EINDRAPPORT: STUDIE WINDTURBINES EN VEILIGHEID. Opdrachtgever:

EINDRAPPORT: STUDIE WINDTURBINES EN VEILIGHEID

Opdrachtgever: Vlaamse Overheid Vlaams EnergieAgentschap North Plaza B Koning Albert II-laan 7 B-1210 Brussel

Projectnummer: 06.0158 januari 2007

Studie windturbines en veiligheid

Vlaamse Overheid

INHOUDSTAFEL 1.

ALGEMENE INLICHTINGEN................................................................................................... 7

1.1 1.2 1.3

INITIATIEFNEMER VAN HET PROJECT.......................................................................................... 7 UITVOERDER VAN DE OPDRACHT ................................................................................................ 7 ADMINISTRATIEVE GEGEVENS VOORBEREIDEND RAPPORT ...................................................... 7

2.

PROJECTOMSCHRIJVING....................................................................................................... 8

2.1 INLEIDING ..................................................................................................................................... 8 2.2 AANPAK VAN HET PROJECT.......................................................................................................... 8 2.2.1 INLEIDING ................................................................................................................................... 8 2.2.2 DEEL 1: ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN .......................... 9 2.2.3 DEEL 2: ONTWIKKELING VAN EEN BEOORDELINGSINSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN ...................................................................................................................... 10 3.

ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN .............. 11

3.1 INLEIDING ................................................................................................................................... 11 3.2 ONDERZOEK HANDBOEK WT (2DE GEACTUALISEERDE VERSIE, JANUARI 2005)..................... 11 3.2.1 BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO’S ................................................................................. 11 3.2.2 BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN ..................................................................................... 12 3.2.2.1 Structurele faling ................................................................................................................... 12 3.2.2.2 Naar beneden vallen van onderdelen ..................................................................................... 12 3.2.2.3 Breuk van een geheel blad ..................................................................................................... 13 3.2.3 GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES........................................................................................ 14 3.2.4 BEPALING VAN DE RISICO’S ...................................................................................................... 15 3.2.5 EVALUATIE VAN DE RISICO’S .................................................................................................... 16 3.2.5.1 Directe risico’s....................................................................................................................... 16 3.2.5.1.1 Plaatsgebonden risico ......................................................................................................... 16 3.2.5.1.2 Groepsrisico........................................................................................................................ 17 3.2.5.1.3 Individueel Passanten Risico .............................................................................................. 18 3.2.5.1.4 Maatschappelijk Risico....................................................................................................... 18 3.2.5.2 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 19 3.3 ONDERZOEK VEILIGHEIDSSTUDIES IN VLAANDEREN ............................................................... 20 3.3.1 INLEIDING ................................................................................................................................. 20 3.3.2 BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO’S ................................................................................. 20 3.3.3 BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN ..................................................................................... 21 3.3.3.1 Structurele faling ................................................................................................................... 21 3.3.3.2 Naar beneden vallen van onderdelen ..................................................................................... 21 3.3.3.3 Breuk van een geheel blad ..................................................................................................... 21 3.3.4 GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES........................................................................................ 21 3.3.5 BEPALING VAN DE RISICO’S ...................................................................................................... 22 3.3.5.1 Directe risico’s....................................................................................................................... 22 3.3.5.2 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 22

abc

SGS Belgium N.V. Projectnummer : 06.0158

januari 2007

2


Vlaamse Overheid

3.3.6 EVALUATIE VAN DE RISICO’S .................................................................................................... 23 3.3.6.1 Directe risico’s....................................................................................................................... 23 3.3.6.2 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 23 4. ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER EN –INSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN ......................................................................................................... 24 4.1 ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER ................................................................................... 24 4.1.1 INLEIDING ................................................................................................................................. 24 4.1.2 RANDVOORWAARDEN ............................................................................................................... 24 4.1.3 BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO’S ................................................................................. 24 4.1.4 BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN ..................................................................................... 25 4.1.4.1 Structurele faling ................................................................................................................... 25 4.1.4.2 Naar beneden vallen van onderdelen ..................................................................................... 26 4.1.4.3 Breuk van een geheel blad ..................................................................................................... 26 4.1.5 GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES........................................................................................ 26 4.1.6 BEPALING VAN DE RISICO’S ...................................................................................................... 27 4.1.6.1 Directe risico’s....................................................................................................................... 27 4.1.6.1.1 Plaatsgebonden risico ......................................................................................................... 27 4.1.6.1.2 Groepsrisico........................................................................................................................ 27 4.1.6.2 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 28 4.1.6.3 Overzicht risicobepaling........................................................................................................ 29 4.1.7 EVALUATIE VAN DE RISICO’S .................................................................................................... 29 4.1.7.1 Directe risico’s....................................................................................................................... 29 4.1.7.1.1 Plaatsgebonden risico ......................................................................................................... 29 4.1.7.1.2 Groepsrisico........................................................................................................................ 30 4.1.7.2 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 31 4.2 ONTWIKKELING BEOORDELINGSINSTRUMENT ......................................................................... 32 4.2.1 INLEIDING ................................................................................................................................. 32 4.2.2 RANDVOORWAARDEN ............................................................................................................... 32 4.2.3 BEOORDELINGSINSTRUMENT .................................................................................................... 34 4.2.3.1 Windrichtingverdeling........................................................................................................... 34 4.2.3.1.1 Uniforme windrichtingverdeling versus actuele windroos ................................................. 34 4.2.3.1.2 Berekening bijdrage actuele windroos................................................................................ 35 4.2.3.1.3 Toepassing van de windcoëfficiënt..................................................................................... 36 4.2.3.2 Maximale werpafstand........................................................................................................... 36 4.2.3.3 Plaatsgebonden risico ............................................................................................................ 37 4.2.3.4 Groepsrisico........................................................................................................................... 37 4.2.3.5 Indirecte risico’s .................................................................................................................... 38 4.2.3.5.1 Leidingen ............................................................................................................................ 38 4.2.3.5.2 Bovengrondse installaties ................................................................................................... 38 4.2.3.6 Besluit.................................................................................................................................... 39 BIJLAGE 1: KOGELBAANMODEL ............................................................................................... 42

BIJLAGE 2: TREFKANSBEREKENING DIRECTE RISICO’S ................................................. 45

abc


januari 2007

3


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 3: BEPALING GROEPSRISICO.................................................................................... 50

BIJLAGE 4: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO’S – BOVENGRONDSE INSTALLATIES ................................................................................................................................. 52

BIJLAGE 5: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO’S – TRANSPORTLEIDINGEN ............................................................................................................... 54

BIJLAGE 6: TREFKANSBEREKENING TRANSPORT.............................................................. 57

BIJLAGE 7: OVERZICHT FORMULES RISICOBEPALING .................................................... 62

BIJLAGE 8: HANDLEIDING SOFTWARE-TOOL ...................................................................... 64

Tabellen Tabel 1: Faalfrequenties Handboek WT Tabel 2: Onderzochte veiligheidsstudies mbt windturbineprojecten Tabel 3: Faalfrequenties van de ongevallenscenario’s voor windturbines Tabel 4: Berekeningen transporteenheden Tabel 5: Overzicht risicobepaling

15 20 26 61 62

Figuren Figuur 1: Grafische weergave van de norm voor GRI Figuur 2: Criteria groepsrisico Figuur 3: Vergelijking windrozen – uniforme windrichtingverdeling Figuur 4: Invloed windrichtingverdeling Figuur 5: Resultaten beoordelingsinstrument Figuur 6: Plaatsgebonden risico van enkele typische windturbines Figuur 7: Overzicht parameters in ballistisch model Figuur 8: Plaatsgebonden risico (2 MW-windturbine) per faalscenario Figuur 9: Plaatsgebonden risico (2 MW-windturbine): som van alle faalscenario’s

abc


januari 2007

17 30 35 36 40 41 42 48 49

4


Vlaamse Overheid

Lijst van afkortingen GRI........................Groepsgebonden Risico voor inrichtingen GRT ......................Groepsgebonden Risico voor transportroutes IPR ........................Individueel Passanten Risico MR ........................Maatschappelijk Risico VEA.......................Vlaams EnergieAgentschap AMV ......................Afdeling Milieuvergunningen LNE .......................Departement Leefmilieu, Natuur en Energie van de Vlaamse Overheid BEVI......................Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen Dienst VR..............Dienst Veiligheidsrapportering van LNE Handboek WT .......Handboek Risicozonering Windturbines, 2de geactualiseerde versie januari 2005 (SenterNovem) QRA ......................Kwantitatieve risicoanalyse PR .........................Plaatsgebonden Risico

Definities Inrichting: Het gehele door een exploitant beheerde gebied waar Seveso-gevaarlijke stoffen aanwezig zijn in een of meer installaties, met inbegrip van gemeenschappelijke of bijbehorende infrastructuur of activiteiten. Externe personen: de personen die geen deel uitmaken van de inrichting, in dit geval van de windturbine. Onderhoudspersoneel van de windturbine wordt dus niet beschouwd als externe personen. Gebied met woonfunctie: Onder gebied met woonfunctie wordt verstaan: (1) gebieden die op de gewestplannen geheel of gedeeltelijk rood ingekleurd zijn, of (2) groepen van minstens 5 bestaande, niet onteigende of in onteigeningsplannen opgenomen wooneenheden, die een ruimtelijk aaneengesloten geheel vormen, in andere gebieden dan vermeld onder het eerste opsommingspunt (dus zonevreemd). Gebied met kwetsbare locaties: het ganse terrein waarop een kwetsbare locatie zich bevindt. Kwetsbare locaties zijn scholen (meer bepaald basisscholen en secundaire scholen), ziekenhuizen en rusthuizen/verzorgingstehuizen. Isorisicocontour: de lijn die posities met eenzelfde plaatsgebonden risico met elkaar verbindt. Plaatsgebonden risico: Het plaatsgebonden risico, uitgedrukt per jaar, is de kans dat een persoon op een bepaalde plaats in de buurt van een inrichting overlijdt ten gevolge van een zwaar ongeval in die inrichting, wanneer hij zich gedurende één jaar permanent en onbeschermd op die plaats zou bevinden. Het plaatsgebonden risico geeft aan in hoeverre het risico voor doding van één persoon zich buiten de inrichting uitstrekt. Groepsrisico: Het groepsrisico is de kans (per jaar) dat een aantal personen in de omgeving van de inrichting gelijktijdig omkomt ten gevolge van een zwaar ongeval binnen die inrichting. Domino-effect: Een domino-effect is het effect waarbij de vrijzetting van een gevaarlijke stof uit een installatie (met een zwaar ongeval tot gevolg) rechtstreeks of onrechtstreeks de oorzaak is van de vrijzetting van een gevaarlijke stof uit een andere installatie (met een nieuw zwaar ongeval tot gevolg). Deze tweede installatie kan tot dezelfde inrichting behoren (intern domino-effect) of tot een naburig bedrijf (extern domino-effect). Door een domino-effect ontstaat een opeenvolging van zware ongevallen waarbij de gevolgen van het vorige ongeval worden vergroot door de volgende ongevallen.

abc


januari 2007

5


Vlaamse Overheid

Veiligheidsinformatieplan: het geheel van afspraken en informatie-uitwisseling tussen een hogedrempelbedrijf en de naburige bedrijven aangaande risico’s van zware ongevallen waarbij gevaarlijke stoffen zijn betrokken. Externe gevarenbron: Een externe gevarenbron is een element in de omgeving van de inrichting die oorzaak kan zijn van een zwaar ongeval in de inrichting. Voorbeelden hiervan zijn transportwegen (weg, spoor, water), hoogspanningslijnen, pijpleidingen, ondergrond (stabiliteit), vliegvelden, militaire installaties, andere industriële installaties en opslagplaatsen van gevaarlijke stoffen,... Scheidingsafstand: dit is de scheidingsafstand tussen de windturbine en de relevante omgevingsparameters (woonfunctie, kwetsbare locaties, industriële populatie,...) en die berekend werd via het beoordelingsinstrument. Het beoordelingsinstrument maakt gebruik van vuistregels en enkele randvoorwaarden. Afwijking of overschrijding van de resultaten leidt daarom niet noodzakelijk tot onaanvaardbaarheid. Een specifieke veiligheidsstudie voor de beschouwde windturbine(s) kan leiden tot aanvaardbare resultaten

abc


januari 2007

6


Vlaamse Overheid

1. ALGEMENE INLICHTINGEN 1.1

INITIATIEFNEMER VAN HET PROJECT

Vlaamse Overheid Vlaams EnergieAgentschap North Plaza B Koning Albert II-laan 7 1210 Brussel

1.2

UITVOERDER VAN DE OPDRACHT

Dit rapport werd opgesteld door: SGS Belgium N.V. Division Environmental Services Haven 407 Polderdijkweg 16 B-2030 Antwerpen

Het onderzoeksteam voor deze opdracht bestaat uit:

SGS Belgium NV

Bob Gorrens Erkend VR-deskundige

Coördinator - projectleider

Wouter De Clerck Veiligheidsdeskundige

1.3

abc

Projectmedewerker

ADMINISTRATIEVE GEGEVENS VOORBEREIDEND RAPPORT

Datum van redactie

:

januari 2007

Versie

:

eindversie


januari 2007

7


Vlaamse Overheid

2. PROJECTOMSCHRIJVING 2.1

INLEIDING

Momenteel worden in Vlaanderen tal van windprojecten uitgevoerd. Tot op heden zijn met betrekking tot externe veiligheidsrisico’s tengevolge van windturbines geen richtlijnen uitgeschreven door de Dienst Veiligheidsrapportering van LNE. Bijgevolg is geen éénduidige methodologie betreffende de evaluatie van externe risico’s van windturbines vastgelegd. Teneinde de beoordeling van de veiligheidsaspecten van windturbineprojecten te uniformiseren en te vereenvoudigen, wenst de dienst Natuurlijke Rijkdommen en Energie (ANRE) van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, in samenwerking met de dienst Milieuvergunningen (AMV) en de Dienst Veiligheidsrapportering (Dienst VR), een beslissingskader te laten ontwikkelen. De doelstelling van dit beoordelingskader is tweeledig:

Adviesverlenende overheidsinstanties te voorzien van een uniform beslissingskader; Initiatiefnemers een indicatie te kunnen geven van de haalbaarheid van nieuwe projecten op het vlak van veiligheid.

Het onderzoek zal resulteren in een gebruiksvriendelijk beslissingsinstrument ter beoordeling van windturbineprojecten vanuit het oogpunt externe veiligheid.

2.2

AANPAK VAN HET PROJECT

2.2.1

Inleiding

Het onderzoeksproject kan opgedeeld worden in twee delen, namelijk: 1. Onderzoek van het Handboek Risicozonering Windturbines en de toepasbaarheid in Vlaanderen; 2. Ontwikkeling van een beoordelingsinstrument voor windturbineprojecten. Net zoals in Vlaanderen wordt in Nederland gesteund op een kwantitatieve risico-analyse (verder kortweg QRA) met betrekking tot de evaluatie van de externe veiligheidsrisico’s van inrichtingen. Deze aanpak is doorgetrokken in het Handboek WT. Rekening houdende met voorgaande gegevens zal in onderhavige studie naar analogie van de Nederlandse aanpak maximaal gebruik gemaakt worden van de vigerende richtlijnen met betrekking tot risicoanalyse voor Seveso-installaties in Vlaanderen.

abc


januari 2007

8


Vlaamse Overheid

De externe mensrisico’s kunnen worden opgedeeld in:

Directe risico’s; Indirecte risico’s.

De directe risico’s van windturbines voor de mens worden bepaald door directe impact van fragmenten op een persoon in de nabijheid van de windturbine. Naast dergelijke impact kunnen weggeslingerde fragmenten eveneens nabij gelegen industriële installaties treffen. Indien deze installaties gevaarlijke producten bevatten, kan dat ongeval indirect ook slachtoffers tot gevolg hebben. Deze mogelijke domino-effecten worden in het kader van veiligheidsrapportering eveneens geanalyseerd. Na bepaling van deze risico’s wordt in het kader van Seveso-inrichtingen aan de hand van criteria beslist of de externe risico’s tengevolge van de exploitatie van een inrichting aanvaardbaar zijn. Het beslissinginstrument zal bijgevolg rekening dienen te houden met al deze aspecten.

