Melding til Fylkesmannen om virksomhet etter ... - Stjørdal kommune

Fylles ut av Fylkesmannen:Fylkesmannens saksnr i eforteMelding mottatt dato:Kontrollklasse for virksomheten:Melding til Fylkesmannen om virksomhet etter forurensningsforskriftenskapittel 27: Forurensninger fra forbrenning av rene brensler 1 - 50 MWSkjemaet sendes elektronisk til Fylkesmannen i ditt fylke, se nettadresse på www.fylkesmannen.noLenke til forurensningsforskriften: http://www.klif.no/seksjonsartikkel____29296.aspxVeiledning til meldingen:Forklaring/definisjonerDette skjema gjelder for anlegg med en eller flere fyringsenheter i fysisk eller driftsmessigsammenheng på samme sted der summen av enhetenes installerte innfyrte effekt er 1-50 MW (fra ogmed 1 MW til og med 50 MW).Enhetsstørrelse i § 27-4 a) og § 27-5 b) er summen av installert innfyrt effekt for fyringsenheter medsamme brensel.Installert innfyrt effekt er definert som den effekt som til enhver tid er mulig å utnytte ut fra faktiskbrennerkapasitet uavhengig av hvilket brensel som til enhver tid blir benyttet.Rene brensler er definert som oljer, gass, kull og biobrensel. Forurenset returtrevirke regnes ikke somrene brensler. El-kjeler omfattes ikke av reguleringen og regnes ikke inn i anleggsstørrelsen.Utfylling av skjemaAnsvarlig for anlegget har meldeplikt til fylkesmannen før anlegget starter opp eller før anleggendres/utvides, jf § 27-8 og § 27-10.Både produksjonsdata, tekniske data, utslippsdata og askedisponering/planlagt askedisponering skalfylles ut. For kombikjeler angis utslippsdata for begge/alle brenselstyper. For kombikjeler gjelderlempeligste utslippsgrenser.Kvotepliktige utslipp av CO 2Eksisterende og nye anlegg med nominell innfyrte effekt > 20 MW som har utslipp av fossil CO 2 , måsøke Klima- og forurensningsdirektoratet om særskilt tillatelse til kvotepliktige utslipp. Dett gjelderogså for anlegg med installert innfyrt effekt ≤ 20 MW dersom anlegget står i driftsmessigsammenheng med andre forbrenningsanlegg i samme nett slik at innfyrt effekt er > 20 MW.Melding og oppstartNye anlegg eller utvidelser/endringer skal i god tid før oppstart/endring sende utfylt skjema tilFylkesmannen. Anlegg som omfattes av kapittel 27, men som driver uten tillatelse, bør også sende innmeldingsskjema.Virksomheten kan starte opp/endre/utvide fra 6 uker etter at meldingen er bekreftet mottatt avFylkesmannen, med mindre Fylkesmannen fastsetter noe annet. Fylkesmannen kan på bakgrunn avmeldingen pålegge virksomheten å søke om tillatelse i henhold til § 11 i forurensningsloven.Mellomlagring av askeMellomlagring av aske krever særskilt tillatelse fra Fylkesmannen.

1. BedriftsdataBedriftsnavnGateadressePostadresseStjørdal Fjernvarme ASKjøpmannsgata 9, co/ Stjørdal kommune, 7500 STJØRDALco/ Biovarme AS, Akersgata 1, 0158 OsloKommune Stjørdal Fylke: Nord TrøndelagKontaktperson Navn: Tormod Gevelte-post:tormod.gevelt@biovarmeOrg. nummer (bedrift).no992 120 746Tlf: 90680641Gårdsnr. 107 Bruksnr.: 406Kartreferanse(UTM- koordinater)Etableringsår/byggeåranlegg:Sonebelte Nord - Sør Øst - Vest32V 70 390 95 05 968 002011 Endret/utvidet år:Avstand til nærmeste bolig, skole, institusjon oglignende (m)Ca 50 m (boliger vest for anlegget)2. PlanstatusDokumentasjon på at virksomheten er i samsvar med eventuelle planer etter plan - ogbygningsloven skal legges ved meldingsskjemaet til kommunen. Planbestemmelsene kan giføringer blant annet for utforming av anlegg, støy, lukt med mer.Er lokaliseringen behandlet i reguleringsplan?Reguleringsplanens navn og dato for vedtakJa. Detaljregulering pågår.Nedre Ringbanen – Lillemoen. 15.11.07sak 0110/073. Produksjonsdataa) beskrivelseSystembeskrivelse og flytskjema for anleggetI vedleggType brenslerGrunnlast: TreflisReserve og spisslast: Olje

) anlegg med en type hovedbrensel (angi hovedbrensel)Samlet installert innfyrt effektAntall fyringsenheterEstimert driftstid - grunnlastEstimert driftstid – spiss-/reservelastEstimert produsert energimengde – grunnlastEstimert produsert energimengde – spiss-/reservelastMWstktimer/årtime /årGWh/årGWh/årc) anlegg med flere typer hovedbrensler (angi hovedbrensler)Samlet installert innfyrt effekt 9,1 (bio) + 13,0 (olje) MWAntall fyringsenheter 4 stkEstimert driftstid - grunnlast 8000 timer/årEstimert driftstid – spiss-/reservelast 2000 time /årEstimert produsert energimengde – grunnlast 34 GWh/årEstimert produsert energimengde – spiss-/reservelast 6 GWh/ård) Opplysninger om fyringsenheteneSamlet nominell effektType brenselDamp /hetvann /direkte fyrtGrunnlastellerspisslastInnfyrteffekt[MW]Termiskeffekt[MW]Fyringsenhet 1 1 Bioanlegg Hetvann Grunnlast 4,55 4,7 (3)Fyringsenhet 2 1 Bioanlegg Hetvann Grunnlast 4,55 4,7 (3)Fyringsenhet 3 1 Oljekjel Hetvann Spisslast 6,5 6,0Fyringsenhet 4 1 Oljekjel Hetvann Spisslast 6,5 6,0KombienhetFlere brensler i sammefyringsenhetEnhetsstørrelseSum fyringsenheter medsamme brensel 2/Bioanlegg Hetvann Grunnlast 9,1 8,0EnhetsstørrelseSum fyringsenheter medsamme brensel 21Skriv inn eget unikt navn på fyringsenhet2Kombienheter summeres inn i enhetsstørrelse for det brensel som gir lempeligste utslippsgrenser(3) Inkludert kondenseringsanleggOljekjel Hetvann Spisslast 13,0 12

4. Tekniske dataEn (1) tabell per fyringsenhetFyringsenhet 1 og 2 (biokjeler)Forbrenningsløsning: Rist / fluidized bed / brenner/etc.Type enhet: Røykrørskjel//Vannrørskjel/direkte fyring /etc.Bioanlegg m/bevegelig ristRøykrørskjelTemperatur ut: Gjelder varmtvanns- / dampkjel Maks 120 º CRøykgasstemperatur 60 (etter kond.) º CRøykgassmengde Fuktig gass 2 x 9300 Nm 3 /timeRøykgassrensing: Multisyklon/ posefilter/ elektrofilter/etc.Multisyklon ogkondenseringsanleggUtslippshøyde over bakken 30 mUtslippshøyde over tak 15 mRøykrørsdiameter 2 x 0,55 mEn (1) tabell per fyringsenhetFyringsenhet 3 og 4 (oljekjeler)Forbrenningsløsning: Rist / fluidized bed / brenner/etc.Type enhet: Røykrørskjel//Vannrørskjel/direkte fyring /etc.Oljekjel (spisslast)RøykrørskjelTemperatur ut: Gjelder varmtvanns- / dampkjel Maks 120 º CRøykgasstemperatur 220 º CRøykgassmengde Fuktig gass 2 x 7460 Nm 3 /timeRøykgassrensing: Multisyklon/ posefilter/ elektrofilter/etc.(Ingen)Utslippshøyde over bakken 30 mUtslippshøyde over tak 15 mRøykrørsdiameter 2 x 0,60 m5. Utslippsdataa) Utslipp til luftEn (1) tabell per brenselstype (kopier denne tabell for hver brenselstype)Brenselstype: Bio 3Utslippskomponent mg/Nm 3 vol % O 2 MidlingKarbonmonoksid (CO) 200 6 TimeNitrogenoksid (NOx) 300 6 TimeStøv (PM10) 75 6 12 timers

En (1) tabell per brenselstype (kopier denne tabell for hver brenselstype)Brenselstype: Olje 3Utslippskomponent mg/Nm 3 vol % O 2 MidlingKarbonmonoksid (CO) 80 3 TimeNitrogenoksid (NOx) 250 3 TimeStøv (PM10) 20 3 12 timers3 Kombienheter angis med utslipp for begge brenselstyperKarbondioksid (CO 2 ) 4 Ikke kvotepliktig Tonn/år4Gjelder kvotepliktige anleggSpredningsberegninger er gjennomført (dato og vedlegg nummer)01.04.2011 - Vedl. A6. Askea) Askedisponering 1En (1) tabell per brenselBrenselstypeAskebehandling Mengde tonn/år DisponeringBunnaske 130 DeponiFlyveaske (inkl. tørrstoff fra slamfilter) 36 + 4 Deponi + utslipp til luft1 Mellomlagring av aske krever tillatelse fra FylkesmannenFølgende forutsetninger ligger til grunn for askeberegningen:- 1% aske av forbrent mengde biomasse (% av fuktig mengde) pr år.- Årlig estimert forbruk av flis: 17 000 tonn (34 GWh)- Askeandel totalt blir da: 170 tonn/år.- Videre er følgende oppgitt for anlegget: 1,05 kg flyveaske pr MWh, hvorav 0,7 kgutskilt i syklon og 0,35 kg (tørrstoff) filtreres ut i slamfilteret (scrubber). Dette tilsvarer36 tonn/år. I tillegg kommer finstøv (PM10) beregnet til 4 tonn/år; totalt 40 tonn/år.- Resten av estimert askemengde er oppgitt som bunnaske, dvs. 130 tonn/år.

