Windpark De Brand. Kwantitatieve Risicoanalyse. Opdrachtgever

Windpark De Brand Kwantitatieve Risicoanalyse

Opdrachtgever

Windpark De Brand Kwantitatieve Risicoanalyse Versie 1.1 22 augustus 2014

Auteur Drs. Ing. Jeroen Dooper

Bosch & Van Rijn Prins Bernhardlaan 63 3555 AC Utrecht Tel: 030-677 6466 Mail: [email protected] Web: www.boschenvanrijn.nl © Bosch & Van Rijn 2014 Behoudens hetgeen met de opdrachtgever is overeengekomen, mag in dit rapport vervatte informatie niet aan derden worden bekendgemaakt. Bosch & Van Rijn BV is niet aansprakelijk voor schade door het gebruik van deze informatie.

Inhoudsopgave 1

Inleiding ..................................................................................................................3 1.1 Achtergrond 3 1.2 Kwalitatieve analyse 3 1.3 Leeswijzer 3

2

De situatie ...............................................................................................................4 2.1 De windturbines 4 2.2 Risicovolle installaties 6 2.3 Hoogspanningslijn 7

3

Beoordelingskader ..................................................................................................8 3.1 Risicovolle installaties 8 3.2 Hoogspanningslijn 8

4

Risico’s van een windturbine ...................................................................................9 4.1 Inleiding 9 4.2 Risicovolle installaties 9 4.3 Hoogspanningslijnen 12

5

IJsafwerping ............................................................................................................13

6

Groepsrisico ............................................................................................................15

7

Conclusies ...............................................................................................................16 7.1 Risicovolle inrichtingen (BEVI-inrichtingen). 16 7.2 Hoogspanningslijnen 16 7.3 IJs afwerping 16 7.4 Groepsrisico 16

Berekening werpafstand ....................................................................................... 17 Trefkans hoogspanningslijnen .............................................................................. 19 Toev. trefkans hoogspanningslijnen ..................................................................... 20 Reactie Tennet ...................................................................................................... 21 Hoofdstuk: Inhoudsopgave

Bijlagen Bijlage 1: Bijlage 2: Bijlage 3: Bijlage 4:

2

1

Inleiding

1.1

Achtergrond De gemeente ’s-Hertogenbosch is initiatiefnemer van het plan om het centraal gelegen bedrijventerrein ‘De Brand’ uit te breiden met een bedrijventerrein voor watergebonden bedrijvigheid. Tevens is de gemeente voornemens planologisch ruimte te reserveren voor de realisatie van een aantal (tenminste drie en maximaal vier) windturbines. Het bestemmingsplan zal windturbines met een maximale hoogte van 120 meter en rotordiameter van maximaal 101 meter toestaan. In een kwalitatieve risico analyse1 is onderzocht of deze windturbines vanuit externe veiligheid oogpunt kunnen worden geplaatst. Uit deze analyse bleek dat er op een aantal punten kwantitatief onderzoek vereist is. Voorliggend document bevat de kwantitatieve analyse.

1.2

Kwalitatieve analyse Uit de kwalitatieve analyse van Arcadis blijkt dat de windturbinelocaties (onder voorwaarden) voldoen aan de eisen omtrent:  Bebouwing  (Rijks)wegen  Vaarwegen (Maximakanaal) Kwantitatief vervolgonderzoek is nodig voor:  Hoogspanningslijn  Risicovolle installaties Deze risicovolle installaties zijn eerder kwantitatief onderzocht in het rapport:  Detaillering externe veiligheid windturbines De Brand ’s-Hertogenbosch, Ecofys, 24 oktober, 2011. Voortschrijdend inzicht tijdens het planproces resulteert in andere maximale afmetingen en posities van de windturbines. Hierdoor is bovenstaande rapportage niet meer toereikend.

Leeswijzer In hoofdstuk 3 staat de situatie beschreven met daarin de ligging en een beschrijving van de relevante objecten. Hoofdstuk 4 bevat het toetsingskader. In hoofdstuk 5 vind de kwantitatieve risicoanalyse plaats. Hoofdstuk 6 bevat de conclusies waarin de berekende waarden worden getoetst aan de in hoofdstuk 4 beschreven toetsingskader.

Hoofdstuk: Inleiding

1.3

1

Onderzoek externe veiligheid bedrijventerrein De Brand II, Arcadis, 22 augustus 2014 077974406:C.

3

2

De situatie

2.1

De windturbines Onderstaand figuur geeft de bouwvlakken waarbinnen de windturbines zijn gepland. Deze analyse is uitgevoerd voor de windturbinelocaties zoals weergegeven met de paarse stippen. Wanneer de exploitant voor andere locaties (verschuiving alleen binnen de bouwvlakken mogelijk) kiest moet in het kader van de vergunningaanvraag aangetoond worden dat voldaan wordt aan de eisen omtrent externe veiligheid.

Windturbine 1

Windturbine 2

Windturbine 4

Hoofdstuk: De situatie

Windturbine 3

Figuur 1: Locaties windturbines.

4

Het bestemmingsplan voorziet in het plaatsen van windturbines met een maximale ashoogte van 120 meter en een rotordiameter van 101 meter. Voor de berekeningen is uitgegaan van de Enercon E101 met de volgende kenmerken: Parameter Vermogen [MW]

Enercon E101 3,05c

Ashoogte [m]

120

Rotatiesnelheid (nominaal) [rpm]

14,5c

Mastdiameter (max) [m]

6,9c

Lengte gondel [m]

14,7c

Hoogte gondel [m]

6,1c

Solidity [-]

0,05*

Lengte rotorblad [m]

48,5c

Oppervlakte rotorblad

135,4*

Zwaartepunt rotorblad [m]

18,2*

Figuur 2: Eigenschappen windturbine Enercon E101 c Bron: Enercon E-101 Product Specifications * Gebaseerd op de berekeningsmethodiek uit HRW 2013 Bijlage B2. # Gebaseerd op generieke gegevens uit HRW 2013.

Figuur 3: Printscreen van kogelbaanberekening.

De windturbines hebben een risico verhogend effect binnen de maximale werpafstand bij overtoeren. Deze is berekend op 415 meter.


Op basis van generieke faalfrequenties (bijlage A, HRW 2013) en het kogelbaanmodel (zie bijlage 1. Bron: bijlage C, HRW 2013) is de maximale werpafstand bij nominaal toerental en overtoeren berekend op basis van bovenstaande parameters:

5

Risicovolle installaties Op basis van risicokaart.nl zijn de objecten met gevaarlijke stoffen opgenomen die binnen de maximale werpafstand van de windturbines liggen. Voor risicovolle inrichtingen of installaties met gevaarlijke stoffen die zich binnen de maximale werpafstand van een windturbine bevinden dienen trefkansen te worden bepaald. In onderstaand figuur zijn de risicovolle installaties binnen de maximale werpafstand gegeven:

1

6

7

2

3 4 5

Figuur 4: Risicovolle installaties binnen maximale werpafstand van geplande windturbines.

1 2 3 4 5 6 7

Bedrijf Heijmans Milietechniek Wurth BP Direct VOF Emgas BV SPS G.G.J. Wassenberg Mts Smits

Risicovolle installatie Bovengrondse Propaantank PGS15 opslag (binnen) Ondergrondse dieselopslag PGS15 opslag (binnen) PGS15 opslag (binnen) Bovengrondse propaantank Bovengrondse propaantank

Adres Steenenkamerstraat 14 Het Sterrenbeeld 35 De Steenbok 16 De Steenbok 20 De Steenbok 30 Oude Bossche Baan 1 Beusing 1

Tabel 1: Risicovolle installaties binnen maximale werpafstanden van geplande windturbines.


2.2

6

Hoogspanningslijn In de nabijheid van de geplande windturbines bevindt zich een hoogspanningsinfrastructuur onder beheer van Tennet.

Figuur 5: Locaties windturbines.


2.3

7

3

Beoordelingskader

3.1

Risicovolle installaties Indien de windturbines niet substantieel bijdragen aan een hoger risico van de inrichting zullen de voor de inrichting geldende afstanden tot (beperkt) kwetsbare objecten ook na plaatsing van de windturbines van kracht blijven. Om dit te toetsen kan in eerste instantie naar de toename van de catastrofale faalfrequentie van risicovolle installaties behorende tot de inrichting gekeken worden. Indien deze toename een bepaalde richtwaarde niet overschrijdt dan is plaatsing van de windturbine uit oogpunt van risicobeoordeling toegestaan. Als uitgangspunt voor deze richtwaarde wordt volgens het Handboek Risicozonering Windturbines2 10% gehanteerd. Indien de toename deze richtwaarde overschrijdt, is plaatsing niet direct uitgesloten, maar wordt door een uitgebreidere analyse bepaald of er na plaatsing nog steeds voldaan wordt aan de normen uit het BEVI:  De grenswaarde, bedoeld in artikel 4, eerste lid, voor kwetsbare objecten is 10–6 per jaar.  De richtwaarde, bedoeld in artikel 4, tweede lid, voor beperkt kwetsbare objecten is 10–6 per jaar.

