 av 12

5 2 Tekniske data På basis av opplysninger fra oppdragsgiver har Norsk Energi satt opp aktuelle beregningsforutsetninger for spredningsberegningene, se tabell 1 og 2. Beregningsforutsetningene representerer worst case mht. utslipp til luft. Tabell 1 Beregningsforutsetninger for spredningsberegningene. Trinn 1-halv utbygging. Brensel Flis kogenerering LPG/LNG Flis Beregningsforutsetninger Innfyrt effekt MW 0.8 2x Fuktighet i brensel % Røykgasstemperatur C Røykgassvolum, vått Nm³/h 1600 v 5% O2 2x Røykgassvolum, tørt Nm³/h 1300 v 6% O Røykrørsdiameter m Utslippskonsentrasjon mg/nm³ NO x 205 v 6 % O Utslipp NO x g/s x Utslippskonsentrasjon mg/nm³ CO Utslippskonsentrasjon mg/nm³ støv tørr gass < 5 v 10% O Røykgasshastighet m/s 10 ved 2x ved 2x Tabell 2 Beregningsforutsetninger for spredningsberegningene. Trinn 2-full utbygging. Brensel Flis kogenerering LPG/LNG Flis Flis kogenerering LPG/LNG Beregningsforutsetninger Innfyrt effekt MW 0.8 2x Fuktighet i brensel % Røykgasstemperatur C Røykgassvolum, vått Nm³/h 1600 v 5% O 2 2x Røykgassvolum, tørt Nm³/h 1300 v 6% O Røykrørsdiameter m Utslippskonsentrasjon mg/nm³ 170 v 3 % 170 v 3 % 205 v 6 % O NO x O 2 O 2 Utslipp NO x g/s x Utslippskonsentrasjon mg/nm³ støv tørrgass < 5 v 10% O eller Røykgasshastighet m/s 10 ved 2x ved 2x eller Ekvivalent diameter; dvs. diameter som gir røykgasshastighet på ca 15 m/s for samlet røykgassmengde Dok ID: Side 5 av 12

6 3 Bakgrunnskonsentrasjoner Tidligere utførte beregninger og målinger av forurensning i området, som henvist til i bl.a. spredningsberegning utført av NILU i 2001, har benyttet 20 µg/m³ NO 2 som estimat for bakgrunnskonsentrasjon i området når bidraget til forurensning fra anlegget er bestemt. 1 Vi har i våre beregninger valgt å benytte samme bakgrunnskonsentrasjon i forbindelse med spredningsberegningene. 4 Grenseverdier, luftkvalitetskriterier Myndighetene har angitt grenseverdier, mål og luftkvalitetskriterier 2 for konsentrasjoner av bl.a. NO x og støv (PM 10 ) i uteluft. Grenseverdiene er gitt i kapittel 7 i Forurensningsforskriften 3. Ut fra hensynet til helse og miljø for bybefolkningen er det satt opp nasjonale mål for lokale luftforurensningskonsentrasjoner 4. De anbefalte luftkvalitetskriteriene gitt av KLIF og Folkehelsa angir eksponeringsnivåer som man ut fra nåværende viten antar at befolkningen kan utsettes for uten at alvorlige helsevirkninger oppstår 5. Tabell 3 viser grenseverdier, nasjonale mål og luftkvalitetskriterier for NO 2. Tabell 3 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 Svevestøv, PM 10 µg/m ) 40 Anbefalte luftkval.kriterier (KLIF/Folkehelsa) 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 KLIF anbefaler at utslippet fra et nytt anlegg ikke skal øke bakkekonsentrasjonen med mer enn 50 % av differansen mellom KLIF s anbefalte luftkvalitetskriterier og bakgrunnskonsentrasjonen. Kapittel 27 i Forurensningsforskriften angir at skorsteinshøyden skal beregnes slik at bidraget fra forbrenningsanlegget/fyringsenheten normalt ikke overskrider 50 % av differansen mellom bakgrunnsverdiene og maksimalt tillatte grenser for luftkvalitet, jf. Forurensningsforskriftens kapittel 7. For dette anlegget er NO 2 den utslippsparameter som gir bakkekonsentrasjoner nærmest luftkvalitetskriteriet. Bakgrunnskonsentrasjonen er konservativt vurdert til 20 µg/m 3. 1 NILU (2001): Haugsbakk, I., Spredningsberegninger for utslipp fra energianlegg på Forus, OR 6/2001, ref. O , Norsk institutt for luftforskning, februar Luftkvalitetskriterier: SFT (1992) Virkninger av luftforurensninger på helse og miljø. Rapport TA 848/1992. Grenseverdier luftkvalitet: Forurensningsforskriften kap Forurensningsforskriften 4 Samferdselsdepartementet (1998): Nye nasjonale resultatmål for luftkvalitet. St prp nr 1 ( ). 5 SFT (1998): Veiledning til forskrift om grenseverdier for lokal luftforurensning og støy, SFT-veiledning 98:03, Statens forurensingstilsyn Dok ID: Side 6 av 12

