Oppdragsnavn/dokumentnavn: BKK Varme AS Oppdragsgiver: BKK Varme AS Oppdragsgivers referanse: Gunnar Hernborg Ekstrakt: REVISJONSKODER: (Se spesifikasjon KNE01-JS-0001) K : Intern arbeidsutgave A : Utgave for intern tverrfaglig kontroll (IDK) B : For kommentar hos oppdragsgiver C : For anbud- / tilbudsforespørsel D : For kontrakt E : For bygging/fabrikasjon/implementering/iverksettelse F : Som bygget, endelig utgave U : Utgått STATUSKODER: (Se spesifikasjon KNE01-JS-0001) 1 : Akseptert for angjeldende bruk 2 : Akseptert med kommentar 3 : Ikke akseptert 4 : Ikke gjennomgått. (mottatt for informasjon) Tilgjengelighet: Henvisning: Begrenset Utarbeidet av: Dag Borgnes BKK Varme AS planlegger å bygge en varmesentral i Hetlevikåsen i Loddefjord som skal fyres med flis (returvirke) (avgitt effekt 6 MW) og lettolje eller bioolje (avgitt effekt 6+6 MW). har på oppdrag fra BKK Varme AS beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag fra utslipp til luft samt nødvendig skorsteinshøyde for den nye varmesentralen Varmesentralen vil bidra til å erstatte mange små oljefyrte kjeler lave skorsteiner. Vi har utført spredningsberegninger for situasjon før disse erstattes. Beregningene tilsier at varmesentralen vil medføre en betydelig forbedring av luftforurensningssituasjonen i området. UTGIVER OPPDRAGSGIVER B02 09.09.2010 For kommentar hos oppdragsgiver DAB B01 02.08.2010 For kommentar hos oppdragsgiver DAB Rev. Dato Tekst Laget Sjekket Godkjent Sjekket Status Stikkord: Dokument- Nummer Oppdragsnummer Referansenummer 29631 Dokumentkode: RV Løpenummer: 0002 Revisjon: B02 ISBN: Side 1 av 18 HOVEDKONTOR Hoffsveien 13 Postboks 27 Skøyen N - 0212 Oslo Telefon: 22 06 18 00 Telefaks: 22 06 18 90 AVD. GJØVIK Strandgt. 13 A N - 2815 Gjøvik Telefon: 61 13 19 10 Telefaks: 61 13 19 11 AVD. BERGEN Damsgårdsveien 125 Postboks 3, Laksevåg N - 5847 Bergen Telefon: 55 34 81 50 Telefaks: 55 34 29 50 Organisasjonsnr. NO 945 469 277 http://www.energi.no
Side 2 av 18 Innholdsfortegnelse 1 SAMMENDRAG... 3 2 INNLEDNING... 5 3 GRUNNLAGSDATA... 5 3.1 TEKNISKE DATA FOR DEN NYE VARMESENTRALEN... 5 3.2 TEKNISKE DATA FOR EKSISTERENDE KJELER... 6 3.3 LOKALISERING... 6 4 BAKGRUNNSKONSENTRASJONER... 8 5 GRENSEVERDIER, LUFTKVALITETSKRITERIER OG MAKSIMAL TILLEGGSBELASTNING... 9 5.1 GRENSEVERDIER OG LUFTKVALITETSKRITERIER... 9 6 METEOROLOGI OG SPREDNING... 10 7 SPREDNINGSBEREGNINGER... 13 7.1 METODIKK... 13 7.2 BEREGNINGSFORUTSETNINGER... 13 7.3 MAKSIMALE TIMEMIDDELKONSENTRASJONER ETTER ETABLERING AV NY VARMESENTRAL 15 7.4 BEREGNEDE MAKSIMALE TIMEMIDDELKONSENTRASJONER FØR ETABLERING AV NY VARMESENTRAL... 17
Side 3 av 18 1 SAMMENDRAG BKK Varme AS planlegger å bygge en varmesentral i Hetlevikåsen i Loddefjord som skal fyres med flis (returvirke) (avgitt effekt 6 MW) og lettolje eller bioolje (avgitt effekt 6+6 MW). Varmesentralen er dimensjonert for at man aldri har mer enn maksimalt to kjeler i drift. har på oppdrag fra BKK Varme AS beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag fra utslipp til luft samt nødvendig skorsteinshøyde for den nye varmesentralen. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsprogrammet Breeze AERMOD, som bygger på en Gaussisk spredningsberegningsmodell utarbeidet av Environmental Protection Agency (EPA), USA. Spredningsberegningene er utført for et worst case mht. utslipp, dvs. med utslipp tilsvarende maksimal timemiddelverdi, og maksimal last på planlagte fjernvarmesentral. 