Hoogspanningslijn In het Handboek Risicozonering Windturbines, gepubliceerd in mei 20131 (HRW 2013) hanteert Tennet een afstandseis van maximale werpafstand bij nominaal toerental tot hoogspanningsinfrastructuur (in hoofdstuk 10, HRW 2013). Wanneer niet voldaan wordt aan deze afstandseis schrijft paragraaf 10.2, HRW 2013 voor dat in een dergelijk geval de trefkans van de hoogspanningsinfrastructuur moet worden berekend volgens Bijlage C, HRW 2013: 10.2 Risicoanalyse en –criteria (HRW 2013) Wanneer niet wordt voldaan aan de afstandseis, vraagt Tennet om met hen in overleg te treden. Tennet bekijkt op basis van het concrete geval welk risico voor de betreffende asset op dat moment kan worden aanvaard. Dit kan niet generiek worden bepaald, omdat het onder andere afhankelijk is van het soort asset, de locatie van de windturbine, type windturbine etc. Daartoe is het doorgaans vereist een risicoanalyse uit te voeren zoals beschreven in Bijlage C. Op basis van de uitgevoerde trefkansberekeningen geeft Tennet de volgende maximale toelaatbare trefkans: Gelet op de autonome bezwijkkans van de verbindingen en gegeven het beleid van TenneT, moet de additionele bezwijkkans van de turbines langs de verbindingen lager zijn dan 3,92*10-4 per jaar.

Hoofdstuk: Beoordelingskader

3.2

Zie bijlage 4 voor de complete reactie van Tennet. 2

Handboek Risicozonering Windturbines, 2013.

8

4

Risico’s van een windturbine

4.1

Inleiding De risico’s van een windturbine worden gevormd door 3 typen falen: 1. het afbreken van (een gedeelte van) een windturbineblad, 2. het omvallen van een windturbine door mastbreuk, 3. en het naar beneden vallen van de gondel en/of rotor.

4.2

Risicovolle installaties

4.2.1

Worst case benadering Voor de bedrijven met gevaarlijke stoffen die zich binnen de maximale werpafstand van een windturbine bevinden berekenen we de trefkans. Voor gebouwen is de trefkans bepaald op basis van de gebouwafmetingen. Dit is een bijzonder conservatieve schatting. Immers, bepalend is de afmeting van de installatie, niet die van het omhullende gebouw. De afmetingen van alle propaantanks is de afmeting van de grootste genomen (te weten: 4,4 m. * 1,5 m. * 1,8 m., dit is lengte * diameter * hoogte van een propaantank van 8.000 m3). De afstanden tussen de geplande windturbines en de risicovolle objecten zijn gegeven in onderstaande tabel. Dit is de kleinste afstand tussen het bouwvlak en het bedrijf met gevaarlijke stoffen. De afstanden kleiner dan de maximale werpafstand zijn grijs gearceerd.

1

Bedrijf Heijmans Milieut.

Risicovolle installatie Bovengrondse Propaantank

Afstand tot windturbine [m] 1 2 3 4 312 786 1284 1891

2

Wurth

PGS15 opslag (binnen)

671

303

286

836

3

BP Direct VOF

Ondergrondse dieselopslag

1226

669

337

445

4

Emgas BV


1276

703

343

357

5

SPS


1273

686

290

180

6

G.G.J. Wassenberg

Bovengrondse propaantank

736

314

368

741

7

Mts Smits

Bovengrondse propaantank

1250

680

328

193

Figuur 6: Risicovolle installaties binnen maximale werpafstanden van geplande windturbines.

Hoofdstuk: Risico’s van een windturbine

Het afbreken van een windturbineblad vormt een risico binnen de straal van de maximale werpafstand bij overtoeren (415 meter). Het omvallen van een windturbine vormt een risico binnen een straal van de maximale valafstand van de windturbine (tiphoogte: 170,5 meter)). Het naar beneden vallen van de gondel en/of rotor vormt een risico binnen een afstand van de halve rotordiameter (50,5 meter).

9

Alle afstanden zijn groter dan de maximale valafstand van de geplande windturbines (170,5 meter). Alleen het scenario wiekbreuk heeft een risico verhogend effect op de installaties. Trefkans berekeningen Rekenmethode wiekbreuk (Handboek Risicozonering Windturbines) Om de trefkans van een object met hoogte h, breedte b, en diepte d te berekenen wordt uitgegaan van een geprojecteerd grondoppervlak: De kans dat het zwaartepunt van de wiek in het geprojecteerde oppervlak terecht komt is:

Waarin: Pzwpt = trefkans van het zwaartepunt van het blad (berekend volgens HRW 2013). Apt = (b+h)·(d+h) Het object kan direct door het zwaartepunt worden getroffen, maar het is ook mogelijk dat het zwaartepunt van het blad binnen een afstand van 2/3 Lb (lengte afgebroken blad) inslaat. In dit geval kan het object nog door het blad worden geraakt aangezien het zwaartepunt zich op ongeveer 1/3 van het blad bevindt. Deze kans loopt van 0,0 naar 1,0 van de buitenrand van de 2/3 Lb strook tot het object. De kans dat het zwaartepunt in de strook met breedte 2/3 Lb rondom de tank terechtkomt is: ((

Bedrijf 1

Heijmans Milieut.

)

( ⁄

⁄

) )

Trefkans windturbine [/jr] 2 3 4

1 -8

1,56*10

-

-

Totaal 1,56*10-8

-7

-

4,21*10-7

-8

-

1,61*10-8

-7

2

Wurth

-

2,08*10

2,13*10

3

BP Direct VOF

-

-

1,61*10

4

Emgas BV

-

-

5,27*10

5

SPS

-

-

1,75*10

6

G.G.J. Wassenberg

-

7

Mts Smits

-

-10

1,18*10 -

-9

1,09*10-8

3,16*10

-7

4,91*10-7

-

1,71*10-8

-9

5,59*10

-7 -8

1,70*10

-8

1,53*10

-8

2,56*10


4.2.2

4,09*10-8

Tabel 2: Trefkansen risicovolle installaties.

10

Faalkansverhoging Deze trefkans vergelijken we met de intrinsieke faalkans van de risicovolle installaties. De intrinsieke faalkansen onderbouwen we als volgt: Object

Faalkans maatgevend scenario

Bovengrondse propaantank (Heijmans, Wassenberg, Smits)

Het maatgevende scenario is het vrijkomen van de ge-7 hele inhoud. De faalfrequentie hiervan is 5*10 per jaar.

PGS15 (Wurth)

Het maatgevende scenario is een brand in een opslagvoorziening. Deze brand heeft bij een beschermingsni-4 veau 1 (hoog) een kans van 8.8*10 per jaar.

Verfwaren (SPS)

Het maatgevende scenario is een brand in een opslagvoorziening. Deze brand heeft bij een beschermingsni-4 veau 1 (hoog) een kans van 8.8*10 per jaar.

PGS15 (Emgas BV)

Het maatgevend scenario is het falen van de onder-7 grondse opslagtank. De faalfrequentie hiervan is 5*10 per jaar.

Dieselopslag (BP Direct VOF)

Het maatgevende scenario bij een ingeterpte tank is het instantaan vrijkomen van de gehele inhoud, of het vrijkomen van de gehele inhoud in 10 minuten in een continue en constante stroom. De faalfrequentie hiervan is -7 5*10 per jaar.

Tabel 3: Onderbouwing intrinsieke faalkansen van risicovolle objecten.

Onderstaande tabel bevat de vergelijking van trefkans van de windturbines met de intrinsieke faalkans van de installaties. Bedrijf

Risicovolle installatie

1

Heijmans

Bovengrondse Propaantank

2

Wurth


3 4 5 6 7

BP Direct Emgas BV SPS Wassenberg Mts Smits

Ondergrondse dieselopslag PGS15 opslag (binnen) PGS15 opslag (binnen) Bovengrondse propaantank Bovengrondse propaantank

Tabel 4: Verhoging faalkans van risicovolle objecten.

