Nu släcker vi ljuset med aktiv hinderbelysning

Transkript

1 Examensarbete 15 P Datum Nu släcker vi ljuset med aktiv hinderbelysning Bild: Vattenfall Elev: Magnus Persson Handledare: Anna Josefson

2

3 Sammanfattning Hinderbelysningen på vindkraftverken utgör en viktig säkerhetsfunktion som varnar flyg för de höga vindkraftverken. I mitt examensarbete kommer ni att kunna ta del av grundkriterierna för vindkraftsverkens hinderbelysning. Du kommer även kunna ta del av information som beskriver ett radarsystem som gör det möjligt att släcka ner vindkraftverkens hinderbelysning då det inte föreligger någon fara för flygtrafik. Denna typ av teknik medför en mängd fördelar som ni kommer att få ta del av i mitt examensarbete. Abstract Obstacle illuminations on the wind turbines are an important safety feature that s alert pilots in aircrafts of the high wind turbines. In my exam paper you will be able to obtain the basic criteria s for the wind turbines obstacle illumination. You will also be able to obtain information that describes a radar system that makes it possible to shut down the wind turbines obstacle illumination when there is no danger for the air traffic.this type of technology involves a lot of advantages that you will take part of in my exam paper.

4

5 Innehållsförteckning 1. Inledning Syfte Material och metod Resultat Hinder belysning Allmänna bestämmelser och råd för föremål som kan utgöra en fara för luftfarten Vindkraftverk under 150 meter Vindkraftverk över 150 meter Aktiv hinderbelysning Vad är aktiv hinderbelysning för något? Funktion Säkerhet Exempel Installation Kostnader Fördelar Nackdelar Framtidsutsikter för systemet Leverantörer Slutsatser...8 Källförteckning...9

6

7 1. Inledning Jag studerar till vindkraftstekniker offshore på CFL här i Söderhamn. I vår utbildning ingår kursen examensarbete, vårt examensarbete måste handla om något inom området vindkraft. Jag har valt att skriva om ett system som aktivt styr hinderbelysningen på vindkraftverk. Systemet jobbar med radarteknik för att upptäcka flygtrafik. Systemet tänder vindkraftverkets hinderbelysning som varnar piloten då det föreligger fara för flygtrafiken. Hinderbelysningen på vindkraftverken syns långväga och kan vara ett stötande moment för de närboende kring vindkraftverk och vindkraftsparker. Vindkraftverken blir allt högre och större för att kunna producera mer elektricitet till konsumenterna. Det ställs då krav på högintensiv hinderbelysning med vitt blinkande ljus för vindkraftverk med en totalhöjd på över 150 meter som kommer att bli allt vanligare i framtiden. Med aktiv hinderbelysningskontroll så kan det bli lättare att etablera nya högre och större vindkraftsparker. 2. Syfte Syftet med mitt examensarbete är att lära mig mer om grundkraven för hinderbelysning och sprida den kunskapen. Jag kommer även att fördjupa mig i en teknisk lösning som gör det möjligt att släcka hinderbelysningen då den inte behöver vara påslagen. Allt för att minimera ljuset från vindkraftverkens hinderbelysning utan att försämra säkerheten för flygtrafiken. Vindkraftverkets hinderbelysning kan vara störande för närboende. Radarsystemet för aktiv hinderbelysningskontroll kan vara en bra lösning på detta problem. 3. Material och metod Jag har valt att samla information ifrån olika rapporter och presentationer som ligger ute på internet. Jag har även haft mejlkontakt med människor i branschen. 1

8 4. Resultat 4.1 Hinder belysning Allmänna bestämmelser och råd för föremål som kan utgöra en fara för luftfarten Transportstyrelsen är den myndighet som bestämmer vad som gäller för markering av föremål som kan utgöra en fara för flytrafik. Alla dessa regler och föreskrifter finns att tillgå på transportstyrelsens hemsida under TSFS 2010:155 1 Vindkraftverk skall vara markerade med vit eller ljusgrå färg och vara försett med hinderbelysning om vindkraftverket överstiger en totalhöjd på 45 meter. Vindkraftverkets hinderbelysning skall placeras på den högsta fasta punkten på vindkraftverket, - det vill säga på maskinhuset. Ljuset ifrån hinderbelysningen skall vara synligt 360grader i det horisontella planet med en vinkel på 0 grader ±1 grad. Upp till max 50 grader plus ifrån det horisontella planet. Är det möjligt så bör hinderbelysningen i en vindkraftspark synkroniseras för att minska störningarna för omgivningen. Transportstyrelsen kan medge undantag ifrån föreskrifterna i TSFS 2010:155. Den som ansvarar för driften av vindkraftverket är också ansvarig för att hinderbelysningen fungerar och uppfyller de krav som ställs. Blir det ett fel på hinderbelysningen så måste det omedelbart åtgärdas, kan man inte åtgärda felet måste det rapporteras till flygbriefingtjänsten 2. Journal skall föras över driftavvikelser för medel och högintensiv hinderbelysning. Den ska arkiveras i minst två år