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. Med bakgrunnskonsentrasjon i denne sammenheng menes bakkekonsentrasjonsnivå som er relevant for et større område (ikke nær trafikkerte veier). Vi har utført spredningsberegninger med ulike skorsteinshøyder og utslippskonsentrasjoner på hhv. 300 mg/nm 3 for begge kjeler, samt 300 mg/nm 3 for biooljekjel og 200 mg/nm 3 for bioanlegget. Spredningsberegningene tilsier at skorsteinshøyde på 32 meter ved utslippskonsentrasjon på 300 mg/nm 3 for bioooljekjeler og 300 mg/nm 3 for bioanlegget er tilstrekkelig. Ved utslippskonsentrasjon på 300 mg/nm 3 på biooljekjeler og 200 mg/nm 3 på bioanlegget tilsier beregningene at det er tilstrekkelig med skorsteinshøyde på 29 meter. Spredningsberegningene er konservative, noe som fremgår av følgende: Det er lagt til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Dette medfører et overestimat for NO 2 i nærområdene. De meteorologiske forhold som gir maksimale bakkekonsentrasjoner vil opptre sjeldent. Utslippsmengdene som er benyttet i beregningene tilsvarer maks last på anlegget og maksimale utslippskonsentrasjoner ved denne lasten. Kombinasjonen av ugunstigste meteorologiske forhold og maksimalt utslipp fra anlegget vil inntreffe svært sjelden. Årsmiddelverdiene for området omkring fjernvarmesentralen 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 timemiddel. En utvidelse av fjernvarmesentralen vil derfor bidra lite til årsmiddelkonsentrasjonene av NO 2. Varmesentralen vil bidra til å erstatte mange små oljefyrte kjeler lave skorsteiner. Vi har utført spredningsberegninger for situasjon før disse erstattes. Beregningene tilsier at varmesentralen vil medføre en betydelig forbedring av luftforurensningssituasjonen i området, med reduksjon av maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 fra over 200 til ca 30 μg /m 3 (se figur nedenfor).
Side 4 av 18 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (μg /m 3 timemiddel), eksisterende kjeler. Totalt ca 12 MW. Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (μg /m 3 timemiddel) ved utslippskonsentrasjoner på 300 mg/nm 3 på både biooljekjel og bioanlegget. 6 MW bioolje og 6 MW på bioanlegg. Skorsteinshøyde 32 meter
Side 5 av 18 2 INNLEDNING BKK Varme AS planlegger å bygge en varmesentral i Hetlevikåsen i Loddefjord som skal fyres med flis (returvirke mellomfraksjon, opp til ca 2 vekt % fremmedstoffer) (avgitt effekt 6 MW) og bio/lettolje (avgitt effekt 6+6 MW). har på oppdrag fra BKK Varme AS beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag fra utslipp til luft samt nødvendig skorsteinshøyde for den nye biosentralen. Varmesentralen vil bidra til å erstatte mange små oljefyrte kjeler lave skorsteiner. Vi har derfor også utført spredningsberegninger for situasjon før disse erstattes. 3 GRUNNLAGSDATA 3.1 TEKNISKE DATA FOR DEN NYE VARMESENTRALEN Tabell 1 nedenfor viser utslippsdata og tekniske data som er benyttet ved disse beregningene. Tabell 1 Tekniske data benyttet i spredningsberegninger for oljekjeler og bioanlegg Oljekjeler Bioanlegg (bioolje) Avgitt effekt 2x6 MW 6 MW Oksygenkons. i røykgass 3 vol-% 6 vol-% NO x -konsentrasjon (som NO 2 ) 300 mg/nm³, 3 % O 2 200/300 mg/nm³, 6 % O 2 NOx-utslipp (som NO 2 ) 1,1 g/s 0,53/0,8 g/s Røykgasstemperatur 160 C 170 C Ekvivalent diameter 0,62 1) m 0,55 m Røykgasshastighet 21 m/s 20,8 m/s 1) Ekvivalent diameter (diameter som gir utløpsareal utløpshastighet ~21 m/s) Varmesentralen er dimensjonert for at man aldri har mer enn maksimalt to kjeler i drift, dvs. totalt 12 MW.
