Teknisk beskrivning 2011-08-23 Vindpark Kingebol
Innehåll Inledning... 2 Vindkraftverk... 2 Fundament... 3 Kringanläggningar... 3 Vägar... 4 Transporter, material och markanspråk... Fel! Bokmärket är inte definierat. Täkter... 11 Elanslutning... 12 Byggskedet... 17 Avveckling och återställning... 17 Utsläppsnivåer... 17 Referenser... 18 1(14)
Inledning Vind är luft som rör sig. Energiinnehållet i vinden varierar beroende på höjd över marken, vindhastighet med mera. För att ta vara på rörelseenergin i vinden bromsas vinden med hjälp av vindkraftsturbinens rotor. Hur effektivt vindens energi utnyttjas beror på hur mycket rotorn bromsar vinden. En för stor eller för liten uppbromsning innebär att vinden inte utnyttjas maximalt. Den optimala uppbromsningen är ungefär 1/3 av hastigheten vid rotorn, vilket innebär att maximalt 59 procent av vindens effekt tas tillvara. Detta kallas för Betz lag och innebär att halva uppbromsningen sker vid turbinen och resten av uppbromsningen efter turbinen när vinden passerar genom en vindturbin. Det som bestämmer högsta möjliga effektuttag från ett vindkraftverk är följande formel:, där är vindens densitet, A den svepta arean och V är vindens hastighet. C p är den maximala andelen kinetisk energi som kan omvandlas till mekaniskt arbete, enligt Betz gäller C p = 0.59. N g och N b är verkningsgrad för generatorn respektive växellåda/lager. Notera att man vid fördubbling av vindhastigheten ökar det teoretiska effektuttaget med en faktor åtta på grund av att hastigheten är i kubik i formeln för effektuttag. Därav blir den genomsnitsliga vindhastigheten i området avgörande för placeringen av vindkraftverket. Ett vindkraftverks maximala effekt nås i regel vid vindhastigheter mellan 12-14 m/s. Är hastigheten under 4 m/s utvinns ingen energi alls, likadant vid hastigheter över 25-26 m/s. Verkningsgraden för ett modernt landbaserat vindkraftverk ligger på cirka 30 procent. Gothia Vind 10 har för avsikt att uppföra en vindkraftpark med upp till 6 vindkraftverk i Åmål kommun. Vindkraftverken kommer att ha en totalhöjd om max 200 meter. Byggnationstiden för en vindkraftpark av denna storlek är ungefär 1-2 år. Tiden kan variera beroende på tillgången till turbiner, elanslutningen och tillgång till entreprenörer. Under byggnationen av själva turbinerna krävs en arbetsyta på cirka 100 100 meter, dessa ytor kommer att ligga i anslutning till befintliga vägar i så stor utsträckning som möjligt. Efter byggnationen täcks den största delen av denna yta över. Kvar blir en uppställningsplats på cirka 2000 kvadratmeter. Vindkraftverk Det slutgiltiga valet av vindkraftverk är idag under utredning. Vilken tillverkare det slutligen blir beror bland annat på vindförhållandena på lokaliseringen, terrängen och ekonomiska aspekter. Vindkraftverken kommer att vara av storleksordningen med en totalhöjd på maximalt 200 meter. För exempel av ett 180 meter högt vindkraftverk och detaljerad teknisk beskrivning av ett 3,2 MW vindkraftverk se Bilaga 1. (Orsaken till att ett 180 meter högt vindkraftverk redovisas är att det med dagens teknik inte finns färdiga standard modeller av vindkraftverk som är 200 meter höga och som lämpar sig för landbaserad vindkraft.) Vindturbinernas generatorer omvandlar mekanisk energi till elektrisk. Generatorerna är lite annorlunda än vanliga generatorer detta beror på att vinden varierar hela tiden. Vindkraftverk har antingen synkrona eller asynkrona generatorer. De kan dessutom vara antingen direktdrivna eller indirekt drivna. Vilken typ av generator och drivsystem det blir för Vindpark Kingebol beror på vilken typ av turbin som väljs. 2(14)
