Spredningsberegninger Heimdal
varmesentral
Statkraft Varme AS
Status:
Endelig utgave
Dato:
18.06.2015
Utarbeidet av:
Dag Borgnes
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Rapport
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Prosjektnavn:
Tittel.:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
Deres ref:
Egil Evensen/Sissel Hunderi
Utarbeidet av:
Dag Borgnes
Kontrollert av:
Stine Torstensen
Status:
Endelig utgave
Dato:
18.06.2015
Dok. ID:
32042-00002-0.3
Sammendrag:
Norsk Energi har på oppdrag fra Statkraft Varme AS beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag
for utslipp av NOx 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/m3 før og etter kapasitetsøkning.
Kapasitetsøkningen medfører dermed en økning på inntil 5 µg/m3 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/m3 er betydelig lavere enn det som regnes som
signifikant bidrag (10 µg/m3).
Beregningsresultatene er konservative, idet all NO i utslippet er forutsatt å omdannes til NO2. Særlig
nær veier med mye trafikk vil det være lite ozon (O3) tilgjengelig for omdanning av NO til NO2.
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
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
[email protected]
www.energi.no
Side 2 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
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
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 3 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
1 Innledning
Norsk Energi har på oppdrag fra Statkraft Varme AS beregnet maksimale bakkekonsentrasjonsbidrag
for utslipp av NOx 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 Statkraft Varme AS 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 Grenseverdieroganbefalteluftkvalitetskriterier
Myndighetene har angitt grenseverdier, mål og luftkvalitetskriterier for konsentrasjoner av bl.a. NO2 i
uteluft. Grenseverdiene er gitt blant annet i Forurensningslovens kapittel 71. 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 NO2.
Tabell 1 Grenseverdier for NO2
Komponent
Midlingstid
Nitrogendioksid og
nitrogenoksider
Grenseverdi Antall tillatte
overskridelser av
grenseverdien
Dato for oppnåelse av
grenseverdi
Grenseverdien må
ikke overskrides mer
enn 18 ganger pr.
kalenderår
1. januar 2010
1. Timegrenseverdi for 1 time
beskyttelse av
menneskets helse
200 μg/m³ NO2
2. Årsgrenseverdi for
beskyttelse av
menneskets helse
Kalenderår
40 μg/m³ NO2
1. januar 2010
3. Grenseverdi for
beskyttelse av
vegetasjonen
Kalenderår
30 μg/m³ NOx
4. oktober 2002
1
Grenseverdier luftkvalitet: Forurensningsforskriften kap 7. http://www.lovdata.no/for/sf/md/td-20040601-0931-020.html
Luftkvalitetskriterier: Folkehelseinstitutt og Miljødirektoratet: Virkninger av luftforurensninger på helse. Nasjonalt
folkehelseinstitutt Rapport 2013/9.
2
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 4 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
Tabell 2 viser luftkvalitetskriterier for NO2. 3
Tabell 2 Luftkvalitetskriterier for NO2
Komponent
Midlingstid
Luftkvalitetskriterier
NO2
15 min
300 µg/m3
NO2
Time
100 µg/m3
NO2
År
40 µg/m3
3
Luftkvalitetskriterier: Folkehelseinstitutt og Miljødirektoratet: Virkninger av luftforurensninger på helse. Nasjonalt
folkehelseinstitutt Rapport 2013/9.
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 5 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
3 Lokalisering
Figur 1 viser lokalisering av Heimdal Varmesentral.
Figur 1 Lokalisering av Heimdal Varmesentral
4 Tekniskedata
Beregningsforutsetninger er satt opp på basis av grunnlagsdata innhentet fra oppdragsgiver. Se Tabell 3
nedenfor.
Tabell 3 Beregningsforutsetninger
Linje 1+2
tonn/time
Maksimal kapasitet
3
Linje3 før økt Linje3 etter
kapasitet
økt kapasitet
Totalt/beregnings- Totalt/beregningsforutsetninger
forutsetninger
før økt kapasitet etter økt kapasitet
6+6
15
18
27
30
Røykgassmengde
Nm /time,
fuktig
70000
82000
94600
152000
164600
Røykgassmengde
m3/time, fuktig
86667
103026
121282
Fuktighet
Reell
oksygenkonsentrasjon
Røykgasstemperatur
Vol-%
25
17
18
189692
21
207949
21
Vol-%,tørr
7
8.0
6.5
7.5
6.7
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
2
Utløpsareal
m
2.45
2.27
2.27
4.72
4.72
NOx-konsentrasjon
(som NO2)
NOx-utslipp (som
NO2)
mg/Nm3, tørr,
11 % O2
200
200
200
200
200
g/s
4.1
4.9
6.3
9.0
10.4
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 6 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
5 Spredningsberegninger – metodikkogforutsetninger
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. NO2 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 NOX-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 NOx-utslippet vil foreligge som NO2, men NO vil kunne oksideres til NO2 dersom
tilstrekkelig ozon (O3) er tilgjengelig. Lokalt vil utslipp av NOx 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 NO2.
I modellberegningene er det konservativt forutsatt at all NOx foreligger som NO2.
I beregningene er det benyttet et gridstørrelser på 25x25 meter. Det er benyttet digitale terrengdata i
modellen.
[1]
Near-road NO2 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
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 7 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
6 Resultaterogvurderinger
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 NOx foreligger som NO2.
Meteorogidata 2013.
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 8 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
24
Før kapasitetsøkning
28
Etter kapasitetsøkning
Figur 3: 19. høyeste timemidlete bakkekonsentrasjonsbidrag. Det er forutsatt at all NOx foreligger som NO2.
Meteorologidata 2013.
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 9 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
Vi ser av
Etter kapasitetsøkning
3
Figur 2 at høyeste bakkekonsentrasjonsbidrag er beregnet til hhv. 34 og 39 µg/m før og etter
kapasitetsøkning. Kapasitetsøkningen medfører dermed en økning på inntil 5 µg/m3 for høyeste
bakkekonsentrasjonsbidrag. Det høyeste bidraget kommer ca 1600 meter øst-nordøst for anlegget og ca
1200 meter øst for E6.
Etter kapasitetsøkning
3
Figur 3 viser at 19. høyeste timemidlete bakkekonsentrasjonsbidrag er beregnet til hhv. 24 og 28 µg/m
før og etter kapasitetsøkning, og at dette kommer ca 1200 meter øst for anlegget.
Økningen i bakkekonsentrasjonsbidrag på opptil 5 µg/m3 er betydelig lavere enn det som regnes som
signifikant bidrag (10 µg/m3). (dvs. bidrag på dette nivå og lavere anses som akseptabelt uavhengig av
bakgrunnskonsentrasjonen)4.
4
Telefonmøte med Dag Tønnesen, NILU, 27. januar 2015
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 10 av 11
Oppdragsgiver:
Statkraft Varme AS
Tittel:
Spredningsberegninger Heimdal varmesentral
7 Vurderingavusikkerhet
7.1 Usikkerhetvedmodellberegninger
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.
Effektiv, miljøvennlig og sikker utnyttelse av energi
Dok ID:
32042-00002-0.3
Side 11 av 11