Mätresultat med undervattensljud från havsbaserade vindkraftverk

Transkript

1

2

3

4 Bilaga 2 Mätresultat med undervattensljud från havsbaserade vindkraftverk Vindkraftverk Effekt [MW] Toner [Hz] Absolut 1 upa[db] Normerad ljudtrycksnivå 1m Normerad ljudtrycksnivå Vindhastighet [m/s] Avstånd [m] Fundamenttyp Vattendjup vid fundamentet [m] Djup till botten vid mätpunkten[m] Djup för hydrofonen [m] Nogersund 0,22 16, tripod ,22 16, tripod Vindeby 0, gravitationsfundament 3-5 2,5 1,2 Bockstigen 0, monopile Lelystad 0, ,2 monopile 18 4,2 2 0, ,2 monopile 18 4,2 2 0, monopile 18 4,2 2 0, monopile 18 4,2 2 Utgrunden 1, monopile ,9 12,9 1, monopile ,9 12,9 1, monopile ,9 12,9 1, monopile ,9 12,9 1, monopile ,2 15,2 1, monopile ,2 15,2 1, monopile ,2 15,2 1, monopile ,2 15,2 1, monopile , monopile , monopile , monopile Betke et al , ,5 110 monopile , , , , , , , ,

5 Projekt: Rapport: Datum: Antal sidor: 7 Bilagor: Skottarevet, Falkenberg havsbaserad vindkraftpark Ljud, undervattensljud, vibrationer och elektromagnetiska fält. MKButredning. Bilaga 3. Beräkning av magnetfält från transformator Uppdragsgivare: Triventus Consulting AB Emelie Johansson Sjönevadsvägen 26 SE Vessigebro Uppdrag: Att med hjälp av mätningar beräkna magnetfält kring den planerade transformatorn vid Skottarevets vindkraftpark. Sammanfattning: Beräkningar visar att på ett avstånd större än 5 m från transformatorns centrum så dominerar bidragen till magnetfälten från de ledningar som matas till transformatorn. Detta hänger ihop med att magnetfälten från transformatorn avtar med tredjepotensen av avståndet, medan magnetfälten från kraftledningarna som matas in till/ut från transformatorn endast avtar med kvadraten av avståndet. Handläggare: Kvalitetskontroll: Kjetil Vedholm Martin Almgren Ingemansson Technology AB Box 276, SE Göteborg, Sweden ISO9001 Phone ISO14001 Fax \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc

6 Innehåll 1. Elektromagnetiska fält Magnetiska fält Driftsfall Beskrivning av driftsfallen Resultat av mätningarna Resultat av beräkningarna Diskussion och slutsatser Myndigheternas syn Ordförklaringar Elektromagnetiska fält Lågfrekventa elektromagnetiska fält Extremt lågfrekventa elektromagnetiska fält Elektriska och magnetiska fält Elektrisk fältstyrka Ostörd fältstyrka Magnetiska fält Magnetisk fältstyrka, H Magnetisk flödestäthet, B Grundton och övertoner Referenslitteratur Elektromagnetiska fält Under senare år har frågan om eventuell negativ hälsopåverkan av lågfrekventa elektromagnetiska fält aktualiserats genom ett antal epidemiologiska studier som visat på förhöjda risker för vissa cancertyper. Vi befinner oss dagligen i situationer där vi utsätts för mer eller mindre påverkan av elektromagnetiska fält av olika karaktär. Denna del i miljökonsekvensbeskrivningen syftar till att göra en bedömning av hur en transformatorstation påverkar det lågfrekventa elektromagnetiska fältet i omgivningen Magnetiska fält De magnetiska fälten bildas av de strömmar som matas till transformatorn. Fälten som skapas runt transformatorn avtar dock snabbt med avståndet (tredjepotensen av avståndet) varför det framförallt är den omedelbara närhet som utsätts för dessa \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 2 (7)

