EINDRAPPORT: STUDIE WINDTURBINES EN VEILIGHEID. Opdrachtgever:

Transcriptie

1 EINDRAPPORT: STUDIE WINDTURBINES EN VEILIGHEID Opdrachtgever: Vlaams EnergieAgentschap North Plaza B Projectnummer: Koning Albert II-laan 7 B-110 Brussel januari 007

2 INHOUDSTAFEL 1. ALGEMENE INLICHTINGEN INITIATIEFNEMER VAN HET PROJECT UITVOERDER VAN DE OPDRACHT ADMINISTRATIEVE GEGEVENS VOORBEREIDEND RAPPORT...7. PROJECTOMSCHRIJVING INLEIDING...8. AANPAK VAN HET PROJECT INLEIDING DEEL 1: ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN DEEL : ONTWIKKELING VAN EEN BEOORDELINGSINSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN INLEIDING ONDERZOEK HANDBOEK WT ( DE GEACTUALISEERDE VERSIE, JANUARI 005) BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO S BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN Structurele faling Naar beneden vallen van onderdelen Breuk van een geheel blad GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES BEPALING VAN DE RISICO S EVALUATIE VAN DE RISICO S Directe risico s Plaatsgebonden risico Groepsrisico Individueel Passanten Risico Maatschappelijk Risico Indirecte risico s ONDERZOEK VEILIGHEIDSSTUDIES IN VLAANDEREN INLEIDING BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO S BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN Structurele faling Naar beneden vallen van onderdelen Breuk van een geheel blad GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES BEPALING VAN DE RISICO S Directe risico s Indirecte risico s... SGS Belgium N.V. januari 007

3 3.3.6 EVALUATIE VAN DE RISICO S Directe risico s Indirecte risico s ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER EN INSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER INLEIDING RANDVOORWAARDEN BEPALING VAN DE ONGEVALSCENARIO S BEPALING VAN DE EFFECTAFSTANDEN Structurele faling Naar beneden vallen van onderdelen Breuk van een geheel blad GEBRUIK VAN DE FAALFREQUENTIES BEPALING VAN DE RISICO S Directe risico s Plaatsgebonden risico Groepsrisico Indirecte risico s Overzicht risicobepaling EVALUATIE VAN DE RISICO S Directe risico s Plaatsgebonden risico Groepsrisico Indirecte risico s ONTWIKKELING BEOORDELINGSINSTRUMENT INLEIDING RANDVOORWAARDEN BEOORDELINGSINSTRUMENT Windrichtingverdeling Uniforme windrichtingverdeling versus actuele windroos Berekening bijdrage actuele windroos Toepassing van de windcoëfficiënt Maximale werpafstand Plaatsgebonden risico Groepsrisico Indirecte risico s Leidingen Bovengrondse installaties Besluit...39 BIJLAGE 1: KOGELBAANMODEL...4 BIJLAGE : TREFKANSBEREKENING DIRECTE RISICO S...45 SGS Belgium N.V. januari 007 3

4 BIJLAGE 3: BEPALING GROEPSRISICO...50 BIJLAGE 4: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO S BOVENGRONDSE INSTALLATIES...5 BIJLAGE 5: TREFKANSBEREKENING INDIRECTE RISICO S TRANSPORTLEIDINGEN...54 BIJLAGE 6: TREFKANSBEREKENING TRANSPORT...57 BIJLAGE 7: OVERZICHT FORMULES RISICOBEPALING...6 BIJLAGE 8: HANDLEIDING SOFTWARE-TOOL...64 Tabellen Tabel 1: Faalfrequenties Handboek WT 15 Tabel : Onderzochte veiligheidsstudies mbt windturbineprojecten 0 Tabel 3: Faalfrequenties van de ongevallenscenario s voor windturbines 6 Tabel 4: Berekeningen transporteenheden 61 Tabel 5: Overzicht risicobepaling 6 Figuren Figuur 1: Grafische weergave van de norm voor GR I 17 Figuur : Criteria groepsrisico 30 Figuur 3: Vergelijking windrozen uniforme windrichtingverdeling 35 Figuur 4: Invloed windrichtingverdeling 36 Figuur 5: Resultaten beoordelingsinstrument 40 Figuur 6: Plaatsgebonden risico van enkele typische windturbines 41 Figuur 7: Overzicht parameters in ballistisch model 4 Figuur 8: Plaatsgebonden risico ( MW-windturbine) per faalscenario 48 Figuur 9: Plaatsgebonden risico ( MW-windturbine): som van alle faalscenario s 49 SGS Belgium N.V. januari 007 4