Intrinsieke faalkans -7 5,0*10 -4

8,8*10

-7

5,0*10

-7

5,0*10

-4

8,8*10

-7

5,0*10

-7

5,0*10

Trefkans -8

1,56*10

Verhoging faalkans 3,11%

-7

0,05%

-8

3,23%

-8

2,17%

-7

0,06%

-8

3,43%

-8

8,18%

4,21*10

1,61*10 1,09*10 4,91*10 1,71*10 4,09*10


4.2.3

11

Hoogspanningslijnen Gemeente Den Bosch heeft Ecofys de trefkans laten berekenen van het geplande windpark op de hoogspanningslijnen van Tennet, zie bijlage 2 en 3:  20140122_MEM_DenBdeBrand_QRA TenneT Einfra_v2  20140206_MEM_DenBdeBrand_Toevoeging QRA TenneT Einfra_v1 De berekende trefkansen zijn als volgt: Windturbine

Ashoogte

Rotordiameter

Trefkans

Enercon E82

97 meter

82 meter

2,0*10 / jaar

Repower MM92

100 meter

92 meter

2,2*10 / jaar

Enercon E101

99 meter

101 meter

2,2*10 / jaar

Vestas V90-2MW

95 meter

90 meter

2,1*10 / jaar

Vestas V90-3MW

105 meter

90 meter

3,2*10 / jaar

Vestas V100-2MW

95 meter

100 meter

3,3*10 / jaar

Vestas V100-2MW

120 meter

100 meter

3,3*10 / jaar

-4 -4 -4 -4 -4 -4 -4

Tabel 5: Trefkansen van hoogspanningslijnen per windturbinetypes.


4.3

12

IJsafwerping Op de bladen van een windturbine kan ijsafzetting optreden. Het Handboek Risicozonering Windturbines zegt hierover het volgende: “Uit ervaring is bekend dat in Nederland ijsafzetting op de bladen meestal ontstaat tijdens stilstand van de turbine. Observaties van dit fenomeen hebben laten zien dat bij een kleine beweging of doorbuiging van het blad, hetgeen al optreedt bij zeer geringe windsnelheid, het ijs in grote brokken naar beneden valt en dat langwerpige platen ijs in een strook onder het rotoroppervlak terecht komen. De brokken hebben een oppervlak dat kleiner is dan het blad zelf en een dikte van enkele millimeters tot een centimeter. Door het “dwarrelen” van de brokken ijs kunnen deze, afhankelijk van de hoogte van de windturbine in een strook van enkele tientallen meters breed terecht komen. Bij een turbine met een masthoogte van ca. 65 meter is waargenomen dat de stukken ijs op 10-15 meter van het rotoroppervlak terecht kwamen. Indien het gebied onder de rotor vrij toegankelijk is zal het aspect van afvallen ijs in de risicobeoordeling meegenomen moeten worden. De impact op een object is vergelijkbaar met die van brokken ijs die b.v. van een vrachtwagen afwaaien en een achteropkomende auto treffen; meestal is de achteropkomende auto niet beschadigd. Onbeschermde personen kunnen mogelijk gewond raken. Het aantal keren per jaar dat ijs aangroeit aan een blad is sterk afhankelijk van de lokale omstandigheden. Volgens schattingen van de opstellers van het handboek komt de situatie in Nederland maximaal twee keer per jaar voor. Volgens het Besluit Voorzieningen en Installaties Milieubeheer mogen de windturbines niet in bedrijf zijn of worden genomen indien er ijs op de bladen zit. Mocht dit toch gebeuren dan zijn de risico’s voor de omgeving minimaal omdat het om kleine brokstukken gaat die relatief ver weg geslingerd kunnen worden. Het PR hiervan is verwaarloosbaar klein.” IJsafwerping i.r.t. Rijkswaterstaatwerken Beleidsregel voor het plaatsen van windturbines op, in of over Rijkswaterstaatwerken zegt hierover: “De Stichting Wetenschappelijk Onderzoek Verkeersveiligheid (SWOV) heeft in 1992 een onderzoek uitgevoerd naar de invloed van windturbines op de verkeersveiligheid. De risico’s zijn onderverdeeld in afleiding, slagschaduw en reflectie, afvallend ijs en botsing. De algemene conclusie uit het rapport is, dat deze risico’s verwaarloosbaar zijn. Daarnaast is het risico op bladbreuk onderzocht door de Bouwdienst van RWS. De resultaten zijn neergelegd in het rapport ‘Veiligheidsrisico’s voor passanten langs windturbines 1999’. De beide onderzoeks-resultaten hebben tezamen met de ARBO ‘beleidsregels voor beheer en onderhoud’ geleid tot een voorkeursafstand van minimaal 30m en 50m uit de rand van de verharding van het hoofdwegennet respectievelijk de rand van de vaarweg tot aan de as van de windturbine.”

Hoofdstuk: IJsafwerping

5

13

IJsdetectie / Bladverwarming Windturbines kunnen uitgerust worden met ijsdetectie. Wanneer ijsafzetting plaatsvindt stopt de windturbine en draait deze indien gewenst naar een vooraf ingestelde stand (bijv. parallel aan de weg zodat de afstand tot de weg zo groot mogelijk is). De windturbines worden vervolgens pas weer in bedrijf genomen wanneer visueel is vastgesteld dat er geen ijs meer op de bladen zit. Een aantal windturbinetypes op de markt kan worden voorzien van bladverwarming in combinatie met ijsdetectie. Wanneer ijsafzetting wordt gedetecteerd worden de bladen verwarmt zodat de ijsafzetting wordt tegengegaan. Zo vindt er geen ijsafwerping plaats.

Hoofdstuk: IJsafwerping

De windturbines in Den Bosch zullen op z’n minst met ijsdetectie worden uitgerust. Na ijsdetectie zullen de windturbines gedraaid worden naar een vooraf ingestelde positie zodat de kans dat er ijs op ongewenste plekken terecht komt geminimaliseerd wordt.

14

Groepsrisico Het ministerie van VROM heeft het Groepsrisico gedefinieerd als de “cumulatieve kans per jaar dat een aantal personen overlijdt als rechtstreeks gevolg van hun aanwezigheid in het invloed gebied van een inrichting en een ongewoon voorval binnen die inrichting”. De toetsingswaarde voor het GR is maximaal toelaatbare kans van één op honderdduizend per jaar (10-5/jaar) op een ongeval met 10 doden, en één op tien miljoen per jaar (10-7/jaar) op een ongeval met 100 doden. Deze norm is grafisch weergegeven in onderstaand figuur.

Concreet betekent dit dat het groepsrisico enkel een aandachtspunt betreft indien er zich hoge dichtheden aan personen binnen het invloedgebied van de windturbine aanwezig zijn. Aangenomen wordt dat de kans dat een afgeworpen stuk blad 10 slachtoffers of meer in één keer zal treffen, zeer klein is. Daarom wordt het scenario ‘bladbreuk’ niet als relevant geacht bij het bepalen van het groepsrisico. Binnen de effectafstand voor ‘mastbreuk’ wordt de trefkans bepaald door het scenario mastbreuk en op korte afstand door het scenario ‘gondelbreuk’. Binnen deze effectafstanden bevinden zich geen hoge dichtheden aan mensen. GR als direct gevolg van de windturbine is niet aan de orde. Het document “Windturbines langs auto-, spoor- en vaarwegen; Beoordeling van veiligheidsrisico’s” zegt wat betreft de rijksweg het volgende: “Groepsrisicocurves hebben alleen betekenis voor ’kleine-kans-groot-gevolg’-ongevallen met slachtoffer-aantallen groter dan 10 per ongeval. Uit studies ref. [2, 4, 5, 6] blijkt dat bij windturbineparken in de nabijheid van rijkswegen altijd ruimschoots aan de groepsrisiconorm wordt voldaan. In dit kader is de verwachtingswaarde Externe Veiligheid (EV) van het aantal doden per jaar een goede risicomaat.” In de minimale afstand tot de rijks- en vaarweg is reeds rekening gehouden met de verwachtingswaarde EV en het IPR. De faalkans van de windturbines op risicovolle installaties draagt niet substantieel bij aan een hoger risico. Hierdoor zullen de geldende Groepsrisico (GR) en Persoonsgebonden Risico (PR) en afstanden tot (beperkt) kwetsbare objecten ook na plaatsing van de windturbines van kracht blijven.

Hoofdstuk: Groepsrisico

6

15

7

Conclusies

7.1

Risicovolle inrichtingen (BEVI-inrichtingen). Indien de windturbines niet substantieel bijdragen aan een hoger risico van de inrichting zullen de voor de inrichting geldende afstanden tot (beperkt) kwetsbare objecten en de Groepsrisico ook na plaatsing van de windturbines van kracht blijven. Om dit te toetsen kan in eerste instantie naar de toename van de catastrofale faalfrequentie van risicovolle installaties behorende tot de inrichting gekeken worden. Indien deze toename een bepaalde richtwaarde niet overschrijdt dan is plaatsing van de windturbine uit oogpunt van risicobeoordeling toegestaan. Als uitgangspunt voor deze richtwaarde wordt volgens het Handboek Risicozonering Windturbines3 10% gehanteerd. Paragraaf 4.2.3 bevat de vergelijking van trefkans van de windturbines met de intrinsieke faalkans van de installaties. De rechterkolom laat zien dat de risicotoename van de windturbines voor alle installaties (ruim) onder de 10% blijft. Op basis van deze maximale risicotoenames (worst case) is te concluderen dat een windturbine (120 meter mast / 101 meter rotordiameter) mogelijk is in alle vier de bouwvlakken zonder een onacceptabele risicoverhoging op de omliggende risicovolle inrichtingen. Toekomstige ontwikkelingen. Wanneer een bedrijf met gevaarlijke stoffen zich wil vestigen zal de risicocontour van dat bedrijf aan de wettelijke eisen moeten voldoen. Bij het bepalen van de risicocontour dienen de trefkansen vanwege de windturbines in de analyse te worden meegenomen.