7 Luftkvalitetskriteriet og grenseverdien for NO 2 timemiddel er hhv. 100 og 200 g/m 3. Dette gir en anbefalt og maksimalt tillatt tilleggsbelastning på hhv. 40 og 90 µg/m 3. 5 Spredningsberegninger 5.1 Metodikk Spredningsberegningene er utført ved hjelp av programvaren Breeze AERMOD GIS Pro, som er basert på anerkjente Gaussiske modeller utarbeidet av U.S. EPA. Med AERMOD har vi beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag ved å benytte meteorologidata fra Sola, som er bearbeidet bl.a. ved å legge inn overflateruhetsparametre. Effekter av turbulens og levirvler bak bygninger kan ivaretas i beregningene. Vi har forutsatt ikke lagt inn bygninger, men bygningseffekter er diskutert. Terrengeffekter er beregnet vha. digitale terrengdata. NO x -utslippet fra anlegget vil hovedsakelig foreligge som NO. Under påvirkning av sollys og ozon vil noe NO oksideres til NO 2 i nærområdet. I modellen 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. 5.2 Meteorologi og spredning Luftas stabilitetsforhold og vindhastighet har betydning for hvordan utslippene spres. Svak vind og ustabil atmosfære gir normalt maksimalkonsentrasjoner nær utslippet. Slike forhold vil det typisk være når det er sol om sommeren. Er atmosfæreforholdene nøytrale vil maksimalkonsentrasjonene forekomme lengre fra utslippet. Svak til moderat vind og stabil atmosfære (om vinteren og om natten på sommeren) gir maksimalkonsentrasjoner langt fra utslippsstedet. Utslipp fra veitrafikk og andre bakkekilder gir høyeste bakkekonsentrasjoner ved stabile atmosfæriske forhold, mens skorsteinsutslipp normalt vil gi høyest bakkekonsentrasjon ved ustabil atmosfære. Vindroser innhentet fra Meteorologisk Institutt 6 (2006) og Sola Lufthavn (2007) som viser fordelingen av vindretning på Sola er vist i figur 2. Vindrosene angir i prosent hvor ofte vinden har blåst fra 15- graders sektorer. 6 Epost datert 9. oktober fra Jostein Mamen, forsker Meteorologisk institutt, Seksjon for klimainformasjon Dok ID: Side 7 av 12

8 Figur 2 Vindrose for Sola for 2006 og 2007 Figuren over viser at dominerende vindretning er fra nord, nord-nordvest og sør-sørøst både i 2006 og I modellberegningene har vi benyttet timedata fra Sola for vintermånedene (januar, februar, mars, november, desember) i Dok ID: Side 8 av 12

9 5.3 Beregnede maksimale timemiddelkonsentrasjoner Trinn 1-halv utbygging Figur 3 viser beregnede maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag (timemiddel) av NO 2 for skorsteinshøyde på 20 meter. Høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag 19. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag Figur 3 Bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (ug/m 3, timemiddel), skorsteinshøyde 20 meter. All NO x som NO 2 Vi ser av figur 3 at maksimalt timemidlet bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 ved bruk 20 meter høy skorstein er beregnet til under 40 µg/m³ med unntak av de aller høyeste åsene omkring anlegget. Dok ID: Side 9 av 12

10 Skorsteinshøyde på 20 meter gir dermed margin til maksimalt anbefalt tilleggsbelastning i bebygde/planlagt bebygde områder selv om man legger til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Dette forutsetter imidlertid at høyde på nærliggende bygninger ikke overstiger ca 13 meter. Videre viser figur 3 at 19. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag er ca 15 ug/m 3 (forskriften tillater 18 overskridelser av grenseverdien på 200 ug/m 3 ). Dok ID: Side 10 av 12

11 5.3.2 Trinn 2-full utbygging Figur 4 viser beregnede maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag (timemiddel) av NO 2 for skorsteinshøyde på 30 meter. Høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag 19. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag Figur 4 Bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (ug/m 3, timemiddel), skorsteinshøyde 30 meter. All NO x som NO 2 Vi ser av figur 4 at maksimalt timemidlet bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 ved bruk 30 meter høy skorstein er beregnet til under 40 µg/m³ med unntak av de aller høyeste åsene omkring anlegget. Dok ID: Side 11 av 12

12 Skorsteinshøyde på 30 meter gir dermed margin til maksimalt anbefalt tilleggsbelastning i bebygde/planlagt bebygde områder selv om man legger til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Videre viser figur 4 at 19. høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag er ca 20 ug/m 3 (forskriften tillater 18 overskridelser av grenseverdien på 200 ug/m 3 ). Spredningsberegningene er konservative, noe som fremgår av følgende: De meteorologiske forhold som gir maksimale bakkekonsentrasjoner vil opptre sjeldent Utslippsmengdene som er benyttet i beregningene er maksimale kortvarige utslipp Kombinasjonen av ugunstigste meteorologiske forhold og maksimal last på anlegget vil inntreffe svært sjelden. Det er forutsatt at all NO x i utslippet foreligger som NO Årsmiddelkonsentrasjoner Årsmiddelverdiene for området omkring anlegget vil være vesentlig lavere enn den beregnede maksimale timemiddelverdien på grunn av lavere utslipp og variasjoner i vindretning, vindstyrke og stabilitet. Tidligere gjennomførte beregninger i forbindelse med andre prosjekter har gitt maksimale årsmiddelverdier på 1-10 % av maksimal timemiddelverdi. Dok ID: Side 12 av 12