2.2.2

Deel 1: Onderzoek Handboek WT en toepasbaarheid in Vlaanderen

Naast een nalezing van het Handboek WT zullen eveneens de veiligheidsstudies in het kader van windturbineprojecten waarin het Handboek WT als referentiedocument wordt gebruikt, onderzocht worden. De auteurs van dergelijke studies hebben normaliter rekening gehouden met de verschillen tussen de Vlaamse en Nederlandse methodiek. In het kader van onderhavige studie werden zes recente veiligheidsstudies betreffende windturbineprojecten nagelezen. In dit eerste deel wordt zo dus een kritische nalezing uitgevoerd van het Nederlandse Handboek WT en relevante veiligheidsstudies. Hierbij wordt de mogelijke toepassing van het Handboek WT in Vlaanderen onderzocht. In het bijzonder wordt aandacht besteed aan de volgende aspecten:

Bepaling van de ongevalscenario’s; Bepaling van de effectafstanden (aannames,...); Gebruik van faalfrequenties (populatie,...); Bepaling van de risico’s (plaatsgebonden risico, groepsrisico, indirecte risico’s); Evaluatie van de risico’s (criteria,...).

Opgemerkt dient te worden dat de Nederlandse aanpak met betrekking tot QRA verschilt van de Vlaamse aanpak. De grootste verschillen situeren zich in de gehanteerde criteria waaraan het externe risico van een Seveso-inrichting moet voldoen. Naast de criteria wordt in het Handboek WT eveneens melding gemaakt van een zogenaamd passantenrisico, wat in Vlaanderen tot op heden niet wordt gehanteerd als een risicoparameter. In onderhavige studie zal besproken worden of dergelijke parameters kunnen toegepast worden in Vlaanderen en op welke manier dit kan gebeuren. Eveneens dient melding gemaakt te worden van een aantal aannames betreffende de rekenmethodieken in het Handboek WT die mogelijks moeten herzien/aangepast worden.

abc


januari 2007

9


2.2.3 Deel 2: Ontwikkeling windturbineprojecten

Vlaamse Overheid

van

een

beoordelingsinstrument

voor

In het tweede deel zal een beoordelingskader/-instrument worden ontwikkeld. De uitwerking bestaat uit twee luiken, nl.:

De uitwerking van een onderbouwd en gedetailleerd beoordelingskader op basis van het Handboek WT; De ontwikkeling van een gebruiksvriendelijk beoordelingsinstrument.

Het beoordelingskader houdt zowel rekening met de directe als de indirecte risico’s tengevolge van windturbines. Met betrekking tot de directe risico’s zal gestreefd worden naar het gebruik van de risico-parameters zoals die vandaag in het kader van veiligheidsrapportering in Vlaanderen worden gebruikt, namelijk plaatsgebonden risico en groepsrisico. Tevens zullen, in de mate van het mogelijke, de criteria die gehanteerd worden voor Seveso-inrichtingen toegepast worden in het beoordelingskader. Bovendien zal het beoordelingskader rekening houden met externe gevarenbronnen en dit in het kader van mogelijke indirecte risico’s tengevolge van deze externe gevarenbronnen. Er wordt gestreefd naar een gebruiksvriendelijk beoordelingskader dat kan toegepast worden voor elk windturbinetype en dit op basis van minimale noodzakelijke basisinformatie. De beoordelingsmethodiek zal resulteren in te respecteren scheidingsafstanden tot schadereceptoren (woonzones, kwetsbare locaties, weggebruikers, industriële populatie) en externe gevarenbronnen (leidingen, bovengrondse installaties,...). Naast dit beoordelingskader(-methodiek) wordt tevens een gebruiksvriendelijk beoordelingsinstrument ontwikkeld. Dit beoordelingsinstrument geeft op basis van de technische eigenschappen van de windturbines (nominaal toerental, ashoogte en rotordiameter) de scheidingsafstand weer tot de relevante omgevingsparameters (woonfunctie, kwetsbare locaties, industriële populatie,...). Indien het windturbineproject aan de betreffende scheidingsafstanden voldoet, kan vanuit het oogpunt externe veiligheid besloten worden dat de inplanting van de windturbines aanvaardbaar is. In het geval dat niet voldaan wordt aan de scheidingsafstanden kan een gedetailleerde veiligheidsstudie met een kwantitatieve risico-analyse (aan de hand van het beoordelingskader(-methodiek)) aantonen dat met of zonder bijkomende maatregelen de inplanting van de turbines aanvaardbaar is vanuit het standpunt externe veiligheid.

abc


januari 2007

10


Vlaamse Overheid

3. ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN 3.1

INLEIDING

In onderhavig hoofdstuk zal de toepasbaarheid van het Nederlandse Handboek WT nagegaan worden op windturbineprojecten in Vlaanderen. In het bijzonder zal aandacht besteed worden aan de volgende aspecten:

Bepaling van de ongevalscenario’s; Bepaling van de effectafstanden (aannames,...); Gebruik van de faalfrequenties (populatie,...); Bepaling van de risico’s; Evaluatie van de risico’s.

Tevens worden enkele recente veiligheidsstudies nagekeken betreffende windturbines in Vlaanderen. Dit wordt gedaan om de toepasbaarheid van het Handboek WT in Vlaanderen beter in te kunnen schatten. Onderhavige studie is enkel van toepassing op windturbines die geconstrueerd zijn volgens de norm IEC 61400 en aldus ook gecertificeerd zijn.

3.2 ONDERZOEK HANDBOEK WT (2DE GEACTUALISEERDE VERSIE, JANUARI 2005) 3.2.1

Bepaling van de ongevalscenario’s

Windturbines kunnen falen en dus een risico betekenen voor hun omgeving. In het eerder genoemd Handboek WT worden de volgende scenario’s met betrekking tot windturbines beschouwd:

abc

Structurele faling: • omvallen turbine door mastbreuk, ...; Naar beneden vallen van onderdelen: • naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; • kleine onderdelen (bouten, beschermingskappen, anemometer, etc.) • bladdelen nadat een blad de toren heeft geraakt; • stukken ijs tijdens stilstand; Breuk van een geheel blad: • bladbreuk bij nominaal toerental; • bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,25 x nominaal toerental); • bladbreuk bij overtoeren (=2 x nominaal toerental);


januari 2007

11


Vlaamse Overheid

In het Handboek WT wordt met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen enkel het scenario “naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor” kwantitatief besproken. Het Plaatsgebonden Risico voor ijsafwerping wordt in het Handboek WT verwaarloosbaar klein geacht.

3.2.2

3.2.2.1

Bepaling van de effectafstanden

Structurele faling

Bij een windturbine in bedrijf, zal de wind een kracht uitoefenen die dwars op het rotorvlak georiënteerd is. Deze kracht zal een belasting uitoefenen op de turbinemast en fundering. Hoe hoger de windsnelheid hoe groter de kracht op de dragende structuren. De windturbine wordt stilgelegd vanaf dat de windsnelheid een bepaalde waarde (cut-off windsnelheid) overschrijdt zodat vermoeiing van de draagstructuur voorkomen wordt. Zoals voor elke constructie, zal zelfs bij een stilgelegde turbine een windbelasting blijven bestaan. Deze windbelasting is evenwel sterk verlaagd door het aanpassen van de stand van de bladen. Hier wordt rekening mee gehouden tijdens het ontwerp van de installatie (zie tevens norm IEC 61400). Aangezien de turbine volledig wordt blootgesteld aan wind, dient de volledige installatie in beschouwing genomen te worden bij het scenario structurele faling. De bijhorende maximale schadeperimeter bedraagt dus de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter. Opmerking 1 : In het Handboek WT wordt verondersteld dat bij mastbreuk de mast steeds faalt aan de voet van de turbine. Aangenomen kan worden dat dit in de realiteit zo zal zijn voor cilindrische masten. Voor conisch uitgevoerde masten zal de mast breken op een bepaalde hoogte boven het maaiveld. Cilindrische masten worden niet meer gebruikt bij nieuwe turbines.

3.2.2.2

Naar beneden vallen van onderdelen

Het naar beneden vallen van kleine onderdelen (inclusief ijs) wordt in het “Handboek WT” beschouwd als zijnde incidenten die alleen risico’s vormen voor het gebied onder de rotor. Het scenario ‘naar beneden vallen van kleine onderdelen’ is voornamelijk relevant met betrekking tot het plaatsgebonden risico (humaan risico). Als de veiligheidsafstand van een halve rotordiameter wordt behouden, is er geen risico naar passanten toe. Opmerking 2 : In het Handboek WT is enkel voor het scenario gondelbreuk een kwantitatieve methode beschreven. Met betrekking tot het scenario ‘naar beneden vallen van kleine onderdelen’ is geen kwantitatieve methode beschikbaar.

abc


januari 2007

12


3.2.2.3

Vlaamse Overheid

Breuk van een geheel blad

Een rotorblad kan in de praktijk loskomen/afbreken van de rotor. Het “Handboek WT” geeft drie mogelijke deelscenario’s inzake bladbreuk, namelijk:

Bladbreuk bij nominaal toerental; Bladbreuk bij mechanische remmen (1,25 x nominaal toerental); Bladbreuk bij overtoeren (2 x nominaal toerental);

Het loskomen van een rotorblad, tijdens rotatie zal resulteren in het wegslingeren van het blad in een richting die in het verlengde ligt van het rotorvlak. De maximale werpafstand is afhankelijk van onder andere de rotorsnelheid. Aangezien de beschouwde faalscenario’s optreden bij een andere rotorsnelheid, zijn de maximale werpafstanden per scenario verschillend. In het Handboek WT worden drie werpmodellen gepresenteerd die op verschillende uitgangspunten gebaseerd zijn: 1. Ballistisch model zonder luchtkrachten (= kogelbaanmodel) 2. Ballistisch model met luchtweerstandskrachten 3. Ballistisch model met luchtweerstandskrachten gecombineerd met zweefvlucht Bij dit laatste model wordt de vlucht van het afgebroken blad(deel) in eerste instantie beschreven met bovenstaand ballistisch model met luchtweerstandskrachten, waarbij na verloop van tijd het blad in een stabiele zweefvlucht terechtkomt, waarbij de liftkrachten bepalend zijn en niet de luchtweerstandskrachten. In dit model is uiteengezet onder welke condities de overgang naar een zweefvlucht mogelijk is en het blijkt dat de kans hierop zeer klein is, vandaar dat dit model verder niet beschouwd zal worden. Het ballistisch model met luchtweerstandskrachten is gebaseerd op het klassieke kogelbaanmodel. Echter naast de zwaartekracht worden ook de luchtweerstandskrachten in het vlak van de rotor en deze loodrecht op het vlak van de rotor in rekening gebracht. Tengevolge van de luchtweerstand in het vlak van de rotor zal het afgebroken blad(deel) minder ver komen vergeleken met de kogelbaan. De luchtkrachten loodrecht op het vlak van de rotor zorgen ervoor dat het afgebroken blad(deel) met de wind mee wordt verplaatst. In het Handboek WT werden in een case studie de eerste twee modellen met elkaar vergeleken. De werpafstanden voor een zelfde type windturbine werden met beide werpmodellen berekend en zijn in onderstaande tabel weergegeven. Toerental

Luchtkrachtmodel Kogelbaanmodel CD = 0,0 CD = 1,0 (m) (m) (m) Nominaal 140 90 134 2 x nominaal 380 160 370 CD : luchtweerstandcoëfficiënt (CD = 0; geen luchtweerstand / CD = 1; volledige luchtweerstand)

Uit bovenstaande tabel blijkt dat de maximale werpafstanden met het kogelbaanmodel en het luchtkrachtmodel met CD = 0,0 overeenkomen.

abc


januari 2007

13


Vlaamse Overheid

In de praktijk kan CD variëren tussen 0 en 1. in het geval dat het blad wegvliegt, waarbij de rotatie om het zwaartepunt stabiel is en de koorde van het blad ongeveer in het rotorvlak blijft liggen (vergelijkbaar met het werpen van een mes) kunnen gemiddelde CD-waarden van 0,1 tot 0,2 als realistisch worden beschouwd. In de richting loodrecht op het rotorvlak is het redelijk te veronderstellen dat CD = 1,0. Het voordeel van het kogelbaanmodel is dat het gemakkelijk geïmplementeerd kan worden, bv. in een spreadsheetprogramma. Het luchtkrachtmodel is complexer doordat een aantal stochastische grootheden wordt meegenomen, zodat de kansverdelingsfunctie van de positie waar het zwaartepunt van het blad zal inslaan met behulp van simulatietechnieken en het oplossen van een stelsel differentiaalvergelijkingen bepaald dient te worden. Dit vergt meer rekentijd, terwijl ook de implementatie complexer is. Uit de case studie kan het volgende geconcludeerd worden: Beide modellen (kogelbaanmodel en luchtkrachtmodel) zijn goed bruikbaar voor het berekenen van de baan van een afgebroken blad(deel) Voor het luchtkrachtmodel wordt aanbevolen de luchtweerstandscoëfficiënt in het vlak van de rotor gelijk aan 0,1 te nemen en de luchtweerstandscoëfficiënt loodrecht op het vlak van de rotor gelijk aan 1,0 te nemen. Bovendien werd in het Handboek WT gesteld dat het gerechtvaardigd is om een risicoanalyse te baseren op het kogelbaanmodel met een uniforme windrichtingsverdeling of op het luchtkrachtmodel met de gebruikte windroos uit Vlissingen. In de praktijk wijkt de windrichtingsverdeling af van de uniforme verdeling. Opmerking 3 : Uit het Handboek WT kan besloten worden dat het kogelbaanmodel beschouwd kan worden als het meest conservatieve werpmodel, aangezien hierbij geen rekening wordt gehouden met luchtweerstand.

3.2.3

Gebruik van de faalfrequenties

Het Handboek WT geeft voor de reeds besproken ongevalscenario’s een kans van optreden, die afgeleid werd uit Deense, Duitse en Nederlandse faalgegevens van turbines. De omvang van de populatie is niet met zekerheid bekend, aangezien niet voor alle turbines een periodiek rapport werd ontvangen. Voor één van de gebruikte databanken is een conservatieve aanpak gehanteerd, waarbij enkel turbines met gerapporteerde schadegevallen in de populatie zijn opgenomen. Bijgevolg zijn turbines zonder gerapporteerd schadegevallen niet opgenomen in de onderzochte populatie en zijn de daaruit afgeleide faalfrequenties een overschatting van de werkelijke faalfrequenties. De opgenomen turbines in de analyse blijken voornamelijk overtrekgeregelde (750 kW) turbines te zijn. De moderne turbines zijn echter bladhoekgeregelde (>1 MW) installaties, waardoor deze minder trillingen veroorzaken. Tijdens de berekening van de faalfrequenties is geen onderscheid gemaakt tussen verschillende technologieën. Er is bijvoorbeeld geen onderscheid gemaakt tussen rechtstreeks of onrechtstreeks aangedreven generatoren, stalen of betonnen masten.

abc


januari 2007

14


Vlaamse Overheid

Evenmin is er onderscheid gemaakt tussen gecertificeerde of niet-gecertificeerde turbines. Het hanteren van normen gebeurt vanaf begin jaren negentig. De turbines werden geconstrueerd volgens de normen en voorschriften van GL, DNV, ECN-CIWI. Het hanteren van bijvoorbeeld de norm IEC 61400 (sinds 1999 toegepast) impliceert naast de reeds gehanteerde veiligheidssystemen, eveneens strengere constructieve eisen (veiligheidsfactoren, lastaannames). Uit hoofde van volledigheid wordt in onderstaande tabel informatief de faalfrequenties weergegeven zoals deze zijn afgeleid in het Handboek WT. Tabel 1: Faalfrequenties Handboek WT Scenario Verwachtingswaarde

Faalfrequentie (/turbinejaar) 95% bovengrens

6,3.10-4

8,4.10-4

-4

2,6.10 1,3.10-4 3,2.10-4 1,7.10-3

Geheel blad Nominaal toerental Mechanisch remmen Overtoeren Tip of deel van blad Toren Gondel en/of rotor Kleine onderdelen uit gondel

