Spredningsberegninger Heimdal varmesentral Status: Endelig utgave Dato: 18.06.2015 Utarbeidet av: Oppdragsgiver: Dag Borgnes
Rapport Oppdragsgiver: Dato: 18.06.2015 Prosjektnavn: Dok. ID: 32042-00002-0.3 Tittel.: Deres ref: Utarbeidet av: Kontrollert av: Status: Sammendrag: Egil Evensen/Sissel Hunderi Dag Borgnes Stine Torstensen Endelig utgave Norsk Energi har på oppdrag fra beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag for utslipp av NO x fra varmesentralen ved Heimdal i forbindelse med at kapasiteten på linje 3 ble økt fra 40 til 45 MW. Modellberegningene er utført for situasjon før og etter kapasitetsøkning. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsmodellen AERMOD. Det er benyttet meteorologidata for 2013. Modellen tar hensyn til le-virvler bak bygninger. Det er benyttet digital terrengmodell for området. Høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag er beregnet til hhv. 34 og 39 µg/m 3 før og etter kapasitetsøkning. Kapasitetsøkningen medfører dermed en økning på inntil 5 µg/m 3 for høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag. Det høyeste bidraget kommer ca 1600 meter øst-nordøst for anlegget og ca 1200 meter øst for E6. Økningen i bakkekonsentrasjonsbidrag på opptil 5 µg/m 3 er betydelig lavere enn det som regnes som signifikant bidrag (10 µg/m 3 ). Beregningsresultatene er konservative, idet all NO i utslippet er forutsatt å omdannes til NO 2. Særlig nær veier med mye trafikk vil det være lite ozon (O 3 ) tilgjengelig for omdanning av NO til NO 2. HOVEDKONTOR Hoffsveien 13, POB 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 131, N - 5160 Laksevåg Telefon: 55 50 78 30 Org. nr. 945 469 277 MVA Kto.nr. 7034 05 00014 kontakt@energi.no www.energi.no Side 2 av 11
Innhold 1 Innledning...4 2 Grenseverdier og anbefalte luftkvalitetskriterier...4 3 Lokalisering...6 4 Tekniske data...6 5 Spredningsberegninger metodikk og forutsetninger...7 5.1 Spredningsberegningsmodell...7 5.2 Beregningsforutsetninger...7 6 Resultater og vurderinger...8 7 Vurdering av usikkerhet...11 7.1 Usikkerhet ved modellberegninger...11 Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 3 av 11
1 Innledning Norsk Energi har på oppdrag fra beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag for utslipp av NO x fra varmesentralen ved Heimdal i forbindelse med at kapasiteten på linje 3 ble økt fra 40 til 45 MW. Avfallskapasiteten økte tilsvarende fra ca. 15 til 17,5 tonn/h, dvs. en økt avfallsmengde på ca. 2,5x8.000 timer = 20.000 tonn/år. Gjeldende utslippstillatelse er 220.000 tonn/år som planlegges økt til 240.000 tonn/år. Fylkesmannen har i møte med uttalt at for en kapasitetsøkning på inntil ca. 10 % krever de ikke full søknad med KU etc., men de krever at det gjennomføres reviderte spredningsberegninger. 2 Grenseverdier og anbefalte luftkvalitetskriterier Myndighetene har angitt grenseverdier, mål og luftkvalitetskriterier for konsentrasjoner av bl.a. NO 2 i uteluft. Grenseverdiene er gitt blant annet i Forurensningslovens kapittel 7 1. Miljødirektoratet og Folkehelseinstituttet har i rapporten Virkninger av luftforurensninger på helse (2013/9) 2 fastsatt luftkvalitetskriterier for ulike luftforurensningskomponenter basert på eksisterende kunnskap om hvilke helseeffekter de gir. Tabell 1 viser grenseverdier for luftkvalitet for NO 2. Tabell 1 Grenseverdier for NO 2 Komponent Midlingstid Grenseverdi Antall tillatte overskridelser av grenseverdien Nitrogendioksid og nitrogenoksider 1. Timegrenseverdi for beskyttelse av menneskets helse 2. Årsgrenseverdi for beskyttelse av menneskets helse 3. Grenseverdi for beskyttelse av vegetasjonen 1 time 200 μg/m³ NO 2 Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 18 ganger pr. kalenderår Dato for oppnåelse av grenseverdi 1. januar 2010 Kalenderår 40 μg/m³ NO 2 1. januar 2010 Kalenderår 30 μg/m³ NO x 4. oktober 2002 1 Grenseverdier luftkvalitet: Forurensningsforskriften kap 7. http://www.lovdata.no/for/sf/md/td-20040601-0931-020.html 2 Luftkvalitetskriterier: Folkehelseinstitutt og Miljødirektoratet: Virkninger av luftforurensninger på helse. Nasjonalt folkehelseinstitutt Rapport 2013/9. Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 4 av 11