7.2

Hoogspanningslijnen Op basis van de trefkansberekeningen van Ecofys (bijlage 2 en 3) en de reactie van Tennet (bijlage 4) kan geconcludeerd worden dat binnen de 4 bouwvlakken windturbines mogelijk zijn zonder ontoelaatbare risico’s voor de hoogspanningslijnen.

IJs afwerping De windturbines in Den Bosch zullen op z’n minst met ijsdetectie worden uitgerust. Na ijsdetectie zullen de windturbines gedraaid worden naar een vooraf ingestelde positie zodat de kans dat er ijs op ongewenste plekken terecht komt geminimaliseerd wordt. De exploitant is verantwoordelijk voor de toepassing hiervan.

7.4

Groepsrisico De windturbines als directe risicobron resulteren niet in een onacceptabel Groepsrisico. De faalkans van de windturbines op risicovolle installaties draagt niet substantieel bij aan een hoger risico. Hierdoor zal het geldende Groepsrisico na plaatsing van de windturbines van kracht blijven. 3

Handboek Risicozonering Windturbines, 2013.

Hoofdstuk: Conclusies

7.3

16

Berekening werpafstand


Bijlage 1:

17

18


Trefkans hoogspanningslijnen

Titel

Trefkansberekening hoogspanningsinfrastructuur windpark De Brand in ’sHertogenbosch.

Auteur

V. van Gastel, Ecofys

Datum

22.01.2014

Kenmerk

20140122_MEM_DenBdeBrand_QRA TenneT Einfra_v2


Bijlage 2:

19

MEMO Vertrouwelijk Prepared:

Valentijn van Gastel

22.01.2014

Approved: Filename

20140122_MEM_DenBdeBrand_QRA TenneT Einfra_v2

Pages

15

Version

Author

Date

Remarks/Change

1.0

VGa

26/11/2013

Concept

2.0

VGa

22/01/2014

Revisie na commentaar TenneT

Onderwerp:

Trefkansberekening hoogspanningsinfrastructuur windpark De Brand in ‘sHertogenbosch

Aanleiding De gemeente s’-Hertogenbosch is van plan een windpark te laten ontwikkelen nabij industriegebied De Brand, tussen de A2 en de A57 in s’-Hertogenbosch. Twee opstellingen worden momenteel overwogen, beide met vier windturbines, zie figuur 1. In de nabijheid van het nog te realiseren windpark bevindt zich hoogspanningsinfrastructuur onder beheer van TenneT. De gemeente s’-Hertogenbosch zou graag een verklaring van geen bezwaar van TenneT verkrijgen voor het realiseren van het geplande windpark. Zij vroegen Ecofys om de trefkansen van het geplande windpark op de hoogspanningslijnen te berekenen. Onderzoeksvraag Wat zijn de trefkansen van de windturbines van het geplande windpark de Brand op de hoogspanningsinfrastructuur onder beheer van TenneT? Belangrijkste conclusies Windturbine positie 1 en 2 van layout 1 en 1, 2 en 3 van layout 2 voldoen aan de afstandseis van TenneT, te weten de maximale werpafstand bij nominaal toerental. Windturbinepositie 3 en 4 van layout 1 en windturbinepositie 4 van layout 2 voldoen niet aan de afstandseis van TenneT. De trefkans van de hoogspanningsinfrastructuur is de som van de trefkans van het faalscenario gondelafworp, mastbreuk en bladbreuk voor de windturbines. Onderstaande tabel toont het resultaat van de trefkansberekening. Faalscenario

Trefkans layout 1

Trefkans layout 2

Totaal

1.6*10-4 per jaar

2.0*10-4 per jaar

MSc. Valentijn van Gastel: 20140122_MEM_DenBdeBrand_QRA TenneT Einfra_v2

1/15

Situatieschets windpark de Brand De afstanden tot de hoogspanningslijnen van de twee windparkvarianten zijn in figuur 1 en ook in tabel 1 opgenomen. Het windturbinetype op De Brand is nog niet bekend. Momenteel is het echter het meest waarschijnlijk dat hetzelfde windturbine type zal worden gebruikt zoals al geïnstalleerd bij industriegebied Treurenburg: een 2.3 MW Enercon E82. Bijlage 1 geeft de parameters en exacte locatie in RD coördinaten van het gebruikte windturbinetype.

Figuur 1 – Overzicht van de de twee windparkvarianten – variant 1 links en variant 2 rechts - op industriegebied de Brand, met afstanden tot de hoogspanningslijnen

Tabel 1 – Kortste afstand van de windturbineposities tot de hoogspanningslijn voor layout variant 1 en 2

Windturbine

Layout 1

Layout 2

1

147.8 m

408.9 m

2

287.9 m

287.9 m

3

131.2 m

147.8 m

4

55.7 m

66.8 m

Trefkansberekeningen voor de hoogspanningsinfrastructuur In het Handboek Risicozonering Windturbines, gepubliceerd in mei 20131 (HRW 2013) hanteert TenneT een afstandseis van maximale werpafstand bij nominaal toerental tot hoogspanningsinfrastructuur (in hoofdstuk 10, HRW 2013). Ecofys gebruikt de windturbinegegevens uit Bijlage 1 om de maximale werpafstand bij nominaal toerental en bij overtoeren van de windturbine te berekenen volgens de rekenmethodiek uit Bijlage C2, HRW 2013. De maximale werpafstand bij overtoeren dient

1

Agentschap NL (2013) Handboek Risicozonering Windturbines. Eindversie, 3e geactualiseerde versie mei 2013


2/15

daarbij als maximaal effectgebied van de windturbine op de omgeving. Tabel 1 geeft de berekende maximale werpafstanden van de windturbine. De maximale werpafstanden zijn kleiner dan de generieke afstanden uit tabel 6, bijlage B van het HRW 2013. Dit wordt veroorzaakt doordat de parameters van het specifieke windturbine type (zwaartepunt, toerental, etc.) lager zijn dan de parameters gebruikt voor de berekening van de generieke afstanden. Tabel 2 – Maximale werpafstand bij nominaal toerental en overtoeren zoals berekend met gebruik van de windturbineparameters uit Bijlage 1

Maximale werpafstand Nominaal toerental

132 m

Overtoeren

346 m

Figuur 1: Trefkans per m2 tegen afstand tot de windturbine, berekend met gebruik van de windturbineparameters uit Bijlage 1

De afstand van windturbinepositie 3 en 4 uit opstelling 1 en windturbinepositie 4 uit opstelling 2 tot de hoogspanningsinfrastructuur zijn kleiner dan de maximale werpafstand bij nominaal toerental, zie ook figuur 2. De posities voldoen daarmee niet aan de afstandseis van TenneT. Als commentaar op een eerdere versie van dit rapport liet TenneT weten dat wanneer de tiphoogte van de windturbine (hier: 138 m) hoger zou zijn dan de maximale werpafstand bij nominaal toerental, de eerstgenoemde als afstandseis zou gelden. In dat geval zal voor deze situatie bovenstaande conclusie niet veranderen: dezelfde windturbineposities vallen binnen de afstandseis van TenneT.


3/15

Figuur 2: Maximale werpafstand bij nominaal toerental (151 m) en bij overtoeren (384 m) zoals berekend met de windturbinegegevens uit Bijlage 1. Met een vierkant wordt de locatie van de hoogspanningsmasten aangegeven.

Paragraaf 10.2, HRW 2013 schrijft voor dat in een dergelijk geval de trefkans van de hoogspanningsinfrastructuur moet worden berekend volgens Bijlage C, HRW 2013: 10.2 Risicoanalyse en –criteria (HRW 2013) Wanneer niet wordt voldaan aan de afstandseis, vraagt TenneT om met hen in overleg te treden. TenneT bekijkt op basis van het concrete geval welk risico voor de betreffende asset op dat moment kan worden aanvaard. Dit kan niet generiek worden bepaald, omdat het onder andere afhankelijk is van het soort asset, de locatie van de windturbine, type windturbine etc. Daartoe is het doorgaans vereist een risicoanalyse uit te voeren zoals beschreven in Bijlage C.