OppdragsgiverStjørdal Fjernvarme ASRapporttypeEndelig2011-03-31BIOVARMEANLEGG STJØRDALSPREDNINGSBEREGNINGERVARMESENTRAL

VARMESENTRAL 3 (43)BIOVARMEANLEGG STJØRDALVARMESENTRALOppdragsnr.: 6110068Oppdragsnavn: Biovarmeanlegg StjørdalDokument nr.: V-rap-001-AFilnavn:V-rap-001-A-docRevisjon A B CDato 2011-03-24 2011-03-25 2011-04-01Utarbeidet av SEN/FVK SEN/FVK SENKontrollert av SEN/FVK OG/SEN SENGodkjent av SEN SEN SENBeskrivelse SpredningsberegningRevisjonsoversiktRevisjon Dato Revisjonen gjelderA 2011-03-24 Rapport, endelig.B 2011-03-25 Språklige korrigeringer og presiseringer. Lagt til vedlegg (klimadata ogutslippsdata). Ingen endring av konklusjon.C 2011-03-31 Korrigeringer/supleringer etter gjennomgang med oppdragsgiver. Lagt tilvedlegg (prinsipp- og systemskjema). Ingen endring av konklusjon (sammepipehøyde).RambøllMellomila 79P.b. 9420 SluppenNO-7493 TRONDHEIMT +47 73 84 10 00F +47 73 84 10 60www.ramboll.no

4 (43) VARMESENTRALINNHOLD1 INNLEDNING .......................................................................................... 72 KONKLUSJON ......................................................................................... 83 SAMMENDRAG ........................................................................................ 94 SPREDNINGSBEREGNINGER ................................................................. 115 ANLEGGETS LOKALISERING ................................................................. 146 LUFTKVALITETSKRITERIER .................................................................. 177 METEOROLOGISKE DATA FOR STJØRDAL ............................................. 198 UTSLIPPSDATA .................................................................................... 209 RESULTATER - SPREDNINGSBEREGNING ............................................ 229.1 Vurdering av pipehøyde for å unngå ”downwash" ......................................... 229.2 Resultater uten hensyn til topografi (flatt terreng) ....................................... 239.3 Resultater med hensyn til topografi (terrengprofil) ....................................... 279.3.1 Terrengprofil ........................................................................................... 2710 RESULTATER - SYNLIG RØYK (VANNTÅKE) .......................................... 3011 RESULTATER - TEMPERATUR I RØYKSKYEN ......................................... 3212 REFERANSER ........................................................................................ 3413 VEDLEGG A - CFD-MODELL OG TEKNISKE FORUTSETNINGER ............... 3513.1 CFD-analyser ........................................................................................... 3513.2 CFD-modell (geometri) ............................................................................. 3513.3 Grid ........................................................................................................ 3513.4 Vindprofil ................................................................................................ 3713.5 Rand- og initialbetingelser ......................................................................... 3813.6 Program- og maskinvare ........................................................................... 3814 VINDDATA FOR VÆRNES 1980-2010 (FYRINGSSESONG) ..................... 3915 RELATIV FUKTIGHET OG TEMPERATUR ................................................ 4016 UTSLIPPSDATA .................................................................................... 4117 BEREGNINGSMATRISE SCREEN VIEW 3 ................................................ 4118 PRINSIPPSKJEMA - BIOKJEL OG RØYKGASS ........................................ 4219 SYSTEMSKJEMA - BIOVARMEANLEGG ................................................... 43Rambøll

VARMESENTRAL 5 (43)FIGUROVERSIKTFigur 4.1 Prinsippskisse av røykfanens spredning under ulike stabilitetsforhold.Figuren er hentet fra [1]....................................................................... 12Figur 4.2 Skisse av en Gaussisk spredningsmodell. Figuren er hentet fra [12]........... 13Figur 5.1 Blde av området sett fra SØ (hentet fra Finn.no). Pilen markereranleggsplasseringen. ............................................................................ 14Figur 5.2 Markering av utsatte punkter (GISLine, Stjørdal kommune). Vindrose forStjørdal (vinterhalvår siste 30 år, eKlima.no) er montert inn i kartet. ......... 15Figur 7.1 Vindroser for vinterhalvåret for Værnes i Stjørdal. Kilde eKlima, DNMI. ...... 19Figur 9.1 Bakkekonsentrasjon NO2 ved pipehøyde 30m (flat terrain).Driftssituasjon A- Full drift. Øverst ved ru-overflate (urban) og nederstglatt overflate (rural). .......................................................................... 23Figur 9.2 Bakkekonsentrasjon PM10 ved pipehøyde 30m (flat terrain).Driftssituasjon A- Full drift. Øverst ved ru-overflate (urban) og nederstglatt overflate (rural). NB! Maksimale times- verdier er angitt i grafeneover. .................................................................................................. 24Figur 9.3 Bakkekonsentrasjon NO2 ved pipehøyde 30m (flat terrain).Driftssituasjon B- Kun biokjeler i full drift. Øverst ved ru-overflate(urban) og nederst glatt overflate (rural)................................................ 25Figur 9.2 Bakkekonsentrasjon PM10 ved pipehøyde 30m (flat terrain).Driftssituasjon B- Kun biokjeler i full drift. Øverst ved ru-overflate(urban) og nederst glatt overflate (rural). NB! Maksimale timesverdier erangitt i grafene over. ........................................................................... 26Figur 9.3 Terrengprofil fra varmesentralen mot Fosslia (kompleks terrengmodell).Pipefundamentet er plassert i 0,0. Fosslia ligger 1200-1600 meter frautslippspunktet. ................................................................................... 27Figur 9.4 Terrengprofil fra varmesentralen mot Husbymarka (kompleksterrengmodell). Pipefundamentet er plassert i 0,0. Fosslia ligger 1600-1800 meter fra utslippspunktet. ............................................................ 27Figur 9.6 Bakkekonsentrasjon NOx (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m ogkompleks terreng. Full drift (A).............................................................. 28Figur 9.6 Bakkekonsentrasjon NOx (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m. Fosslia ogkun biokjeldrift (B)............................................................................... 29Figur 9.6 Bakkekonsentrasjon PM10 (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m.Husbymarka og kun biokjeldrift (B)........................................................ 29Figur 10.1 Tilført fukt til uteluften som funksjon av avstand fra utslippet (beregnetmed Screen View 3) langs senterlinjen for røykskyen 57 m over bakken. ... 30Figur 10.2 Resultater fra CFD-simulering av utslipp full belastning på biokjelene(9,6MW) ved utetemperatur 0°C (273,15 K). Øverst vises estimert synligrøyksky (vanntåke) med en tilskuddsgrense på 0,2 g/m3. Nederst meden grense på 0,1 g/m3. Det er benyttet en "nøytral" temperatursjiktningpå -0,5 °C/100 m stigning. ................................................................... 31Figur 11.1 Temperatur i røykskyen. Resultater fra CFD-simulering av utslipp fullbelastning på oljekjeler (12MW) ved utetemperatur 0°C (273,15 K) ogutslippstemperatur på 220 °C. Øverst: Vindhastighet 3 m/s. Nederst:Vindhastighet 2 m/s. ............................................................................ 32Figur 13.1 Bildet viser CFD-modellen med et snitt av griddet som er benyttet. ........... 36Figur 13.2 Eksempel på vindprofil benyttet som randbetingelse. Figuren visereksponentiell kurve (Upow) sammen med tilsvarende logaritmiskvindprofil (Ulog). ................................................................................. 37Ramboll

6 (43) VARMESENTRALTABELLOVERSIKTTabell 4.1 Sammenheng mellom vertikal temperaturgradient og stabilitetsklasser .... 11Tabell 5.1 Kotehøyder og høyder på bygg o.l. innenfor en radius på 2000 m frautslippskilden. Se Figur 5.2 for plassering av de nærmeste punktene. ...... 16Tabell 6.1 Gjeldende nasjonale luftkvalitetskriterier (kilde FHI)............................... 17Tabell 6.2 Gjeldende grenseverdier i forskriften (bakkekonsentrasjoner) foraktuelle komponenter [8]. ................................................................ 18Tabell 8.1 Utslippsgrenser til luft i hht § 27-5 i forurensningsforskriften ................... 20Tabell 8.2 Utslippsdata. Inndata til spredningsberegningene. NOx-verdier erregnet som NO2. ............................................................................... 20Tabell 8.3 Korreksjonsfaktor for NOx-utslipp, Kilde [17]. ....................................... 21Tabell 9.1 Faktorer for estimering av tidsmidlede konsentrasjonsverdier. ................. 22Tabell 10.1 Data for fuktinnhold i uteluften. Kolonnen helt til høyre viser hvor myefukt som må tilføres luften pr m 3 før den blir mettet. ............................. 30Rambøll

VARMESENTRAL 7 (43)1 INNLEDNINGRambøll Norge AS har på oppdrag av Stjørdal Fjernvarme AS utført spredningsberegninger ogCFD-simuleringer for ny varmesentral øst for Stjørdal sentrum.Samlet kjeleffekt for anlegget er oppgitt til 20 MW fordelt på to biokjeler á 4 MW og to oljefyrtespisslastkjeler á 6 MW. Det taes i tillegg ut 2 x 0,8 MW i kondenseringsvarme etter biokjelene.Dimensjonerende driftssituasjon skal gi en ytelse på i 21,6 MW med en grunnlast på 9,6 MW.Grunnlasten dekkes av biokjelene, og skal fyres med flis.Utslippsberegningene utføres for å verifisere at utslipp fra anlegget tilfredsstiller krav tilmaksimale bakkekonsentrasjoner for nye anlegg gitt av Forurensningsforskriftens kap. 7 og27 [8]:Forurensningsforskriftens §27-5 avsnitt c (nye fyringsenheter):....For nye forbrenningsanlegg/fyringsenheter ≥ 5 MW skal det gjennomføres spredningsberegninger for åbestemme høyden på utslippspunktet for røykgassen. Beregningene skal utføres av en uavhengig, kompetentfaginstans.Beregninger for fastsettelse av utslippshøyde skal gjøres på bakgrunn av utslippsmengder,bakgrunnskonsentrasjoner og de ugunstigste spredningsforhold som kan forekomme. Utslippshøyden skalberegnes slik at bidraget fra forbrenningsanlegget/fyringsenheten normalt ikke overskrider 50% avdifferansen mellom bakgrunnsverdiene og maksimalt tillatte grenser for luftkvalitet, jf.forurensningsforskriftens kapittel 7.Innledningsvis er skorsteinshøyden vurdert ut i fra fare for røyknedslag ved nærliggendebygninger (inkl. nytt kjelhus). Deretter er det tatt utgangspunkt med denne minimumshøyden.Spredningsberegninger for utsatt nedslagsfelt er så utført med økende skorsteinshøyde helt tildet ugunstigste området ikke lenger blir utsatt for høyere bakkekonsentrasjoner enn tillatt.Det er gjennomført en CFD-simulering for å vurdere temperaturprofilen i røykskyen vedugunstige driftsforhold. Dette danner grunnlag for vurdering av en sikkerhetssone med hensynpå flyvning i nærheten av anlegget.Ramboll