Fundament För detta projekt är två typer av fundament aktuella; gravitationsfundament och bergsfundament. Vilken typ av fundament som det slutligen blir beror på de geologiska förutsättningarna på varje specifik verksplats. Fundamentet för ett vindkraftverk fyller två funktioner dels håller det verket på plats (motvikt) och dels bär det verkets tyngd. För gravitationsfundament grävs ett cirka 3 meter djupt hål med 7-12 meters sidor, exempel för ett 2,5 MW vindkraftverk. När hålet är klart byggs en form för fundamentet av armeringsjärn som sedan fylls med betong. Betongen härdar där efter i cirka en månad innan fyllnings massor läggs över fundamentet och tornet kan monteras ovanpå. Bild 1: Exempel på gravitationsfundament för ett 100 meter högt vindkraftverk, källa: Nordex. Om det blir aktuellt med bergsfundament förankras vindkraftverket med bult i berget. Då för borras djupa hål som bultarna placeras i, därefter fylls hållen med expanderande betong och slutligen gjuts ett fundament ovanpå som förankras i bultarna. För att bergsfundament ska användas måste bergets hållfasthet vara tillräcklig. Om lokaliseringen visar sig lämplig för bergsfundament kan det komma att bli nödvändigt med viss plansprängning där verket ska stå. Kringanläggningar Uppställningsytorna för kranarna skall vara utformade så att höga och tunga lyft kan ske på ett säkert sätt. Vid varje vindkraftverk kommer en permanent uppställningsplats för kranar att 3(14)
anläggas. Ytan kommer att vara grusad. Vid byggnation av parken krävs vid varje vindkraftverk en viss yta för att förbereda montering av rotorn på marken. Eventuellt behöver då ytterligare ytor vid respektive verk avverkas tillfälligt. Dessa kommer att återplanteras med skog efter avslutade byggnationer. Vindkraftsanläggningen kommer även att innefatta en servicebyggnad. Byggnaden kan komma att användas till service och underhåll, kopplingsstation för nätanslutningen, personalbyggnad och liknande. Alla byggnaderna kommer att utformas enligt gällande föreskrifter. Bygglov för servicebyggnaden kommer att sökas separat enligt Plan- och bygglagen. För servicebyggnaden kommer det att behövas tillgång till vatten, troligen i form av en brunn. Således behövs också en avloppsanläggning. Eventuella tillstånd för brunn och avloppsanläggning kommer att sökas separat. Intill servicebyggnaden kommer en permanent yta för uppställning av fordon att anläggas. Under byggtiden behöver eventuellt även tillfälliga uppställningsplatser för byggbaracker, fordon och liknande anläggas. Vindparken kommer att generera avfall, framförallt under byggtiden. Avfallet kommer att hanteras i enlighet med Naturvårdsverkets föreskrifter om hantering av brännbart avfall och organiskt avfall och i övrigt på ett miljömässigt godtagbart sätt. Tillfälliga avfallscentraler kommer att behöva uppföras inom parken under byggtiden. Under driftstiden bedöms avfallet kunna hanteras i anslutning till servicebyggnaden. Berg och morän kan komma att tas inom eller utanför området. Tillstånd för dessa täkter och verksamheter söks separat och omfattas inte av miljötillståndsansökan för Vindpark Kingebol. Vägar En översiktlig analys av kartmaterial över området har genomförts för att få fram ett antal lämpliga alternativ på tillfartsvägar. Analysen gjordes med avseende på: närhet till allmän väg, nyttjande av befintligt vägnät samt förekomst av naturliga barriärer i terrängen så som vattendrag och stora höjdskillnader. Därefter gjordes ett platsbesök där respektive alternativ studerades med avseende på följande åtgärder: Behov av breddning, uträtning och förstärkning av befintlig väg kategoriserades enligt nedan: Kategori 1 - Inga åtgärder nödvändiga Kategori 2 - Breddning och förstärkning av befintlig väg, uträtning av vissa kurvor Kategori 3 - Väg som ersätts av ny eller ny väg Övriga åtgärder till exempel tillfälligt nedtagande av skyltar, stolpar, refuger och andra hinder Brantare backars lutning (mättes med hjälp av ett digitalt vattenpass) Åtgärder för markhydrologin, nya trummor med mera. Transporten av torndelar, vingar och kranar ställer speciella krav på de vägar till och inom vindkraftområdet som ska användas. Varje vindkraftverksleverantör har en transportmanual där deras krav på vägar, upplagsplatser, kranytor med mera specificeras. Förstudien för Vindpark Kingebol följer transportmanualen Road, crane pad and hardstand specifications for Vestas turbines V100-1.8MW and V112-3.0MW, se Bilaga 2. Enligt Vestas transportmanual är minsta, erforderliga bredd för raksträcka 5,5 m, se vägsektion. Vid tvärare kurvor kan det krävas bredder uppemot 10 m. vägsektion för 4(14)