Het HRW 2013 beschrijft in Bijlage C drie faalscenario’s van een windturbine die kunnen leiden tot het treffen van een hoogspanningsinfrastructuur, te weten: mastbreuk, gondelafworp en bladbreuk. De totale trefkans is gelijk aan de som van de trefkansen van deze faalscenario’s. Ecofys voert de trefkansberekeningen voor de hoogspanningsinfrastructuur uit volgens HRW 2013, bijlage C7. We behandelen eerst de faalfrequenties voor de verschillende faalscenario’s van de windturbine en vervolgens behandelen we per faalscenario de trefkans voor de hoogspanningsinfrastructuur. Faalfrequenties windturbine HRW 2013 Bijlage A 2.5 geeft de faalfrequenties voor de verschillende faalscenario’s van windturbines. Deze zijn opgenomen in onderstaande tabel.


4/15

Tabel 2 – Overzicht van faalscenario’s en –frequenties per windturbine per jaar

Faalscenario

Faalfrequentie

Gondelafworp

4.0*10-5

Mastbreuk

1.3*10-4

Bladbreuk

8.4*10-4

Faalscenario Gondelafworp Conform HRW 2013 Bijlage C 7.3 beschouwen we het effectgebied van het faalscenario gondelafworp als: rotorbladlengte. De lengte van het rotorblad van dit windturbinetype is 38.8 m (zie Bijlage 1). Deze afstand is kleiner dan de helft van de rotordiameter omdat de windturbinenaaf niet bij de wieklengte wordt opgeteld, maar wel bij de rotordiameter. De kortste afstand van de windturbine tot de hoogspanningsinfrastructuur is 55.7 m. Conclusie: de hoogspanningsinfrastructuur faalt niet bij het scenario gondelafworp. Faalscenario Mastbreuk Conform HRW 2013, bijlage C 7.2 beschouwen we “volledig falen” van de mast, waarbij de mast breekt op 0 meter hoogte. Het effectgebied van het faalscenario mastbreuk bestaat dan uit mastlengte, plus het geprojecteerde vlak van de windturbinebladen bovenop de mast. Met het geprojecteerde oppervlak van het effectgebied bepaalt Ecofys de hoekfractie volgens bijlage C 7.2 in HRW 2013 We berekenen vervolgens de trefkans voor de windturbines door de hoekfractie te vermenigvuldigen met de faalfrequentie van het scenario mastbreuk in onderstaande tabel. De totale trefkans onder het faalscenario mastbreuk is de som van de trefkans van de windturbines. Tabel 3 - Trefkansberekening faalscenario mastbreuk voor layout 1

Windturbinepositie

Hoek

Positie 3 layout 1

35.4°

Positie 4 layout 1

159.9°

Faalfrequentie

Trefkans

-4

1.3*10-5 per jaar

1.3*10-4

5.8*10-5 per jaar

1.3*10

7.1*10-5 per jaar

Totaal

Tabel 4 - Trefkansberekening faalscenario mastbreuk voor layout 2

Windturbinepositie Positie 3 layout 2

Hoek

Faalfrequentie

164°

1.3*10-4

Totaal


Trefkans 5.9*10-5 per jaar 5.9*10-5 per jaar

5/15

Faalscenario Bladbreuk Conform HRW 2013, bijlage C 7.1 kan het scenario bladafworp berekend worden op basis van grondoppervlak of verticaal oppervlak. Het handboek geeft een vuistregel die kan worden gebruikt als rechtvaardiging van één van beide berekeningsmethoden (Bijlage 7.1.3). In overeenstemming met TenneT kiest Ecofys er echter voor beide methoden door te rekenen en de “worst case” resultaten te gebruiken. Bladafworp op basis van verticaal oppervlak: Ecofys gebruikt in de berekeningsmethodiek de beschrijving uit het onderstaande kader (HRW 2013, Bijlage 7.1.2). 7.1.2 Bladafworp op basis van verticaal oppervlak (HRW 2013): Voor de hoogspanningsmast wordt het geprojecteerde oppervlak uitgebreid met 2/3 bladlengte aan boven- en beide zijkanten. Hierdoor wordt wederom rekening gehouden met het feit dat een windturbineblad, waarvan het massamiddelpunt op 2/3 bladlengte langs het object vliegt, nog net met de tip van het blad het object kan raken. Deze uitbreiding van het oppervlak is uitgebeeld in Figuur 16. De nuance in vergelijking met de berekening op basis van het grondoppervlak (horizontaal vlak) is dat Handboek Risicozonering Windturbines Bijlage C – 42 de verbreding van de onderzijde verwaarloosd wordt; dit komt doordat het massamiddelpunt niet onder een object dat op de grond staat langs kan. Voor de lijnen wordt alleen de onder- en bovenkant van het oppervlak uitgebreid met 2/3 bladlengte (en niet in de lengterichting omdat de lijn zal doorlopen tot buiten het effectgebied van de windturbine). Tevens wordt zodanig gekozen dat er geen overlap is in geprojecteerd oppervlak; in dit geval zijn lijnen pas beschouwd vanaf het punt dat deze buiten het geprojecteerd oppervlak van de hoogspanningsmast komen.

Binnen de maximale werpafstand bij nominaal toerental staat voor windturbinepositie 3 en 4 uit layout 1 geen hoogspanningsmast, wel lopen er hoogspanningslijnen op 3 niveaus. Binnen de maximale werpafstand bij nominaal toerental staat voor windturbinepositie 4 uit layout 2 één hoogspanningsmast, op 108.1 m. Ook lopen er hoogspanningslijnen op 1 niveau. Voor het bepalen van de hoekfractie in het horizontale en verticale vlak gebruiken we de dimensies van de hoogspanningsmast en –lijnen in Bijlage 2 en de aannames uit bovenstaand kader. We vermenigvuldigen voor de hoogspanningsmasten en –lijnen de hoekfractie in verticale richting met de hoekfractie in horizontale richting. De trefkans van hoogspanningsmast en lijn is dan gelijk aan de vermenigvuldiging van de resulterende hoekfracties met de faalfrequentie van het scenario bladbreuk. In de berekening gebruikt Ecofys de grootste verticale hoekfractie, bepaald op de kortste afstand tot de hoogspanningsmast of –lijn. De berekening wordt daarom gezien als ‘worst case’. Voor een gedetailleerde uitwerking van de berekeningen zie Bijlage 3.


6/15

Tabel 5: Trefkansberekening faalscenario bladbreuk voor layout 1

Windturbine

Horizontale hoek

Verticale hoek

Faalfrequentie

Trefkans

Elektriciteitslijnen 3

12.6°

24.4°

8.4*10-4

2.0*10-6 per jaar

4

161.5°

33.3°

8.4*10-4

2.8*10-5 per jaar 3.0*10-5 per jaar

Totaal


Windturbine

Horizontale hoek

Verticale hoek

Faalfrequentie

Trefkans

Elektriciteitslijn 4

119.2°

22.4°

8.4*10-4

1.9*10-5 per jaar

8.4*10-4

6.9*10-6 per jaar

Elektriciteitsmast 4

52.9°

20.1°

2.6*10-5 per jaar

Totaal

Bladafworp op basis van grondoppervlak: Ecofys gebruikt in de berekeningsmethodiek de beschrijving uit het onderstaande kader (HRW 2013, Bijlage 7.1.1). 7.1.2 Bladafworp op basis van verticaal oppervlak (HRW 2013): De trefkans van een object kan bepaald worden door de integraal van de kansdichtheidsverdeling, over het object oppervlak binnen de effectafstand te berekenen. Hierbij dient nog rekening gehouden te worden met het feit dat de tip van een blad zich op 2/3 bladlengte afstand bevindt van het massamiddelpunt. Hiertoe wordt het grondoppervlak met 2/3 bladlengte vergroot. Dit is conservatief, omdat de tip dan precies in de juiste stand moet staan om het object nog te raken. Figuur 3 geeft voor één windturbinepositie een voorbeeld van de gebruikte berekeningsmethodiek. Ecofys berekent de trefkans voor het oppervlak van de elektriciteitslijnen + aan beide kanten 2/3 rotorbladlengte (aangegeven door in het geel). Tabel 7: Trefkansberekening faalscenario bladbreuk voor layout 1

Windturbinepositie

Trefkans

3

2.5*10-5 per jaar

4

6.6*10-5 per jaar

Totaal

9.1*10-5 per jaar


Windturbinepositie

Trefkans

4

1.4*10-4 per jaar

Het resultaat op basis van horizontaal oppervlak is groter het resultaat op basis van verticaal oppervlak. Deze zullen daarom in de eindconclusie worden gebruikt voor het scenario bladbreuk.


7/15

Figuur 3: voorbeeld van het oppervlak rond de hoogspanningslijn welke voor één windturbinepositie in de trefkansberekening is gebruikt (in geel).