5 Lijst van afkortingen GRI...Groepsgebonden Risico voor inrichtingen GRT...Groepsgebonden Risico voor transportroutes IPR...Individueel Passanten Risico MR...Maatschappelijk Risico VEA...Vlaams EnergieAgentschap AMV...Afdeling Milieuvergunningen LNE...Departement Leefmilieu, Natuur en Energie van de BEVI...Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen Dienst VR...Dienst Veiligheidsrapportering van LNE Handboek WT...Handboek Risicozonering Windturbines, de geactualiseerde versie januari 005 (SenterNovem) QRA...Kwantitatieve risicoanalyse PR...Plaatsgebonden Risico Definities Inrichting: Het gehele door een exploitant beheerde gebied waar Seveso-gevaarlijke stoffen aanwezig zijn in een of meer installaties, met inbegrip van gemeenschappelijke of bijbehorende infrastructuur of activiteiten. Externe personen: de personen die geen deel uitmaken van de inrichting, in dit geval van de windturbine. Onderhoudspersoneel van de windturbine wordt dus niet beschouwd als externe personen. Gebied met woonfunctie: Onder gebied met woonfunctie wordt verstaan: (1) gebieden die op de gewestplannen geheel of gedeeltelijk rood ingekleurd zijn, of () groepen van minstens 5 bestaande, niet onteigende of in onteigeningsplannen opgenomen wooneenheden, die een ruimtelijk aaneengesloten geheel vormen, in andere gebieden dan vermeld onder het eerste opsommingspunt (dus zonevreemd). Gebied met kwetsbare locaties: het ganse terrein waarop een kwetsbare locatie zich bevindt. Kwetsbare locaties zijn scholen (meer bepaald basisscholen en secundaire scholen), ziekenhuizen en rusthuizen/verzorgingstehuizen. Isorisicocontour: de lijn die posities met eenzelfde plaatsgebonden risico met elkaar verbindt. Plaatsgebonden risico: Het plaatsgebonden risico, uitgedrukt per jaar, is de kans dat een persoon op een bepaalde plaats in de buurt van een inrichting overlijdt ten gevolge van een zwaar ongeval in die inrichting, wanneer hij zich gedurende één jaar permanent en onbeschermd op die plaats zou bevinden. Het plaatsgebonden risico geeft aan in hoeverre het risico voor doding van één persoon zich buiten de inrichting uitstrekt. Groepsrisico: Het groepsrisico is de kans (per jaar) dat een aantal personen in de omgeving van de inrichting gelijktijdig omkomt ten gevolge van een zwaar ongeval binnen die inrichting. Domino-effect: Een domino-effect is het effect waarbij de vrijzetting van een gevaarlijke stof uit een installatie (met een zwaar ongeval tot gevolg) rechtstreeks of onrechtstreeks de oorzaak is van de vrijzetting van een gevaarlijke stof uit een andere installatie (met een nieuw zwaar ongeval tot gevolg). Deze tweede installatie kan tot dezelfde inrichting behoren (intern domino-effect) of tot een naburig bedrijf (extern domino-effect). Door een domino-effect ontstaat een opeenvolging van zware ongevallen waarbij de gevolgen van het vorige ongeval worden vergroot door de volgende ongevallen. SGS Belgium N.V. januari 007 5

6 Veiligheidsinformatieplan: het geheel van afspraken en informatie-uitwisseling tussen een hogedrempelbedrijf en de naburige bedrijven aangaande risico s van zware ongevallen waarbij gevaarlijke stoffen zijn betrokken. Externe gevarenbron: Een externe gevarenbron is een element in de omgeving van de inrichting die oorzaak kan zijn van een zwaar ongeval in de inrichting. Voorbeelden hiervan zijn transportwegen (weg, spoor, water), hoogspanningslijnen, pijpleidingen, ondergrond (stabiliteit), vliegvelden, militaire installaties, andere industriële installaties en opslagplaatsen van gevaarlijke stoffen,... Scheidingsafstand: dit is de scheidingsafstand tussen de windturbine en de relevante omgevingsparameters (woonfunctie, kwetsbare locaties, industriële populatie,...) en die berekend werd via het beoordelingsinstrument. Het beoordelingsinstrument maakt gebruik van vuistregels en enkele randvoorwaarden. Afwijking of overschrijding van de resultaten leidt daarom niet noodzakelijk tot onaanvaardbaarheid. Een specifieke veiligheidsstudie voor de beschouwde windturbine(s) kan leiden tot aanvaardbare resultaten SGS Belgium N.V. januari 007 6