breddning av väg och ny väg. Största tvärfallslutning 3,5 %, se bild 2 nedan. Vidare är största tillåtna lutning i uppförsbacke 14 %. Vägens överbyggnad, det vill säga vägkroppens konstruktion är dimensionerad för att klara ett axeltryck på minst 17 ton. Vid nyanläggande av väg består överbyggnaden av krossat berg fördelat på 650 mm förstärkningslager, 100 mm bärlager och 50 mm grusslitlager. Förstärkningslagret har en kornfraktionsfördelning mellan 0-100 mm, bärlagret en kornfraktionsfördelning mellan 0-40 mm och grusslitlagret en kornfraktionsfördelning mellan 0-18 mm. Överbyggnadstjockleken är väl tilltagen för att säkerställa bärigheten. 5(14)
Olika tillfartsalternativ till det aktuella vindkraftområdet har studerats varefter de två lämpligaste alternativen studeras mer djupgående. Figur 1. De tillfartsalternativ som studerades vidare. Tillfartsvägarna till vindkraftsområdet behöver rejäla anslutningar till väg E45. Anslutningen åt väster in i vindkraftsområdet, där merparten av vindkraftsverkstransporterna kommer att gå, är en befintlig anslutning som behöver åtgärder i form av breddning och förstärkning samt tillfälligt nedtagande av skyltar, stängsel med mera. Bild 1 nedan visar tillfartsalternativet in mot vindkraftområdet. 6(14)
Bild 1 Tillfart till vindkraftområdet från E45. Inom vindkraftsområdet finns det tre befintliga vägar som är tänkta att användas för vindkraftstransporter. Dessa är av varierande kvalitet och kräver olika åtgärder för att säkra framkomligheten. Den befintliga vägen som ansluter från väg E45 bedöms som en kategori 2 väg. Detta innebär att den ca 3 m breda befintliga vägen behöver förstärkas och breddas upp till 5,5 m samt att vissa kurvor kräver uträtning. 7(14)
Figur 2 Befintliga vägar som föreslås användas som transportvägar. Anläggandet av vägar och andra ytor kommer att genomföras på sådant sätt att påverkan på områdets hydrologi blir så liten som möjligt. Genom nedan beskrivna skyddsåtgärder bedöms hydrologin inte påverkas och någon markavvattning inte komma att ske. Vid anläggandet av väg över vattendrag, dike eller naturlig lågpunkt i terrängen kommer en naturlig avrinning skapas genom att förlägga en trumma av erforderlig storlek, 300 mm för att erhålla god självrensningseffekt. Vidare kommer eventuell ersättning av befintlig trumma, till exempel vid breddning och förstärkning av väg, att vara av minst samma trumdimension. Om väg behöver anläggas genom mosspartier kommer vägbanken byggas upp av en grov genomsläpplig sprängsten för att inte stoppa det naturliga flödet i marken. 8(14)
Figur 3. Väglayout för utredningsalternativ 8 vindkraftverk. Korsning av vattendrag är markerad med röd ring. 9(14)
Figur 4. Väglayout för huvudalternativ 6 vindkraftverk. Korsning av vattendrag är markerad med röd ring. De föreslagna vägarna för båda parklayouterna går inte genom några våtmarker. Dock korsas några mindre vattendrag där antingen befintlig trumma behöver förlängas eller ny trumma anläggas. Detta bedöms inte innebära någon permanent påverkan på vattenflödena. Beroende på vindkraftparkens utformning bedöms att mellan 1 800 till 2 300 tunga transporter till området kommer att behövas. Utifrån mätningar av tvärsnittsytor i vägsektionen har en åtgång av krossmaterial per meter väg tagits fram. Detta gjordes för ny väg respektive breddad och förstärkt väg, se tabell 1. Kubikmeter Ton per meter per meter Ny väg 5,5 m 5,8 9,8 Förstärkning + breddning 2,5 m 3,9 6,6 Tabell 1. Åtgång krossmaterial. För Parklayout 1 (8 verk) bedöms 3 410 m ny väg att behöva anläggas och 825 m befintlig väg förstärkas och breddas 2,5 m. För anläggandet av detta beräknas det behövas ca 39 800 ton krossmaterial, vilket innebär ca 1 200 transporter till området. För Parklayout 2 (6 verk) bedöms 3 510 m ny väg att behöva anläggas och 600 m befintlig väg förstärkas och breddas 2,5 m. För anläggandet av detta beräknas det behövas ca 38 400 ton krossmaterial, vilket innebär ca 1 200 transporter till området. 10(14)