8 (43) VARMESENTRAL2 KONKLUSJONEn pipehøyde på 30 meter vil være tilstrekkelig for å tilfredsstille forskriftens krav tilluftkvalitet.Det er forutsatt at all NO x omdannes til NO 2 , noe som gir konservative verdier.Synlig vanntåke i røykfanen er vurdert til å ligge på mellom 150 og 400 meter ved ugunstigeværforhold. Slike forhold vil oppstå 12% av tiden i fyringssesongen.En minimum sikkerhetssone på 100 m fra utslippspunktet er beregnet forutsatt et krav påmaksimal overtemperatur dT < 1 °C.Rambøll

VARMESENTRAL 9 (43)3 SAMMENDRAGRambøll Norge AS har på oppdrag av Stjørdal Fjernvarme AS utført spredningsberegninger forfremtidig forbrenningsanlegg på Stjørdal. En vurdering av synlig vanntåke i røykfanen er ogsåomhandlet.Samlet kjeleffekt for anlegget oppgitt til 20 MW fordelt på to biokjeler á 4 MW og to oljefyrtespisslastkjeler á 6 MW. Det taes i tillegg ut 2 x 0,8 MW i kondenseringsvarme etter biokjelene ien kombinert scrubber. Dimensjonerende driftssituasjon skal gi en ytelse på 21,6 MW med engrunnlast på 9,6 MW. Grunnlasten dekkes av biokjelene, og skal fyres med flis.Spredningsberegningene er utført ved antatt dimensjonerende driftssituasjon og ved dellast.Biokjelene fyres med flis med inntil 55% fuktinnhold. Resulterende konsentrasjoner vedbakkenivå og utsatte punkt for NO x , støv (PM10) og CO er beregnet.Utslippdata for røykgassen er oppgitt av oppdragsgiver Stjørdal Fjernvarme AS (se vedlegg),og er identisk med verdiene i Forurensningsforskriften [8] for kjelstørrelse 20-50 MW. Utslippsverdienei Forurensningsforskriften gjelder for anlegg som brenner rene brensler (dvs. ikke brukav RT-flis).Programvaren Screen View 3 fra EPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY) er benyttetfor å gjennomføre beregningene. Programmet benytter en Gaussisk spredningsmodell ogberegner luftkonsentrasjon av forurensninger fra utslippskilden som funksjon av avstand frakilden. Beregningene er utført for kombinasjoner av aktuelle stabilitetsforhold og vindstyrker.Screen View 3 er også benyttet for å vurdere utbredelsen (spredning) av synlig vanntåke.Det er i tillegg laget en CFD-modell i ANSYS CFX for å synliggjøre temperatur- og dampspredningi røykfanen. Resultatene fra Screen View 3 og CFD-simuleringen supplerer hverandre og er lagttil grunn for vurderingen av synlig røyk under ulike klimatiske forhold. Alle klimadata for områdeter hentet fra eklima.no.Følgende resultater er presentert og vurdert:• Minimum pipehøyde for å unngå "downwash" fra nærliggende bygninger.• Maksimal timesmiddel bakkekonsentrasjon (µg/m 3 ).• Overslag døgnmiddelverdier for støv (µg/m 3 ).• Avstand fra utslipp til maksimal bakkekonsentrasjon (meter).• Utbredelse av synlig røyk (vanntåke) og temperaturprofil i røykskyen ved ugunstigedrftsforhold.Resultatene viser at en pipehøyde på 30 meter vil være tilstrekkelig for å tilfredsstilleforskriftens krav til luftkvalitet.Det er utslipp av NO x som er dimensjonerende for skorsteinshøyden.Området Husbymarka, som ligger ca 1 km nord for anlegget, er dimensjonerende nedslagsfelt.Resultatene er videre basert på at all NO x omdannes til NO 2 ved bakkenivå. Hvis vi tarutgangspunkt i korrigeringsfaktorer [17] for mengde NO x som reelt omdannes til NO 2 , vil vi ogsåRamboll

10 (43) VARMESENTRALkunne tilfredsstille luftkvalitetskriteriet gitt av KLIF/FHI på 37,5 µg/m 3 . Dette forutsetter atFylkesmannen/KLIF aksepterer disse korrigeringsfaktorene.Det har ikke vært mulig å oppdrive lokale bakgrunnsverdier for Stjørdal. NILU har imidlertid i fmandre tilsvarende oppdrag opplyst at dersom man ikke har data tilgjengelig, kan man benyttefølgende bakgrunnsbelastning for bynære boligområder:NO 2 = 25 µg/m 3 (timeverdi).PM 10 = 20 µg/m 3 (døgnmiddel).Bakgrunnsbelastning av betydning vil normalt opptre i kalde perioder med mye vedfyring og lokaltrafikk.Beregning av synlig røykfane som følge av høy fuktighet i brensel (55% fuktig flis), viser at manunder "normalt" ugunstige forhold vil få en synlig vanndampsky som strekker seg ca 150-200meter fra utslippspunktet. "Normalt" ugunstigste forhold oppstår når lufttemperaturen liggermellom 0 og 5°C og man har en relativ fuktighet på rundt 95%. Under slike forhold vil det oftevære regn og/eller lavtliggende skydekke som medfører at inntrykket av den synlige vanntåkendempes. På fine vinterdager med svært lave lufttemperaturer og høy relativ luftfuktighet (95%)vil man kunne oppleve en vanndampsky som strekker seg opp mot ca 400 m fra utslippspunktet.Av statistikken kan vi lese at vi kan forvente "ugunstige forhold" ca 12% av tiden ifyringssesongen, dvs når RH er over 85% og lufttemperaturen er under 4 °C.CFD-beregningene viser at man under ugunstige driftssituasjoner, dvs. full drift av kun oljekjelerved ca 0 °C utetemperatur, får en sone rundt anleggets utslippspunkt på ca 50 meter dertemperaturen i røykskyen ligger 3 °C over lufttemperturen (dT>3 °C). Sonen øker til ca 100 mrundt utslippspunktet ved et krav på maksimal dT < 1 °C.Rambøll

VARMESENTRAL 11 (43)4 SPREDNINGSBEREGNINGERFor å kunne si noe om hvordan utslipp fra en punktkilde spres i atmosfæren, benytter manspredningsmodeller. Spredningsmodellering er et svært omfattende fagområdet. Det vil være foromfattende å gå i dybden på det teoretiske, meteorologiske og helsemessige grunnlaget i dennerapporten, men en kort introduksjon er gitt.For en innføring i fagfeltet Atmospheric dispersion modeling, henvises det bl.a. til referansene [1,12 og 13]. En mer omfattende innføring av det teoretiske grunnlaget er å finne i [1] og [4, 5].Det er viktig å forstå hvilke atmosfæriske forhold som kan opptre og hvordan disse forholdenepåvirker spredningen fra en utslippskilde. Foruten egenskapene til selve utslippet (temperatur,utslippshastighet og mengde av forurensningskomponenter i utslippet, heretter kalt"komponenter"), er det de atmosfæriske og topografiske forholdene som avgjør hvor godt ellerdårlig utslippet spres og tynnes ut.Frank Pasquill utarbeidet i 1961 et klassifiseringssystem bestående av seks stabilitetsklasser, A tilF, der A-C er ustabile klasse med A som mest ustabil, D er nøytral stabilitet og E-F er stabileklasser. Hver klasse definerer stabiliteten, eller egentlig mengden turbulens i det nederste lagetav atmosfæren, også kalt atmospheric boundary layer eller ABL. Stabilitetsklassene kategoriseresut i fra de meteorologiske forholdene normalt observert og er sterkt avhengig av temperaturprofilenog -gradienten i det nederste sjiktet av ABL, se Figur 4.1 og Tabell 4.1.Tabell 4.1Sammenheng mellom vertikal temperaturgradient og stabilitetsklasserStabilitet Ustabilt Nøytralt Lett stabilt StabiltTemp. gradient (°C/100m) < -1 -1 - 0 0 - 1 > 1NILU: dT 25 og 10 m [1] < -0.5 -0.5 - 0 0 - 0.5 > 0.5Pasquill A, B, C D E FUnder stabile forhold er spredningen av røykfanen dårlig. Temperaturgradienten er positiv(temperaturen øker med høyden), noe som gjør luftlaget stabilt (liten oppdrift). Ved lavevindhastigheter, undertrykkes dermed i stor grad den mekaniske blandingen pga vind, ogrøykfanens spredning blir liten. Bakkeinversjon er et typisk tilfelle av stabil luftmasse, ogmedfører at konsentrasjonen i røykfanen er høy og fraktes langt bort, noe som kan medførersvært høye bakkekonsentrasjoner langt unna kilden og/eller ved forhøyninger i terrenget. Stabileforhold er typiske for stille klare netter og om vinteren der de nederste luftlagene kjøles ned avden kalde bakken.Ramboll