7 1. ALGEMENE INLICHTINGEN 1.1 INITIATIEFNEMER VAN HET PROJECT Vlaams EnergieAgentschap North Plaza B Koning Albert II-laan Brussel 1. UITVOERDER VAN DE OPDRACHT Dit rapport werd opgesteld door: SGS Belgium N.V. Division Environmental Services Haven 407 Polderdijkweg 16 B-030 Antwerpen Het onderzoeksteam voor deze opdracht bestaat uit: SGS Belgium NV Bob Gorrens Erkend VR-deskundige Coördinator - projectleider Wouter De Clerck Veiligheidsdeskundige Projectmedewerker 1.3 ADMINISTRATIEVE GEGEVENS VOORBEREIDEND RAPPORT Datum van redactie : januari 007 Versie : eindversie SGS Belgium N.V. januari 007 7

8 . PROJECTOMSCHRIJVING.1 INLEIDING Momenteel worden in Vlaanderen tal van windprojecten uitgevoerd. Tot op heden zijn met betrekking tot externe veiligheidsrisico s tengevolge van windturbines geen richtlijnen uitgeschreven door de Dienst Veiligheidsrapportering van LNE. Bijgevolg is geen éénduidige methodologie betreffende de evaluatie van externe risico s van windturbines vastgelegd. Teneinde de beoordeling van de veiligheidsaspecten van windturbineprojecten te uniformiseren en te vereenvoudigen, wenst de dienst Natuurlijke Rijkdommen en Energie (ANRE) van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, in samenwerking met de dienst Milieuvergunningen (AMV) en de Dienst Veiligheidsrapportering (Dienst VR), een beslissingskader te laten ontwikkelen. De doelstelling van dit beoordelingskader is tweeledig: Adviesverlenende overheidsinstanties te voorzien van een uniform beslissingskader; Initiatiefnemers een indicatie te kunnen geven van de haalbaarheid van nieuwe projecten op het vlak van veiligheid. Het onderzoek zal resulteren in een gebruiksvriendelijk beslissingsinstrument ter beoordeling van windturbineprojecten vanuit het oogpunt externe veiligheid.. AANPAK VAN HET PROJECT..1 Inleiding Het onderzoeksproject kan opgedeeld worden in twee delen, namelijk: 1. Onderzoek van het Handboek Risicozonering Windturbines en de toepasbaarheid in Vlaanderen;. Ontwikkeling van een beoordelingsinstrument voor windturbineprojecten. Net zoals in Vlaanderen wordt in Nederland gesteund op een kwantitatieve risico-analyse (verder kortweg QRA) met betrekking tot de evaluatie van de externe veiligheidsrisico s van inrichtingen. Deze aanpak is doorgetrokken in het Handboek WT. Rekening houdende met voorgaande gegevens zal in onderhavige studie naar analogie van de Nederlandse aanpak maximaal gebruik gemaakt worden van de vigerende richtlijnen met betrekking tot risicoanalyse voor Seveso-installaties in Vlaanderen. SGS Belgium N.V. januari 007 8