7 fält. Dock när man mäter fälten kring en transformatorstation så kan man inte undvika att även mäta de magnetfält som alstras kring matarledningarna. På så vis kan det vara svårt att i praktiken mäta fält som avtar med tredjepotensen av avståndet Driftsfall Beskrivning av driftsfallen De extremt lågfrekventa magnetfälten som alstras av strömmar i ledningar och transformatorer orsakas i huvudsak av nätets grundton, 50 Hz, och några få övertoner. Enligt uppgift från Falkenberg energi kommer transformatorn vid Skottarevet ha ett omsättningsförhållande 33/132 kv med maximal last 150 MVA. I ett trefassystem med symmetrisk last så kommer strömmens maximalbelopp uppgå till ungefär 4500 A (jämt fördelat på de tre faserna) på lågspänningssidan respektive 1140 A på högspänningssidan Resultat av mätningarna Försök gjordes med att mäta upp magnetfältet kring en mindre transformatorstation i ett bostadsområde i Falkenberg. Syftet var att sedan skala upp denna modell till att passa förhållandena ute till sjöss. Vi kan inte genom dessa mätningar påvisa ett avståndsberoende som avtar med tredjepotensen. Detta kan bero på flera orsaker. Troligen inverkar de omkringliggande kraftledningar för mycket för att avståndsberoendet ska kunna påvisas. Dessutom kan det inte uteslutas att det inom mätområdet funnits vagabonderande strömmar som inverkat negativt på mätserierna Resultat av beräkningarna Då en transformator av denna storlek kommer ha viss storlek kan man inte betrakta denne som en punktkälla på avstånd mindre än 5 m från transformatorns centrum. Beräkningar visar att på ett avstånd större än 5 m från transformatorns centrum så dominerar bidragen till magnetfälten från de ledningar som matas till transformatorn. Detta hänger ihop med att magnetfälten från transformatorn avtar med tredjepotensen av avståndet, medan magnetfälten från kraftledningarna som matas in till/ut från transformatorn endast avtar med kvadraten av avståndet. För att belysa detta har jag satt upp två enkla räkneexempel och plottat resultaten mot varandra. Resultaten kan sägas utgöra ett värsta fall för Skottarevets vindkraftpark. I båda fallen så är det lika stor men motsatt riktad ström i två ledare. I ett trefassystem så blir fältbilden något annorlunda, men principiellt så kan denna modell användas för att åskådliggöra jämförelsen. \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 3 (7)

8 I första fallet matas en 150 MVA transformator via en kraftledning med 1500 A på lågspänningssidan där de två ledarna löper parallellt med 1m avstånd till varandra. I andra fallet passerar en ström om 1500 A inuti en punktkälla med där de två ledarna löper intill varandra på ett avstånd om 2m mikrotesla 8 6 Punktkälla Linjekälla Börvärde meter Man ser tydligt att redan efter 5 m så är linjekällan (kraftledningarna) den dominerande källan till magnetfält Diskussion och slutsatser Grundläggande beräkningar av magnetfält från en punktkälla såsom en transformator visar att magnetfälten från dessa källor är redan på ett avstånd om 5-10 m från källans centrum sekundära i förhållande till magnetfälten som alstras kring intilliggande kraftledningar. Magnetfältets styrka för ett värsta fall visas i ovanstående diagram. Skillnaden är obetydlig för magnetfältet i vatten respektive luft Myndigheternas syn I Sverige finns idag en försiktighetsstrategi, som 1995 togs fram av Arbetarskyddsstyrelsen, Boverket, Elsäkerhetsverket, Statens strålskyddsinstitut och Socialstyrelsen (ASS 1996). I korthet går denna ut på att man bör vidta rimliga åtgärder för att minska onödig exponering för lågfrekventa magnetfält. \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 4 (7)

9 Rådet för arbetslivsforskning (RALF) lämnade den 1 december 2000 sin slutrapport om elöverkänslighet och hälsorisker av elektromagnetiska fält (EMF) till regeringen. Där bedöms extremt lågfrekventa fält, dvs fält mellan 1 Hz och 300 Hz, som en möjlig carcinogen faktor, främst baserat på resultaten från epidemiologiska studier. Ställningstagandet grundas på studier dels av leukemi hos barn boende nära kraftledningar, dels av främst kronisk lymfatisk leukemi hos vuxna som i sin yrkesutövning exponeras för förhöjda magnetfält. För andra cancerformer kan för närvarande inga slutsatser dras, säger man i rapporten. Man konstaterar också i rapporten att elöverkänslighet sannolikt kommer att förbli ett kontroversiellt ämne under överskådlig tid. Arbetsgruppen menar dock att det finns ett visst vetenskapligt stöd för den försiktighetsstrategi som utfärdades av fem svenska myndigheter 1996 gällande extremt lågfrekventa magnetiska fält. Statens Energiverk sa redan 1990 att man ska inta en försiktighetsstrategi, som innebar att man vid nyanläggning av skolor, lekplatser och daghem skall placera dessa så långt från kraftledningar att den magnetiska flödestätheten understiger 0,2-0,3 µt. Statens strålskyddsinstitut (SSI) skrev i ett dokument Riskbedömning, strategi, kostnader som kom ut 29 oktober 1993 bl a: SSI anser att det finns forskningsresultat som stödjer hypotesen om ett samband mellan vissa cancerformer och exponering för lågfrekventa fält Åtgärder som till rimlig kostnad minskar exponeringen för människor som stadigvarande vistas i förhöjda elektromagnetiska fält är befogade. En arbetsgrupp under Arbetslivsinstitutets kriteriegrupp för fysikaliska riskfaktorer har gått igenom forskningen kring elöverkänslighet. Expertgruppen konstaterar att det idag inte finns några vetenskapliga belägg för att exponering för elektromagnetiska fält leder till elöverkänslighet eller liknande hälsoproblem. 2. Ordförklaringar 2.1. Elektromagnetiska fält Stationära och rörliga elektriska laddade partiklar skapar krafter på andra stationära eller rörliga laddade partiklar. För att underlätta studierna av dessa krafter så har man skapat begreppet kraftfält. Detta kraftfält kallas antingen elektriskt fält, magnetiskt fält eller elektromagnetiskt fält. Stationära laddningar, t ex vid likström, ger upphov till elektrostatiska och respektive magnetostatiska fält. Vid växelström har man rörliga eller accelererade laddningar som ger upphov till ett växlande kraftfält. Så är fallet för strömmatning av det svenska kraftnätet, där strömmen och likaså de elektromagnetiska fälten som omger de olika strömförande delarna ändrar riktning 50 gånger per sekund. Således skapas ett elektromagnetiskt fält med frekvensen 50 Hertz (Hz). Som en tumregel kan man säga att höga elektriska fält beror på hög spänning (Volt) och höga magnetiska fält beror på hög ström (Ampere). \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 5 (7)