12 (43) VARMESENTRALFigur 4.1Prinsippskisse av røykfanens spredning under ulike stabilitetsforhold.Figuren er hentet fra [1].Nøytrale stabilitetsforhold opptrer normalt i overskyet vær der man har begrensetvarmeutveksling ved bakken og/eller moderat til sterk vind. Spredningen er alltid relativt god,dvs. man har god horisontal og vertikal fortynning av utslipp fra skorstein.Under ustabile forhold får vi den beste spredningen av røykfanen vertikalt, men for skorsteinerkan dette medføre de høyeste konsentrasjonene i nærheten av utslippet på grunn avrøyknedslag. Ustabil sjiktning oppstår bl.a. når bakken varmes opp av solen og det nedersteluftlaget blir varmt og får høy oppdrift.Det er viktig å merke seg at luftlagets stabilitet normalt endrer seg i løpet av et døgn, og atendringene kan skje relativt raskt (timer).Spredningsberegninger omfatter bl.a. bestemmelse av røykløftet og røykfanens spredningvertikalt og horisontalt i spredningsretningen ved de ulike atmosfæriske forholdene(stabilitetsforholdene).Den effektive skorsteinshøyde er definert som summen av den fysiske skorsteinshøyden ogrøykløftet. Røykløftet er avhengig av røykens temperatur og hastighet ut avskorsteinsmunningen, og varierer med vindstyrken. Omkring 1970 gjennomførte G. A. Briggs enomfattende litteraturstudie av gjeldende røykfanemodeller, og sammenstilte kunnskapen iBriggs-modellen, som er en av de mest implementert modellene (se bl.a. [11]).Rambøll

VARMESENTRAL 13 (43)Det finnes en god del dataprogrammer som beregner (estimerer) spredning fra ulikeutslippskilder. De fleste programmene benytter i dag empiriske modeller. De mest avansertemodellene (bl.a. AERMOD) kan ta hensyn til utslipp fra flere og ulike kilder, topografi (terreng),detaljerte meteorologiske data, infrastruktur (bygninger) i nærheten av utslippskilden, samt harmodeller som korrigerer for tørr- og våtavsetning. Enklere modeller forutsetter flatt terreng elleren forenkling av topografien og infrastruktur, ingen avsetning og full refleksjon av forurensningen(dvs komponentene reflekteres bl.a. av bakken). Screeningmodeller er av den enklere typen oger designet slik at man kan utføre initielle beregninger som ikke krever så mye inndata.Resultatene fra slike modeller er forventede maksimalverdier (som regel timesverdier) somfunksjon av avstand til utslippet.På grunn av den voldsomme utviklingen i tilgangen på billig datakraft og dataminne,vil man i fremtiden sannsynligvis se mer bruk av CFD 1 -baserte programmer for å beregnerøykfanens spredning, der man modellerer topografi og infrastruktur med stor nøyaktighet.Utfordringen ligger i å definere de atmosfæriske forholdene (stabiliteten) samt og få nedberegningstiden.Spredningsprogramvaren som er benyttet i dette oppdraget, Screen View 3 (et grafisk overbyggav SCREEN3/ICS3 fra EPA i USA), benytter en Gaussisk spredningsmodell. Programmet er enscreening programvare. Ulike empiriske modeller er implementert for å beregnespredningsparameterene som inngår i den Gaussisk modellen (se [4, 5]), bl.a. Briggsrøykløftmodell og Pasquills stabilitetsklassifisering. Den Gaussiske modellen baserer seg på atkonsentrasjonen av de ulike komponentene har en normalfordeling vertikalt og horisontalt langsrøykfanens transportretning og at røykfanen reflekteres av bakken (noe som normalt erkonservativt). Se Figur 4.2.CFD-programmet ANSYS CFX er også benyttet i dette oppdraget for simulering/vurdering avsynlig vanntåke i utslippet. Resultatene er vurdert sammene med resultater fra Screen View 3.Figur 4.2 Skisse av en Gaussisk spredningsmodell. Figuren er hentet fra [12].1 Computational Fluid Dynamics (se Wikipedia for en innføring).Ramboll

14 (43) VARMESENTRAL5 ANLEGGETS LOKALISERINGDe topografiske forholdene spiller en avgjørende rolle for beregningene, og er svært viktig åkartlegge (se [1] for en oversikt over ulike forhold som bør vurderes).Varmesentralen skal plasseres på Lillemoen og blir liggende ca 1 km nord-øst for TrondheimLufthavn Værnes flyplass og ca 1,5 km fra kystlinjen. Området rundt varmesentralen består avkommunale bygg (skoler, barnehager og idrettsanlegg) og næringsbygg, bolighus, jordbruksarealog flyplass.Tomten som anlegget skal bygges på ligger på kote 8 moh. Takhøyden på eksisterendenærliggende bygningsmasse er beskjeden med hangar beliggende ca 200 m øst forvarmesentralen som høyeste bygning. Denne skal rives og erstattes antakeligvis av boliger [18].Det er planlagt et bygg på nabotomten rett nord for varmesentralen. Reguleringsplanen tilsier enmaksimal bygningshøyde på 10 meter [18].Figur 5.1Blde av området sett fra SØ (hentet fra Finn.no). Pilen markerer anleggsplasseringen.Terrenget rundt den planlagte varmesentralen betrakets generelt som flatt. Mot øst er terrengetpreget av flatt åkerlandskap i ca 1,5 – 2 km før terrenget stiger relativt bratt opp mot Koksåsenmed høyeste punkt på 235 moh. Koksåsen har svært liten grad av bebyggelse. I nordøstligretning er terrenget flatt i ca 1 km med stigende terreng mot Husbymarka beståendehovedsakelig av boliger beliggende på ca 150 moh. Mot nord er terrenget flatt gjennom Stjørdalsentrumsområde etterfulgt av svak stigning mot Fosslia boligområde. Terrenget mot sør og vester i stor grad preget av flyplassen, Trondheim Lufthavn Værnes, og er flatt mot Stjørdalselva ogmot fjorden.Rambøll

VARMESENTRAL 15 (43)Figur 5.2Markering av utsatte punkter (GISLine, Stjørdal kommune). Vindrose for Stjørdal (vinterhalvår siste30 år, eKlima.no) er montert inn i kartet.Ramboll

16 (43) VARMESENTRALAndre forurensningskilder som befinner seg i nærområdet til anlegget er:- Trondheim Lufthavn Værnes (1500 – 2000 meter fra anlegget)- E14 (200 – 300 meter rett nord fra anlegget)- Glava (2300 meter)Kotehøyde for skorstein, varmesentral og utsatte områder er oppsummert i tabellen under.Tabell 5.1Kotehøyder og høyder på bygg o.l. innenfor en radius på 2000 m fra utslippskilden. Se Figur 5.2 forplassering av de nærmeste punktene.Bygg/nedslagsfeltSkorsteinsmunning(fundament 8 moh)Ref.Figur 5.2RetningSør =180°Øst = 90°Kote(moh)Bygningshøyde(m)”Kvadrat” - 38 - 0Kjelhus ”Kvadrat” - 8 15 15Boligfelt (Fosslia) A 20 150 - 2000Horisontalavstand (m)Boligfelt (Husbymarka) B 0 50 - 1000 -1300Skoleområde C 330 10 - 800 - 1000Trondheim Lufthavn D 220 10 - 500 -1500Siden terrenget er høyere enn skorsteinsmunningen innenfor en radius på et par km, benyttes"Complex Terrain" i Screen View 3 for å simulere punktene A og B (ref. tabellen over). Spredningi retninger der terrenget er flatt (mot nord) eller har liten stigning, benyttes såkalt "SimpleTerrain".Avhengig av hva som gir ugunstigste verdier, benyttes hhv forutsetning om ru (urban) eller glatt(rural) overflate. Terreng og bebyggelse i nærområdet tilsier at forutsetningen om ru overflateskal benyttes for nærliggende områder.Rambøll

VARMESENTRAL 17 (43)6 LUFTKVALITETSKRITERIERFor å forbedre den lokale luftkvaliteten er det viktig er å redusere utslipp av uønskedekomponenter til luft. Dette kan oppnås gjennom redusert behov for utslipp, bruk av ny/bedreteknologi, bytte av brensel og/eller bedre rensing av utslippene.En oppdatert oversikt over de helsemessige aspektene ved utslipp av ulike komponenter på lokalluftkvalitet, kan man bl.a. finne på www.luftkvalitet.info og Folkehelseinstituttets (FHI)hjemmesider www.fhi.no/eway (velg Luftforurensning og Helseeffekter). En oversikt over degjeldende anbefalte luftkvalitetskriteriene er tilgjengelig på FHI's nettside og er gjengitt i Tabell1.Luftkvalitetskriteriene er satt så lavt at man ut fra tilgjengelig kunnskap antar at de aller flestekan utsettes for disse nivåene uten at alvorlige skadevirkninger oppstår.Tabell 6.1Gjeldende nasjonale luftkvalitetskriterier (kilde FHI)MidlingstidKomponent Enhet 15 min 1 t 8 t 24 t 6 mndNO 2 µg/m 3 500 100 - 75 50Ozon µg/m 3 - 100 80 - -Svevestøv, PM10 µg/m 3 - - - 35 -Svevestøv, PM2,5 µg/m 3 - - - 20 -SO 2 µg/m 3 400 - - 90 40CO mg/m 3 80 25 10 - -Fluorid µg/m 3 - - - 25 10Ved forbrenning av rene brensler 2 er det normalt utslipp av NOx og svevestøv (PM10 og PM2.5)som er dimensjonerende for spredningsberegningene.Svevestøv er i dag ansett for å være en av de største utfordringene for den lokale luftkvaliteten,spesielt i de største byene, og grenseverdiene er justert ned av KLIF/FHI de siste årene. Senest iår 2000 ønsket ikke EU/WHO å definere noen grenseverdier for svevestøv, men i 2005 ble detlikevel innført retningslinjer for midlere døgn- og halvårskonsentrasjoner [2, 14]. Det gjøresoppmerksom på at verdiene for svevestøv er under revisjon av KLIF/FHI.Utslipp av NOx fra et anlegg vil normalt være oppgitt som mengde NOx beregnet som NO 2 , tiltross for at NOx-utslipp fra et forbrenningsanlegg hovedsakelig opptrer som NO ved utslippskilden.Under påvirkning av sollys og bakkenær ozon, vil NO oksideres til NO 2 . Andelen somomdannes varierer geografisk og over året, men normalt vil mindre enn 50% omdannes. Det erlikevel normal prosedyre/praksis at man definerer all NOx som NO 2 i fm spredningsberegninger.Dette gir konservative resultater.Forurensningsforskriften definerer grenseverdier som ikke skal overstiges, enten absolutt ellerder man tillater et visst antall overskridelser i løpet av en periode. Grenseverdiene er genereltsett høyere enn de nasjonale luftkvalitetskriteriene gjengitt i tabell 6.1.2 Se kap 27 i forurensningsforskriften for definisjon av rene brensler.Ramboll