Tabell 2 viser luftkvalitetskriterier for NO 2. 3 Tabell 2 Luftkvalitetskriterier for NO 2 Komponent Midlingstid Luftkvalitetskriterier NO 2 15 min 300 µg/m 3 NO 2 Time 100 µg/m 3 NO 2 År 40 µg/m 3 3 Luftkvalitetskriterier: Folkehelseinstitutt og Miljødirektoratet: Virkninger av luftforurensninger på helse. Nasjonalt folkehelseinstitutt Rapport 2013/9. Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 5 av 11
3 Lokalisering Figur 1 viser lokalisering av Heimdal Varmesentral. Figur 1 Lokalisering av Heimdal Varmesentral 4 Tekniske data Beregningsforutsetninger er satt opp på basis av grunnlagsdata innhentet fra oppdragsgiver. Se Tabell 3 nedenfor. Tabell 3 Beregningsforutsetninger Linje 1+2 Linje3 før økt kapasitet Linje3 etter økt kapasitet Totalt/beregningsforutsetninger før økt kapasitet Totalt/beregningsforutsetninger etter økt kapasitet Maksimal kapasitet tonn/time 6+6 15 18 27 30 Røykgassmengde Nm 3 /time, fuktig 70000 82000 94600 152000 164600 Røykgassmengde m 3 /time, fuktig 86667 103026 121282 189692 207949 Fuktighet Vol-% 25 17 18 21 21 Reell 7.5 6.7 Vol-%,tørr 7 8.0 6.5 oksygenkonsentrasjon Røykgasstemperatur ºC 65 70 77 68 72 Utslippshastighet m/s 9.8 12.6 14.9 11.2 12.2 Skorsteinshøyde m 85 85 85 85 85 Skorsteinsdiameter m 1.25 1.7 1700 2.45 2.45 Utløpsareal m 2 2.45 2.27 2.27 4.72 4.72 NO x -konsentrasjon (som NO 2 ) NO x -utslipp (som NO 2 ) mg/nm 3, tørr, 11 % O 2 200 200 200 200 200 g/s 4.1 4.9 6.3 9.0 10.4 Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 6 av 11
5 Spredningsberegninger metodikk og forutsetninger 5.1 Spredningsberegningsmodell Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsprogram bygget på modeller utarbeidet av Environmental Protection Agency, USA (AERMOD). AERMOD er US EPAs anbefalte modell til spredningsberegninger inntil 50 km fra kilden, samt US EPAs «recommended model for most mobile source modeling scenarios» [1]. US EPA har publisert omfattende veiledere med detaljert anvisning av hvordan beregninger med AERMOD av bl.a. NO 2 og PM skal utføres, bl.a. i forbindelse med veitrafikkutslipp [2]. Modluft (http://www.luftkvalitet.info/modluft/modluft.aspx) angir AERMOD som en av modellene som kan benyttes til modellering av luftforurensning fra bl.a. veitrafikk i forbindelse med planlegging, tillatelser og tiltak. AERMOD er en steady-state Gaussisk plume-modell. Effekter av ulike overflateruheter og andre overflateegenskaper ivaretas. Modellering av kysteffekter er normalt ikke inkludert. Atmosfærekjemi er generelt ikke inkludert. Modellen har imidlertid inkludert forenklet NO X -kjemi (Plume Volume Molar Ratio Method (PVMRM) og Ozon Limiting Method (OLM)). Middelverdier fra 1-time til årlig gjennomsnitt kan beregnes. I AERMOD benyttes meteorologiske timedata fra en målestasjon med data for vindhastighet, retning og omgivelsestemperatur og observert skydekke. I tilfeller hvor det er mangel på representative meteorologiske måledata, kan meteorologiske datasett basert på prognostiske meteorologiske data (WRF) benyttes. AERMOD brukes i USA og flere andre land som myndighetsgodkjent modell. 