Utöver de transporter som kommer att krävas för vägbyggnationen tillkommer transporter för anläggandet av övriga ytor, såsom montageplatser och mellanlager. Överbyggnaden för dessa ytor antas vara uppbyggd på samma sätt som för ny väg, det vill säga 800 mm tjock. En montageplats cirka 1850 m 2 till ytan vilket ger 1480 m 3 eller 2520 ton krossmaterial. Montageplatser för 6 st respektive 8 st vindkraftverk kräver ca 15 000 ton respektive 21 000 ton material motsvarande ca 460 respektive 640 transporter. Ett mellanlager kräver en yta på ca 2 000 m 2 vilket motsvarar cirka 80 transporter. Täkter Närliggande täkter aktuella för nyttjande under anläggningsarbetena lokaliserades med hjälp av ett GIS-verktyg på Sveriges geologiska undersöknings (SGU) hemsida. Verktyget visade att det fanns en bergtäkt i närområdet (ca 11 km) och flertal andra strax utanför (ca 30 km). Täkten i närområdet heter Hässelbacka 1:1 och tillståndsinnehavare är EuroSand AB. Närheten till projektområdet gör att det är både ekonomsikt och miljömässigt att nyttja denna täkt. 11(14)
Figur 3 Bergtäkter i närheten av projektområdet. Elanslutning Vindpark Kingebol ska anslutas till Vattenfalls nät och anslutningen blir via en ny 145 kv station. Vattenfall Eldistributions har idag planer på att bygga en transformatorstation strax norr om Ånimskog, på östra sidan av motorvägen cirka 2,5 kilometer från Vindpark Kingebol. Denna planering är ännu preliminär. 12(14)
Figur 4 Planerad anslutningspunkt för Vindpark Kingebol. Den nya transformatorstationen i Ånimskog förses med transformatorer (40 MVA) och ansluts genom ett så kallat påstick. Transformatorerna ställs upp på avsett fundament och ansluts på 145 kv-sidan från luftledningen via ett transformatorfack och mellanspänningssidan till kabel via ett ställverk med ett eller två utgående fack. Transformatorn förses med ventilavledare. På fundamentet invid transformatorn ställs nollpunktsutrustning upp. Transformatoruppställningen dimensioneras även för nollpunktsutrustning. I anslutning till transformatoruppställningen anordnas en byggnad som ska inrymma kontrollrum, batterirum och mellanspänningsställverket. I byggnaden installeras även lokalkraftanläggning, kontrollutrustning, reläskydd med mera. Mellanspänningsställverket som placeras i den nya byggnaden bestyckas med inkommande transformatorfack, utgående ledningsfack samt fack för spänningsmätning och jordning (om inte detta ryms i något av de andra facken). Parken ansluts med kabel i mark. Kabelnäten delas upp i en intern del och en extern del. Interna delen är den del som ansluter vindkraftverken till en kopplingsstation. Externa delen är den del som ansluter parken till stationen utanför Ånimskog. Spänningsnivån i det interna kabelnätet sätts till 30 kv. Det interna kabelnätet samlas upp i en kopplingsstation som är belägen inom parkområdet. I denna kopplingsstation kommer ägogränsen gå mellan Gothia Vind AB och Vattenfall och det är också här mätvärdesinsamlingen kommer ske. Ingen upptransformering av spänningen sker i 13(14)
kopplingsstationen utan 30 kv spänningen bibehålls genom Vattenfalls anslutningskabel som ansluter till stationen utanför Ånimskog. Det interna nätet för 2 MWs alternativet kräver ca 6 km kabel medan för 3 MWs alternativet kräver bara ca 4,5 km kabel. För 24 kv alternativen krävs dubbla exportkablar (2x2,5 km) medan det räcker med enkel (1x2,5 km) för 36 kv alternativet. Markförhållandena för kabelförläggning studerades speciellt och markförhållandena kan anses vara goda i området för kabelförläggning. På en del höjder så går berg i dagen men kabel kan med fördel förläggas mellan de områdena. I området finns flertalet mindre vattendrag men de anses inte ha någon egentlig inverkan på förläggningen. I ovan nämnda terräng så grävs normalt ett kabeldike där kablarna placeras (på ett djup av 45-70 cm) i en sand som inte skall skada kabeln när det rör på sig. Ovanför kabeln placeras ett gult band som markör om någon skulle gräva i området. Därefter fylls diket igen med det material som grävts upp. Vid passage av större vägar (till exempel E45:an) så trycks normalt kabel under vägen för att slippa stänga av vägen. Mindre vägar gräver man normalt av och förläggningen sker på samma sätt som i övrig terrängen men med hänsyn att bilar ev. behöva passera. Man kan till exempel lägga stora plåtar över diket. 14(14)