18 (43) VARMESENTRALTabell 6.2Gjeldende grenseverdier i forskriften (bakkekonsentrasjoner) for aktuellekomponenter [8].MidlingstidKomponent Enhet 1 t Døgn (fast) KalenderårNO 2 µg/m 3 200 - 40Svevestøv, PM10 µg/m 3 50 1 40Svevestøv, PM2,5 µg/m 3 - - -CO mg/m3 10 21 Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 35 ganger per år.2. Maks daglig 8-timers gjennomsnitt.Med utgangspunkt i forskriftens §27-5 avsnitt c, der man for nye anlegg krever at bidraget fraforbrenningsanlegget/fyringsenheten normalt ikke skal overskride 50% av differansen mellombakgrunnsverdiene og maksimalt tillatte grenser for luftkvalitet, jf. forurensningsforskriftenskapittel 7, kan vi sette opp vurderingskriterier for NOx og PM10 for spredningsberegningene.Det har ikke vært mulig å oppdrive lokale registrerte bakgrunnsverdier for Stjørdal. NILU harimidlertid i fm andre tilsvarende oppdrag opplyst at dersom man ikke har data tilgjengelig, kanman benytte følgende bakgrunnsbelastning for bynære boligområder:NO 2 = 25 µg/m 3 (timeverdi).PM 10 = 20 µg/m 3 (døgnmiddel).Vi får dermed følgende lovpålagte akseptkriterier for spredningsberegningene (bakkeverdier)basert på forutsatte bakgrunnsverdier og grenseverdiene i forskriften:NO 2 = 0,5 x (200-25) = 87,5 µg/m 3 (timesverdi).PM 10 = 0,5 x (50-20) = 15 µg/m 3 (døgnmiddel).Disse verdiene ligger til grunn ved bestemmelse av skorsteinshøyden.Tar vi utgangspunkt i KLIF/FHI's luftkvalitetskriterier, blir akseptkriterier forspredningsberegningene reduserte til:NO 2 = 0,5 x (100-25) = 37,5 µg/m 3 (timesverdi).PM 10 = 0,5 x (35-20) = 7,5 µg/m 3 (døgnmiddel).Disse verdiene representerer myndighetenes målsetninger, men er ikke per dato lovpålagte.Rambøll

VARMESENTRAL 19 (43)7 METEOROLOGISKE DATA FOR STJØRDALVed å studere vindstatistikk og evt. tilgjengelige data for stabilitet for utslippsområdet, kan manvurdere resultatene opp mot sannsynlige spredningsscenarioer. Resultatene fra Screen View 3 giross maksimale timesmidlede verdier. Ved å benytte Tabell 9.1 og vindrose/-statistikk forområdet, kan vi estimere overslagsverdier for døgn- og årsmiddelverdier.Det foreligger ikke målinger som gir oss oversikt over hvor ofte ulike stabilitetsforhold opptrer forStjørdalsområdet. Det finnes en aktiv meteorologisk målestasjon, 69100 Værnes, som liggernærme den planlagt plassering av varmesentralen. Vindrose for fyringssesongen (jan-april + sepdes)er gjengitt under. Vindstatistikken som danner grunnlag for vindrosene er gjengitt i vedleggtil rapporten. Det er i tillegg tatt ut data for kombinasjonen lufttemperatur (TA) og luftensrelative fuktighet (UU) i fm vurdering av synlig vanntåke i røykfanen (også gjengitt i vedlegg).Ut i fra vindstatistikken (se vedlegg og vindrose) kan man lese at vindstyrken ligger under 5,0m/s 79% av tiden i fyringssensongen. Middelhastingheten er 3,7 m/s, noe som er relativt høyt.Høy hastighet medfører normalt god spredning, noe som generelt sett er gunstig. Dominerendevindretning er øst-sør-øst (28%), dvs vindretning fra varmesentralen mot Stjørdal sentrum.Middelhastigheten for denne sektoren er på 3 m/s med et standardavvik på 1,5 m/s.Vind fra sektor 75-165 og 225-315 utgjør hhv 55% og 25% (totalt 80%). Merk at vind fra sektor165–225 opptrer relativt sjeldent (< 6% av tiden i fyringssesongen). Dette gjelder også vind frasektor 345-45 (< 2%), dvs. mot flyplassen. Dette er gunstig med hensyn på transport avforurensninger mot Husbymarka, Fosslia og Værnes, noe som tilsier at årsverdiene for utslippmot disse områdene vil være relativt sett lave.Figur 7.1Vindroser for vinterhalvåret for Værnes i Stjørdal. Kilde eKlima, DNMI.Ramboll

20 (43) VARMESENTRAL8 UTSLIPPSDATAVarmesentralen er planlagt oppført med en samlet ytelse på 21,6 MW fordelt på to biokjeler á 4,8MW (inkl. kondenseringsvarme) og to spisslastkjeler á 6 MW (olje). Grunnlasten dekkes avbiokjelene som fyres med flis (råflis).Spredningsberegningene er utført ved antatt dimensjonerende driftsalternativ, dvs. to biokjeler +to oljekjeler. Biokjeler fyres med skogsflis med inntil 55% fuktinnhold. Resulterendekonsentrasjoner ved bakkenivå og utsatte punkt for NO x , støv og CO er beregnet.Utslippsdata for røykgassen som er benyttet i disse grunnleggende beregningene er identisk medverdiene i Forurensningsforskriften [8] for kjelstørrelse 5-20 MW:Tabell 8.1Utslippsgrenser til luft i hht § 27-5 i forurensningsforskriftenLettolje(3 vol % O 2 )Fast biobrensel(6 vol % O 2 )NO X 250 mg/Nm 3 300 mg/Nm 3Støv (PM10) 20 mg/Nm 3 75 mg/Nm 3CO 80 mg/Nm 3 200 mg/Nm 3Ved normal drift vil det reelle utslippene sannsynligvis være lavere, men maksimalverdier i hht.forskriften er benyttet (konservative beregninger).Det gjøres oppmerksom på at hvis ikke annet er angitt, så er alle utslippsverdier normalisert tiltørr gass, 273 K, 101,3 kPa og O2-innhold 6% og 3% for hhv fast biobrensel og lettolje (se kap.27 i forurensningsforskriften [8]).Følgende tabell oppsummerer utslippsverdiene for NOx, PM10 og CO som er benyttet sominndata for spredningsberegningene. Underlaget for tabellen er gjengitt i kapittel 16.Tabell 8.2Utslippsdata. Inndata til spredningsberegningene. NOx-verdier er regnet som NO2.A - Full drift21,6 MWB -En biokjel4,8 MWC - To biokjeler9,6 MWD - To oljekjeler12 MWEkv. innv.pipeløpdiam. [m]KjelarrangementUtløpshast.[m/s]Røykm.reell[m 3 /s]Temp.røykg.[°C]Utetemp.[°C]UtslippNOx[g/s]UtslippPM10[g/s]UtslippCO[g/s]1,15 13,3 13,79 60 -19 1 2,07 0,360 1,130,550 13,3 3,15 60 9 2 0,574 0,143 0,3820,778 13,3 6,30 60 1 1,15 0,286 0,7650,848 13,3 7,48 220 -3 0,922 0,074 0,3681 DUT for Værnes er -19 °C.2 Det er tatt utgangspunkt i at man har start varmebehov ved utetemperatur 17 °C (ref. DNMIs modell for ber.av graddagstall).Det henvises til vedlegg (kap 16) for oversikt over mottatte utslippsdata for anlegget som liggertil grunn for utslippsberegningene.Rambøll

VARMESENTRAL 21 (43)Det er viktig å være klar over at de oppgitte utslippsverdiene er maksimalt tillatte utslippsverdieri hht. forskriften. I praksis vil en virkelig kjel ofte ha lavere utslipp under normal drift.NO x -utslipp oppgis som NO 2 , det vil si at man regner med all NO blir oksidert til NO 2 (før ellersiden). Ut av skorsteinen vil NO x primært foreligge som NO. Oksidasjonen til NO 2 skjer i allhovedsak ved at bakkenær ozon (O 3 ) oksiderer NO til NO 2 :NO + O 3 NO 2 + O 2I praksis vil ikke all NO oksideres til NO 2 siden det normalt ikke foreligger tilstrekkelig mengdebakkenær ozon, samt at prosessen tar tid. Mengden bakkenær ozon varier over året. Genereltsett er konsentrasjonen av bakkenær ozon størst i sommerhalvåret.I Sverige har Naturvårdsverket utgitt en veileder til beregning av nødvendig skorsteinshøyde (se[17]). I denne veilederen er det en tabell for korrigering av andel NO som reelt oksideres somfunksjon av anleggsstørrelse. Tabellen er utarbeidet av det Svenske "DNMI", dvs SverigeMeteorologiske og Hydrologiske Institutt (SMHI) og angir følgende korrigeringsfaktorer for utslippav NO 2 (ref. Tabell 5, side 16 i [17]):Tabell 8.3 Korreksjonsfaktor for NOx-utslipp, Kilde [17].Anleggsstørrelse(MW)Sommersesong(mai-sept.)1 0,40 0,2510 0,35 0,25100 0,30 0,15300 0,25 0,10Vintersesong(okt.-april)Korreksjonsfaktoren kompenserer også i følge [17] for det faktum at den relative mengde NO xsom oksideres øker med økende avstand fra utslippet. Dvs. at NO 2 andelen av NO x - utslippetnormalt er relativt sett mindre jo nærmer man er utslippet.Det er ikke benyttet korrigering av NOx i resultatene. Dette vil være konservativt.Ramboll