9 4.1.2 Vindkraftverk under 150 meter Vindkraftverk som har en totalhöjd mellan meter över vatten eller markytan skall vara markerade med rött medelintensivt ljus med blinkningar per minut. Hinderbelysningen behöver inte vara igång på dagen då vindkraftverket ska vara markerat med vit eller ljusgrå färg. Under skymning och gryning skall ljuset ifrån hinderbelysningen uppgå till 2000 Candela ±25%. Vid mörker skall nivån vara minst 200 Candela. 1 Candela motsvarar ungefär ett stearinljus i ljusintensitet på en meters avstånd. 3 Tittar vi på en vindkraftspark så räcker det med att vindkraftverken som står i den yttre ringen markeras medelintensivt ljus medan de maskiner som står inom den yttre ringen kan ha lågintensivt rött ljus med fast sken med en styrka på 32 Candela under gryning, skymning och mörker.(se bilaga 1) Vindkraftverk över 150 meter Vindkraftverk som har en totalhöjd över 150 meter skall markeras med högintensivt vitt ljus som blinkar gånger per minut. På ljusa dagen skall belysningen vara på och blinka med Candela ±25%. Vid skymning och gryning får belysningen dämpas och ligga mellan Candela ±25%. När det är mörkt så får hinderbelysningen dämpas ner till 2000 ±25%. När man bygger en vindkraftspark så räcker det med ett antal vindkraftverk i parkens ytter ring markeras med högintensivt vitt ljus.(se bilaga 2) Finns det bostadsbebyggelse i området så skall den högintensiva hinderbelysningen avskärmas så att direkt ljus inte träffar markytan inom en radie på 5 kilometer från vindkraftverket. Även i detta fall så bör hinderbelysningen om möjligt synkroniseras för att minimera störningen på omgivningen. 4.2 Aktiv hinderbelysning Vad är aktiv hinderbelysning för något? Med aktiv hinderbelysning övervakas luftrummet runt om vindkraftsparken av radarsystem som i god tid tänder den släckta hinderbelysningen vid fara för flygtrafik. När faran är över släcks hinderbelysningen automatiskt

10 4.2.2 Funktion Den aktiva 3D radarn skannar av området runt vindkraftsparken med hjälp av ett antal radarenheter. Hur många radarenheter beror på hur stor parken är. Det avancerade systemet upptäcker flygtrafik och identifierar dess kurs och hastighet samt räknar ut om det är nödvändigt att tända hinderbelysningen. Föreligger kollisionsrisk så tänds hinderbelysningen då det är 30 sekunders flygtid kvar till vindkraftsparken, detta oberoende av flygets hastighet. Det vill säga att radarsystemet räknar ut hastigheten på såväl ett Jasplan som en helikopter och tänder hinderbelysningen när det är 30 sekunders flygtid kvar innan flyget når parken. Följ länken för en video presentation av systemet: Säkerhet Radarsystemet har ett inbyggt övervaknings system som hela tiden kontrollerar sig själv. Skulle ett fel uppstå så tänds hinderbelysningen automatiskt, samtidigt som systemet tillkallar tekniker för att avhjälpa felet. Systemet har funnits ute på marknaden några år i andra länder. I mars 2011 godkände transportstyrelsen denna typ av system för installation i Sverige Exempel Det finns ett antal vindkraftsparker i Sverige som redan har och håller på att installerar denna typ av radar system. Här följer några vindkraftsparker: Näsudden Gottland 4 Moskogen vindkraftpark Östersund

11 4.2.5 Installation Systemet relativt lätt att installera och hårdvaran utgörs av ett fåtal komponenter.(se bilder nedan) Bild från: Andreas Wickman 5

12 Färdigmonterad radarutrustning. Bilder från: Andreas Wickman När hårdvaran väl är på platts så kopplar man in radarsystemet med vindkraftsparkens hinderbelysningssystem. 6