5.2 Beregningsforutsetninger I beregningene med AERMOD er meteorologiske data (timemiddelverdier) fra Trondheim Voll fra 2013 benyttet. Under 10 % av NO x -utslippet vil foreligge som NO 2, men NO vil kunne oksideres til NO 2 dersom tilstrekkelig ozon (O 3 ) er tilgjengelig. Lokalt vil utslipp av NO x fra andre kilder som veitrafikk kunne redusere ozonnivået betydelig, særlig ved episoder med dårlig luftkvalitet. Dette medfører at en mindre andel av NO-utslippet omdannes til NO 2. I modellberegningene er det konservativt forutsatt at all NO x foreligger som NO 2. I beregningene er det benyttet et gridstørrelser på 25x25 meter. Det er benyttet digitale terrengdata i modellen. [1] Near-road NO 2 Monitoring Technical Assistance Document By: Nealson Watkins US EPA OAQPS AQAD Research Triangle Park, North Carolina and Dr. Richard Baldauf US EPA ORD NRML Research Triangle Park, North Carolina. January 2012 Transportation Conformity Guidance for [2] Transportation Conformity Guidance for Quantitative Hot-Spot Analyses in PM2.5 and PM10 Nonattainment and Maintenance Areas, EPA-420-B-13-053 November 2013 Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 7 av 11
6 Resultater og vurderinger Figurene nedenfor viser beregningsresultatene for situasjon før og etter kapasitetsøkning. 34 Før kapasitetsøkning 39 Etter kapasitetsøkning Figur 2: Høyeste timemidlete bakkekonsentrasjonsbidrag. Det er forutsatt at all NO x foreligger som NO 2. Meteorogidata 2013. Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 8 av 11
24 Før kapasitetsøkning 28 Etter kapasitetsøkning Figur 3: 19. høyeste timemidlete bakkekonsentrasjonsbidrag. Det er forutsatt at all NO x foreligger som NO 2. Meteorologidata 2013. Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 9 av 11
Vi ser av Etter kapasitetsøkning Figur 2 at høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag er beregnet til hhv. 34 og 39 µg/m 3 før og etter kapasitetsøkning. Kapasitetsøkningen medfører dermed en økning på inntil 5 µg/m 3 for høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag. Det høyeste bidraget kommer ca 1600 meter øst-nordøst for anlegget og ca 1200 meter øst for E6. Etter kapasitetsøkning Figur 3 viser at 19. høyeste timemidlete bakkekonsentrasjonsbidrag er beregnet til hhv. 24 og 28 µg/m 3 før og etter kapasitetsøkning, og at dette kommer ca 1200 meter øst for anlegget. Økningen i bakkekonsentrasjonsbidrag på opptil 5 µg/m 3 er betydelig lavere enn det som regnes som signifikant bidrag (10 µg/m 3 ). (dvs. bidrag på dette nivå og lavere anses som akseptabelt uavhengig av bakgrunnskonsentrasjonen) 4. 4 Telefonmøte med Dag Tønnesen, NILU, 27. januar 2015 Dok ID: 32042-00002-0.3 Side 10 av 11
7 Vurdering av usikkerhet 7.1 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. I US EPA Guideline on Air Quality Models (2005), som omfatter bl.a. AERMOD, refereres resultater fra studier av usikkerhet i modellene: modellene er bedre egnet til å estimere gjennomsnittskonsentrasjoner for lengre perioder enn for estimering av korttidskonsentrasjoner på bestemte steder; modellene er rimelig pålitelige når det gjelder å estimere størrelsen på høyeste konsentrasjoner som forekommer en gang, et sted innenfor et område (feil på høyeste estimerte konsentrasjoner på ± 10 til 40 prosent er funnet å være typisk); beregninger av konsentrasjoner som forekommer på et bestemt tidspunkt, på et bestemt sted er dårlig korrelert med faktisk observerte konsentrasjoner og er mye mindre pålitelige; usikkerhet på fem til ti grader i målt vindretning som transporterer plumen, kan føre til konsentrasjonsfeil på 20 til 70 prosent for bestemt tid og sted, avhengig av stabilitet og stasjonens plassering. Slike usikkerheter betyr ikke at estimert konsentrasjon ikke forekommer, men at tid og sted for denne er usikkert; USEPA har estimert at selv for en perfekt modell kan iboende usikkerhet alene medføre typisk variasjon i konsentrasjoner på så mye som ± 50 %. 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: 32042-00002-0.3 Side 11 av 11