3.2.4

-4

1,2.10 5,8.10-5 2,0.10-4 1,2.10-3

Aanbevolen rekenwaarde (1/jaar) 8,4.10-4 4,2.10-4 4,2.10-4 5,0.10-6 -4 2,6.10 1,3.10-4 3,2.10-4 1,7.10-3

Bepaling van de risico’s

In Bijlage C: “Rekenmethode Werpafstanden en Trefkansen” van het Handboek WT worden de methodes en procedures beschreven om de werpafstanden van turbineonderdelen te berekenen en de daarbij horende risico’s te bepalen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen personen, leidingen, wegen en andere ruimtelijke objecten. Het risico voor personen is van belang bij het Plaatsgebonden Risico (PR), Groepsgebonden Risico voor inrichtingen (GRI) en idem voor transportroutes (GRT), Individueel Passanten Risico (IPR) en Maatschappelijk Risico (MR). Het uitvoeren van een kwantitatieve risicoanalyse volgens de methode die in het Handboek WT is beschreven, kan arbeidsintensief zijn. In veel gevallen komt het voor dat met een eenvoudige aanpak en conservatieve uitgangspunten kan worden aangetoond dat de veiligheidscriteria niet worden overschreden. Daarom werden in Bijlage B: “Generieke Gegevens” generieke conclusies afgeleid voor wat betreft trefkansen van personen en objecten. Met deze conclusies kan in vele gevallen het arbeidsintensief analysewerk worden vermeden. Samenvattend zijn deze conclusies: 1. De PR = 10-6 contour is gelijk aan het maximum van ashoogte plus halve rotordiameter en maximale werpafstand bij nominaal toerental; 2. De 10-5 contour van het PR is gelijk aan de halve rotordiameter.

abc


januari 2007

15


3.2.5

Vlaamse Overheid

Evaluatie van de risico’s

Het toe te passen criterium voor het beoordelen van de resultaten van een risicoanalyse is afhankelijk van het object in de nabijheid van de windturbine(s) en de aanwezigheid van personen of passanten. Daarnaast is de aanwezigheid van een (extra) risicobron in de directe omgeving, zoals een opslag met gevaarlijke stoffen, eveneens van belang bij het vaststellen van de risicocriteria. Het Handboek WT onderscheidt vier mogelijke situaties. Twee situaties waarbij sprake is van directe risico’s en twee waarbij sprake is van indirecte risico’s, ook wel domino-effect genoemd. 3.2.5.1

Directe risico’s

In deze paragraaf zijn de risicocriteria uit het Handboek WT geformuleerd die van toepassing zijn op de directe risico’s van windturbines. Deze zijn enerzijds gebaseerd op het Plaatsgebonden Risico en het Groepsrisico voor inrichtingen uit het “Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen”. Deze normen zijn oorspronkelijk opgesteld om de risico’s van bedrijven met gevaarlijke stoffen te kunnen toetsen. Anderzijds is op initiatief van ‘NS1 Railinfrabeheer’ en Rijkswaterstaat een richtlijn opgemaakt voor het beoordelen van veiligheidsrisico’s van windturbines langs auto-, spoor- en vaarwegen. In deze richtlijn worden twee risicomaten geformuleerd, nl. het Individueel Passanten Risico en het Maatschappelijk Risico.

3.2.5.1.1

Plaatsgebonden risico

Het Plaatsgebonden Risico (PR) wordt zichtbaar gemaakt door het trekken van risicocontouren rond de inrichting, in dit geval een windturbine(park). De grenswaarde voor het PR bij kwetsbare objecten (waartoe ook woningen behoren) en de richtwaarden voor het PR bij beperkt kwetsbare objecten is bepaald op de kans van één op de miljoen jaar, oftewel 10-6 per jaar. Deze waarde heeft betrekking op nieuwe situaties, dat wil zeggen:

Het oprichten van een windturbinepark; De bouw van nieuwe (beperkt) kwestbare objecten rond een bestaand windturbinepark; Uitbreiding of aanpassing van de activiteiten van een bestaand windturbinepark.

Het PR voor kwetsbare objecten is een grenswaarde: er moet aan voldaan worden. Het PR voor beperkt kwetsbare objecten is een richtwaarde: er moet in principe aan worden voldaan, maar bij gewichtige redenen mag hiervan worden afgeweken.

1

abc

NS: Nederlandse Spoorwegen


januari 2007

16


Vlaamse Overheid

Opmerking 4 : Het Plaatsgebonden Risico van 10-6 per jaar voor kwetsbare objecten (o.a. woningen) wordt in Vlaanderen weergegeven door het plaatsgebonden risico van 10-6 per jaar voor gebieden met woonfunctie. Daarnaast bestaat in Vlaanderen tevens het criterium van 10-5 per jaar voor de bedrijfsgrens en 10-7 per jaar voor kwetsbare locaties (zoals ziekenhuizen, scholen, rust- en verzorgingstehuizen). Deze twee laatste criteria worden niet weerhouden in het Handboek WT.

3.2.5.1.2

Groepsrisico

De gevolgen van een ongeval voor een groep is wezenlijk anders voor een ongeval met gevaarlijke stoffen dan met een ongeval met een windturbine. Bij een ongeval met gevaarlijke stoffen kunnen slachtoffers vallen verspreid over een groot gebied afhankelijk van de wijze waarop de gevaarlijke stof zich verspreidt in de omgeving. Tevens zijn ook de elementen zelfredzaamheid en hulpverlening wezenlijk anders. Bij een ongeval met een windturbine zullen alleen slachtoffers vallen op de plekken waar afgebroken onderdelen van een windturbine terechtkomen, hetgeen een beperkt gebied is. Om bij een ongeval met een windturbine een groep slachtoffers te krijgen, moet er dus een grote personendichtheid zijn ter plaatse waar een onderdeel terecht kan komen. Windturbines vallen niet onder het “Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen” (BEVI) uit de Nederlandse wetgeving en dus werd besloten dat de wijze waarop het GRI voor windturbines berekend zal moeten worden geen onderdeel is van wettelijke besluitvorming. Indien het Nederlandse bevoegd gezag eist dat het GRI berekend moet worden zal overeenstemming bereikt moeten worden op welke wijze het GRI berekend zal worden. Uitgangspunt voor de oriëntatiewaarde voor het GRI is dat een ongeval met 10 doden slechts met een kans van één op de honderdduizend jaar mag voorkomen, een ongeval met 100 doden slechts met een kans van één op de 10 miljoen jaar, enz., waarbij ook de tussenliggende aantallen slachtoffers moeten worden getoetst. De norm is grafisch weergegeven in onderstaande figuur. Figuur 1: Grafische weergave van de norm voor GRI 1,00E-03

Kans (per jaar)

1,00E-04 1,00E-05 1,00E-06 1,00E-07 1,00E-08 1,00E-09 1

10

100

1000

Aantal doden

abc


januari 2007

17


Vlaamse Overheid

De groepsrisicocurves hebben alleen betekenis voor “kleine-kans-groot-gevolg”-ongevallen met slachtofferaantallen groter dan 10 per ongeval. Opmerking 5 : Het berekenen van het Groepsrisico tengevolge van windturbines is niet wettelijk verplicht door het Handboek WT. In overeenstemming met de kwantitatieve risicoanalyse voor Seveso-bedrijven in Vlaanderen wordt dit echter wel weerhouden.

3.2.5.1.3

Individueel Passanten Risico

Het Individueel Passanten Risico (IPR) houdt rekening met de aanwezigheidsfractie van de passant; dit is de procentuele verblijfsduur in de “gevaarlijke” omgeving gedurende een jaar. Aangezien de kans om getroffen te worden door een afgebroken onderdeel of omvallende windturbine varieert met de afstand tot de windturbine, wordt het IPR weergegeven door de volgende formule: IPR = Σ (Trefkans x Aanwezigheidsfractie per passant) Hierbij wordt aangenomen dat iedere impact steeds dodelijk is (conservatieve aanname). Een generiek IPR van 10-6 wordt aangehouden voor alle infrastructuur waarop de wettelijk toelaatbare snelheden de 160 km/u niet overschrijden. Op infrastructuur waarop wettelijk toelaatbare snelheden boven de 160 km/u bestaan, wordt een generiek IPR van 10-7 aangehouden. Opmerking 6 : Het Individueel Passanten Risico dat in het Handboek WT gehanteerd wordt, vormt geen deel van de wetgeving rond externe veiligheid zoals deze in Vlaanderen van toepassing is.

3.2.5.1.4

Maatschappelijk Risico

Het Maatschappelijk Risico (MR) is de verwachtingswaarde van het aantal doden per jaar en wordt bepaald door volgende formule: MR = (IPR / aantal passages per passant per jaar) x aantal passages per jaar In het Handboek WT wordt een maximaal toelaatbaar maatschappelijk risico van 2.10-3 doden per jaar aangehouden. Opmerking 7 : Het Maatschappelijk Risico dat in het Handboek WT gehanteerd wordt, vormt geen deel van de wetgeving rond externe veiligheid zoals deze in Vlaanderen van toepassing is.

abc


januari 2007

18


3.2.5.2

Vlaamse Overheid

Indirecte risico’s

In deze paragraaf zijn de risicocriteria uit het Handboek WT geformuleerd die van toepassing zijn op de indirecte risico’s van windturbines op risicovolle inrichtingen. Het fenomeen dat inrichtingen kunnen falen tengevolge van incidenten bij naburige inrichtingen (inclusief windturbines) wordt ook wel het domino-effect genoemd. Vaak kan het voldoende zijn om aan te tonen dat de trefkans van een turbineonderdeel vele malen kleiner is dan de initiële faalfrequentie van de inrichting. Het toegenomen risico is dan verwaarloosbaar klein. Een volledige kwantitatieve risico-analyse hoeft dan niet te worden uitgevoerd voor de inrichtingen. De normen voor het Plaatsgebonden Risico en het Groepsrisico voor inrichtingen (GRI) mogen na plaatsing van de windturbine(s) niet overschreden worden. Indien de windturbine bovendien niet substantieel bijdraagt aan een hoger risico van de inrichting, wordt de plaatsing van de windturbine niet uitgesloten. Aangenomen wordt dat indien de verhoging van de faalkans van de inrichting tengevolge van de windturbine kleiner is dan 10% ten opzichte van de bestaande faalkans van de inrichting, dan kan de bijdrage van de windturbine verwaarloosd worden2. Indien de toename in de faalfrequentie van de secundaire installatie 10% overschrijdt, is de plaatsing van de windturbine niet uitgesloten, maar wel kan worden geëist dat door middel van een QRA wordt aangetoond dat de beschouwde installatie ook na plaatsing van de windturbine(s) voldoet aan de vigerende criteria.

2

Committee for the Prevention of Disasters. Guidelines for Quantitative Risk Assessment. CPR 18E. Den Haag, Sdu. 1999

abc


januari 2007

19


Vlaamse Overheid

3.3

ONDERZOEK VEILIGHEIDSSTUDIES IN VLAANDEREN

3.3.1

Inleiding

In onderstaande paragrafen zullen enkele veiligheidsstudies betreffende windturbineprojecten en waarin het Handboek WT als referentiedocument werd gebruikt, onderzocht worden en met elkaar vergeleken worden. Hierdoor kunnen de reeds afgeleide methodieken van het Handboek WT mee opgenomen worden in de ontwikkeling van het uiteindelijke beslissingskader. Na navraag bij de verschillende buitendiensten van de afdeling Milieuvergunningen bleek dat er niet zo veel veiligheidsstudies voorhanden waren. Onderstaande veiligheidsstudies met betrekking tot windturbineprojecten werden onderzocht: Tabel 2: Onderzochte veiligheidsstudies mbt windturbineprojecten Auteur Protec Engineering NV

Exploitant Provincie Aspiravi NV – Electrawinds NV – West-Vlaanderen SPE Power – WE Power Protec Engineering NV December 2003 Aspiravi NV – Electrawinds NV West-Vlaanderen Protec Engineering NV November 2003 Aspiravi NV – Electrawinds NV West-Vlaanderen SGS Belgium NV Augustus 2004 Vleemo NV NVT* SGS Belgium NV December 2004 Vleemo NV Antwerpen SGS Belgium NV November 2005 Aspiravi NV Limburg * : Het betreft een algemene studie met betrekking tot de mogelijke inplanting van windturbines

3.3.2

Datum Oktober 2005

Gemeente Ieper Poperinge Tielt NVT* Antwerpen Lommel


In de onderzochte veiligheidsstudies worden de volgende algemene ongevalscenario’s met betrekking tot externe veiligheid tengevolge van het falen van een windturbine besproken:

Structurele faling: • omvallen turbine door mastbreuk, ...; Naar beneden vallen van onderdelen: • naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; Breuk van een geheel blad: • bladbreuk bij nominaal toerental; • bladbreuk bij overtoeren (=2 x nominaal toerental);

Daarnaast wordt door SGS Belgium NV eveneens onderstaand ongevalscenario besproken: Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,25 x nominaal toerental); De veiligheidsstudies van Protec Engineering NV bevatten naast ongevalscenario’s ook onderstaande scenario’s: Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij blikseminslag (nominaal toerental); IJsworp: ijsworp bij nominaal toerental;

abc


januari 2007

de

algemene

20


Vlaamse Overheid

De overige ongevalscenario’s die vermeld staan in het Handboek WT worden in de diverse veiligheidsstudies niet weerhouden aangezien de bijdrage van deze scenario’s aan het risicobeeld verwaarloosbaar is omwille van de lage trefkans met letaal letsel voor personen (o.a. het naar beneden vallen van kleine onderdelen,...).

3.3.3

3.3.3.1


Structurele faling

In de onderzochte veiligheidsstudies werd bij de directe risico’s als maximale effectafstand voor structurele faling telkens dezelfde effectafstand gehanteerd zoals weergegeven in het Handboek WT, nl. de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter.

3.3.3.2


Met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen van de windturbine werd in de onderzochte veiligheidsstudies enkel het scenario besproken waarbij de gondel naar beneden valt. Hiervoor werd telkens een effectafstand van een halve rotordiameter gehanteerd door de verschillende auteurs. Dit komt overeen met de effectafstand die vermeld staat in het Handboek WT.

3.3.3.3


Om de maximale effectafstand te bepalen van een uitgeworpen (stuk) blad wordt in de onderzochte veiligheidsstudies gebruik gemaakt van een probabilistisch werpmodel. Protec Engineering NV hanteert hiervoor het luchtkrachtmodel. SGS Belgium NV hanteert telkens het kogelbaanmodel.

3.3.4


Met betrekking tot het gebruik van de faalfrequenties voor de verschillende ongevalscenario’s wordt door de auteurs van de onderzochte veiligheidsstudies verschillende waarden gehanteerd. Een overzicht van de gehanteerde faalfrequenties voor de verschillende ongevalscenario’s wordt in onderstaande tabel weergegeven. Ongevalscenario Structurele faling (mastbreuk) Naar beneden vallen van onderdelen (gondel) Bladbreuk (nominaal toerental) Bladbreuk (1,25 x nominaal toerental) Bladbreuk (2 x nominaal toerental) Bladbreuk bij blikseminslag (nominaal toerental) Ijsworp (nominaal toerental)

abc


SGS Belgium NV Aanbevolen rekenwaarde HWT / Gegevens leverancier Aanbevolen rekenwaarde HWT / Gegevens leverancier Aanbevolen rekenwaarde HWT Aanbevolen rekenwaarde HWT Aanbevolen rekenwaarde HWT -

Verwachtingswaarde HWT Verwachtingswaarde HWT Eigen methodiek

-

Eigen methodiek

januari 2007

Protec Engineering NV Verwachtingswaarde HWT Verwachtingswaarde HWT

21


Vlaamse Overheid

Zowel Protec Engineering NV als SGS Belgium NV hanteren de faalfrequenties uit het Handboek WT. Echter Protec Engineering NV doet beroep op de verwachtingswaarde uit het Handboek WT, welke de gemiddelde kans is. SGS Belgium NV daarentegen gebruikt de aanbevolen rekenwaarde uit het Handboek WT; dit is de bovengrens van het 95%betrouwbaarheidsinterval, en ligt dus hoger. SGS Belgium NV gebruikt tevens gegevens van de leverancier van de windturbine indien deze faalfrequenties verschillen van deze uit het Handboek WT. Protec Engineering NV berekent daarnaast zelf de faalfrequenties voor bladbreuk bij blikseminslag bij nominaal toerental, alsook voor ijsworp bij nominaal toerental. Deze faalfrequenties worden bovenop de faalfrequenties uit het Handboek WT berekend.