13 4.2.6 Kostnader Kostnaden för att installera ett radarsystem för en vindkraftspark med 10 till 15 vindkraftverk är ca 1 % av den totala investerings kostnaden 6. Även underhållet av radarsystemet är ca 1 % av den totala underhålls kostnaden på vindkraftsparken Fördelar Den största fördelen med det aktiva radarsystemet är att hinderbelysningen på vindkraftverken är släckt då den inte behöver vara igång. Man kan få en större acceptans hos de närboende då dessa ljusstörningar minskas avsevärt. Det kan också underlätta vid tillståndsansökning för vindkraftsparker. Det kan bli mindre protester från lokalbefolkningen som i sin tur gör att vindkraftsparken kan komma att byggas fortare. När hinderbelysningen är släckt så lockas inte insekter till ljuset och risken för att hungriga fåglar skadas av vidkraftverket minskas. Hinderbelysningens livslängd ökar då belysningen inte behöver vara påslagen i samma omfattning. Detta medför även energibesparingar som kan levereras ut på nätet och inbringa en större ekonomisk inkomst för hela vindkraftsparken. När hinderbelysningen inte är igång i samma omfattning så minskas den totala underhålls tiden på vindkraftsparken. Radarsystemet drar lite ström i jämförelse med all hinderbelysning som annars skulle vara igång. Systemet är godkänt av Internationale Dark - Sky Association Nackdelar Det medför en del pappersarbete vid tillståndsansökning. Det medför en extra kostnad. Samt att det är en extra installation och programmering för att systemet skall anpassas till de rådande förhållandena på platsen

14 4.2.9 Framtidsutsikter för systemet Sverige är i en mycket expansiv fas när det gäller utbyggnaden av vindkraft. Med denna typ av systemlösning så kommer acceptansen hos de närboende att öka, och med det så kommer det bli lättare att bygga vindkraftverken i den takt som vi måste för att klara regeringens mål Leverantörer OCAS eller Obstacle Collision Avoidance System, är det enda pattenterade radarsystemet för aktiv hinderbelysningsstyrning som idag levereras av vindturbintillverkaren Vestas Slutsatser Hinderbelysning på vindkraftverk syns mycket långt och orsakar ljusföroreningar i mörkret vilket kan vara ett störande moment för de boende i området. Under arbetets gång hittade jag en hemsida som visar hur ljus det är på natten då det egentligen borde var mörk. Du kan själv hur ljus det är om natten på din hemort. Se länk: Radarsystem som aktivt styr hinderbelysningen på vindkraftverken tycker jag är en mycket bra lösning på belysningsproblemet. Skulle ett företag investera i vindkraft och vilja bygga en vindkraftspark i mitt närområde skulle jag personligen ställa mig mer positiv till vindkraftsparken om man presenterar denna lösning och installerar systemet på vindkraftsparken. Fördelarna är många men det skrivs lite om eventuella nackdelar. Jag undrar hur tåliga radarenheterna är om en isbit skulle lossna ifrån vindkraftverket och oturligt nog skulle träff radarn? Vilka reparationskostnader det skulle innebära? Effekten och strålningen ifrån radar enheterna är mycket låg och jämförs med en vanlig GSM sändare för mobiltelefoni, men finns det några risker med strålningen som radarn ger ifrån sig eller är den försumbar i vårt moderna samhälle? Hur lång tid tar det att tjäna in investeringen i radarsystemet? Transportstyrelsen har godkänt radarsystemet OCAS som kan köpas av vindturbintillverkaren Vestas

15 Källförteckning Bild på framsidan kommer ifrån Vattenfalls bildbank Mail kontakt: Andreas Wickman för bilder till Examensarbetet neoptions/ocas/ Video presentation av OCAS radarsystem: Bilaga 1. Se adress: Dokument finns på sida: 11 av Bilaga 2. Se adress: Dokument finns på sida: 13 av

16 Bilagor Bilaga 1. Hinderbelysnings layout vindkraftspark men en totalhöjd under 150 meter. För att avgöra hur många medelintensiva hinderljus som ska installeras vid en vindkraftverkspark där samtliga verk är lägre än 150 meter kan följande grafiska metod användas: 1. Cirklar med radien 450 meter, centrerade på utvalda vindkraftverk i parkens yttre kant, ritas på en skalenlig karta. Cirklarna ska överlappa varandra för att därigenom skapa en sluten säkerhetszon kring parken som uppgår till minst 450 meter enligt steg två i denna metod. 2. Samtliga vindkraftverk ska vara belägna på ett avstånd av minst 450 meter från säkerhetszonens yttre gräns. 10

17 Bilaga 2. Hinderbelysnings layout vindkraftspark med en total höjd på över 150 meter. För att avgöra hur många högintensiva hinderljus som ska installeras vid en vindkraftverkspark där samtliga verk är högre än 150 meter kan följande grafiska metod användas: 1. Cirklar med radien meter, centrerade på utvalda vindkraftverk i parkens yttre kant, ritas på en skalenlig karta. Cirklarna ska överlappa varandra för att därigenom skapa en sluten säkerhetszon kring parken som uppgår till minst meter enligt steg två i denna metod. 2. Samtliga vindkraftverk ska vara belägna på ett avstånd av minst meter från säkerhetszonens yttre gräns. 11