Side 6 av 18 3.2 TEKNISKE DATA FOR EKSISTERENDE KJELER Tabell 2 nedenfor viser utslippsdata og tekniske data som er benyttet ved beregningene for eksisterende oljekjeler. Frida Fasmers Lyderhorn brl Vannkanten Sandgotna skole Vestre og vadmyra brl Vadmyra skole Hetleviksh brl Avgitt effekt, MW 0.48 1.46 2.5 0.8 6 0.175 0.93 Oksygenkons. i røykgass, vol-% 3 3 3 3 3 3 3 NO x -konsentrasjon (som NO 2 ) 250 250 250 250 250 250 250 NO x -utslipp (som NO 2 ) 0.04 0.11 0.19 0.06 0.46 0.01 0.07 Røykgasstemperatur 160 160 160 160 160 160 160 Røykgasshastighet 21 21 21 21 21 21 21 Tabell 2 Tekniske data benyttet i spredningsberegninger for oljekjeler og bioanlegg 3.3 LOKALISERING Lokaliseringen av eksisterende oljekjeler samt planlagt varmesentral er vist i figur 1 nedenfor. Planlagt varmesentral 4 5 1 2 3 6 Figur 1 Lokalisering av planlagt varmesentral og eksisterende oljekjeler Eksisterende oljekjeler: 1-Frida Fasmers vei, 2-Lyderhorn borettslag, 3-Vannkanten res., 4- Sandgotna skole, 5-Vadmyra skole og Vestre og vadmyra borettslag, 6-Hetlevikshøyden borettslag Detaljert lokalisering av planlagt varmesentral er vist i figur 2.
Side 7 av 18 Figur 2 Planlagt lokalisering av varmesentralen Lokaliseringen av varmesentralen er ca 55 moh, og sentralen ligger dermed høyere enn store deler av bebyggelsen i Loddefjord.
Side 8 av 18 4 BAKGRUNNSKONSENTRASJONER Figur 3 viser årsmiddelverdier for Bergensområdet basert på målinger med passive prøvetakere foretatt i 1998-99 og 2005-2006 samt inversjonskart og meteorologiske vurderinger. Figur 3 Årsmiddelverdier for Bergensområdet basert på målinger med passive prøvetakere foretatt i 1998-99 og 2005-2006 samt inversjonskart og meteorologiske vurderinger. Det fremgår av kartet at årsmiddel er vesentlig lavere i det aktuelle området enn i sentrum og langs større trafikkårer. For å vurdere resultatene fra spredningsberegningen trenger vi et estimat for bakgrunnskonsentrasjon timemiddel. Med bakgrunnskonsentrasjon i denne sammenheng menes bakkekonsentrasjonsnivå som er relevant for et større område (ikke nær trafikkerte veier). Typisk bakgrunnskonsentrasjon i influensområdet til anlegget anslås konservativt til ca 30 µg NO 2 /m 3.
Side 9 av 18 5 GRENSEVERDIER, LUFTKVALITETSKRITERIER OG MAKSIMAL TILLEGGSBELASTNING 5.1 GRENSEVERDIER OG LUFTKVALITETSKRITERIER Grenseverdier, nasjonale mål og luftkvalitetskriterier for NO 2 er gitt i tabell 3 nedenfor. Ut fra hensynet til helse og miljø for bybefolkningen er det satt opp nasjonale mål for lokale luftforurensningskonsentrasjoner (Samferdselsdepartementet, 1998). 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 (SFT, 1998). Tabell 3 Grenseverdier og luftkvalitetskriterier for NO 2. Grenseverdier for lokal luftkvalitet Tiltaksgrense (helse) Parameter Enhet Midlingstid 1 time 24 timer 1 år (6 mnd) NO 2 µg/m 3 200 1)2) 40 2) Nasjonale mål, byer NO 2 µg/m 3 150 2 Anbefalte luftkvalitetskriterier (KLIF/Folkehelsa) 1) Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 18 ganger pr. kalenderår 2) Innen år 2010 NO 2 µg/m 3 100 75 50 (6 mnd) I Forurensningsforskriftens kapittel 27 heter det at utslippet fra et nytt anlegg normalt ikke skal øke bakkekonsentrasjonen med mer enn 50 % av differansen mellom grenseverdi for luftkvalitet (200 µg/m 3 ) og bakgrunnskonsentrasjonen. Med bakgrunnskonsentrasjon i denne sammenheng menes bakkekonsentrasjonsnivå som er relevant for et større område (ikke nær trafikkerte veier). KLIF anbefaler at utslippet fra et nytt anlegg ikke skal øke bakkekonsentrasjonen med mer enn 50 % av differansen mellom KLIF s anbefalte luftkvalitetskriterier (100 µg/m 3 ) og bakgrunnskonsentrasjonen. Med typisk bakgrunnskonsentrasjon på 30 μg /m 3 blir maksimalt anbefalt bakkekonsentrasjonsbidrag her på 35 μg /m 3 ((100-30)/2=35).