3.3.5

3.3.5.1


Directe risico’s

In de veiligheidsstudies van Protec Engineering NV worden de directe risico’s berekend door combinatie van de ontstaankans van de verschillende scenario’s en de trefkans. Deze laatste wordt berekend, gebruik makend van de bijlage C uit het Handboek Windturbines. De bepaling van de directe risico’s in de veiligheidsstudies van SGS Belgium NV gebeurt aan de hand van de generieke risicocontouren in bijlage B van het Handboek Windturbines. Op basis van deze generieke risicocontouren wordt de afstand bepaald van de windturbine tot aan dit plaatsgebonden risico.

3.3.5.2


Met betrekking tot indirecte risico’s wordt in de onderzochte veiligheidsstudies nagegaan of de impact van de windturbine op een potentieel gevaarlijke installatie aanleiding kan geven op een secundair ongeval dat slachtoffers kan maken in de omgeving (domino-effect). Hierbij dient de faalkans van de nabijgelegen installatie gekend te zijn. Doorgaans wordt hiervoor de generieke faalkans gehanteerd uit het Handboek Kanscijfers. Indien de faalkans gekend is uit reeds uitgevoerde veiligheidsstudies is het mogelijk om deze faalkans te gebruiken. Het risico van de windturbine op de nabijgelegen installatie wordt bekomen door de trefkans van de nabijgelegen installatie voor de verschillende ongevalscenario’s van de windturbine op te tellen. Deze totale trefkans wordt dan vergeleken met de (generieke) faalkans van de nabijgelegen installatie. De trefkans wordt in de veiligheidsstudies van Protec Engineering NV bepaald d.m.v. de formules in bijlage C van het Handboek WT. SGS Belgium bepaalt de trefkans op basis van de figuur 3.6 uit diezelfde bijlage van het Handboek WT.

abc


januari 2007

22


3.3.6

Vlaamse Overheid


De externe risico's die in de onderzochte veiligheidsstudies werden geëvalueerd betreffen mensrisico's die te wijten zijn aan ongevallen met windturbines. Deze mensrisico's kunnen opgedeeld worden in:

directe risico's; indirecte risico's.

De directe risico's van windturbines voor de mens worden bepaald door directe impact van fragmenten op een persoon in de nabijheid van de betreffende windturbine. Naast dergelijke impact kunnen weggeslingerde fragmenten eveneens nabij gelegen industriële installaties treffen. Indien deze installaties gevaarlijke producten bevatten kan dat ongeval indirect eventueel ook slachtoffers maken (domino-effect).

3.3.6.1

Directe risico’s

De in de onderzochte veiligheidsstudies gehanteerde criteria voor de directe risico’s zijn gebaseerd op MIRA 1994 en worden tevens toegepast op vaste industriële installaties. De criteria waaraan voldaan dient te worden zijn de volgende:

Bedrijfsgrens (perceelsgrens) Grens industriezone (woonzone) Kwetsbare locaties

: 10-5/jaar : 10-6/jaar : 10-7/jaar

Daarnaast wordt door Protec Engineering NV tevens het groepsrisico bepaald.

3.3.6.2


In de veiligheidsstudies van SGS Belgium NV wordt gesteld dat de plaatsing van een windturbine in geen geval het extern risico beduidend mag verhogen. Aangenomen wordt dat de verhoging van de faalfrequentie van omliggende installaties maximaal 1% mag bedragen. Eventueel kan een relevante verhoging van het risico toegestaan worden mits bijkomende maatregelen getroffen worden. Protec Engineering NV gaat eveneens na wat de bijdrage van de windturbine is op het externe risico van nabijgelegen installaties. Hierbij wordt enkel gesproken over al dan niet significante verhoging van het risico, zonder aan te geven wat de maximale bijdrage zou mogen zijn.

abc


januari 2007

23


Vlaamse Overheid

4. ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER EN –INSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN 4.1

ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER

4.1.1

Inleiding

In onderstaande paragrafen zal een onderbouwd en gedetailleerd beoordelingskader uitgewerkt worden op basis van het Handboek WT. Dit beoordelingskader zal rekening houden met zowel de directe als de indirecte risico’s tengevolge van windturbines.

4.1.2

Randvoorwaarden

Onderhavig beoordelingskader is enkel van toepassing op windturbines die geconstrueerd zijn volgens de norm IEC 61400 en aldus ook gecertificeerd zijn. Tevens wordt in onderhavige studie aangenomen dat de beschouwde windturbines voorzien zijn van zowel ijsdetectiesysteem als bliksembeveiliging. Volgens diverse projectontwikkelaars van windturbines zijn IEC 61400 gecertificeerde windturbines standaard voorzien van een bliksembeveiliging. Ijsdetectiesystemen zijn volgens sommige projectontwikkelaars standaard voorzien, andere ontwikkelaars zeggen dat deze systemen optie zijn, maar wel meestal verplicht. De cilindrischvormige masten komen enkel voor bij kleinere windturbines (60 à 70 meter hoog). De grotere windturbines zijn conischvormig. Verder zal enkel rekening gehouden worden met conischvormige masten. Verder wordt verondersteld dat binnen de afstand van een halve rotordiameter (effectafstand voor gondelbreuk) geen externe personen/activiteiten mogen plaatsvinden.

4.1.3


In de onderzochte veiligheidsstudies zijn de besproken ongevalscenario’s met betrekking tot externe veiligheid tengevolge van het falen van een windturbine vrijwel identiek aan de ongevalscenario’s uit het Handboek Windturbines. Voorgesteld wordt om onderstaande ongevalscenario’s uit het Handboek Windturbines over te nemen in de toekomstige Vlaamse veiligheidsstudies:

abc

Structurele faling: • omvallen turbine door mastbreuk, ...; Naar beneden vallen van onderdelen: • naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; Breuk van een geheel blad: • bladbreuk bij nominaal toerental; • bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,25 x nominaal toerental); • bladbreuk bij overtoeren (=2 x nominaal toerental);


januari 2007

24


Vlaamse Overheid

Het scenario waarbij een (stuk) blad afbreekt door blikseminslag wordt niet weerhouden, aangezien de kans hierop in het Handboek Windturbines mee opgenomen is in de faalfrequentie voor bladbreuk. Het scenario ijsworp wordt eveneens niet weerhouden omdat in de randvoorwaarden van deze studie aangenomen werd dat elke windturbine voorzien dient te zijn van een ijsdetectiesysteem. Dit dient opgenomen te worden in het veiligheidsbeheersysteem van de windturbines, alsook in de specifieke voorwaarden van de milieuvergunning. Uit het Handboek Windturbines blijkt dat ijsvorming op de bladen meestal ontstaat tijdens stilstand van windturbine. Het ijsdetectiesysteem zal er mede voor zorgen dat bij ijsvorming tijdens het inbedrijf zijn van de windturbine, de windturbine zal stilgelegd worden. Wanneer de windturbine terug opgestart wenst te worden dient ter plaatse gecontroleerd te worden of alle stukken ijs van de bladen verwijderd zijn.

4.1.4

4.1.4.1


Structurele faling

Aangezien in de onderzochte veiligheidsstudies als maximale effectafstand voor structurele faling telkens dezelfde effectafstand gehanteerd werd zoals weergegeven in het Handboek WT, kan deze maximale effectafstand in alle veiligheidsstudies in Vlaanderen toegepast worden. De maximale effectafstand bedraagt dusdanig de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter. Met betrekking tot ondergrondse installaties bedraagt het scenario ‘structurele faling’ enkel de masthoogte (inclusief de gondel). De halve rotordiameter wordt niet meegerekend om de volgende redenen:

abc

de wiek van moderne windturbines is meestal uitgevoerd in GFK (epoxyhars). Deze productiemethode leidt tot een licht gewicht van de wiek. Verder kan aangenomen worden dat bij een structurele faling waarbij de mast breekt, de wiek vrijwel horizontaal de grond zal raken en, rekening houdende met de lichte constructie, daarna zal vervormen en verbrijzelen bij impact met de grond. Hierbij wordt geen directe schade aan ondergrondse leidingen verwacht. Het “Handboek WT” geeft de voorwaarden weer waaraan voldaan moet worden om ondergrondse leidingen te beschadigen in geval van mastbreuk. Deze voorwaarden zijn: - Het zwaartepunt van de wiek moet neerkomen op of in de nabijheid van de leiding; - De hoek van het traject van het zwaartepunt van de wiek met de grond moet kleiner zijn dan 10°; - Om schade toe te brengen aan de leiding moet de lengte-as van de wiek vrijwel in aslijn van de leiding dringen; - Om een ondergrondse leiding te beschadigen is het tevens noodzakelijk dat de wiek genoeg kinetische energie heeft op het moment van impact met de leiding.


januari 2007

25


Vlaamse Overheid

Het is hoogst onwaarschijnlijk dat aan deze voorwaarden voldaan wordt bij een eventuele mastbreuk. Bijgevolg zal als relevante schadeperimeter voor het scenario ‘structurele faling’ een afstand gelijk aan de masthoogte (inclusief de gondel) genomen worden. 4.1.4.2


Met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen van de windturbine blijkt enkel het scenario waarbij de gondel naar beneden valt relevant te zijn (zie tevens opmerking 2). De maximale effectafstand voor dit scenario kan gelijk gesteld worden aan de effectafstand die in het Handboek WT gebruikt wordt, nl. de halve rotordiameter. Hierbij wordt aangenomen dat de gondel rechtstandig naar beneden valt. 4.1.4.3


Om de maximale effectafstand te bepalen voor het scenario bladbreuk kan gebruik gemaakt worden van een werpmodel. Uit het Handboek Windturbines is gebleken dat het kogelbaanmodel en het luchtkrachtmodel gelijkwaardige resultaten oplevert. Toch kan opgemerkt worden dat het kogelbaanmodel conservatievere waarden oplevert dan het luchtkrachtmodel (zie tevens opmerking 3). Om deze reden wordt het kogelbaanmodel weerhouden om de maximale werpafstand te bepalen voor het scenario bladbreuk. De uitwerking van het kogelbaanmodel wordt weergegeven in bijlage 1.

4.1.5


Aangezien de actueel geplaatste windturbines zowel grotere vermogens opleveren als betere veiligheidsvoorzieningen bezitten, worden de faalfrequenties uit het Handboek Windturbines te hoog ingeschat (zie tevens opmerking 4). Anderzijds bezit niet elke leverancier van windturbines over voldoende gegevens om faalfrequenties voor de meer modernere windturbines te bepalen. Daarom kan gesteld worden dat, indien de leverancier geen faalfrequenties kan aanreiken, de faalfrequenties uit het Handboek Windturbines overgenomen kunnen worden voor het gebruik in Vlaanderen. Opgemerkt kan worden dat als faalfrequentie de verwachtingswaarde en niet de aanbevolen rekenwaarde uit het Handboek WT gehanteerd dient te worden. Dit is in overeenstemming met de faalfrequenties uit het “Handboek Kanscijfers”, welke in Vlaanderen gehanteerd wordt bij kwantitatieve risicoanalyse van vaste industriële installaties. De te gebruiken generieke faalfrequenties voor het falen van een windturbine worden in onderstaande tabel weergegeven. Tabel 3: Faalfrequenties van de ongevallenscenario’s voor windturbines Scenario

Geheel blad Nominaal toerental Mechanisch remmen Overtoeren Toren Gondel en/of rotor

abc


Faalfrequentie (/turbinejaar) Verwachtingswaarde -4 6,3.10 3,15.10-4 3,15.10-4 8,50.10-6 -5 5,8.10 2,0.10-4

januari 2007

26


4.1.6

Vlaamse Overheid


In onderstaande paragrafen zal specifiek ingegaan worden op het bepalen van de mensrisico's die te wijten zijn aan ongevallen met windturbines. Deze mensrisico's kunnen opgedeeld worden in:

Directe risico’s: • Plaatsgebonden risico; • Groepsrisico Indirecte risico’s (domino-effecten).

Het passantenrisico en het maatschappelijk risico welke gehanteerd worden in het Handboek WT, zal verder niet weerhouden worden in overeenstemming met de bepaling van de risico’s voor Seveso-bedrijven in Vlaanderen. 4.1.6.1

Directe risico’s

4.1.6.1.1


De directe risico's van windturbines voor de mens worden bepaald door directe impact van fragmenten op een persoon in de nabijheid van de betreffende windturbine. Hiervoor dient de trefkans van een persoon berekend te worden tengevolge van het falen van een windturbine. De gehanteerde ongevallenscenario’s zijn:

Structurele faling: • omvallen turbine door mastbreuk, ...; Naar beneden vallen van onderdelen: • naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; Breuk van een geheel blad: • bladbreuk bij nominaal toerental; • bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,25 x nominaal toerental); • bladbreuk bij overtoeren (=2 x nominaal toerental);

De methode om de trefkans voor directe risico’s te berekenen voor de bovenstaande ongevallenscenario’s wordt beschreven in bijlage 2.

4.1.6.1.2

Groepsrisico

Het groepsrisico is het risico waarbij in één keer een groep personen het slachtoffer is van eenzelfde ongewenste gebeurtenis. Dit groepsrisico wordt weergegeven onder de vorm van een cumulatieve frequentiecurve (de zgn. fN-curve) : de schade wordt in abscis weergegeven terwijl de cumulatieve frequentie van optreden in ordinaat staat. De berekening van het groepsrisico steunt op de aanwezige populatie. Een fN-curve geeft dus inzicht in de kans waarop er jaarlijks minstens een aantal dodelijke slachtoffers in één keer vallen. Redelijkerwijze kan aangenomen worden dat de kans dat een uitgeworpen (stuk) blad 10 slachtoffers of meer in één keer zal treffen, zeer klein is. Op een afstand groter dan de masthoogte vermeerderd met de halve rotordiameter is de trefkans van één persoon van de grootteorde 10-7/jaar (zie figuur 8 in bijlage 2). Binnen de effectafstand voor mastbreuk (op een afstand kleiner dan de masthoogte vermeerderd met de halve rotordiameter) wordt de

abc


januari 2007

27


Vlaamse Overheid

trefkans hoofdzakelijk bepaald door het scenario ‘mastbreuk’ en op korte afstand door het scenario ‘gondelbreuk’. Binnen de effectafstand voor gondelbreuk (halve rotordiameter) wordt bovendien verondersteld geen externe personen aanwezig te zijn. Het scenario bladbreuk wordt om bovenstaande redenering niet als relevant geacht bij het bepalen van het groepsrisico. Met betrekking tot externe veiligheid wordt enkel het scenario mastbreuk weerhouden. Indien binnen de effectafstand voor mastbreuk (ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter) de lokale populatiedichtheid ervoor zorgt dat meer dan 10 slachtoffers getroffen kunnen worden (bvb. een naburig gebouw binnen de maximale effectafstand met meer dan 10 aanwezige personen) dient het groepsrisico bepaald te worden. In bijlage 3 is uitgewerkt hoe het groepsrisico bepaald moet worden.

4.1.6.2


Met betrekking tot indirecte risico’s dient enkel de impact van de windturbine op Sevesoplichtige activiteiten bestudeerd te worden, naar analogie met de vaste Seveso-inrichingen. Hierbij dient de trefkans van de nabijgelegen installatie door de windturbine (primaire installatie) vergeleken te worden met de initiële faalkans van de installatie (secundaire installatie). Verondersteld wordt dat de nabijgelegen installatie steeds faalt indien deze getroffen wordt door een (deel van) windturbine. Deze vergelijking kan gebeuren door toepassen van onderstaande formule: Primaire installatie / secundaire installatie x 100 [in %] Het toepassen van bovenstaande formule leidt tot een verhoging van de faalkans van de secundaire installatie, uitgedrukt in procenten. Als secundaire installatie worden de volgende objecten bestudeerd: • •

Installaties van Seveso-inrichtingen waar seveso-gevaarlijke stoffen aanwezig zijn; Transportleidingen (bovengronds en ondergronds) voor seveso-gevaarlijke producten.