8/15

Conclusie Windturbine positie 1 en 2 van layout 1 en 1, 2 en 3 van layout 2 voldoen aan de afstandseis van TenneT, te weten de maximale werpafstand bij nominaal toerental. Windturbinepositie 3 en 4 van layout 1 en windturbinepositie 4 van layout 2 voldoen niet aan de afstandseis van TenneT. In een dergelijk geval berekent de ontwikkelaar de trefkans van de hoogspanningsinfrastructuur bij falen van de windturbine en treedt in overleg met TenneT. De trefkans van de hoogspanningsinfrastructuur is de som van de trefkans van het faalscenario mastbreuk en het faalscenario bladbreuk voor de windturbines. Onderstaande tabel toont het resultaat van de trefkansberekening. Tabel 9: Berekende trefkansen van de hoogspanningsinfrastrcutuur op De Brand voor de drie faalscenarios van de windturbines

Faalscenario

Trefkans layout 1

Trefkans layout 2

Gondelafworp

0

0

Mastbreuk

7.1*10-5 per jaar

5.9*10-5 per jaar

Bladbreuk

9.1*10-5 per jaar

1.4*10-4 per jaar

Totaal

1.6*10-4 per jaar

2.0*10-4 per jaar


9/15

Bijlage 1: Parameters windturbine en berekende werpafstanden Enercon E82 2.3 MW WTG 3 layout 1: X coördinaat [Dutch RD] WTG 3 layout 1: Y coördinaat [Dutch RD] WTG 4 layout 1: X coördinaat [Dutch RD] WTG 4 layout 1: Y coördinaat [Dutch RD] WTG 4 layout 2: X coördinaat [Dutch RD] WTG 4 layout 2: Y coördinaat [Dutch RD] Nominaal vermogen [kW] Rotor diameter [m] Ashoogte [m] Nominaal toerental [rpm] Diameter mast* [m] Lengte gondel* [m] Hoogte Gondel* [m] Soliditeit* [m] Lengte windturbineblad [m] Kritiek bladoppervlak [m] Zwaartepunt t.o.v. rotorcentrum [m]

152,814 411,487 153,253 411,172 153,657 410,630 2300 82.5 97 18 5.0 11.5 4.3 0.05 38.8 78 13.45

Berekende maximale werpafstanden Maximale werpafstand bij nominaal toerental

132 m

Maximale werpafstand bij overtoeren

346 m

*Berekend op basis van het HRW 2013 Bijlage B2


10/15

Bijlage 2: Parameters hoogspanningsinfrastructuur Nabij windturbine 3 en 4 layout 1 Hoogte bovenste elektriciteitslijn

43 m

Hoogte onderste elektriciteitslijn

20 m

Nabij windturbine 4 layout 2 Hoogte Elektriciteitsmast

28 m

Breedte Elektriciteitsmast

10 m

Hoogte bovenste elektriciteitslijn

28 m


28 m


11/15

Bijlage 3: Illustraties berekening hoek bij de verschillende faalscenario’s Illustratie berekening faalscenario mastbreuk:

Illustratie berekening horizontale hoek elektriciteitslijnen faalscenario bladbreuk:


12/15

Illustratie berekening horizontale hoek elektriciteitsmast faalscenario mastbreuk:

Illustratie berekening verticale hoek elektriciteitsmast en –lijnen faalscenario bladbreuk:


13/15

Uitgewerkte berekening mastbreuk: Ecofys gebruikt de volgende formule voor de berekeningen (zie voor uitleg ook bovenstaande figuren):

Trefkansberekening faalscenario mastbreuk voor layout 1

Windturbinepositie

Hoek

Positie 3 layout 1

(

Positie 4 layout 1

(

) )

Berekening (hoekfractie * faalfrequentie)

Trefkans

35.4°/360° * 1.3*10-4

1.3*10-5 per jaar

159.9°/360° * 1.3*10-4

5.8*10-5 per jaar Totaal

7.1*10-5 per jaar

Trefkansberekening faalscenario mastbreuk voor layout 2

Windturbinepositie Positie 3 layout 2

Hoek (

)

Berekening (hoekfractie * faalfrequentie)

Trefkans

164°/360° * 1.3*10-4

5.9*10-5 per jaar Totaal


5.9*10-5 per jaar

14/15

Uitgewerkte verticale berekening bladbreuk: Ecofys gebruikt de volgende formules bij de berekening (zie voor uitleg ook bovenstaande figuren):

De verticale trefkans van hoogspanningsmasten en -lijnen wordt met onderstaande formule berekend (zie ook voor uitleg van deze formule Bijlage 3): (

)

De totale trefkans onder het faalscenario bladbreuk is de som van de trefkans voor de hoogspanningsmasten en –lijnen, voor alle windturbines. Trefkansberekening faalscenario bladbreuk voor layout 1

Windturbinepositie

Horizontale hoek

Verticale hoek

horizontale hoekfractie* verticale hoekfractie * faalfrequentie

Trefkans

Elektriciteitslijnen 3

(

4

(

)

(

)

12.6°/360° * 24.4°/360° *

)

(

8.4*10-4 161.5°/360° * 33.3°/360° *

)

8.4*10-4

2.0*10-6 per jaar 2.8*10-5 per jaar 3.0*10-5 per jaar

Totaal

Trefkansberekening faalscenario bladbreuk voor layout 2

Windturbinepositie

Horizontale hoek

Verticale hoek

horizontale hoekfractie* verticale hoekfractie * faalfrequentie

Trefkans

Elektriciteitslijn 4

(

)

(

)

119.2°/360° * 22.4°/360° * 8.4*10-4

1.9*10-5 per jaar

Elektriciteitsmast 4

(

)

(

)

52.9°/360° * 20.1°/360° * 8.4*10-4

Totaal


6.9*10-6 per jaar 2.6*10-5 per jaar

15/15

Toev. trefkans hoogspanningslijnen

Titel

Trefkansberekeningen hoogspanningsinfrastructuur windpark De Brand in ’sHertogenbosch: aanvulling met vijf windturbinetypes.

Auteur

V. van Gastel, Ecofys

Datum

06.04.2014

Kenmerk

20140206_MEM_DenBdeBrand_Toevoeging_QRA TenneT Einfra_v1


Bijlage 3:

20

MEMO Vertrouwelijk Prepared:

Valentijn van Gastel

05.02.2014

Approved: Jan Dam

06.02.2014

Filename

20140206_MEM_DenBdeBrand_Toevoeging QRA TenneT Einfra_v1

Pages

8

Version

Author

Date

Remarks/Change

1.0

VGa

06/04/2014

Eindversie

2.0

Onderwerp:

Trefkansberekeningen hoogspanningsinfrastructuur windpark De Brand in ’sHertogenbosch: aanvulling met vijf windturbinetypes

Deze memo is een toevoeging op memo 20140122_MEM_DenBdeBrand_QRA TenneT Einfra_v2 (M1) en dient hiermee in samenhang te worden gelezen. In M1 worden de trefkansen berekend voor één windturbinetype (de Enercon E82 op 97m ashoogte) op nabijgelegen hoogspanningsinfrastructuur bij het geplande windpark de Brand, te Den Bosch. In deze memo berekent Ecofys voor vijf andere windturbinetypes de trefkans voor de nabijgelegen hoogspanningsinfrastructuur. De in totaal zes gebruikte windturbinetypes zijn opgenomen in onderstaande tabel.

Fabrikant & type

Repower MM92

Enercon E101

Vestas V90

Vestas V90

Vestas V100

Vestas V100

Vermogen

2.05 MW

3 MW

2 MW

3 MW

2 MW

2 MW

92 m

101 m

90 m

90 m

100 m

100 m

100 m

99 m

95 m

105 m

95 m

120 m

Rotordiameter Ashoogte

Gedetailleerde parameters van de windturbinetypes zijn opgenomen in Bijlage 1. Gedetailleerde parameters van de hoogspanningslijnen zijn opgenomen in Bijlage 2. De windparkopstellingen en afstanden van de windturbines tot de hoogspanningslijnen zijn overgenomen uit Figuur 1 en Tabel 1 uit M1 en zijn opgenomen in Bijlage 3. Ecofys berekent in Bijlage 4 voor de verschillende windturbinetypes de maximale werpafstand bij nominaal toerental en de tiphoogte. Door TenneT wordt het hoogste getal van deze twee waarden als afstandseis tot de hoogspanningslijnen aangehouden. Ecofys toetst beide afstanden aan kortste afstand tussen de windturbines en de hoogspanningslijn. Voor de windturbines die niet aan de afstandseis van TenneT voldoen berekent Ecofys de trefkans voor het raken van de hoogspanningslijnen. De berekening volgt de methodiek zoals beschreven in

MSc. Valentijn van Gastel: 20140206_MEM_DenBdeBrand_Toevoeging QRA TenneT Einfra_v1

1/8

M1, op basis van het faalscenario mastbreuk en het faalscenario bladbreuk (op basis van het grondoppervlak, omdat dit in deze situatie de “worst case” resultaten geeft). Ten slotte toetst Ecofys de totale trefkans voor beide windparkopstellingen per windturbine type aan de maximaal toelaatbare trefkans voor de hoogspanningslijnen. De maximaal toelaatbare trefkans is gegeven door TenneT en is in voor windpark de Brand 3.9E-4 per jaar. Conclusie Onderstaande tabel geeft per windturbinetype en windparkopstelling de totale trefkans op de hoogspanningsinfrastructuur. De totale trefkans is vervolgens getoetst aan de maximaal toelaatbare trefkans, 3.9E-4 per jaar. (Voor de gedetailleerde berekening van de totale trefkans zie Bijlage 4). De conclusie verschilt voor de twee beschouwde layouts. 