9 De externe mensrisico s kunnen worden opgedeeld in: Directe risico s; Indirecte risico s. De directe risico s van windturbines voor de mens worden bepaald door directe impact van fragmenten op een persoon in de nabijheid van de windturbine. Naast dergelijke impact kunnen weggeslingerde fragmenten eveneens nabij gelegen industriële installaties treffen. Indien deze installaties gevaarlijke producten bevatten, kan dat ongeval indirect ook slachtoffers tot gevolg hebben. Deze mogelijke domino-effecten worden in het kader van veiligheidsrapportering eveneens geanalyseerd. Na bepaling van deze risico s wordt in het kader van Seveso-inrichtingen aan de hand van criteria beslist of de externe risico s tengevolge van de exploitatie van een inrichting aanvaardbaar zijn. Het beslissinginstrument zal bijgevolg rekening dienen te houden met al deze aspecten... Deel 1: Onderzoek Handboek WT en toepasbaarheid in Vlaanderen Naast een nalezing van het Handboek WT zullen eveneens de veiligheidsstudies in het kader van windturbineprojecten waarin het Handboek WT als referentiedocument wordt gebruikt, onderzocht worden. De auteurs van dergelijke studies hebben normaliter rekening gehouden met de verschillen tussen de Vlaamse en Nederlandse methodiek. In het kader van onderhavige studie werden zes recente veiligheidsstudies betreffende windturbineprojecten nagelezen. In dit eerste deel wordt zo dus een kritische nalezing uitgevoerd van het Nederlandse Handboek WT en relevante veiligheidsstudies. Hierbij wordt de mogelijke toepassing van het Handboek WT in Vlaanderen onderzocht. In het bijzonder wordt aandacht besteed aan de volgende aspecten: Bepaling van de ongevalscenario s; Bepaling van de effectafstanden (aannames,...); Gebruik van faalfrequenties (populatie,...); Bepaling van de risico s (plaatsgebonden risico, groepsrisico, indirecte risico s); Evaluatie van de risico s (criteria,...). Opgemerkt dient te worden dat de Nederlandse aanpak met betrekking tot QRA verschilt van de Vlaamse aanpak. De grootste verschillen situeren zich in de gehanteerde criteria waaraan het externe risico van een Seveso-inrichting moet voldoen. Naast de criteria wordt in het Handboek WT eveneens melding gemaakt van een zogenaamd passantenrisico, wat in Vlaanderen tot op heden niet wordt gehanteerd als een risicoparameter. In onderhavige studie zal besproken worden of dergelijke parameters kunnen toegepast worden in Vlaanderen en op welke manier dit kan gebeuren. Eveneens dient melding gemaakt te worden van een aantal aannames betreffende de rekenmethodieken in het Handboek WT die mogelijks moeten herzien/aangepast worden. SGS Belgium N.V. januari 007 9

10 ..3 Deel : Ontwikkeling van een beoordelingsinstrument voor windturbineprojecten In het tweede deel zal een beoordelingskader/-instrument worden ontwikkeld. De uitwerking bestaat uit twee luiken, nl.: De uitwerking van een onderbouwd en gedetailleerd beoordelingskader op basis van het Handboek WT; De ontwikkeling van een gebruiksvriendelijk beoordelingsinstrument. Het beoordelingskader houdt zowel rekening met de directe als de indirecte risico s tengevolge van windturbines. Met betrekking tot de directe risico s zal gestreefd worden naar het gebruik van de risico-parameters zoals die vandaag in het kader van veiligheidsrapportering in Vlaanderen worden gebruikt, namelijk plaatsgebonden risico en groepsrisico. Tevens zullen, in de mate van het mogelijke, de criteria die gehanteerd worden voor Seveso-inrichtingen toegepast worden in het beoordelingskader. Bovendien zal het beoordelingskader rekening houden met externe gevarenbronnen en dit in het kader van mogelijke indirecte risico s tengevolge van deze externe gevarenbronnen. Er wordt gestreefd naar een gebruiksvriendelijk beoordelingskader dat kan toegepast worden voor elk windturbinetype en dit op basis van minimale noodzakelijke basisinformatie. De beoordelingsmethodiek zal resulteren in te respecteren scheidingsafstanden tot schadereceptoren (woonzones, kwetsbare locaties, weggebruikers, industriële populatie) en externe gevarenbronnen (leidingen, bovengrondse installaties,...). Naast dit beoordelingskader(-methodiek) wordt tevens een gebruiksvriendelijk beoordelingsinstrument ontwikkeld. Dit beoordelingsinstrument geeft op basis van de technische eigenschappen van de windturbines (nominaal toerental, ashoogte en rotordiameter) de scheidingsafstand weer tot de relevante omgevingsparameters (woonfunctie, kwetsbare locaties, industriële populatie,...). Indien het windturbineproject aan de betreffende scheidingsafstanden voldoet, kan vanuit het oogpunt externe veiligheid besloten worden dat de inplanting van de windturbines aanvaardbaar is. In het geval dat niet voldaan wordt aan de scheidingsafstanden kan een gedetailleerde veiligheidsstudie met een kwantitatieve risico-analyse (aan de hand van het beoordelingskader(-methodiek)) aantonen dat met of zonder bijkomende maatregelen de inplanting van de turbines aanvaardbaar is vanuit het standpunt externe veiligheid. SGS Belgium N.V. januari