Transport van seveso-gevaarlijke stoffen via de weg, het spoor en het water wordt niet weerhouden als secundaire installatie, aangezien de trefkans van deze transporten verwaarloosbaar is. Dit wordt aangetoond in bijlage 6. Transporten (tankwagens, spoorwagons) op het bedrijfsterrein worden eveneens niet weerhouden als secundaire installatie aangezien deze niet continue aanwezig zijn op het bedrijfsterrein en dus een lagere trefkans bezitten dan vaste installaties. Hetzelfde geldt voor de verladingsinstallaties (laadarm, flexibel). Aangenomen kan worden dat de effectafstand van het scenario ‘naar beneden vallen van onderdelen (inclusief gondelbreuk)’, nl. de halve rotordiameter, kleiner is dan de afstand van de windturbine tot aan het beschouwde object (industriële installaties, transportleidingen).

abc


januari 2007

28


Vlaamse Overheid

Bijgevolg kan besloten worden dat dit scenario niet relevant is met betrekking tot mogelijke domino-effecten. De relevante scenario’s zijn:

Structurele faling: • omvallen turbine door mastbreuk, ...; Breuk van geheel blad: • bladbreuk bij nominaal toerental; • bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,25 x nominaal toerental); • bladbreuk bij overtoeren (=2 x nominaal toerental);

Voor bovenvermelde objecten zullen de formules ter bepaling van de indirecte risico’s tengevolge van de inplanting besproken worden in bijlage 4 en 5.

4.1.6.3

Overzicht risicobepaling

In bijlage 7 wordt een overzicht gegeven van de bepaling van de verschillende risico’s (direct en indirect). Meer bepaald zal aangegeven worden welke formules uit het Handboek WT overgenomen worden en welke formules aangepast worden.

4.1.7


4.1.7.1

Directe risico’s

Op 19/10/2006 bekrachtigde de Vlaamse minister bevoegd voor het leefmilieu het referentiedocument "Een code van goede praktijken inzake risicocriteria voor externe mensrisico's van Seveso-inrichtingen". Dit document definieert de nieuwe risicocriteria voor het externe mensrisico, en geeft aan hoe deze criteria gebruikt worden. Deze nieuwe criteria worden in onderstaande paragrafen besproken.

4.1.7.1.1


De criteria voor de directe risico’s kunnen, in overeenstemming met de risicocriteria voor externe mensrisico’s in Vlaanderen, gelijk gesteld worden aan deze die toegepast worden op vaste industriële installaties. De criteria waaraan voldaan dient te worden zijn de volgende:

Grens inrichting Gebied met woonfunctie Gebied met kwetsbare locaties

: 10-5/jaar : 10-6/jaar : 10-7/jaar

Als grens van de inrichting (windturbine) wordt de perceelsgrens bedoeld. Aangezien windturbines meestal niet op een eigen perceel geplaatst worden, kan het criterium 10-5/jaar tevens toegepast worden op externe personen. Hierbij dient het risico van externe personen die permanent aanwezig zijn dus lager te zijn dan 10-5/jaar. Een verduidelijking van deze criteria werd reeds hierboven gegeven. Opgemerkt dient te worden dat het overschrijden van bovenvermelde criteria niet noodzakelijk leidt tot onaanvaardbaarheid. In het geval dat niet voldaan wordt aan de

abc


januari 2007

29


Vlaamse Overheid

scheidingsafstanden kan een gedetailleerde veiligheidsstudie met een kwantitatieve risicoanalyse (aan de hand van het beoordelingskader) aantonen dat met of zonder bijkomende maatregelen de inplanting van de turbine(s) aanvaardbaar is vanuit het standpunt externe veiligheid. Bij een overschrijding van de 10-5-contour kan bvb. de windturbine als bedrijfseigen beschouwd worden indien er een schriftelijke overeenkomst is over een recht van opstal. Tevens kan verwezen worden naar het opstellen van een veiligheidsinformatieplan zoals dit gehanteerd wordt bij Seveso-bedrijven in Vlaanderen. Hierbij wordt een overschrijding van de 10-5-contour aanvaardbaar geacht, indien een veiligheidsinformatieplan opgesteld wordt .

4.1.7.1.2

Groepsrisico

Met betrekking tot het groepsrisico dienen de criteria weergegeven in onderstaande figuur gevolgd te worden, in overeenstemming met de risicocriteria voor externe mensrisico’s in Vlaanderen. De grenswaardelijn geeft de waarden aan boven dewelke het groepsrisico onaanvaardbaar is. In geen geval mogen er meer dan 1000 slachtoffers vallen, ongeacht de geringe kans op een dergelijk ongeval. Figuur 2: Criteria groepsrisico 1.0E-03

Cumulatieve frequentie (per jaar)

1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-07 1.0E-08 1.0E-09 1.0E-10 1.0E-11 1

10

100

1000

10000

Aantal slachtoffers

Indien bovenvermelde risicocriteria overschreden worden, dienen de bestaande of (ingeval van nieuwe inrichtingen) voorziene veiligheidsmaatregelen opnieuw geëvalueerd en uitgebreid of geoptimaliseerd te worden teneinde het risico tot een aanvaardbaar niveau terug te brengen.

abc


januari 2007

30


4.1.7.2

Vlaamse Overheid


Er bestaan geen criteria waaraan mogelijke domino-effecten getoetst moeten worden. Aangenomen wordt dat de verhoging van het risico van omliggende installaties maximaal 10% mag bedragen, zoals ook voorgeschreven is in het Handboek WT. Dit wordt voorgesteld door onderstaande formule: Primaire installatie / secundaire installatie x 100 ≤ 10% Met:

Primaire installatie: trefkans van de nabijgelegen installatie door de windturbine; Secundaire installatie: faalkans van de nabijgelegen installatie

Aangenomen wordt dat indien de faalkans van de inrichting tengevolge van de windturbine minder dan 10% hoger ligt ten opzichte van de bestaande faalkans van de inrichting, dan kan de bijdrage van de windturbine verwaarloosd worden3. Zo zal een bijdrage van 10% aan een nabijgelegen bovengrondse atmosferische opslagtank de faalkans voor breuk verhogen van 5.10-6/jaar naar 5,5.10-6/jaar.

3

Committee for the Prevention of Disasters. Guidelines for Quantitative Risk Assessment. CPR 18E. Den Haag, Sdu. 1999

abc


januari 2007

31


Vlaamse Overheid

4.2

ONTWIKKELING BEOORDELINGSINSTRUMENT

4.2.1

Inleiding

In onderstaande paragrafen zal een gebruiksvriendelijk beoordelingsinstrument ontwikkeld worden. Dit beoordelingsinstrument zal op basis van de technische eigenschappen van de windturbine (nominaal toerental, ashoogte en rotordiameter) de scheidingsafstand tot de relevante omgevingsparameters (woonfuncties, kwetsbare locaties en andere relevante schadereceptoren) weergeven. Indien het windturbineproject aan de betreffende scheidingsafstanden voldoet, kan vanuit het oogpunt externe veiligheid besloten worden dat de inplanting van de windturbine(s) aanvaardbaar is. In het geval dat niet voldaan wordt aan de scheidingsafstanden kan een gedetailleerde veiligheidsstudie met een kwantitatieve risicoanalyse (aan de hand van het beoordelingskader) aantonen dat met of zonder bijkomende maatregelen de inplanting van de turbine(s) aanvaardbaar is vanuit het standpunt externe veiligheid. Het beoordelingsinstrument wordt uitgewerkt als een Microsoft Excel software-tool. De handleiding voor het gebruik van deze software-tool is bijgevoegd in bijlage 8. De in de software-tool berekende afstanden kunnen eveneens bekomen worden volgens de rekenmethodiek zoals beschreven in paragraaf 4.1. In onderhavige studie zal met het beoordelingsinstrument steeds het Microsoft Excel software-tool “Windturbines en Veiligheid v6_1” bedoeld worden.

4.2.2

Randvoorwaarden

Onderhavig beoordelingsinstrument is enkel van toepassing op windturbines geconstrueerd zijn volgens de norm IEC 61400 en aldus ook gecertificeerd zijn.

die

Tevens wordt aangenomen dat de beschouwde windturbines voorzien zijn van zowel ijsdetectiesysteem als bliksembeveiliging. De software-tool kan enkel gebruikt worden bij een Excel-versie 2003 of een latere versie. Als berekeningsmethode voor het scenario bladbreuk wordt verder het kogelbaanmodel weerhouden. Verder wordt in het beoordelingsinstrument rekening gehouden met conischvormige masten. De windrozen die meegenomen worden in de berekeningen zijn afkomstig van het KMI4. Verder wordt verondersteld dat binnen de afstand van een halve rotordiameter (effectafstand voor gondelbreuk) geen externe personen/activiteiten mogen plaatsvinden. 4

“Histograms of wind speed (part A) and Statistics of Pasquill stability classes (part B)” en “Statistics of Pasquill stability classes (part B, recalculated)”; L. Van Der Auwera; Koninklijk Meteorologisch Instituut van België; 1991

abc


januari 2007

32


Vlaamse Overheid

Voor de berekening van de indirecte risico’s worden enkel installaties weerhouden die Seveso-gevaarlijke stoffen bevatten. Het gaat om onder- en bovengrondse leidingen, installaties onder druk (druktanks), atmosferische tanks, atmosferische distillatiekolommen en atmosferische, continue reactoren. In onderstaande tabel worden de numerieke waarden weergegeven die in het beoordelingsinstrument gehanteerd worden. Er wordt onderscheid gemaakt tussen vaste en variabele waarden. De variabele waarden kunnen via het invulscherm aangepast worden, de vaste waarden niet. Variabele waarden Ashoogte windturbine Rotordiameter windturbine Nominaal toerental windturbine Lengte object (indirecte risico’s) Breedte object (indirecte risico’s) Hoogte object (indirecte risico’s) Diameter bovengrondse leiding Diameter ondergrondse leiding Windcoëfficiënt (afhankelijk van windroos)

Symbool Hm Dr Ω1 b d h Dbl Dol

Waarde

0,50 0,25

ω Symbool Pb1 Pb2 Pb3 Pmb Pgb Dm Lb Rz

3,15E-04 3,15E-04 8,50E-06 5,80E-05 2,00E-04 7 Dr/2 Lb/3

Ω2

1,25 * Ω1

Hoogte gondel windturbine Lengte gondel windturbine Breedte gondel Bladoppervlakte windturbine (zie verder)

Ω3 Hg Lg Dg Ab

2 * Ω1 5 5 5 (2 * Lb / 2) + (0,6 * Lb) = 1,6 * Lb

Verhouding bladoppervlakte en rotoroppervlakte

s

Vaste waarden Faalfrequentie bladbreuk (nominaal toerental) Faalfrequentie bladbreuk (mechanisch remmen) Faalfrequentie bladbreuk (overtoeren) Faalfrequentie mastbreuk Faalfrequentie gondelbreuk Diameter mast windturbine Bladlengte windturbine Afstand zwaartepunt blad windturbine Toerental bij mechanisch remmen Toerental bij overtoeren

Eenheid m m Omw/min* m m m m m Eenheid /turbinejaar /turbinejaar /turbinejaar /turbinejaar /turbinejaar m m m Omw/min* Omw/min* m m m m²

=3 * Ab / (π * Dr² / 4) Diepte ondergrondse leiding Hl 1 m Totale faalfrequentie druktank GFK1 2,69E-05 /jaar Totale faalfrequentie atmosferische tank GFK2 9,10E-05 /jaar Totale faalfrequentie atmosferische, continue reactor GFK3 2,20E-04 /jaar Totale faalfrequentie atmosferische distillatiekolom GFK4 2,20E-04 /jaar Totale faalfrequentie bovengrondse leiding GFK5 4,72E-07 L/D** /jaar 9,44E-07 *** /meter.jaar Totale faalfrequentie ondergrondse leiding GFK6 8,00E-08 /meter.jaar *: het aantal omwentelingen per minuut wordt in het beoordelingsinstrument omgezet naar rad/sec **: L is de leidinglengte; D is de leidingdiameter ***: met D = 0,5 m

abc


januari 2007

33


Vlaamse Overheid

Het bladoppervlak (Ab) wordt bepaald, rekening houdend met een bladbreedte van 2,6 meter aan de basis van het blad. Het blad van de windturbine wordt hieronder schematisch voorgesteld. 2m 0,6 m

bladlengte

Het beoordelingsinstrument (Excel-tool) maakt gebruik van vuistregels en enkele randvoorwaarden die hierboven vermeld werden. Afwijking of overschrijding van de resultaten leidt daarom niet noodzakelijk tot onaanvaardbaarheid. Een specifieke veiligheidsstudie voor de beschouwde windturbine(s) kan uitwijzen dat de windturbines wel aanvaardbaar zijn wat betreft veiligheid.

4.2.3

Beoordelingsinstrument

Het ontwikkelen van het beoordelingsinstrument gebeurt op basis van de methodiek en de criteria die hiervoor besproken werden bij het beoordelingskader (paragraaf 4.1).

4.2.3.1

4.2.3.1.1

Windrichtingverdeling

Uniforme windrichtingverdeling versus actuele windroos

Zoals eerder reeds vermeld wordt in het beoordelingsinstrument gebruik gemaakt van het kogelbaanmodel. Deze berekeningsmethode houdt geen rekening met de luchtweerstand. De heersende windrichting heeft echter wel een significante invloed op de berekeningen. In onderstaande paragraaf wordt de invloed van enkele windrozen nagegaan op de berekeningsmethodiek. Als windrozen worden deze gekozen die beschikbaar zijn van het KMI5. Er wordt hierbij onderscheid gemaakt tussen 12 windsectoren. In onderstaande figuur worden de verschillende windrozen vergeleken met een uniforme windrichtingverdeling. Voor een windroos met 12 sectoren zal elke windrichting dan 8,33% (100/12) voorkomen. Hieruit blijkt dat in Vlaanderen de wind meestal uit het zuidwesten komt (sectoren 8 en 9) en duidelijk meer dan wanneer een uniforme windrichtingverdeling gehanteerd wordt. De windsectoren 5, 6 (zuidoosten) en 11, 12 (noordwesten) komen dan weer minder voor dan de uniforme windverdeling. In het beoordelingsinstrument zal daarom rekening gehouden worden met de gekozen windroos.

5

“Histograms of wind speed (part A) and Statistics of Pasquill stability classes (part B)” en “Statistics of Pasquill stability classes (part B, recalculated)”; L. Van Der Auwera; Koninklijk Meteorologisch Instituut van België; 1991

abc


januari 2007

34


Vlaamse Overheid

Figuur 3: Vergelijking windrozen – uniforme windrichtingverdeling

1 25 12

2 20 15

11

Koksijde

3

Middelkerke

10

Wevelgem Munte

5 10

Ukkel

0

4

Deurne Zaventem Bevekom St-Truiden Kleine Brogel

9

5

Genk UNIFORM

8

6 7

4.2.3.1.2

Berekening bijdrage actuele windroos

In onderstaande paragraaf wordt besproken hoe de bijdrage (ω : windcoëfficiënt) van de actuele windroos uit het KMI in het beoordelingsinstrument bepaald wordt. Onderstaande figuur geeft grafisch weer hoe de windcoëfficiënt ω bepaald wordt. Voor een blad om op een bepaalde positie (groene rechthoek in figuur 4) terecht te komen, dient deze positie gelegen te zijn in hetzelfde vlak als het rotorvlak. De trefkans van de positie is dus enkel mogelijk indien de windrichting loodrecht staat op het rotorvlak. Hiermee komen twee windrichtingen (sector 3 en 9 in figuur 4) overeen. Bij een uniforme windrichtingverdeling zal de windturbine dus in 16,66% (8,33% + 8,33%) van de tijd zo gepositioneerd zijn dat de positie mogelijks getroffen kan worden bij bladbreuk. De windcoëfficiënt ω wordt bekomen door de frequentie van voorkomen in de twee sectoren op te tellen en te vergelijken met de uniforme windrichtingverdeling. In onderstaande figuur zijn de frequenties van voorkomen weergegeven voor de windroos van Munte in de sectoren 3 en 9. De windcoëfficiënt ω om op een positie in sector 6 terecht te komen bedraagt dus: voor de uniforme windrichtingverdeling: voor de windroos van Munte:

abc


(8,33% + 8,33%) / (8,33% + 8,33%) = 1 (9,66% + 21,46%) / (8,33% + 8,33%) = 1,87

januari 2007

35


Vlaamse Overheid

Figuur 4: Invloed windrichtingverdeling

12

1

2 3

11

4

10 8,33% / 21,46%

4.2.3.1.3

8,33% / 9,66%

5

9 8

7

6

Toepassing van de windcoëfficiënt

Aangenomen wordt dat de ongevalscenario’s gondelbreuk en mastbreuk niet beïnvloed worden door de windrichting en dat de richting waarin de gondel/mast valt bij gondel/mastbreuk uniform verdeeld is. Zoals hiervoor besproken zal de het ongevalscenario bladbreuk wel beïnvloed worden door de heersende windrichting. Om deze reden zal de windcoëfficiënt ω enkel toegepast worden op de formules die betrekking hebben op het ongevalscenario bladbreuk. Bij de bepaling van de maximale werpafstand in het beoordelingsinstrument wordt de windcoëfficiënt ω niet mee in rekening worden gebracht aangezien hierbij niet de sector waarin het blad terecht komt belangrijk is, maar wel de afstand tot de windturbine. Door de uitgebreide berekeningsmethode is het praktisch gezien niet haalbaar om de scheidingsafstand van externe gevarenbronnen te bepalen per windsector. Voor de bepaling van de indirecte risico’s zal daarom de windcoëfficiënt eveneens niet mee in rekening worden gebracht. De scheidingsafstand wordt echter bepaald voor de windsector met de grootste trefkans (pZWPT) in geval van bladbreuk. Dit kan echter wel mee opgenomen worden in een gedetailleerde veiligheidsstudie indien blijkt dat de berekende scheidingsafstanden overschreden worden op basis van het beoordelingsinstrument. De windcoëfficiënt ω wordt wel mee in rekening gebracht bij de bepaling van het plaatsgebonden risico. In het beoordelingsinstrument worden immers de isorisicocontouren weergegeven welke afhankelijk zijn van de heersende windrichting. Opgemerkt dient te worden dat de windcoëfficiënt enkel invloed heeft op de kans van optreden van het scenario bladbreuk in een bepaalde sector en niet op de effectafstanden (werpafstanden).