Voor layout 1 is de trefkans van drie van de zes beschouwde windturbinetypes hoger dan de Tenneteis. Door windturbine 1 te verplaatsen kan de trefkans worden verlaagd tot onder het Tennet-criterium.



Voor layout 2 is de trefkans voor alle windturbinetypen lager dan het Tennet-criterium.

Repower MM92

Enercon E101

Vestas V90 2 MW

Vestas V90 3 MW

Vestas V100 op 95 m

Vestas V100 op 120 m

Layout 1

3.6E-04

3.6E-04

2.6E-04

4.8E-04

5.0E-04

4.9E-04

Binnen toelaatbare trefkans?

Ja

Ja

Ja

Nee*

Nee*

Nee**

Layout 2

2.2E-04

2.2E-04

2.1E-04

3.2E-04

3.3E-04

3.3E-04

Binnen toelaatbare trefkans?

Ja

Ja

Ja

Ja

Ja

Ja

*Wanneer windturbine 1 drie meter verder van de hoogspanningslijn wordt gezet valt het windpark binnen de toelaatbare trefkans ** Wanneer windturbine 1 drie-en-twintig meter verder van de hoogspanningslijn wordt gezet valt het windpark binnen de toelaatbare trefkans


2/8

Bijlage 1: Parameters windturbines

Repower MM92

Enercon E101

Vestas V90

Vestas V90

Vestas V100

Vestas V100

2.05

3

2

3

2

2

92

101

90

90

100

100

Ashoogte [m]

100

99

95

105

95

120

Tiphoogte [m]

146

150

140

150

142.5

160

Nominaal toerental [rpm]

15

14.5

14.5

16.1

14.9

14.9

Diameter mast* [m]

5.0

5.0

5.0

4.2

5.0

5.0

Lengte gondel* [m]

10.3

14.5

10.4

9.7

10.0

10.0

Hoogte Gondel* [m]

4.1

7.1

5.4

4.0

4.0

4.0

Soliditeit* [m]

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

Lengte windturbineblad [m]

44.8

49.2

44.0

44.0

48.7

48.7

Kritiek bladoppervlak [m]

104.0

123.1

99.9

99.9

120.9

120.9

Zwaartepunt t.o.v. rotorcentrum [m]

16.6

18.2

16.2

16.2

18.0

18.0

Parameters windtubines Nominaal vermogen [MW] Rotor diameter [m]


3/8

Bijlage 2: Parameters hoogspanningsinfrastructuur Nabij windturbine 3 en 4 layout 1 Hoogte bovenste elektriciteitslijn

43 m


20 m

Nabij windturbine 4 layout 2 Hoogte Elektriciteitsmast

28 m

Breedte Elektriciteitsmast

10 m

Hoogte bovenste elektriciteitslijn

28 m


28 m


4/8

Bijlage 3: Overzicht van de windparkvarianten Overzicht van de de twee windparkvarianten – variant 1 links en variant 2 rechts - op industriegebied de Brand, met afstanden tot de hoogspanningslijnen

Kortste afstand van de windturbineposities tot de hoogspanningslijn voor layout variant 1 en 2 Windturbine

Layout 1

Layout 2

1

147.8 m

408.9 m

2

287.9 m

287.9 m

3

131.2 m

147.8 m

4

55.7 m

66.9m


5/8

Bijlage 4: Trefkansberekeningen gedetailleerd Repower MM92 – 100m Afstand hoogspanningslijn

Maximale werpafstand bij nominaal toerental

Tiphoogte

Voldoet aan afstandseis

Windturbine 1

147.8 m

138 m

146 m

Ja

Windturbine 2

287.9 m

138 m

146 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

138 m

146 m

Nee

2.2E-05

1.0E-04

Windturbine 4

55.7 m

138 m

146 m

Nee

6.0E-05

1.7E-04

Trefkans mastbreuk

Trefkans bladbreuk

Trefkans Totaal

Layout 1

3.6E-04

1.2E-04 2.3E-04

Layout 2

2.2E-04

Windturbine 1

408.9 m

138 m

146 m

Ja

Windturbine 2

287.9 m

138 m

146 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

138 m

146 m

Ja

Windturbine 4

66.9 m

138 m

146 m

Nee

5.6E-05

Afstand hoogspanningslijn


Tiphoogte


Trefkans mastbreuk

Windturbine 1

147.8 m

148 m

150 m

Nee

Windturbine 2

287.9 m

148 m

150 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

148 m

150 m

Windturbine 4

55.7 m

148 m

150 m

1.6E-04

2.2E-04

Enercon E101 – 99m Trefkans bladbreuk

Trefkans Totaal

Layout 1

3.6E-04 3.6E-06

3.3E-07

3.9E-06

Nee

2.5E-05

9.1E-05

1.2E-04

Nee

6.2E-05

1.8E-04

2.4E-04

Layout 2

2.2E-04

Windturbine 1

408.9 m

148 m

150 m

Ja

Windturbine 2

287.9 m

148 m

150 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

148 m

150 m

Nee

3.6E-06

3.3E-07

3.9E-06

Windturbine 4

66.9 m

148 m

150 m

Nee

5.8E-05

1.6E-04

2.2E-04


6/8

Vestas V90 – 2 MW – 95m Afstand hoogspanningslijn


Tiphoogte


Windturbine 1

147.8 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 2

287.9 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 4

55.7 m

127 m

140 m

Nee

Trefkans mastbreuk

Trefkans bladbreuk

Trefkans Totaal

Layout 1

2.6E-04

6.0E-05

2.0E-04

2.6E-04

Layout 2

2.1E-04

Windturbine 1

408.9 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 2

287.9 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

127 m

140 m

Ja

Windturbine 4

66.9 m

127 m

140 m

Nee

5.5E-05

1.6E-04

2.1E-04

Vestas V90 – 3 MW – 105m Afstand hoogspanningslijn


Tiphoogte


Trefkans mastbreuk

Windturbine 1

147.8 m

149 m

150 m

Nee

6.3E-06

1.2E-04

1.2E-04

Windturbine 2

287.9 m

149 m

150 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

149 m

150 m

Nee

2.4E-05

1.1E-04

1.3E-04

Windturbine 4

55.7 m

149 m

150 m

Nee

6.0E-05

1.6E-04

2.2E-04

Ja

Trefkans bladbreuk

Trefkans Totaal

Layout 1

4.8E-04

Layout 2

3.2E-04

Windturbine 1

408.9 m

149 m

150 m

Windturbine 2

287.9 m

149 m

150 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

150 m

Nee

6.3E-06

1.2E-04

1.2E-04

Windturbine 4

66.9 m

150 m

Nee

5.6E-05

1.4E-04

2.0E-04

149 m 149 m


7/8

Vestas V100 - 95 m Afstand hoogspanningslijn


Tiphoogte


Windturbine 1

147.8 m

150 m

145 m

Nee

Windturbine 2

287.9 m

150 m

145 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

150 m

145 m

Windturbine 4

55.7 m

150 m

Windturbine 1

408.9 m

Windturbine 2

Trefkans mastbreuk

Trefkans bladbreuk

Trefkans Totaal

0

1.2E-04

1.2E-4

Nee

2.1E-05

1.1E-04

1.3E-04

145 m

Nee

6.2E-05

1.8E-04

2.5E-04

150 m

145 m

Ja

287.9 m

150 m

145 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

150 m

145 m

Nee

0

1.2E-04

1.2E-04

Windturbine 4

66.9 m

150 m

145 m

Nee

5.7E-05

1.5E-04

2.1E-04

Afstand hoogspanningslijn


Tiphoogte


Trefkans mastbreuk

Trefkans bladbreuk

Windturbine 1

147.8 m

163 m

170 m

Nee

2.5E-05

9.0E-05

1.2E-04

Windturbine 2

287.9 m

163 m

170 m

Ja

Windturbine 3

131.2 m

163 m

170 m

Nee

3.4E-05

1.0E-04

1.3E-04

Windturbine 4

55.7 m

163 m

170 m

Nee

6.3E-05

1.8E-04

2.4E-04

Ja

Layout 1

5.0E-4

Layout 2

3.3E-04

Vestas V100 – 120 m Trefkans Totaal

Layout 1

4.9E-4

Layout 2

3.3E-4

Windturbine 1

408.9 m

163 m

170 m

Windturbine 2

287.9 m

163 m

170 m

Ja

Windturbine 3

147.8 m

170 m

Nee

2.5E-05

9.0E-05

1.2E-04

Windturbine 4

66.9 m

170 m

Nee

5.9E-05

1.6E-04

2.2E-04

163 m 163 m


8/8

Reactie Tennet

Titel

Realisatie windturbines De Brand

Auteur

C. ter Braak

Datum

07.02.2014

Kenmerk

PU AM 14 77


Bijlage 4:

21

NOTITIE

AAN KOPIE AAN

De heer E. Bosch R. Kuik, S. Admiraal, J. de Boer, C. de Jong

DATUM REFERENTIE VAN

ONDERWERP

7 februari 2014 PU AM 14 77 Chantal ter Braak

Realisatie windturbines De Brand

TER BESLUITVORMING



TER INFORMATIE

X

Geachte heer Bosch,

Namens de gemeente 's-Hertogenbosch heeft u gevraagd of realisatie van een aantal windturbines in de nabijheid van de bovengrondse 150kV-hoogspanningsverbindingen nabij 's-Hertogenbosch een knelpunt zou kunnen vormen voor TenneT gelet op mogelijke leveringszekerheidrisico's. In deze brief is de reactie van TenneT op uw vraag opgenomen. Memo trefkansberekening windpark In de memo d.d. 22-01-2014 (Ecofys, trefkansberekening hoogspanningsinfrastructuur windpark De Brand te 's-Hertogenbosch, versie 2.0) is een uiteenzetting gegeven van de problematiek. Verder is omschreven en berekend wat het windturbinetype (dat het meest waarschijnlijk zal worden geplaatst) aan faalkans kan bijdragen. Daarbij is uitgegaan van de specifieke werpafstanden voor de specifiek genoemde windturbine. TenneT kan instemmen met de berekeningswijze voor de specifieke werpafstanden voor het specifieke type windturbine (en daarmee ook met de berekeningswijze van de additionele faalkans) zoals opgenomen in de genoemde notitie. Beleid TenneT Zoals verwoord in het Handboek Risicozonering Windturbines van 2013 (verder te noemen 'HRW2013') hanteert TenneT het onderstaande beleid: Er dient een vrije ruimte aangehouden te worden die minimaal gelijk of groter is dan de maximale werpafstand bij nominaal toerental van de betreffende windturbine zoals beschreven en aangeduid in tabel 2 van het handboek (generieke waarden voor werpafstanden, zie hieronder). Staat het type windturbine niet in onderstaande tabel dan wordt uitgegaan van de maximale werpafstand van het type (bijv. turbine type WT2000 met ashoogte 80 m en vermogen 1500kW, dan is de aan te houden afstand 158m). Indien (nog) niet bekend is welke windturbine geplaatst gaat worden dan wordt uitgegaan van de maximale werpafstand bij nominaal toerental te weten 245 meter. Wordt hieraan voldaan, dan is overleg met TenneT niet noodzakelijk. Kan hier echter niet aan worden voldaan, dan wordt in overleg getreden met TenneT. TenneT bekijkt op basis van het concrete geval welk risico voor de betreffende asset op dat moment kan worden aanvaard. Dit kan niet generiek worden bepaald, omdat het onder andere afhankelijk is van het soort asset, de locatie van de windturbine, type windturbine etc.. Daartoe is het doorgaans vereist een risicoanalyse uit te voeren (zie hiertoe bijlage C).

TenneT TSO B.V. 7 februari 2014 PU AM 14 xxx 2 van 3

DATUM REFERENTIE PAGINA

Tabel 2: Generieke waarden voor werpafstanden1 IEC1 Turbine type

WT1000

WT2000

WT3000

WT4000

WT5000

Vermogen [kW]

1000

2000

3000

4000

5000

Ashoogte [m]

60

80

80

100

90

120

90

120

100

120

Bij nominaal toerental

131

143

158

170

176

193

186

204

202

214

Bij overtoeren

389

406

457

473

507

531

543

568

585

602

Max Werpafstand [m]

IEC2 Turbine type

WT1000

WT2000

WT3000

WT4000

WT5000

Vermogen [kW]

1000

2000

3000

4000

5000

Ashoogte [m]

60

80

80

100

90

120

90

120

100

120

Bij nominaal toerental

142

155

175

187

198

216

213

231

233

245

Bij overtoeren

430

447

519

536

588

613

641

667

699

716

Max Werpafstand [m]

Zoals toegelicht en besproken in het gesprek d.d. 24 januari 2014 is het huidige uitgangspunt van TenneT dat de additionele bezwijkkans van de windturbine niet meer dan 10% aan de stijging van de autonome bezwijkkans mag bijdragen. Toetsing windpark De Brand aan beleid TenneT HRW 2013 Voor zover TenneT bekend zijn er geen andere (nieuwe) ruimtelijke ontwikkelingen in de nabijheid van deze verbindingen voorzien gedurende de periode dat de realisatie van deze windturbines in voorbereiding is. TenneT is hier dan ook van uitgegaan bij onderstaande toetsing. Volgens het bovengenoemde beleid van TenneT moet – uitgaande van IEC1, een 2.3 MW Enercon E82 turbine met een ashoogte van 97m - een afstand van 193m worden aangehouden tot aan de verbinding van TenneT. Voor IEC2 geldt een afstand van 216m. Ongeacht de klasse (IEC1 of 2) geldt dat uitgaande van de gegevens in uw notitie d.d. 24 januari 2014 volgt dat windturbine 2 van layout 1 (287,9m) en windturbine 1 en 2 van layout 2 (408.9m en 287,9m) voldoen aan de generieke waarden voor werpafstanden zoals opgenomen in tabel 2 van het HRW 2013. Echter uit de specifieke berekening zoals uitgevoerd door Ecofys blijkt dat de maximale werpafstand bij nominaal toerental 132 m bedraagt. Dat betekent dat ook windturbine 1 van layout 1 (147,8m) en windturbine 3 van layout 2 (147,8m) voldoen aan de minimale afstandseis van TenneT en dat plaatsing hiervan dus geaccepteerd kan worden door TenneT. Autonome bezwijkkans verbindingen Bekeken is of ook de plaatsing van de overige windturbines geaccepteerd kan worden door TenneT gelet op de door TenneT gewenste leveringszekerheid. Dit is gedaan door de autonome bezwijkkans van de hoogspanningsverbindingen te berekenen die in dit geval invloed zouden kunnen ondervinden. In deze zijn dat de verbinding 's-Hertogenbosch Noord - Eerde en de verbinding 's-Hertogenbosch Noord - Eindhoven Oost. 1

Deze tabel komt ook overeen met tabel 6 van Bijlage B van het HRW 2013.

DATUM REFERENTIE PAGINA

TenneT TSO B.V. 7 februari 2014 PU AM 14 xxx 3 van 3

Deze verbindingen kunnen falen als gevolg van: Interne faaloorzaken (falende componenten); Externe faaloorzaken (zoals extreme weersomstandigheden of contact met voer-, vaar-, of vliegtuigen). Met betrekking tot de interne faaloorzaken geldt dat uitgaande van de aanwezige 150kV-velden en -circuits met de bijbehorende standaard faalfrequenties en de gemiddelde reparatieduur een interne faalfrequentie van 1,26e-1 keer per jaar ontstaat. Echter is alleen sprake van falen als een circuit faalt tijdens reparatietijd van het nevencircuit. Dit alles leidt tot een bezwijkkans van de verbinding als gevolg van interne oorzaken gelijk aan 1,45e-5 keer per jaar. Voor de externe faaloorzaken geldt, uitgaande van de geregistreerde incidenten vanaf 2007 tot nu bekeken voor de lengte van de verbinding(en) voor zover hier meegenomen, een kans van per jaar. Voor de autonome bezwijkkans dient de interne oorzaken faalfrequentie opgeteld te worden bij de externe faaloorzaken faalfrequentie. Hiermee komt de berekening neer op: per jaar. Conclusie Gelet op de autonome bezwijkkans van de verbindingen en gegeven het beleid van TenneT, moet de additionele bezwijkkans van de turbines langs de verbindingen lager zijn dan per jaar. Uitgaande van de door u aangeleverde berekeningen in de notitie d.d. 22 januari 2014 acht TenneT het risico dat ontstaat door plaatsing van het specifieke type windturbines met de berekeningswijze voor de specifieke werpafstanden acceptabel.

Windpark De Brand. Kwantitatieve Risicoanalyse. Opdrachtgever

Recommend Documents