11 3. ONDERZOEK HANDBOEK WT EN TOEPASBAARHEID IN VLAANDEREN 3.1 INLEIDING In onderhavig hoofdstuk zal de toepasbaarheid van het Nederlandse Handboek WT nagegaan worden op windturbineprojecten in Vlaanderen. In het bijzonder zal aandacht besteed worden aan de volgende aspecten: Bepaling van de ongevalscenario s; Bepaling van de effectafstanden (aannames,...); Gebruik van de faalfrequenties (populatie,...); Bepaling van de risico s; Evaluatie van de risico s. Tevens worden enkele recente veiligheidsstudies nagekeken betreffende windturbines in Vlaanderen. Dit wordt gedaan om de toepasbaarheid van het Handboek WT in Vlaanderen beter in te kunnen schatten. Onderhavige studie is enkel van toepassing op windturbines die geconstrueerd zijn volgens de norm IEC en aldus ook gecertificeerd zijn. 3. ONDERZOEK HANDBOEK WT ( DE GEACTUALISEERDE VERSIE, JANUARI 005) 3..1 Bepaling van de ongevalscenario s Windturbines kunnen falen en dus een risico betekenen voor hun omgeving. In het eerder genoemd Handboek WT worden de volgende scenario s met betrekking tot windturbines beschouwd: Structurele faling: omvallen turbine door mastbreuk,...; Naar beneden vallen van onderdelen: naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; kleine onderdelen (bouten, beschermingskappen, anemometer, etc.) bladdelen nadat een blad de toren heeft geraakt; stukken ijs tijdens stilstand; Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij nominaal toerental; bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,5 x nominaal toerental); bladbreuk bij overtoeren (= x nominaal toerental); SGS Belgium N.V. januari

12 In het Handboek WT wordt met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen enkel het scenario naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor kwantitatief besproken. Het Plaatsgebonden Risico voor ijsafwerping wordt in het Handboek WT verwaarloosbaar klein geacht. 3.. Bepaling van de effectafstanden Structurele faling Bij een windturbine in bedrijf, zal de wind een kracht uitoefenen die dwars op het rotorvlak georiënteerd is. Deze kracht zal een belasting uitoefenen op de turbinemast en fundering. Hoe hoger de windsnelheid hoe groter de kracht op de dragende structuren. De windturbine wordt stilgelegd vanaf dat de windsnelheid een bepaalde waarde (cut-off windsnelheid) overschrijdt zodat vermoeiing van de draagstructuur voorkomen wordt. Zoals voor elke constructie, zal zelfs bij een stilgelegde turbine een windbelasting blijven bestaan. Deze windbelasting is evenwel sterk verlaagd door het aanpassen van de stand van de bladen. Hier wordt rekening mee gehouden tijdens het ontwerp van de installatie (zie tevens norm IEC 61400). Aangezien de turbine volledig wordt blootgesteld aan wind, dient de volledige installatie in beschouwing genomen te worden bij het scenario structurele faling. De bijhorende maximale schadeperimeter bedraagt dus de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter. Opmerking 1 : In het Handboek WT wordt verondersteld dat bij mastbreuk de mast steeds faalt aan de voet van de turbine. Aangenomen kan worden dat dit in de realiteit zo zal zijn voor cilindrische masten. Voor conisch uitgevoerde masten zal de mast breken op een bepaalde hoogte boven het maaiveld. Cilindrische masten worden niet meer gebruikt bij nieuwe turbines Naar beneden vallen van onderdelen Het naar beneden vallen van kleine onderdelen (inclusief ijs) wordt in het Handboek WT beschouwd als zijnde incidenten die alleen risico s vormen voor het gebied onder de rotor. Het scenario naar beneden vallen van kleine onderdelen is voornamelijk relevant met betrekking tot het plaatsgebonden risico (humaan risico). Als de veiligheidsafstand van een halve rotordiameter wordt behouden, is er geen risico naar passanten toe. Opmerking : In het Handboek WT is enkel voor het scenario gondelbreuk een kwantitatieve methode beschreven. Met betrekking tot het scenario naar beneden vallen van kleine onderdelen is geen kwantitatieve methode beschikbaar. SGS Belgium N.V. januari 007 1