4.2.3.2

Maximale werpafstand

Zoals hiervoor reeds vermeld wordt in het beoordelingsinstrument de maximale werpafstand bepaald (bij nominaal toerental, bij remmen en bij overtoeren) gebruik makend van het kogelbaanmodel. De windrichtingverdeling wordt niet mee in rekening gebracht aangezien niet de sector waarin het blad terecht komt belangrijk is, maar wel de afstand tot de windturbine.

abc


januari 2007

36


4.2.3.3

Vlaamse Overheid


In het beoordelingsinstrument wordt eveneens de scheidingsafstand berekend tot aan externe activiteiten (10-5/jaar), gebieden met woonfunctie (10-6/jaar) en tot aan kwetsbare locaties (10-7/jaar). Hierbij wordt de trefkans voor personen berekend voor de 12 windsectoren, rekening houdend met de windrichtingverdeling. De rekenmethodiek wordt weergegeven in bijlage 2. De grafische voorstelling van het totale plaatsgebonden risico (mastbreuk, gondelbreuk en bladbreuk) voor een type windturbine wordt weergegeven in figuur 9 van bijlage 2. Per windsector wordt zulk een grafiek bekomen. Vervolgens wordt per windsector de grootste afstand bepaald waarbij het totale plaatsgebonden risico de toetsingscriteria overschrijdt. In het beoordelingsinstrument wordt van alle windsectoren de grootste afstand per criterium weergegeven. Tevens wordt in het beoordelingsinstrument een windroos getoond waarbij de afstanden per windsector zijn weergegeven. Zoals hierboven vermeld zijn de resultaten voor het plaatsgebonden risico die weergegeven zijn in het beoordelingsinstrument de grootste afstanden voor alle windsectoren. Kleinere afstanden zijn mogelijk afhankelijk van de windrichtingverdeling. De grafische voorstelling van het berekende plaatsgebonden risico voor enkele commerciële windturbines is weergegeven in figuur 6. De volgende windturbines werden gekozen om de berekeningen mee uit te voeren:

Vermogen Ashoogte (m) Rotordiameter (m) Toerental (toeren/min.)

4.2.3.4

WT1 2.3 MW 113 71 21.5

WT2 2 MW 108 82 19.5

WT3 2 MW 100 80 16.7

WT4 2 MW 105 90 13.3

WT5 3 MW 105 90 16.1

Groepsrisico

Het groepsrisico wordt niet mee opgenomen in het beoordelingsinstrument omdat dit risico niet enkel afhankelijk is van het type windturbine (hoogte, rotordiameter) maar vooral ook van de aanwezige populatie. Indien binnen de effectafstand voor mastbreuk (ashoogte + halve rotordiameter), minder dan 10 personen aanwezig zijn, zal het groepsrisico aanvaardbaar zijn. Indien meerdere personen aanwezig zijn, hoeft dit niet noodzakelijk onaanvaardbaar te zijn. Dit is afhankelijk van het aantal personen, de aanwezigheidsfractie, de populatiedichtheid, de verdeling van de personen over het gebied. Bijgevolg zal het groepsrisico voor elke situatie apart bekeken moeten worden. Een algemene scheidingsafstand bepalen enkel afhankelijk van het type windturbine is dus niet mogelijk.

abc


januari 2007

37


4.2.3.5

Vlaamse Overheid


In het beoordelingsinstrument wordt eveneens de scheidingsafstand tot aan boven- en ondergrondse leidingen en bovengrondse installaties bepaald. Met betrekking tot bovengrondse installaties worden installaties bedoeld die Seveso-stoffen bevatten. Het betreft installaties onder druk (druktanks), atmosferische tanks, atmosferische continue reactoren en atmosferische distillatiekolommen.

4.2.3.5.1

Leidingen

De rekenmethodiek voor de berekening van de trefkans van leidingen wordt weergegeven in bijlage 5. Zoals bij de berekening van het plaatsgebonden risico beschreven, wordt de grootste afstand bepaald waarbij het totale risico (mastbreuk, gondelbreuk, bladbreuk) groter is dan 10% van de generieke faalkans van de leiding. Hiervoor wordt de trefkans berekend van de beschouwde leiding bij bladbreuk. Initieel wordt als kortste afstand van de leiding tot de windturbine de maximale werpafstand bij overtoeren weerhouden. Indien de berekende trefkans kleiner is dan 10% van de generieke faalkans, wordt de berekening opnieuw uitgevoerd waarbij de afstand van de leiding tot de windturbine verminderd wordt met 1 meter. Zolang de berekende trefkans kleiner is dan 10% van de generieke faalkans van de leiding, wordt de afstand van de leiding tot de windturbine verminderd en de trefkans herberekend. Zodra de berekende trefkans hoger wordt dan 10% van de generieke faalkans van de leiding, wordt deze scheidingsafstand weerhouden. Indien voor bovengrondse leidingen de aldus berekende scheidingsafstand kleiner is dan de effectafstand voor mastbreuk (ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter), wordt deze laatste afstand weerhouden als scheidingsafstand. Voor ondergrondse leidingen wordt als effectafstand voor mastbreuk enkel de ashoogte genomen. De reden hiervoor werd reeds eerder in dit document vermeld (zie paragraaf 4.1.4.1). Opgemerkt dient te worden dat de generieke faalkans van de leidingen (boven- en ondergronds) afkomstig is uit het Handboek Kanscijfers (2004) en weergegeven wordt per leidingmeter. De totale generieke faalkans voor bovengrondse leidingen bedraagt 4,72E-07 L/D (/jaar), waarbij L de lengte van de leiding weergeeft en D de diameter van de leiding. Als standaardwaarde voor een bovengrondse leiding wordt in het beoordelingsinstrument een diameter van 500 mm weerhouden. Dit leidt tot een totale generieke faalkans van 9,44E-07 (/meterjaar). Voor ondergrondse leidingen bedraagt de totale generieke faalkans uit het Handboek Kanscijfers (2004) 8,00E-08 (/meterjaar).

4.2.3.5.2

Bovengrondse installaties

De rekenmethodiek voor de berekening van de trefkans van bovengrondse installaties wordt weergegeven in bijlage 4. De scheidingsafstand van de windturbine tot aan de bovengrondse installatie wordt bepaald zoals in voorgaande paragraaf beschreven. Indien voor bovengrondse installaties de aldus berekende scheidingsafstand kleiner is dan de effectafstand voor mastbreuk (ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter), wordt deze laatste afstand weerhouden als scheidingsafstand.

abc


januari 2007

38


Vlaamse Overheid

De volgende totale generieke faalkansen uit het Handboek Kanscijfers (2004) worden weerhouden voor de verschillende bovengrondse installaties:

Installaties onder druk Atmosferische tanks Atmosferische continue reactoren Atmosferische distillatiekolommen

2,69E-05 / jaar 9,10E-05 / jaar 2,20E-04 / jaar 2,20E-04 / jaar

Een voorbeeld van resultaten uit het beoordelingsinstrument is weergegeven in figuur 5. Zoals reeds vermeld wordt bij de berekening van de scheidingsafstand rekening gehouden met de windsector met de grootste trefkans (pZWPT) in geval van bladbreuk. Het overschrijden van de berekende scheidingsafstand hoeft dus niet noodzakelijk onaanvaardbaar te zijn. Kleinere scheidingsafstanden zijn mogelijk afhankelijk van de windrichtingverdeling.

4.2.3.6

Besluit

Indien de berekende afstanden gerespecteerd worden, worden er geen problemen mbt externe veiligheid verwacht. Wanneer één of meerdere criteria overschreden worden, kan de inplanting van de windturbine toch toegestaan worden wanneer kwantitatief aangetoond wordt dat het risico in de omgeving aanvaardbaar is. Deze methode voor de kwantitatieve risicoanalyse werd reeds besproken in paragraaf 4.1. Op basis van uitgevoerde berekeningen kan gesteld worden dat binnen de halve rotordiameter geen externe activiteiten mogen plaatsvinden. Een uitzondering kan gemaakt worden indien een overeenkomst gesloten, wordt tussen de exploitant van de windturbine en de exploitant van de externe activiteiten waarbij deze laatste het verhoogde risico door de aanwezigheid van de windturbine aanvaard. Indien (interne) activiteiten plaatsvinden binnen de halve rotordiameter, dient bij ijsdagen een visuele controle op ijsvorming te gebeuren. Bovendien zouden geen permanente constructies met aanwezigheid van extern personeel geplaatst mogen worden onder de rotor.

abc


januari 2007

39


Vlaamse Overheid

Figuur 5: Resultaten beoordelingsinstrument

abc


januari 2007

40


Vlaamse Overheid

Figuur 6: Plaatsgebonden risico van enkele typische windturbines

1.0E-03

WT1 WT2 WT3 WT4

1.0E-04

WT5

trefkans (/jaar)

1.0E-05

1.0E-06

1.0E-07

1.0E-08

1.0E-09

1.0E-10 0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

afstand (m)

abc


januari 2007

41


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 1: KOGELBAANMODEL 1. Bewegingsvergelijking In onderstaande paragrafen wordt het klassieke kogelbaanmodel beschreven, waarbij de luchtkrachten op het blad worden verwaarloosd. De relevante parameters voor dit ballistisch model zonder luchtkrachten zijn: Hm: Ω: Rz: α: g:

hoogte rotoras (m) toerental van de rotor (rad/s) afstand tot het rotorcentrum van het zwaartepunt van het wegvliegende deel (m) azimuthoek (rad) valversnelling (= 9,81 m/s²)

Het gehanteerde assenstelsel en de draairichting wordt aangegeven in onderstaande figuur. Figuur 7: Overzicht parameters in ballistisch model

Rz α

Hm z y

x

De bewegingsvergelijking voor het zwaartepunt (Rz) is nu:

&x&(t ) = 0,

&y&(t ) = 0,

&z&(t ) = − g

Met de beginvoorwaarden:

x(0) = R z cos α , x& (0 ) = −ΩR z sin α ,

y (0) = 0,

z (0 ) = H m − R z sin α

y& (0 ) = 0,

z& (0 ) = −ΩR z cos α

is de positie van een wegvliegend deel op tijdstip t gegeven door:

abc


januari 2007

42


Vlaamse Overheid

x(t ) = R z cos α − ΩR z t sin α y (t ) = 0

[1.1]

z (t ) = H m − R z sin α − ΩR z t cos α −

gt 2

2

Het tijdstip waarop het zwaartepunt de grond raakt, volgt uit z(ti) = 0 en wordt gegeven door:

ti = −

ΩR z cos α + g

Ω 2 R z2 cos 2 α  2  H m − R z sin α +   g  2g 

[1.2]

Substitutie van [1.2] in [1.1] geeft voor een bepaald toerental de afgelegde afstand, r, als functie van de azimuthoek ten tijde van bladbreuk, ofwel:

r = x 2 + y 2 = x = h(α ; Ω ) 2. Verdelingsfuncties De kansverdelingsfunctie fZWPT geeft de kans per m² dat het zwaartepunt op een bepaalde plek terechtkomt gegeven bladbreuk. Bij het onderhavige model worden de luchtkrachten niet meegenomen, zodat alleen het toerental en de azimuthoek als stochastische grootheden overblijven. Tevens geldt dat fZWPT alleen afhankelijk is van de afstand tot de windturbine. De kans dat het zwaartepunt van het blad in een cirkelschijf met breedte dr op een afstand r van de turbine terechtkomt is gegeven door:

f R (r ; Ω )dr

= P{r < R < r + dr }

{

} (h (r; Ω))

= P h −1 (r ; Ω ) < α < h −1 (r + dr ; Ω )

(

)

= FA h −1 (r + dr ; Ω ) − FA

−1

Waarbij FA de cumulatieve verdelingsfunctie is van de azimuthoek waarbij bladbreuk optreedt. Met de aanname dat de azimuthoek waarbij het blad afbreekt uniform is verdeeld, ofwel:

f A (r ) =

d 1 FA (α ) = , dα 2π

0 ≤ α < 2π

geldt nu:

f R (r; Ω ) =

1 d −1 h (r; Ω ) 2π dr

Opmerking: om de gevolgde aanpak te demonstreren is bij bovenstaande afleiding verondersteld dat de functie h(α;Ω) inverteerbaar is. In het geval van bladbreuk zal dit niet zo zijn, want in het algemeen zal het zwaartepunt vanuit twee verschillende azimuthoeken op een bepaalde plek terecht kunnen komen, via de hoge baan of via de

abc


januari 2007

43


lage baan. gehouden.

Vlaamse Overheid

Bij de numerieke uitwerking zal hiermee rekening moeten worden

De kansverdelingsfunctie van de positie waar het zwaartepunt van het blad zal inslaan is nu:

f ZWPT ( x, y; Ω ) = f ZWPT (r ; Ω ) =

1 f R (r ; Ω ) 2πr

[1.3]

3. Ongevallenscenario’s Hierboven is uiteengezet hoe de kansverdelingsfunctie, fZWPT , bepaald moet worden. Deze kansverdelingsfunctie geeft de kans per m² dat het zwaartepunt op een bepaalde plek terechtkomt gegeven bladbreuk. Voor de berekening van de kans op inslag moet deze kansverdelingsfunctie nog worden gecombineerd met de kans dat een blad afbreekt. In de berekeningen met het kogelbaanmodel wordt de kans op bladbreuk gedefinieerd voor drie situaties, nl. normaal bedrijf (nominaal toerental), noodstop (1,25 x nominaal toerental) en overtoeren (2 x nominaal toerental), zodat de kans op inslag voor dit model geschreven kan worden als: 3

p ZWPT ( x, y ) = ∑ f ZWPT ( x, y; Ω i ) ⋅ pb ,i

[1.4]

i =1

Met:

abc

pb,i: kans op bladbreuk bij scenario i i: scenario van bladbreuk (nominaal toerental, mechanisch remmen, overtoeren)


januari 2007

44


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 2: TREFKANSBEREKENING DIRECTE RISICO’S In onderstaande paragrafen wordt de trefkansberekening beschreven voor de directe risico’s bij volgende ongevallenscenario’s:

Structurele faling (mastbreuk); Naar beneden vallen van gondel (gondelbreuk); Breuk van een geheel blad.