Side 10 av 18 6 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. Figur 4 viser vindroser for Flesland. Vindrosene gir relativ frekvensfordeling av vindretning og middelvindhastighet for hele året, for vintermånedene (desember t.o.m. mars) og for sommermånedene (mai t.o.m. august). Vinddataene er innhentet fra DNMI, og er basert på målinger i perioden 1961 t.o.m. 1990.
Side 11 av 18 Vindrose - Flesland Relativ frekvensfordeling av vindretning. Middel vindhastighet 12.1% 10.0% 5 4 3.8% 4.0% 3.7% 3 2 1 0 3.9% 5.4% 5.8% 10.3% 5.3% 17.8% 11.7% Middel vindhastighet (m/s) Årlig Vindrose - Flesland Relativ frekvensfordeling av vindretning. Middel vindhastighet 5% 8% 6.0 5.0 4% 3% 4.0 3.0 2.0 1.0 6% 4% 0.0 8% 5% 14% 3% 23% 11% Middel vindhastighet (m/s) Vinter Vindrose - Flesland Relativ frekvensfordeling av vindretning. Middel vindhastighet 22% 11% 5.0 4.0 3% 5% 3.0 2.0 2% 1.0 5% 0.0 3% 7% 5% 7% 11% 13% Middel vindhastighet (m/s) Sommer Figur 4 Vindroser for Flesland. Årlig, vinter og sommer 1961-1990.
Side 12 av 18 Vindrose for Flesland viser at vind fra nord/nordvest og sør/sørøst dominerer over året. Videre ser vi at gjennomsnittlige vindhastigheter er 4-5 m/s for vestlig og sørlig vind, mens øst/nordøstlig vind har gjennomsnittlig vindhastighet på 1-3 m/s. I vintermånedene (desember t.o.m. mars) dominerer sørlig og sørøstlig vind, mens sommermånedene har størst andel vind fra nord/nordvest. Øst/sørøstlig vind forekom 14 % av tiden om vinteren og 5 % av tiden om sommeren. Vindretningene vil bli noe påvirket av den lokale topografien omkring anleggene.
Side 13 av 18 7 SPREDNINGSBEREGNINGER 7.1 METODIKK Ved bruk av tekniske data for den nye varmesentralen og for kjeler som erstattes av den nye varmesentralen har utført spredningsberegninger av korttidskonsentrasjoner ved forskjellige værforhold. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsprogrammet Breeze AERMOD som bygger på en Gaussisk spredningsberegningsmodell utarbeidet av Environmental Protection Agency (EPA), USA. 7.2 BEREGNINGSFORUTSETNINGER Beregningene med AERMOD er utført for månedene januar, februar, mars, november og desember med to av de tre anleggene i den nye varmesentralen på full effekt. Kjelene som erstattes av den nye varmesentralen er modellert med alle kjeler på full effekt. Med AERMOD har vi beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag ved å benytte målte, stedspesifikke meteorologidata. Omfattende meteorologidata er innhentet fra Flesland, og er bearbeidet bl.a. ved å legge inn overflateruhetsparametre for omgivelsene omkring den aktuelle lokalitet. Beregningene er foretatt vha. meteorologidata fra Flesland for året 1996. Dette er valgt fordi det var mange dager med dårlig luftkvalitet i Bergen i 1996. Det var mange døgn med minimumstemperatur under 0 grader (103), mange dager med klarvær (34), få dager med liten kuling eller mer (28) og høy prosent for vindhastighet lavere enn 5.1m/s (77,0% av observasjonene). Programmet gir mulighet til å beregne bakkekonsentrasjoner for tilfeller der en får røyknedslag på grunn av turbulens og levirvler bak bygninger. Vi har lagt inn bygningen der skorsteinen befinner seg i beregningsmodellen. I beregningene for planlagt varmesentral har vi forutsatt høyder på hovedbygg og silo på hhv. 12 og 16 meter. For eksisterende oljekjeler er skorsteinshøyden er lagt inn som 1-2 meter høyere enn bygningshøyden. Vi har tatt hensyn til terreng i beregningene ved å benytte digitale terrengmodell for området, se figur 5.