10 2.2. Lågfrekventa elektromagnetiska fält Elektromagnetiska fält som ändrar riktning 300 till gånger per sekund, 300 Hz 300 khz betecknas som lågfrekventa Extremt lågfrekventa elektromagnetiska fält Elektromagnetiska fält som ändrar riktning 0 till 300 gånger per sekund, 0 Hz 300 Hz betecknas som extremt lågfrekventa Elektriska och magnetiska fält Förenklat kan man säga att detta är två sidor av samma sak ingen rök utan eld. Elektromagnetiska fält kan delas i två olika komponenter. Beroende på omständigheterna kan den ena komponenten kan vara större, mindre eller lik den andre. Magnetiska fält ger upphov till elektriska fält och vice versa Elektrisk fältstyrka Runt varje laddad partikel existerar det ett elektriskt fält som utbreder sig runt partikeln. När en andra laddad partikel placeras nära den första kommer krafter att verka på dessa partiklar till följd av det elektriska fältet som dessa omger sig med. Elektrisk fältstyrka är ett mått på antal elektriskt laddade partiklar per avståndsenhet och anges i enheten Volt per meter, V/m Ostörd fältstyrka Mellan lamellerna inuti ett bilbatteri har man ett så kallat homogent, eller ostört, elektriskt fält. Man kan säga att den elektriska fältstyrkan är densamma över hela ytan då lamellerna antas vara plana ytor och att avståndet mellan katod och anod är den samma över hela ytan. Skulle ytan på den ena lamellen bucklas till så skulle inte den elektriska fältstyrkan vara ostörd längre. Så är även fallet när människor, maskiner eller annat rör sig i de elektriska fälten. Med andra ord den elektriska fältstyrkan kan ändras drastiskt beroende på geometri och material. Detta har givetvis stor betydelse vid mätningar av elektriska fält samt i de fall man vill skärma av de elektriska fälten från omgivningen 2.7. Magnetiska fält Magnetiska fält utövar krafter på andra rörliga laddningar. Rörliga laddningar omskrivs ofta som elektrisk ström. Beroende på geometri och antalet rörliga laddningar så kommer den magnetiska fältstyrkan att variera. Magnetiska fält beskrivs av två vektorstorlekar: den magnetiska fältstyrkan H och den magnetiska flödestätheten B. I luft, vakuum och i icke-magnetiska material så är det tillräckligt att beskriva en av dessa storheter för att få en korrekt beskrivning av de magnetiska fälten. \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 6 (7)

11 2.8. Magnetisk fältstyrka, H Magnetisk fältstyrka, H, är ett mått för antal rörliga laddningar per avståndsenhet och anges in enheten Ampere per meter, A/m. I jämförelse med elektriska fält är inte magnetisk fältstyrka lika känslig för ändringar i geometri, vilket gör det enklare att göra noggranna mätningar samtidigt som det är mycket svårt att skärma bort oönskade magnetfält Magnetisk flödestäthet, B I den pågående debatten om olika nivåer av magnetfält så syftar man i 99% av fallen till den magnetiska flödestätheten, B. Enheten för magnetisk flödestäthet är Tesla. Då 1 Tesla är ett mycket stort mått så pratar vi i dagligt tal oftast om mikrotesla eller µt. 1 Tesla motsvarar µt Grundton och övertoner Elkraften som förser våra arbetsplatser och hushåll med ström och spänning ska idealiskt endast innehålla en 50 Hz sinuston. 50 Hz kallas för systemens grundton. I de fall där ström eller spänning inte är perfekt sinusformiga säger vi att det finns inslag av övertoner. Det finns jämna och udda övertoner. Övertonerna är sinusvågor med högre frekvens. Ett antal överlagrade sinusvågor eller övertoner kan sammantaget skapa en annan vågform än den rena sinuston som man eftersträvar i de ovan nämnda systemen. 3. Referenslitteratur Hamnerius, Yngve; Elektriska och magnetiska fält i byggnader. ISSN Bergqvist, U., Hillert, L., Birke, E; RALF: Elöverkänslighet och hälsorisker av elektriska och magnetiska fält. ISBN Marshall, S., Skitek, G; Electromagnetic concepts and applications. ISBN Prentice Hall International WHO Regional publications, European Series, No 25; Nonionizing radiation protection, 2 nd edition. ISBN ELFORSK; EMF-forskningen ISSN \\filegbg\powsell\tech\document\ \ doc Sida 7 (7)