Structurele faling Om de trefkans van een persoon op een bepaalde plaats te berekenen, wordt onderscheid gemaakt tussen drie gebieden. Deze gebieden kunnen elkaar overlappen, zodat op deze locaties de grootste trefkans bepalend is voor het risico. De formules worden hieronder weergegeven:

Met:

r Hm Hg Dm l Dr s Pmb

•

r < Hm :

•

Hm −

•

Hm −

Hg 2

< r < Hm +

Hg 2

:

Dr D < r < Hm + r : 2 2

P1 = 0,5 ⋅

Dm ⋅ Pmb 2πr

P2 = 0,5 ⋅

l ⋅ Pmb 2πH m

P3 = 0,5 ⋅ Dr ⋅

s ⋅ Pmb 2πH m

: afstand van de persoon tot aan de windturbine (m) : masthoogte (m) : hoogte van de gondel (m) : diameter van de mast (m) : maximale waarde van de lengte en breedte van de gondel (m) : rotordiameter (m) : verhouding tussen het totale bladoppervlak en het oppervlak van de rotor : kans op mastbreuk

De bovenvermelde formules zijn gelijk aan de formules gehanteerd in het Handboek WT vermenigvuldigd met de factor 0,5. De impactkans die beschreven staat in het Handboek Windturbines impliceert immers dat de turbinemast steeds faalt aan de voet van de mast. Onderscheid dient gemaakt te worden tussen conischvormige en cilindrischvormige masten. De cilindrischvormige masten komen enkel voor bij kleinere windturbines (60 à 70 meter hoog). De grotere windturbines zijn conischvormig, waarbij de breedte ter hoogte van as (gondel) ca. 2,5 meter bedraagt en de breedte van de mast aan de voet verschilt van 4 tot 7 meter. Bij een conischvormig uitgevoerde mast kan redelijkerwijze aangenomen worden dat een faling van de mast op elke hoogte boven het maaiveld kan optreden. Dit verklaart de factor 0,5 in bovenstaande formule, welke een gemiddelde faalkans over de schadeperimeter veronderstelt (zie tevens opmerking 1). Aangenomen wordt dat de richting waarin de toren bij mastbreuk valt, uniform verdeeld is.

abc


januari 2007

45


Vlaamse Overheid

Gondelbreuk Aangenomen wordt dat de gondel steeds rechtstandig naar beneden valt (cfr. Handboek WT). De maximale effectafstand bedraagt dan een halve rotordiameter vanaf de mast. Aangezien in het Handboek WT geen formules vermeld worden met betrekking tot gondelbreuk werden onderstaande formules afgeleid van de formules voor mastbreuk uit het Handboek WT, rekening houdend met een masthoogte gelijk aan nul. Om de trefkans van een persoon op een bepaalde plaats te berekenen, wordt hierbij onderscheid gemaakt tussen deze twee gebieden.

Met :

•

r < Hg :

•

Hg < r <

Pgb l Hg s Dr

Dr : 2

Pi = Pgb ⋅

l 2πH g

Pi = Pgb ⋅

Dr s ⋅ 2 2πH g

: kans op gondelbreuk (/jaar) : de maximale waarde van de lengte en de breedte van de gondel (m) : de hoogte van de gondel (m) : de verhouding tussen het totale bladoppervlak en het oppervlak van de rotor : rotordiameter (m)

Aangenomen wordt dat de richting waarin de gondel bij gondelbreuk valt, uniform verdeeld is.

Bladbreuk Volgens het Handboek WT dient voor de berekening van het directe risico een persoon beschouwd te worden die permanent aanwezig is. Aangenomen wordt dat deze persoon dodelijk wordt getroffen als het zwaartepunt van het blad precies op hem terechtkomt. Komt het zwaartepunt van het blad in de buurt van de persoon terecht dan is er een kans dat deze persoon wordt getroffen. Deze trefkans neemt af naarmate het blad verder van de persoon terechtkomt. Bij de huidige kunststofbladen ligt het zwaartepunt op ca. 1/3 van de bladlengte, zodat de trefkans nul wordt als het zwaartepunt verder dan 2/3 keer de bladlengte van de persoon terechtkomt. Met de veronderstelling dat pzwpt constant is in het gebied rondom de persoon, wordt de trefkans van een persoon die permanent aanwezig is op positie (x,y), gegeven door:

P( x, y ) = 1,5 ⋅ 1,1 ⋅ Ab ⋅ p ZWPT ( x, y ) ⋅ ω Met:

abc

Ab pzwpt(x,y) ω


: de oppervlakte van het afgebroken blad(deel) : kans op inslag : bijdrage van de wind in de richting van het beschouwde gebied

januari 2007

46


Vlaamse Overheid

De bovenvermelde formule is gelijk aan de formule gehanteerd in het Handboek WT vermenigvuldigd met de windcoëfficiënt. In het Handboek WT wordt er immers uitgegaan van een uniforme windverdeling. Uit de windrozen van het KMI blijkt echter dat er significante verschillen zijn tussen de richting waaruit de wind komt, zodat dit de trefkans rondom de windturbine beïnvloedt. De kans op inslag van een (stuk) blad (pZWPT (x,y)) wordt bepaald door formule [1.4] uit bijlage 1:

p ZWPT ( x, y ) = ∑ f ZWPT ( x, y; Ω i ) ⋅ pb ,i Hierbij is fZWPT(x,y;Ωi) de kansverdelingsfunctie van de positie waar het zwaartepunt van het blad zal inslaan, bepaald uit het ballistisch model zonder luchtkrachten en wordt gegeven door formule [1.3] uit bijlage 1. pb,i geeft de kans op bladbreuk weer bij scenario i (nominaal toerental, mechanisch remmen, overtoeren).

Gecumuleerde effecten De kans dat een persoon rondom een windturbine dodelijk getroffen wordt door het falen van de windturbine wordt gegeven door de som van bovenstaande kansen. Deze trefkans is afhankelijk van de afstand van de persoon tot de windturbine. In onderstaande figuren wordt het plaatsgebonden risico (trefkans) weergegeven in functie van de afstand tot de windturbine. De berekeningen werden uitgevoerd voor een 2 MWwindturbine met ashoogte 100 meter, een rotordiameter van 80 meter en een nominaal toerental van 17 omwentelingen per minuut.

abc


januari 2007

47


Vlaamse Overheid

Figuur 8: Plaatsgebonden risico (2 MW-windturbine) per faalscenario

1.0E-03

bladbreuk mastbreuk gondelbreuk

1.0E-04

Individueel Risico (/jaar)

1.0E-05

1.0E-06

1.0E-07

1.0E-08

1.0E-09

1.0E-10 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

afstand (m)

abc


januari 2007

48


Vlaamse Overheid

Figuur 9: Plaatsgebonden risico (2 MW-windturbine): som van alle faalscenario’s

1.0E-03

1.0E-04

Individueel Risico (/jaar)

1.0E-05

1.0E-06

1.0E-07

1.0E-08

1.0E-09

1.0E-10 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

afstand (m)

abc


januari 2007

49


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 3: BEPALING GROEPSRISICO In onderstaande paragrafen wordt weergegeven hoe het groepsrisico bepaald dient te worden. Het naar beneden vallen van de gondel wordt niet mee opgenomen als scenario voor het bepalen van het groepsrisico aangezien de maximale effectafstand gelijk is aan de halve rotordiameter en binnen deze afstand tot aan de windturbine geen externe activiteiten mogen plaatsvinden alsook geen permanente aanwezigheid van personen mag zijn. Het groepsrisico zal enkel bepaald worden aan de hand van de scenario’s bladbreuk en mastbreuk.

1. Inventarisatie populatiedichtheid Binnen de maximale effectafstand van de windturbine(s) (werpafstand bij overtoeren) dient bepaald te worden hoeveel personen aanwezig kunnen zijn op de verschillende percelen of in de verschillende gebouwen. Wanneer minder dan 10 personen binnen de effectafstand van mastbreuk (ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter) aanwezig kunnen zijn, wordt het groepsrisico aanvaardbaar geacht. Indien meer dan 10 personen aanwezig kunnen zijn, wordt de aanwezigheidsfractie bepaald door de volgende formule:

a= Met:

a u d

u⋅d 24 ⋅ 365

: de aanwezigheidsfractie van externe personen : aantal uren per dag dat personen aanwezig kunnen zijn : aantal dagen per jaar dat personen aanwezig kunnen zijn

2. Bepaling groepsrisico In bijlage 2 werd per ongevalscenario besproken hoe de trefkans bepaald wordt voor een persoon. Het groepsrisico wordt bepaald door per ongevalscenario de formules uit bijlage 2 te vermenigvuldigen met het aantal personen dat binnen het trefoppervlak aanwezig kan zijn en met de aanwezigheidsfractie. Bvb: op een naburig bedrijfsterrein werken 14 personen. Deze personen zijn 10 uur per dag aanwezig en dit gedurende 215 dagen per jaar. De aanwezigheidsfractie bedraagt 10 * 215 / (24 * 365) = 24,5%. We veronderstellen dat er één persoon is die zich buiten de effectafstand voor mastbreuk bevindt. De 13 overige personen kunnen dus getroffen worden door het rotoroppervlak bij mastbreuk. Het groepsrisico voor dit scenario bedraagt aldus: = 0,5 * Dr * s/(2πHm) * Pmb * 13 * 0,245 = 0,5 * 80 * 0,716/(2π100) * 5,8.10-5 * 13 * 0,245 (met Dr = 80m; Hm = 100m) -6 = 8,62.10

abc


januari 2007

50


Vlaamse Overheid

3. Presentatie groepsrisico Nadat voor de verschillende ongevalscenario’s het groepsrisico bepaald werd, worden de resultaten weergegeven in figuur 2. In onderstaande figuur is het groepsrisico weergegeven voor bovenvermeld voorbeeld. 1.0E+00

Cumulatieve frequentie (per jaar)

1.0E-01 1.0E-02 1.0E-03 1.0E-04 1.0E-05 1.0E-06 1.0E-07 1.0E-08 1.0E-09 1.0E-10 1.0E-11 1

10

100

1000

10000

Aantal slachtoffers

abc


januari 2007

51


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 4: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO’S – BOVENGRONDSE INSTALLATIES In onderstaande paragrafen wordt de trefkansberekening beschreven voor de indirecte risico’s voor industriële gebouwen/installaties. Het naar beneden vallen van de gondel wordt niet als scenario weerhouden aangezien de maximale effectafstand gelijk is aan de halve rotordiameter en binnen deze afstand tot aan de windturbine geen externe activiteiten mogen plaatsvinden alsook geen permanente aanwezigheid van personen mag zijn. De relevante scenario’s zijn:

Structurele faling: Breuk van geheel blad.

Structurele faling De impactkans op industriële gebouwen/installaties waar seveso-gevaarlijke producten aanwezig zijn, wordt berekend aan de hand van de methodiek in het Handboek Windturbines. Verder wordt conservatief aangenomen dat impact van de toren ter hoogte van het gebouw/installatie met zekerheid schade aan het gebouw/installatie toebrengt. De impactkans wordt als volgt berekend:

    Dr     1 r  + 2 sin −1  2 Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅ ⋅ 2 cos −1  D    Hm 2π  Hm + r     2    Met: Pi r Hm Dr Pmb

     

: impactkans (per jaar) : afstand tussen turbine en het object (m) : ashoogte (m) : diameter van de rotor (m) : kans op mastbreuk (per jaar)


abc


januari 2007

52


Vlaamse Overheid

Bladbreuk De impactkans op industriële gebouwen/installaties waar seveso-gevaarlijke producten aanwezig zijn, wordt berekend aan de hand van de methodiek in het Handboek Windturbines. Verder wordt conservatief aangenomen dat impact van het (stuk) blad ter hoogte van het gebouw/installatie met zekerheid schade aan het gebouw/installatie toebrengt. Het gebouw/installatie kan direct getroffen worden door het zwaartepunt van het (stuk) blad. Het is echter ook mogelijk dat het (stuk) blad het gebouw/installatie indirect treft. Dit kan gebeuren indien het zwaartepunt binnen een afstand van 2/3 Lb (Lb is de lengte van het afgebroken blad) van het gebouw/installatie inslaat.

Pi = (Pdir + Pind ) De directe impactkans wordt als volgt berekend:

Pdir = p ZWPT ⋅ (b + h ) ⋅ (d + h ) ⋅ ω De indirecte impactkans wordt als volgt berekend:

Pind = p ZWPT

Met: Pdir Pind Lb b d h ω

2  1 π 2   ⋅ (2b + 2d ) ⋅ Lb + ⋅  Lb   ⋅ ω 3 3  3   

: directe impactkans (per jaar) : indirecte impactkans (per jaar) : lengte van het afgebroken blad (m) : breedte van het object (m/s) : diepte van het object (m) : hoogte van het object (m) : bijdrage van de wind in de richting van het beschouwde gebied

Hierbij is pZWPT de kans op inslag van het zwaartepunt van het afgebroken blad. De methodiek om deze kans te bepalen werd hiervoor reeds besproken. Als afstand om pZWPT te bepalen wordt de afstand van de windturbine tot aan het gebouw/installatie genomen. De bovenvermelde formules zijn gelijk aan de formules gehanteerd in het Handboek WT vermenigvuldigd met de windcoëfficiënt. In het Handboek WT wordt er immers uitgegaan van een uniforme windverdeling. Uit de windrozen van het KMI blijkt echter dat er significante verschillen zijn tussen de richting waaruit de wind komt, zodat dit de trefkans rondom de windturbine beïnvloedt.

Gecumuleerde effecten De kans dat een industrieel gebouw/installatie in de omgeving van een windturbine getroffen wordt door het falen van de windturbine wordt gegeven door de som van bovenstaande kansen.

abc


januari 2007

53


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 5: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO’S – TRANSPORTLEIDINGEN In onderstaande paragrafen wordt de trefkansberekening beschreven voor de indirecte risico’s voor transportleidingen. Het naar beneden vallen van de gondel wordt niet als scenario weerhouden aangezien de maximale effectafstand gelijk is aan de halve rotordiameter en binnen deze afstand tot aan de windturbine geen externe activiteiten mogen plaatsvinden alsook geen permanente aanwezigheid van personen mag zijn. De relevante scenario’s zijn:


Structurele faling Bovengrondse leiding De impactkans op een bovengrondse leiding wordt berekend aan de hand van de methodiek in het Handboek Windturbines. Verder wordt conservatief aangenomen dat impact van de toren ter hoogte van de leiding met zekerheid schade aan de leiding toebrengt. De impactkans wordt als volgt berekend:

    Dr     1 r −1  −1  2  Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅ ⋅ 2 cos + 2 sin Dr    Hm 2π    Hm +   2    Met: Pi r Hm Dr Pmb

= = = = =

     

impactkans (per jaar) afstand tussen turbine en de leiding (m) ashoogte (m) diameter van de rotor (m) kans op mastbreuk (per jaar)


abc


januari 2007

54


Vlaamse Overheid

Ondergrondse leiding Zoals besproken in paragraaf 4.1.4.1 bedraagt het scenario structurele faling met betrekking tot ondergrondse leidingen enkel de masthoogte. Bovenstaande formule kan daarom als volgt herschreven worden:

Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅

 r 1 ⋅ 2 cos −1  2π  Hm

  

Aangenomen wordt dat de richting waarin de toren bij mastbreuk valt, uniform verdeeld is. Bovenstaande formule verschilt van de formule voor bovengrondse leidingen alsook van de formule uit het Handboek WT doordat de halve rotordiameter gelijk wordt gesteld aan nul.