Side 14 av 18 Figur 5 Digital terrengmodell for området Dimensjonerende utslipp vil være NO 2, og beregningene er derfor gjort for NO 2. Det er lagt til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Dette medfører et overestimat for NO 2 i nærområdene.
Side 15 av 18 7.3 MAKSIMALE TIMEMIDDELKONSENTRASJONER ETTER ETABLERING AV NY VARMESENTRAL Vi har utført spredningsberegninger med ulike skorsteinshøyder og utslippskonsentrasjoner på hhv. 300 mg/nm 3 for begge kjeler, samt 300 mg/nm 3 for biooljekjel og 200 mg/nm 3 for bioanlegget. Figur 6 og 7 viser resultatet av beregningene for laveste skorsteinshøyder som ga bakkekonsentrasjonsbidrag innenfor anbefalt bakkekonsentrasjonsbidrag. Figur 6 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (μg /m 3 timemiddel) ved utslippskonsentrasjoner på 300 mg/nm 3 for biooljekjel og 200 mg/nm 3 for bioanlegget. Skorsteinshøyde 29 meter.
Side 16 av 18 Figur 7 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (μg /m 3 timemiddel) ved utslippskonsentrasjoner på 300 mg/nm 3 på både biooljekjel og bioanlegget. 6 MW bioolje og 6 MW på bioanlegg. Skorsteinshøyde 32 meter. Vi ser av figur 6 og 7 at maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (timemiddel) er hhv. 32 og 26 μg /m 3. Dette er innenfor maksimalt anbefalt bakkekonsentrasjonsbidrag på 35 μg /m 3. Spredningsberegningene tilsier dermed at skorsteinshøyde på 32 meter ved utslippskonsentrasjon på 300 mg/nm 3 for bioooljekjeler og 300 mg/nm 3 for bioanlegget er tilstrekkelig. Ved utslippskonsentrasjon på 300 mg/nm 3 på biooljekjel og 200 mg/nm 3 på bioanlegget tilsier beregningene at det er tilstrekkelig med skorsteinshøyde på 29 meter. Spredningsberegningene er konservative, noe som fremgår av følgende: Det er lagt til grunn at all NO x i utslippet foreligger som NO 2. Dette medfører et overestimat for NO 2 i nærområdene. De meteorologiske forhold som gir maksimale bakkekonsentrasjoner vil opptre sjeldent. Utslippsmengdene som er benyttet i beregningene tilsvarer maks last på anlegget og maksimale utslippskonsentrasjoner ved denne lasten. Kombinasjonen av ugunstigste meteorologiske forhold og maksimalt utslipp fra anlegget vil inntreffe svært sjelden. Årsmiddelverdiene for området omkring fjernvarmesentralen 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 timemiddel. En utvidelse av fjernvarmesentralen vil derfor bidra lite til årsmiddelkonsentrasjonene av NO 2.
Side 17 av 18 7.4 BEREGNEDE MAKSIMALE TIMEMIDDELKONSENTRASJONER FØR ETABLERING AV NY VARMESENTRAL Figur 8 viser resultat av modellberegninger for eksisterende oljekjeler. Figur 8 Maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av NO 2 (μg /m 3 timemiddel) fra eksisterende kjeler. Totalt ca 12 MW. Varmesentralen vil bidra til å erstatte mange små oljefyrte kjeler lave skorsteiner, og beregningene tilsier at dette vil medføre en betydelig forbedring av luftforurensningssituasjonen i området.
Side 18 av 18 Referanser Samferdselsdepartementet, 1998 Nye nasjonale resultatmål for luftkvalitet. St. prp. nr. 1, 1998-1999.... 6 SFT, 1998 Veiledning til forskrift om grenseverdier for lokal luftforurensing og støy, SFT-veiledning 98.03, 1998.... 6