22 (43) VARMESENTRAL9 RESULTATER - SPREDNINGSBEREGNINGProgrammet Screen View 3 beregner i utgangspunktet kun maksimale timesverdier forkombinasjoner av stabilitet og vindstyrker (se tabell i vedlegg). Unntaket er ved simulering medsåkalt ”Complex Terrain” hvor programmet beregner døgnmiddelverider. Ved å benytteerfaringsfaktorer kan man på bakgrunn av timesverdiene bl.a. estimere døgn- ogårsmiddelverdier [16].Tabell 9.1Faktorer for estimering av tidsmidlede konsentrasjonsverdier.Tidsmidling3 timer 0.9 (±0.1)8 timer 0.7 (±0.2)24 timer 0.4 (±0.2)Faktor(mult. med timesverdier)Årsmiddel 0.08 (±0.02)Resultatene for utsatte punkt som vises er beregnet med full meteorologi (se vedlegg), ogspredningskoeffesienter basert på ru overflate (tettbebyggelse). Dette gav de høyestekonsentrasjonene, og ble derfor dimensjonerende.Det er kjørt beregninger for alle utslippskomponentene (NOx, PM10 og CO), men det er primærtresultatene for NOx er vist, siden dette ble den dimensjonerende komponenten.Alle resultatene som presenteres i følgende grafer er maksimale times- eller døgnmiddelverdierfor NOx og PM10 som funksjon av radiell avstand fra utslippspunktet (skorsteinen).For PM10 er det døgnmiddelkonsentrasjonen som skal sammenlignes med aksept- ogvurderingskriteriene gitt i kapittel 5. Maksimalverdiene i grafene kan i størrelsesorden halveres(multipliseres med 0,4 ±0,2) i hht. tabellen over for å få et estimat av døgnverdiene. I motsattfall, for grafene hvor døgnmiddelverdier er oppgitt, kan maksimal timesverdi finnes ved ådividere med 0,4 ±0,2. En nærmere analyse av vinddata (døgnvariasjonsdata) vil gi en mernøyaktig begrunnelse for valg av korreksjonsfaktor. Det er her valgt å benytte standardverdien0,4 som korrigeringsfaktor (dvs. gjennomsnittlig stabil vindretning over døgnet).9.1 Vurdering av pipehøyde for å unngå ”downwash"Det er fra oppdragsgivers side oppgitt en maksimal bygningshøyde på 15 meter (kjelhus).En tommelfingerregel tilsier (litt forenklet) at skorsteinshøyden bør være minimum 1,5 x høyestbygningshøyde innenfor en radius på 5 x bygningshøyden.Selve tomten som anlegget skal bygges på, ligger på kote 8 moh. Tomten ligger litt lavere ennbebygget terreng mot vest, som ligger på ca 10 moh. Korrigerer vi for terrenget og forutsetter atdet ikke bygges bygninger som er høyere enn 15 m over terreng i nærheten av anlegget, vil enminimums pipehøyde være ca 25 meter.Rambøll

VARMESENTRAL 23 (43)9.2 Resultater uten hensyn til topografi (flatt terreng)Resultatene gjelder bakkekonsentrasjoner for utslipp ved dimensjonerende last, og tarutgangspunkt i full drift av bio- og oljekjeler. Resultatene gjelder for pipehøyde 30 m. Disseresultatene viser oss hvilke konsentrasjoner vi får i de områdene som kan anses å ligge påtilsvarende kotehøyde som pipefundamentet (terrenghøyde = 0 m). Dette vil være gjeldende forhele området rundt varmesentralen i en radius på ca 1000 meter. Dette inkluderer også deutsatte områdene C og D presentert i Tabell 5.1. Resultater for CO er ikke vist siden disse ersvært lave sammenlignet med luftkvalitetskravet for CO gitt i forskriften.Merk at grafene under viser maksimal timesverdi (y-aksen). Merk også at y-aksen har litt ulikskala fra graf til graf.9.2.1 Resultat ved full drift (driftssituasjon A)Resultatene gjelder bakkekonsentrasjoner for utslipp ved dimensjonerende last, og tarutgangspunkt i full drift av bio- og oljekjeler (driftssituasjon A i tabell 8.2).353025Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.(ug/m**3)20151050 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.20(ug/m**3)151050 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Figur 9.1Bakkekonsentrasjon NO2 ved pipehøyde 30m (flat terrain). Driftssituasjon A- Full drift.Øverst ved ru-overflate (urban) og nederst glatt overflate (rural).Ramboll

24 (43) VARMESENTRALUnder forutsetning av flatt terreng, vil en 30 m høy pipe tilfredsstille luftkvalitetskriterier iforurensningsforskriften for NOx, dvs. maksimalt 87,5 µg/m 3 (timesverdi), og KLIF/FHI'sluftkvalitetskriterier for NOx, dvs. maksimalt 37,5 µg/m 3 (timesverdi).6Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.5(ug/m**3)43210 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)43,53Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.(ug/m**3)2,521,510,50 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Figur 9.2Bakkekonsentrasjon PM10 ved pipehøyde 30m (flat terrain). Driftssituasjon A- Full drift.Øverst ved ru-overflate (urban) og nederst glatt overflate (rural). NB! Maksimale timesverdierer angitt i grafene over.Med en korrigeringsfaktor på 0,4 for korrigering fra times til døgnverdier, viser grafene over at vifår maksimalverdier for PM10 på under 3 µg/m 3 (døgnmiddelverdi). Konklusjon: Underforutsetning av flatt terreng, vil en 30 m høy pipe tilfredsstille luftkvalitetskriterier iforurensningsforskriften for PM10, dvs. maksimalt 15 µg/m 3 (døgnmiddelverdi), og KLIF/FHI'sluftkvalitetskriterier for PM10, dvs. maksimalt 7,5 µg/m 3 (døgnmiddelverdi).Rambøll

VARMESENTRAL 25 (43)9.2.2 Resultat ved drift av to biokjeler (driftssituasjon C)Følgende resultater gjelder en driftssituasjon med kun biokjeler i full drift (driftssituasjon C itabell 8.2). Dette tilsvarer en dellast på ca 45%.403530Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.(ug/m**3)2520151050 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.2520(ug/m**3)151050 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Figur 9.3Bakkekonsentrasjon NO2 ved pipehøyde 30m (flat terrain). Driftssituasjon B- Kun biokjeler i fulldrift. Øverst ved ru-overflate (urban) og nederst glatt overflate (rural).Under forutsetning av flatt terreng, vil en 30 m høy pipe tilfredsstille luftkvalitetskriterier iforurensningsforskriften for NOx, dvs. maksimalt 87,5 µg/m 3 (timesverdi). Utslippet er pågrensen til å tilfredsstille KLIF/FHI's luftkvalitetskriterier for NOx, dvs. maksimalt 37,5 µg/m 3(timesverdi).Ramboll

26 (43) VARMESENTRAL10Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.(ug/m**3)9876543210 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Automated Distance Vs. ConcentrationTerrain Height = 0,00 m.765(ug/m**3)43210 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000Distance (m)Figur 9.4Bakkekonsentrasjon PM10 ved pipehøyde 30m (flat terrain). Driftssituasjon B- Kun biokjeler i fulldrift. Øverst ved ru-overflate (urban) og nederst glatt overflate (rural). NB! Maksimale timesverdierer angitt i grafene over.Med en korrigeringsfaktor på 0,4 for korrigering fra times til døgnverdier, viser grafene over at vifår maksimalverdier for PM10 på under 4 µg/m 3 (døgnmiddelverdi). Konklusjon: Underforutsetning av flatt terreng, vil en 30 m høy pipe tilfredsstille luftkvalitetskriterier iforurensningsforskriften for PM10, dvs. maksimalt 15 µg/m 3 (døgnmiddelverdi), og KLIF/FHI'sluftkvalitetskriterier for PM10, dvs. maksimalt 7,5 µg/m 3 (døgnmiddelverdi).Rambøll

VARMESENTRAL 27 (43)9.3 Resultater med hensyn til topografi (terrengprofil)For å vurdere utsatte punkter beliggende høyere enn utslippspunktet er det gjort simuleringermed såkalt ”complex terrain”, hvor terrengprofiler er lagt inn i programmet.9.3.1 TerrengprofilFølgende profiler er tatt ut fra kart og representerer retning fra pipen mot Fosslia ogHusbymarka:Terrengprofil fra varmesentralen mot Fosslia807060Height (m)504030201000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600Distance (m)Figur 9.5Terrengprofil fra varmesentralen mot Fosslia (kompleks terrengmodell). Pipefundamentet erplassert i 0,0. Fosslia ligger 1200-1600 meter fra utslippspunktet.Terrengprofil fra varmesentral mot Husbymarka250200Height (m)1501005000 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Distance (m)Figur 9.6Terrengprofil fra varmesentralen mot Husbymarka (kompleks terrengmodell). Pipefundamentet erplassert i 0,0. Fosslia ligger 1600-1800 meter fra utslippspunktet.Ramboll

28 (43) VARMESENTRAL9.3.2 Resultater ved full drift (A)Grafene under viser bakkekonstentrasjonen av NO x ved pipehøyde 30 meter ved bruk avterrengprofilene presentert i forrige underkapittel. Det er kun punktresultater som beregnes forpunkter som ligger høyere enn utslippshøyden i hht den definerte terrengprofilen (kombinasjonhøyde og avstand). Kun NOx-resultater er vist (dimensjonerende).Merk at grafene under viser maksimal døgnmiddelverdi (y-aksen)Fosslia21Complex Terrain Distance Vs. Concentration(ug/m**3)20,52019,51918,51817,5171250 1300 1350 1400 1450 1500Distance (m)Husbymarka25Complex Terrain Distance Vs. Concentration20(ug/m**3)151051100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800Distance (m)Figur 9.7Bakkekonsentrasjon NOx (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m og kompleks terreng. Full drift (A).Vi ser at med en døgnkorrigeringsfaktor på 0.4, får Husbymarka maksimale timesverdier for NOxpå ca 60 µg/m 3 i en avstand på 1100 m fra utslippspunktet. Konklusjon: For de utsatteområdene vil en 30 meter høy pipe tilfredsstille kravene i forurensningsforskriften for NOx, dvs.maksimalt 87,5 µg/m 3 (timesverdi). Forutsatt at Fylkesmannen aksepterer korrigeringsfaktoreneoppgitt i Tabell 9.1, vil også KLIF/FHI's luftkvalitetskriterier for NOx på 37,5 µg/m 3 (timesverdi)kunne tilfredsstilles.Rambøll