Bladbreuk Bovengrondse leiding De impactkans op een bovengrondse leiding wordt berekend aan de hand van de methodiek in het Handboek Windturbines. Verder wordt conservatief aangenomen dat impact van het blad ter hoogte van de leiding met zekerheid schade aan de leiding toebrengt. De impactkans wordt als volgt berekend:

2   Pi = ω ⋅  Dbl + Lb  ⋅ ∫ p ZWPT (s )ds 3   Met: Pi Lb Dbl s ω

: impactkans (per jaar) : lengte van het (stuk) blad (m) : diameter van de leiding (m) : contour langs de leiding : bijdrage van de wind in de richting van het beschouwde gebied

Hierbij is ∫ pZWPT(s)ds de lijnintegraal langs de beschouwde leiding. De bovenvermelde formule is gelijk aan de formule gehanteerd in het Handboek WT vermenigvuldigd met de windcoëfficiënt. In het Handboek WT wordt er immers uitgegaan van een uniforme windverdeling. Uit de windrozen van het KMI blijkt echter dat er significante verschillen zijn tussen de richting waaruit de wind komt, zodat dit de trefkans rondom de windturbine beïnvloedt. Ondergrondse leiding De impactkans op een ondergrondse leiding wordt berekend aan de hand van de methodiek in het Handboek Windturbines. Eerder werden reeds de voorwaarden vermeld waaraan voldaan moet worden opdat ondergrondse leidingen beschadigd zouden worden. De impactkans wordt als volgt berekend:

abc


januari 2007

55


Vlaamse Overheid

Pi = 0,001 ⋅ ω ⋅ (2 H l + Dol ) ⋅ ∫ p ZWPT (s )ds Met: Pi Hl Dol s ω

: impactkans (per jaar) : diepte van de leiding (centrum leiding tot maaioppervlak) (m) : diameter van de leiding (m) : contour langs de leiding : bijdrage van de wind in de richting van het beschouwde gebied

Hierbij is ∫ pZWPT(s)ds de lijnintegraal langs de beschouwde leiding. In bovenstaande formule wordt rekening gehouden met een beschermingsfactor van 0,001 zoals voorgeschreven wordt door het Handboek WT. De bovenvermelde formule is gelijk aan de formule gehanteerd in het Handboek WT vermenigvuldigd met de windcoëfficiënt. In het Handboek WT wordt er immers uitgegaan van een uniforme windverdeling. Uit de windrozen van het KMI blijkt echter dat er significante verschillen zijn tussen de richting waaruit de wind komt, zodat dit de trefkans rondom de windturbine beïnvloedt.

Gecumuleerde effecten De kans dat een leiding in de omgeving van een windturbine getroffen wordt door het falen van de windturbine wordt gegeven door de som van bovenstaande kansen.

abc


januari 2007

56


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 6: TREFKANSBEREKENING TRANSPORT ALGEMEEN In onderstaande paragrafen wordt de trefkansberekening uitgevoerd voor de indirecte risico’s voor transportwegen. De berekening zal gedaan worden voor het transport via de weg. De indirecte risico’s hebben betrekking op installaties met seveso-gevaarlijke stoffen, zodat in het volgende enkel de bulktransporten van seveso-producten beschouwd zal worden. Het naar beneden vallen van de gondel wordt niet als scenario weerhouden aangezien de maximale effectafstand gelijk is aan de halve rotordiameter en binnen deze afstand tot aan de windturbine geen externe activiteiten mogen plaatsvinden alsook geen permanente aanwezigheid van personen mag zijn. De relevante scenario’s zijn:


Conservatief zal verder aangenomen worden dat het traject van het transport op een afstand van een halve rotordiameter van de windturbine gelegen is. Immers hoe verder het traject van de windturbine gelegen is, hoe lager de trefkans zal zijn. Onderstaande berekeningen worden uitgevoerd voor enkele commerciële windturbines. Deze zijn weergegeven in de onderstaande tabel 4. REKENMETHODIEK Voor wegen wordt dezelfde methodiek gebruikt als voor vaste installaties. Aangezien een transporteenheid in tegenstelling tot een vaste installatie niet continu aanwezig is, zal hierna rekening worden gehouden met de aanwezigheidsfractie van het transport. De aanwezigheidsfractie wordt bepaald door de volgende formule: Aanwezigheidsfractie = aantal transporteenheden/dag x trajectlengte / snelheid Met: Aantal transporteenheden: Trajectlengte:

aantal vrachtwagens met seveso-gevaarlijke goederen trajectlengte binnen de beschouwde effectafstand

Bij gebrek aan generieke faalfrequentie voor wegtransport, wordt als faalfrequentie dezelfde aangenomen als vaste opslagtank (onder druk, atmosferisch). Conservatief wordt verder de generieke faalfrequentie weerhouden voor vaste opslagtanks onder druk (2,69.10-5/jaar). De trefkans van bovenvermelde ongevalscenario’s mag dus niet groter zijn dan 2,69.10-6/jaar (d.i. 10% van 2,69.10-5/jaar).

abc


januari 2007

57


Vlaamse Overheid

RESULTATEN 1. Bepaling Aanwezigheidsfractie Rekening houdend met bovenstaande zal in de volgende paragrafen de aanwezigheidsfractie α bepaald worden, zodat de trefkans van het transport kleiner blijft dan 2,69.10-6/jaar.

Structurele faling De bepaling van de maximale aanwezigheidsfractie van het transport van seveso-gevaarlijke goederen wordt uitgevoerd via de volgende formule:

    Dr    1  r  + 2 sin −1  2 α ⋅ 0,5 ⋅ Pmb ⋅ ⋅ 2 cos −1  D    Hm 2π  Hm + r      2   Met: r Hm Dr Pmb

   ≤ 10% ⋅ sec undaire installatie   

: afstand tussen turbine en het object (m) : ashoogte (m) : diameter van de rotor (m) : kans op mastbreuk (per jaar)

De berekeningen en resultaten voor de verschillende windturbines zijn weergegeven in onderstaande tabel 4.

Bladbreuk De bepaling van de maximale aanwezigheidsfractie van het transport van seveso-gevaarlijke goederen wordt uitgevoerd via de volgende formule:



1 3

α ⋅ p ZWPT ⋅ (b + h ) ⋅ (d + h ) + (2b + 2d ) ⋅ Lb + 

Met: pZWPT Lb b d h ω

π 2

 ⋅  Lb  3 3 

2

  ⋅ ω ≤ 10% ⋅ sec undaire installatie 

: kans op inslag : lengte van het afgebroken blad (m) : breedte van het object (m/s) : diepte/lengte van het object (m) : hoogte van het object (m) : bijdrage van de wind in de richting van het beschouwde gebied

De berekeningen en resultaten voor de verschillende windturbines zijn weergegeven in onderstaande tabel 4.

abc


januari 2007

58


Vlaamse Overheid

2. Bepaling aantal seveso-transporten Rekening houdend met bovenstaande zal in de volgende paragrafen het maximaal aantal vrachtwagens met seveso-gevaarlijke goederen bepaald worden, zodat de trefkans van het transport kleiner blijft dan 2,69.10-6/jaar. Hiervoor is de trajectlengte nodig waarbij het transport getroffen kan worden door een (deel van) windturbine. Als trajectlengte wordt voor het scenario bladbreuk de afstand binnen de maximale werpafstand bij overtoeren weerhouden. Voor het scenario mastbreuk wordt de dubbele masthoogte als trajectlengte weerhouden. Dit wordt schematisch weergegeven in onderstaande figuur. Trajectlengte bladbreuk

Maximale werpafstand bij overtoeren

turbinemast

Halve rotordiameter

Traject transport

Trajectlengte mastbreuk (2 x masthoogte)

Rekening houdende met bovenstaande gegevens en de berekeningen in onderstaande tabel 4 worden de volgende maximaal aantal transporteenheden met seveso-gevaarlijke producten berekend, afhankelijk van windturbine: Bladbreuk: Mastbreuk:

839 – 1054 tankwagens met seveso-gevaarlijke producten per dag 1081 – 1700 tankwagens met seveso-gevaarlijke producten per dag

Indien minder dan 1081 tankwagens met seveso-gevaarlijke producten per dag langsheen het traject passeren, zal de trefkans tengevolge van bladbreuk steeds kleiner zijn dan 2,69.10-6/jaar. Bovendien zal de trefkans tengevolge van mastbreuk eveneens kleiner zijn indien er minder dan 839 tankwagens met seveso-gevaarlijke producten per dag langsheen het traject passeren.

abc


januari 2007

59


Vlaamse Overheid

EVALUATIE De hoeveelheid vrachtwagens die per dag langs het traject passeren is afhankelijk van de beschouwde weg (autosnelweg, gewestelijke weg,...). Uit de literatuur6 kan besloten worden dat het aandeel aan vrachtvervoer in Vlaanderen als volgt bepaald kan worden: • •

Autosnelwegen: 15% Andere genummerde wegen: 7%

Op basis van transportgegevens7 die geïnventariseerd werden door SGS, kan besloten worden dat ca. 50% van de getransporteerde gevaarlijke goederen, producten betreft die onder het toepassingsgebied van de Seveso-richtlijn vallen (met uitzondering van milieugevaarlijke stoffen). Bovendien betreft de helft van de transporten, het vervoer van goederen in bulkvorm (tankvervoer). In Vlaanderen zijn momenteel geen gegevens beschikbaar over het aandeel aan getransporteerde gevaarlijke goederen (ADR-transporten) van het totale wegverkeer. In Nederland wordt door de ‘Handreiking externe veiligheid vervoer gevaarlijke stoffen’8 een dichtheid van 5% op de totale vervoerstroom aangegeven. Uit de literatuur werden de onderstaande wegintensiteiten weerhouden om het maximaal aantal transporten met seveso-gevaarlijke producten te vergelijken met de actuele verkeersintensiteiten: Autosnelweg9: Andere genummerde weg10:

118.900 voertuigen 38.800 voertuigen

Rekening houdende met bovenstaande gegevens kan het aantal transporten met sevesogevaarlijke producten bepaald worden: Autosnelweg : 118.900 voertuigen x 15% vrachtwagens x 5% ADR x 50% bulk x 50% sevesogevaarlijke producten = 223 transporteenheden met seveso-gevaarlijke producten Andere genummerde wegen : 38.800 voertuigen x 7% vrachtwagens x 5% ADR x 50% bulk x 50% seveso-gevaarlijke producten = 34 transporteenheden met seveso-gevaarlijke producten Uit bovenstaande kan besloten worden dat het maximaal aantal transporteenheden van seveso-gevaarlijke producten het actueel aantal transporteenheden ruimschoots overschrijdt. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de kans op mogelijke domino-effecten op transport tengevolge van het falen van een windturbine verwaarloosbaar is. 6

Algemene Verkeerstellingen 2000, Nr 18; Ministerie van Verkeer en Infrastructuur; december 2001 Analyse transportgegevens in het kader van ruimtelijke veiligheidsrapporten op strategisch planniveau. 8 Handreiking externe veiligheid vervoer gevaarlijke stoffen, Ministerie van Verkeer en Waterstaat (Nederland), 1998. 9 Algemene Verkeerstellingen 2003, Nr 25; Ministerie van Verkeer en Infrastructuur; september 2004: A3: kilometerpunt 7,9; wegvak Zaventem – Sterrebeek. 10 Algemene Verkeerstellingen 2003, Nr 25; Ministerie van Verkeer en Infrastructuur; september 2004: N31: kilometerpunt 1,5; wegvak Oostkamp – Brugge. 7

abc


januari 2007

60


Vlaamse Overheid

Opgemerkt dient te worden dat de berekeningen conservatief werden uitgevoerd. Er werd nl. verondersteld dat het traject gelegen is op een afstand van een halve rotordiameter van de windturbine. Bovendien werd pZWPT bij bladbreuk op deze afstand constant gehouden voor het ganse traject binnen de maximale werpafstand. Tevens werd voor het scenario bladbreuk de grootste windcoëfficiënt (1,87) afkomstig van de windgegevens van het KMI weerhouden voor het ganse traject. Bij de evaluatie werd ook rekening gehouden met de hoogste wegintensiteiten in Vlaanderen. Tabel 4: Berekeningen transporteenheden WINDTURBINE masthoogte (m) rotordiameter (m) toerental (/min)

97

113

138

100

80

95

105

80

105

71

71

82

80

90

90

90

90

90

21,5

21,5

19,5

16,7

13,3

13,3

13,3

16,1

16,1

35,5

35,5

41

40

45

45

45

45

45

afstand tot transportweg halve rotordiameter faalkans druktank

2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05 2,69E-05

10%

2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06 2,69E-06

BLADBREUK pzwpt

1,23E-08 1,13E-08 8,23E-09 1,18E-08 1,31E-08 1,20E-08 1,13E-08 1,09E-08 9,48E-09

b

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

h

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

d

15

15

15

15

15

15

15

15

15

Lb

11,8

11,8

13,7

13,3

15,0

15,0

15,0

15,0

15,0

w (Munte sector 6 en 12)

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

1,87

a (maximaal)

0,37

0,41

0,49

0,35

0,28

0,31

0,33

0,34

0,39

snelheid (km/u) traject binnen maximale werpafstand bij overtoeren (m)

70

70

70

70

70

70

70

70

70

745

769

865

607

483

505

519

657

696

# seveso-transporten/dag (maximaal)

839

887

951

969

979

1025

1054

863

939

MASTBREUK Pmb r

abc

5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 5,80E-05 35,5

35,5

41

40

45

45

45

45

45

Hm

97

113

138

100

80

95

105

80

105

Dr/2

35,5

35,5

41

40

45

45

45

45

45

a (maximaal)

0,17

0,18

0,18

0,17

0,16

0,17

0,17

0,16

0,17

snelheid (km/u) traject binnen maximale effectafstand (m)

70

70

70

70

70

70

70

70

70

194

226

276

200

160

190

210

160

210

# seveso-transporten/dag (maximaal)

1507

1314

1081

1446

1700

1483

1364

1700

1364


januari 2007

61


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 7: OVERZICHT FORMULES RISICOBEPALING In onderstaande tabel wordt een overzicht gegeven van de bepaling van de verschillende risico’s (direct en indirect). Meer bepaald wordt aangegeven welke formules uit het Handboek WT overgenomen worden en welke formules aangepast worden. Tabel 5: Overzicht risicobepaling Algemeen

Formule

Afkomst formule

1 f R (r ; Ω ) 2πr

Kansverdelingsfunctie

f ZWPT ( x, y; Ω ) = f ZWPT (r ; Ω ) =

Kans op impact

p ZWPT ( x, y ) = ∑ f ZWPT ( x, y; Ω i ) ⋅ pb ,i

HWT

3

HWT

i =1

Risico Directe risico’s

Formule trefkansberekening

r < Hm : Structurele faling

Hm −

Hm −

Gondelbreuk

Hg 2

Bladbreuk

abc

Dm ⋅ Pmb 2πr l P2 = 0,5 ⋅ ⋅ Pmb 2πH m P1 = 0,5 ⋅

< r < Hm +

Hg 2

:

Dr D < r < Hm + r : 2 2

r < Hg : Hg < r <

Afkomst formule

Dr : 2

P3 = 0,5 ⋅ Dr ⋅

s ⋅ Pmb 2πH m

Pi = Pgb ⋅

l 2πH g

Pi = Pgb ⋅

Dr s ⋅ 2 2πH g

1,5 ⋅ 1,1 ⋅ Ab ⋅ p ZWPT ( x, y ) ⋅ ω


HWT * 0,5

HWT

HWT * ω

januari 2007

62


Vlaamse Overheid

Risico Formule trefkansberekening Indirecte risico’s Gebouwen/installaties

Structurele faling

Bladbreuk

Afkomst formule

    Dr     1 r −1  −1  2  ⋅ 2 cos + 2 sin Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅ Dr    Hm 2π  Hm +     2   

p ZWPT

     

2  1 π 2   ⋅ (b + h ) ⋅ (d + h ) + (2b + 2d ) ⋅ Lb + ⋅  Lb   ⋅ ω 3 3  3   

HWT * 0,5

HWT * ω

Bovengrondse leidingen

Structurele faling

    Dr    1  r  + 2 sin −1  2 ⋅ 2 cos −1  Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅ D    Hm 2π  Hm + r     2   

Bladbreuk

2   Pi = ω ⋅  Dbl + Lb  ⋅ ∫ p ZWPT (s )ds 3  

     

HWT * 0,5

HWT * ω

Ondergrondse leidingen

 r 1 ⋅ 2 cos −1  2π  Hm

  

Structurele faling

Pi = 0,5 ⋅ Pmb ⋅

Bladbreuk

Pi = 0,001 ⋅ ω ⋅ (2 H l + Dol ) ⋅ ∫ p ZWPT (s )ds

abc


januari 2007

SGS

HWT * ω

63


Vlaamse Overheid

BIJLAGE 8: HANDLEIDING SOFTWARE-TOOL

abc


januari 2007

64

EINDRAPPORT: STUDIE WINDTURBINES EN VEILIGHEID. Opdrachtgever:

Recommend Documents