Figur 5, Planerat internt elnät för Vindpark Kingebol 8 vindkraftverk. 15(14)
Figur 5, Planerat internt elnät för huvudlayouten för Vindpark Kingebol 6 vindkraftverk. Det interna kabelnätet är uppbyggt främst med kabel med tvärsnittsarean 95 mm². Det interna kabelnätet förläggs i sin hela sträckning i kabelschakt inom vägområdet. Kabeln kan förläggas direkt i schaktet eller vid behov i rör i schaktet (grund förläggning). Kabel kommer 16(14)
att förläggas i ett schakt djup med max 500 mm och schaktbredd mellan 300 700 mm, se Figur 7 nedan. Byggskedet Byggskedet inleds med markarbeten där befintliga anslutningsvägar förstärks och nya vägar och uppställningsplatser anläggs. Detta sker vanligtvis under barmarksperioden och säsongen före leverans av verken. Före gjutningen av fundamenten grävs fundamentgropen och när fundamentet är på plats återfylls gropen så att fundamentet täcks. Någon månad efter det att fundamentet gjuts kan montaget av torn och turbin påbörjas. Uppförandet av ett verk tar endast några dagar i anspråk. Avveckling och återställning Vindkraftverketableringar kan avlägsnas lika snabbt som den installeras och som efteråt lämnar mycket begränsade spår. Beräknad teknisk och ekonomisk livslängd på vindkraftverken är ca 25 år. Efter avslutad driftstid monteras anläggningen ned för återvinning. Fundamenten avlägsnas ned till några decimeter under markytan eller fylls över, och därefter återställs ytan. Gothia Vind 10 föreslår att detta bestäms slutgiltigt i samråd med tillsynsmyndigheten i samband med avvecklingen. På körplaner och fundamentytor återförs ett humustäcke. Transformator- och mätstationer tas bort och återvinns. Anslutningsvägar fram till verken läggs igen där markägarna så önskar. Elkablar i mark lämnas kvar medan luftledningar monteras ned och återvinns. Efter det att återställningsarbetena är avslutade görs en anmälan om detta till tillsynsmyndigheten. Utsläppsnivåer När vindkraftverken är i drift sker inga utsläpp, den påverkan vindkraft ger är vid produktion och montering av verken. Vid etablering samt drift av vindkraftverk används mycket små mängder kemikalier. 17(14)
Vid drift av vindkraftverk används främst smörj- och hydrauloljor. Glykol används också till kylsystem. Hur mycket olja vindkraftverket innehåller beror av modell och konstruktion. Ett vindkraftverk med växellåda innehåller totalt cirka 650 liter olja. Oljeläckage skulle kunna förorena intilliggande mark och grundvatten. Risken för ett sådant läckage bedöms som mycket liten eftersom vindkraftverkets konstruktion är sådan att oljespill tas om hand inne i maskinhuset eller i tornet, och inte kan nå omgivningen. Service av verken utförs löpande två gånger per år. Eventuella läckage från växellådor eller styrsystem leder till omedelbart driftstopp och servicepersonal skickas ut för åtgärder eller sanering. Regelbundet underhåll kommer att genomföras för att motverka slitage med eventuella utsläpp som följd. Drivmedel i form av olja, diesel och bensin används som drivmedel till maskiner och motorfordon som används under anläggningsfasen. Risk för läckage från dessa bedöms som mycket liten. Produktionen av 1 GWh el i ett vindkraftverk bidrar till minskade utsläpp i form av svaveldioxid med 370 kg, koldioxid med 850 000 kg, kväveoxider med 2 600 kg, stoft med 100 kg samt ett fast avfall i form av slagg med ca 52 000 kg i jämförelse med ett koleldat kraftverk som använder effektiv reningsteknik. I de flesta elsystem ger en ökad andel vindkraft rejäla utsläppsminskningar av koldioxid och andra miljöskadliga ämnen. Referenser Danish Wind Industry Association Hemsida med fakta om vindkraft. http://guidedtour.windpower.org/en/tour/wres/index.htm Svensk Vindenergi. Lathund olika begrepp som förekommer i branschen. Juni 2010. RePower RePower hemsida http://www.repower.de/index.php?id=347&l=1 Vestas serviceavdelning i Sverige. Kontakt via telefon och e-post. FÖRSTUDIE - Tillfarts- och transportvägar för vindkraftspark, KINGEBOL, Åmål kommun WSP Samhällsbyggnad 2010-11-11 reviderad 2011-08-03 Nätanslutningsutredning för Vindpark Kingebol Vattenfall power Consultant 2010-09-02 samt reviderad 2011-08-22 18(14)