VARMESENTRAL 29 (43)9.3.3 Resultat ved drift av to biokjeler (B)Tilsvarende resultater som i avsnittet over, men her er hhv NOx og PM10-resultater vist forFosslia og Husbymarka (dimensjonerende resultater).FossliaComplex Terrain Distance Vs. Concentration26,826,726,6(ug/m**3)26,526,426,326,21250 1300 1350 1400 1450 1500Distance (m)Figur 9.8Bakkekonsentrasjon NOx (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m. Fosslia og kun biokjeldrift (B).Husbymarka7Complex Terrain Distance Vs. Concentration65(ug/m**3)4321Figur 9.91000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800Distance (m)Bakkekonsentrasjon PM10 (døgnmiddel) ved pipehøyde 30 m. Husbymarka og kun biokjeldrift (B).Vi ser at med en døgnkorrigeringsfaktor på 0.4, får Fosslia maksimale timesverdier for NOx påca 68 µg/m 3 i en avstand på 1100 m fra utslippspunktet. Konklusjon: For de utsatte områdenevil en 30 meter høy pipe tilfredsstille kravene i forurensningsforskriften for NOx, dvs. maksimalt87,5 µg/m 3 (timesverdi). Forutsatt at Fylkesmannen aksepterer korrigeringsfaktorene oppgitt iTabell 9.1, vil også KLIF/FHI's luftkvalitetskriterier for NOx på 37,5 µg/m 3 (timesverdi) kunnetilfredsstilles. PM10-verdiene tilfredsstiller både forskrifskravet og KLIF/FHI's kvalitetskrav.Ramboll

30 (43) VARMESENTRAL10 RESULTATER - SYNLIG RØYK (VANNTÅKE)Det er gjort en vurdering av utbredelsen av synlig røyk (vanntåke). Dimensjonerendedriftssituasjon er fliskjeler i full drift (9,6MW) fyrt med 55% fuktig flis.Avhengig av lufttemperatur og relativ fuktighet (RH) i uteluften, vil fuktbidraget fra utslippetmedføre en viss økning av RH i luften.Tabellen under viser sammensatte verdier av lufttemperatur og RH, samt hvor mye damptilskuddsom skal til før luften blir mettet.Tabell 10.1Data for fuktinnhold i uteluften. Kolonnen helt til høyre viser hvor mye fukt som må tilføres luften prm 3 før den blir mettet.Temp[°C]RH[%]x[g/kg]x sat[g/kg]∆x[g/kg]δ tørr luft[kg/m 3 ]∆x[g/m 3 ]10 85 6,47 7,63 1,16 1,24 1,445 85 4,87 5,40 0,53 1,27 0,670 95 3,58 3,77 0,19 1,29 0,24-5 85 2,10 2,48 0,38 1,31 0,50-10 85 1,36 1,60 0,24 1,34 0,32-10 95 1,52 1,60 0,08 1,34 0,11På bakgrunn av statistikk for kombinasjon lufttemperatur og relativ fuktighet for målestasjonTrondheim Voll, har vi funnet frem til de værsituasjoner som gir størst sannsynlighet for myesynlig røyk. Det er ved lufttemperatur i området 0 til 5°C og en RH på 90-95% (typisk kaldregnværsdag) samt ved kalde, fine vintersdager, dvs. ca -10°C og en RH på over 85%, at småmengder tilført fuktighet, dvs. 0,1-0,3 g/m 3 , vil medføre metting av uteluften og synlig vanntåkefra utslippet vil "nå lengst". Beregning med Screen View 3 viser følgende resultater:(ug/m**3)4,5E54E53,5E53E52,5E52E51,5E51E550000Tilskudd vanndamp langs senterlinje for røykskyTerrain Height = 57 m.100 200 300 400 500 600 700 800Distance (m)Figur 10.1Tilført fukt til uteluften som funksjon av avstand fra utslippet (beregnet medScreen View 3) langs senterlinjen for røykskyen 57 m over bakken.Rambøll

VARMESENTRAL 31 (43)Som det fremgår av figuren over vil vi først etter ca 150 meter komme under 0,2 g/m 3vanndamp tilført fra utslippet. Etter 250 m er tilskuddet under 0,1 g/m 3 .En CFD-modell for simulering av utslippet er utarbeidet, slik at man kan vurdere temperaturen irøykfanen og dampkonsentrasjonen i en viss avstand fra utslippet. Denne modellen er noeforenklet i det den kun omhandler temperatur og røykkonsentrasjon (dvs. effekter avkondensering- og fordampningsvarmen som utveksles i røykfanen med omgivende luft erikke medtatt).Figur 10.2Resultater fra CFD-simulering av utslipp full belastning på biokjelene (9,6MW) ved utetemperatur0°C (273,15 K). Øverst vises estimert synlig røyksky (vanntåke) med en tilskuddsgrense på 0,2g/m3. Nederst med en grense på 0,1 g/m3. Det er benyttet en "nøytral" temperatursjiktning på -0,5 °C/100 m stigning.Sammenstiller vi resultatene fra begge beregningsverktøyene, er vår konklusjon at manmaksimalt vil få en synlig røyksky på mellom 150-400 meter under ugunstige forhold. Av vedlagtstatistikk kan vi lese at vi kan forvente "ugunstige forhold" ca 12% av tiden i fyringssesongen,dvs når RH er over 85% og lufttemperaturen er under 4 °C.Ramboll

32 (43) VARMESENTRAL11 RESULTATER - TEMPERATUR I RØYKSKYENDet er gjennomført en CFD-simulering for å beregne temperaturprofilen i røykskyen fra anlegget.Dimensjonerende driftssituasjon er oljekjeler i full drift (12MW) ved 0 °C utetemperatur. Dettescenarioet kan forekomme ved driftsstans av biokjeler og full belastning på anlegget for øvrig.Simuleringen er utført ved en vindhastighet på hhv 2 og 3 m/s i 10 meters høyde over bakken.Det er benyttet en "nøytral" temperatursjiktning på -0,5 °C/100 m stigning.Figur 11.1Temperatur i røykskyen. Resultater fra CFD-simulering av utslipp full belastning på oljekjeler(12MW) ved utetemperatur 0°C (273,15 K) og utslippstemperatur på 220 °C. Øverst: Vindhastighet3 m/s. Nederst: Vindhastighet 2 m/s.Rambøll

VARMESENTRAL 33 (43)Hvis vi forutsetter et sikkerhetskrav på maksimal overtemperatur, dT < 3 °C (ref Norsok), ser viav resultatene at vi får en minimum sikkerhetssone rundt utslippspunktet på ca 50 meter. Ved endT < 1 °C øker denne sonen til ca 100 meter.Det er ikke kjent hvilke temperaturkrav (maksimal dT) Avinor setter til denne typen utslipp inærheten av norske lufthavner. Dette må evt. avklares med Avinor.Ramboll

34 (43) VARMESENTRAL12 REFERANSER[1] NILU F32/93. Referanse Q-303. Spredning av luftforurensning. Meteorologi ogmodeller.[2] FHI 2008. Folkehelseinstituttet - B.2.05 Svevestøv (kunnskapsbasen på FHI'snettsider).[3] KLIF TA-1225-1995 (SFT 95:13 ). Forbrenningsanlegg. Veiledning for saksbehandlere.[4] SCREEN3. User Guide SCREEN3 (Screen View 3).[5] EPA-454/B-95-003b. Model User Guide for the industrial source complex (ISC3)dispersion models. Volume II - Description of model algorithms.[6] KLIF TA-1718-2000. Helseeffekter og samfunnsøkonomiske kostnader avluftforurensning. Luftforurensninger – effekter og verdier (LEVE)[7] STF TA-1940-2003. Veiledning til forskrift om lokal luftkvalitet.[8] FOR-2004-06-01-931 - Forskrift om begrensning av forurensning(forurensningsforskriften). Kapittel 7 og 27.[9] eKlima.no - Meteorologiske data fra DNMI's åpne klimadatabase.[10] STF66A 99043 (1999) - Lukt og luktproblemer fra biologiske behandlingsanlegg (Kap6 s73-79 - Figurer hentet fra [11])[11] Bøhler 1986. Atmosfærisk spredning av utslipp ved avfallsforbrenning. Forelesning omavfallsforbrenning. NIF-seminar: Teknisk vinteruke 1986.[12] Wikipediaartiklene Atmospheric dispersion modeling og Air pollution dispersionterminology- www.wikipedia.org[13] Introduction to Atmospheric Dispersion Modeling - EPA (funnet på nettet, ukjentårstall).[14 ] Air Quality Guidelines for Europe 2nd Ed. WHO Regional Publications, European Series,No. 91, 2000, ISBN 1358 3, ISSN 0378-2255.[16] EPA-454/R-92-019, Screening Procedures for Estimating the Air Quality Impact ofStationary Sources, Revised, U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY October1992.[17] ALLMÄNNA RÅD 90:3, SKORSTENSHÖJD BERÄKNINGSMETOD, Naturvårdsverket,1990, ISBN 91-620-0041-01.[18] E-post mottatt fra Tormod Gevelt (22.02.2011), ”20110222-SFV-RAM-Vedr.Spredningsberegn og CFD-analyse varmesentral Stjørdal”[20] COST Action 732, Best practice guideline for the CFD-simulation of flows in the urbanenvironment, ISBN: 3-00-018312-4Rambøll

VARMESENTRAL 35 (43)13 VEDLEGG A -CFD-MODELL OG TEKNISKE FORUTSETNINGER13.1 CFD-analyserComputational Fluid Dynamics (CFD) en fellesbetegnelse for programvare som simulerer gass- ogvæsketransport (fluider).Transport ved strømning beskrives matematisk ved Navier-Stokes ligningene (NS). NS-ligningeneer ikkelineære partielle differensialligninger (PDE) som generelt ikke lar seg løse analytisk. For åløse NS-ligningene benytter man i dag programvare med avanserte numeriske løsningsalgoritmer(CFD-programvare). Det benyttes kraftige datamaskiner og beregningene kan ta svært lang tid ågjennomføre (fra noen timer til flere uker per simulering).Navier-Stokes ligningene kan i de fleste tilfeller ikke løses direkte (såkalt DNS), siden dette ipraksis krever en datamaskinkraft som enda ikke er tilgjengelig. Ligningene blir derfor omformet.I dette oppdraget er det benyttet RANS-simuleringer (Reynolds Average Navier-Stokes). RANSligningenemå suppleres med turbulensmodeller for å lukke lingningssettet.Man skiller mellom ”steady-state” (ikke tidsavhengig) og transiente beregninger (tidsavhengige).Vindstudier gjennomføres som steady state, dvs. vi får et simuleringsresultat som viser et"øyeblikksbilde" av bl.a. vindhastighet og turbulens for et gitt sett med randbetingelser og en gittgeometri.Det henvises til ANSYS CFX dokumentasjon for nærmere opplysninger [5].13.2 CFD-modell (geometri)Geometrien som ligger til grunn for simuleringene, er modellert ut fra mottatte tegninger,kartgrunnlag (dwg-fil) og bilder fra området. Figuren under viser CFD-modellen med nyttvarmeanlegg forenklet modellert (se neste avsnitt).Følgende begrensninger og forenklinger ligger til grunn for modelleringen:• Modellområdet omfatter ca 2000 x 1500 x 2000 meter (BxLxH). Høyeste bygning er 15meter høy.• Terrenget er forenklet modellert (flatt terreng). Kun de nærmeste bygningene, kjelhusm.m., er medtatt i CFD-modellen.• Vegetasjon er ikke medtatt. Lokalt kan tett vegetasjon dempe vindforsterkningenbetydelig.13.3 GridCFD-teknologien krever at den fysiske modellen/geometrien løses opp i et stort antall småberegningsdomener (et nett av celler/noder omtalt som et grid), for så å beregne ligningene ihver av cellene. For hver grid-celle løses alle variablene (hastighet, temperatur, turbulens m.m.)som samlet gir en tre-dimensjonal løsning av problemstillingen. Cellestørrelsen blir redusertlangs overflater og i områder med store gradienter for å få realistiske resultater.Det er benyttet ANSYS Meshing for å generere griddet. Griddet i dette tilfellet bygd opp av togridtyper; et grensesjikt-grid som ligger langs overflaten av terreng og bygninger, og ettetrahedrisk grid (ustrukturert) som fyller resten av (luft) volumet. Antall celler i modellen liggerRamboll

36 (43) VARMESENTRALpå ca 1,5 mill, hvor de minste cellene er i områder som har gradienter eller geometri som kreverdetaljering.Figur 13.1Bildet viser CFD-modellen med et snitt av griddet som er benyttet.Rambøll

VARMESENTRAL 37 (43)13.4 VindprofilDet er benyttet en eksponentiell vindfunksjon ved beskrivelse av vindprofilen som "treffer"modellområdet. Denne funksjonen tilnærmer en logaritmisk vindprofil som normalt benyttes vedmodellering av ABL (atmospheric boundary layer), men den eksponentielle kurven er noe lettereå definere som randbetingelse samt at den tilfredsstiller no-slip kriteriet ved bakken (se figurenunder).Funksjonen er definert ved:hvorv z = speed of the wind at height z (referansevind)v g = gradient wind at gradient height z g (U Pot )α = exponential coefficientEksponenten a=1/α er også kalt Hellmann-koeffisienten. Det er valgt en a = 0.12-0.25(tilsvarer dimensjonsløs friksjonskoeffisient på ca 0,1 for terrenget i en logaritmisk vindprofil). Ifm vindanalyser av vindmiljø, setter v g normalt lik middelvind for hver vindretning (12 stk) i hhttil vinddata for området ved høyde z g = 10 m.Figuren under viser eksempel på vindprofil som benyttes som randbetingelse (U Pot satt til 5 m/s).VindprofilUlog(z)Upow(z)160140120100Høyde over bakke [m]8060402000,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0Vindhastighet [m/s]Figur 13.2Eksempel på vindprofil benyttet som randbetingelse. Figuren viser eksponentiell kurve (Upow)sammen med tilsvarende logaritmisk vindprofil (Ulog).Ramboll

38 (43) VARMESENTRALI tillegg til vindprofilen er det nødvendig å angi turbulensegenskaper (TKE og dissipasjon) forprofilen som en del av randbetingelsen.Det henvises til følgende referanser for en nærmere beskrivelse av vindprofil, TKE- profil ogturbulent dissipasjon [20], [21], [22] og [23].13.5 Rand- og initialbetingelserDet er randbetingelsene og geometrien som primært bestemmer resultatet av en CFD-simulering.Komplett oversikt over benyttede rand- og initialbetingelser, samt andre inngangsparametre forsimuleringene, kan fremlegges på forespørsel.Utarbeiding av CFD-modellen (geometri, grid og randbetingelser) følger i all hovedsakanbefalingene gitt i COST 732 [20].13.6 Program- og maskinvareFølgende CFD-programvare er benyttet: ANSYS CFX 12.1Følgende Maskinvare er benyttet under simuleringene:Fire stk. Intel x64-baserte maskiner i cluster, hver med duo-core prosessor med følgendespesifikasjon av OS og maskinvare:OS NameMicrosoft(R) Windows(R) XP Professional x64Version 5.2.3790.4480OS Manufacturer Microsoft CorporationSystem Manufacturer ShuttleSystem Model SG33System Type x64-based PCProcessor 1 EM64T Family 6 Model 15 Stepping 11GenuineIntel ~3003 MhzProcessor 2 EM64T Family 6 Model 15 Stepping 11GenuineIntel ~3003 MhzBIOS Version/Date Phoenix Technologies, LTD 6.00 PG, 29.08.2007SMBIOS Version 2.5LocaleUnited StatesHardware Abstraction Layer Version = "5.1.2600.2180 (xpsp_sp2_rtm.040803-2158)"Total Physical Memory 4.096 MBSimuleringene er utført ved bruk av parallellprosessering (HPI).Rambøll

VARMESENTRAL 39 (43)14 VINDDATA FOR VÆRNES 1980-2010 (FYRINGSSESONG)Ramboll

40 (43) VARMESENTRAL15 RELATIV FUKTIGHET OG TEMPERATURRambøll

VARMESENTRAL 41 (43)16 UTSLIPPSDATATabellen viser anleggs- og utslippsdata er mottatt fra Stjørdal Fjernvarme AS (data med blå tekster beregnet av Rambøll på bakgrunn av dataene i regnearket):Biokedel førscrubber/kondenseringBiokedel efterscrubber/kondensering OliekedelYdelse 4000 kW 758 kW 6000 kWSkorstensdiameter [mm] 550 600BrændselstypeflisLetolie nr 1 Bioolie EN14213 Bioolie EN14214Fugtighed i brændsel 55 % 55 %Røggasmængde 100 % last (våd) 9775 Nm^3/h 9300 Nm^3/h 7460 Nm^3/h (7460 Nm^3/h = 9692 kg/h)Røykgassmengde (aktuell) 16 220 11 344 13 472 49 631Hastighet (aktuell) 13,26 13,24Røggasmængde 25 % last (våd) 2969 Nm^3/h 2650 Nm^3/hRøggastemperatur 100 % last 180 60 220Røggastemperatur 25 % last 150 50O2 100 % last 7 % 7 % 2,47% tørO2 25 % last 9 % 9 %CO 100 % last (tør røggas) 150,00 mg/Nm^3 ved 6%O2CO 25 % last (tør røggas) 150,00 mg/Nm^3 ved 6%O2NOX 100 % last (tør røggas) 250,00 mg/Nm^3 ved 6%O2NOX 25 % last (tør røggas) 250,00 mg/Nm^3 ved 6%O2Fugtighed i røggas 21 % 26 % 11 % Relativ, Omgivet ved Normal m^3Støv PM 10 vedr 100 % last 100 ved 10%O2Støv PM 10 vedr 25 % lastStøv PM 2,5 vedr 100 % lastStøv PM 2,5 vedr 25 % lastrho_vanndamp (0 grC) Vanndamp (2 x biokjel) Vanndamp (2 x oljekjel)0,817 1,10 0,37kg/Nm3 kg/s kg/s17 BEREGNINGSMATRISE SCREEN VIEW 3Screen View 3 benytter matrisen gjengitt under, og kjører beregninger for alle kombinasjoneneangitt med * (såkalt "full meteorologi"-kjøring). Beregnede maksimalkonsentrasjoner somfunksjon av avstand fra utslippskilden plottes i en og samme graf, og gir derfor en samletoversikt over resultatene fra hver enkelt kjøring.Pasquill-GiffordStability ClassWind speed at 10-meter height (m/s)1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 8.0 10 15 20A (Ustabil) * * * * *B * * * * * * * * *C * * * * * * * * * * *D (Nøytral) * * * * * * * * * * * * *E * * * * * * * * *F (Stabil) * * * * * * *Om man ønsker, kan man også kjøre beregninger for én stabilitetsklasse, eller kombinasjonen enstabilitetsklasse og en valgt vindbelastning.Ramboll

42 (43) VARMESENTRAL18 PRINSIPPSKJEMA - BIOKJEL OG RØYKGASSRambøll

VARMESENTRAL 43 (43)19 SYSTEMSKJEMA - BIOVARMEANLEGGRamboll