13 3...3 Breuk van een geheel blad Een rotorblad kan in de praktijk loskomen/afbreken van de rotor. Het Handboek WT geeft drie mogelijke deelscenario s inzake bladbreuk, namelijk: Bladbreuk bij nominaal toerental; Bladbreuk bij mechanische remmen (1,5 x nominaal toerental); Bladbreuk bij overtoeren ( x nominaal toerental); Het loskomen van een rotorblad, tijdens rotatie zal resulteren in het wegslingeren van het blad in een richting die in het verlengde ligt van het rotorvlak. De maximale werpafstand is afhankelijk van onder andere de rotorsnelheid. Aangezien de beschouwde faalscenario s optreden bij een andere rotorsnelheid, zijn de maximale werpafstanden per scenario verschillend. In het Handboek WT worden drie werpmodellen gepresenteerd die op verschillende uitgangspunten gebaseerd zijn: 1. Ballistisch model zonder luchtkrachten (= kogelbaanmodel). Ballistisch model met luchtweerstandskrachten 3. Ballistisch model met luchtweerstandskrachten gecombineerd met zweefvlucht Bij dit laatste model wordt de vlucht van het afgebroken blad(deel) in eerste instantie beschreven met bovenstaand ballistisch model met luchtweerstandskrachten, waarbij na verloop van tijd het blad in een stabiele zweefvlucht terechtkomt, waarbij de liftkrachten bepalend zijn en niet de luchtweerstandskrachten. In dit model is uiteengezet onder welke condities de overgang naar een zweefvlucht mogelijk is en het blijkt dat de kans hierop zeer klein is, vandaar dat dit model verder niet beschouwd zal worden. Het ballistisch model met luchtweerstandskrachten is gebaseerd op het klassieke kogelbaanmodel. Echter naast de zwaartekracht worden ook de luchtweerstandskrachten in het vlak van de rotor en deze loodrecht op het vlak van de rotor in rekening gebracht. Tengevolge van de luchtweerstand in het vlak van de rotor zal het afgebroken blad(deel) minder ver komen vergeleken met de kogelbaan. De luchtkrachten loodrecht op het vlak van de rotor zorgen ervoor dat het afgebroken blad(deel) met de wind mee wordt verplaatst. In het Handboek WT werden in een case studie de eerste twee modellen met elkaar vergeleken. De werpafstanden voor een zelfde type windturbine werden met beide werpmodellen berekend en zijn in onderstaande tabel weergegeven. Toerental Luchtkrachtmodel Kogelbaanmodel C D = 0,0 (m) C D = 1,0 (m) Nominaal x nominaal C D : luchtweerstandcoëfficiënt (C D = 0; geen luchtweerstand / C D = 1; volledige luchtweerstand) (m) Uit bovenstaande tabel blijkt dat de maximale werpafstanden met het kogelbaanmodel en het luchtkrachtmodel met C D = 0,0 overeenkomen. SGS Belgium N.V. januari

14 In de praktijk kan C D variëren tussen 0 en 1. in het geval dat het blad wegvliegt, waarbij de rotatie om het zwaartepunt stabiel is en de koorde van het blad ongeveer in het rotorvlak blijft liggen (vergelijkbaar met het werpen van een mes) kunnen gemiddelde C D -waarden van 0,1 tot 0, als realistisch worden beschouwd. In de richting loodrecht op het rotorvlak is het redelijk te veronderstellen dat C D = 1,0. Het voordeel van het kogelbaanmodel is dat het gemakkelijk geïmplementeerd kan worden, bv. in een spreadsheetprogramma. Het luchtkrachtmodel is complexer doordat een aantal stochastische grootheden wordt meegenomen, zodat de kansverdelingsfunctie van de positie waar het zwaartepunt van het blad zal inslaan met behulp van simulatietechnieken en het oplossen van een stelsel differentiaalvergelijkingen bepaald dient te worden. Dit vergt meer rekentijd, terwijl ook de implementatie complexer is. Uit de case studie kan het volgende geconcludeerd worden: Beide modellen (kogelbaanmodel en luchtkrachtmodel) zijn goed bruikbaar voor het berekenen van de baan van een afgebroken blad(deel) Voor het luchtkrachtmodel wordt aanbevolen de luchtweerstandscoëfficiënt in het vlak van de rotor gelijk aan 0,1 te nemen en de luchtweerstandscoëfficiënt loodrecht op het vlak van de rotor gelijk aan 1,0 te nemen. Bovendien werd in het Handboek WT gesteld dat het gerechtvaardigd is om een risicoanalyse te baseren op het kogelbaanmodel met een uniforme windrichtingsverdeling of op het luchtkrachtmodel met de gebruikte windroos uit Vlissingen. In de praktijk wijkt de windrichtingsverdeling af van de uniforme verdeling. Opmerking 3 : Uit het Handboek WT kan besloten worden dat het kogelbaanmodel beschouwd kan worden als het meest conservatieve werpmodel, aangezien hierbij geen rekening wordt gehouden met luchtweerstand Gebruik van de faalfrequenties Het Handboek WT geeft voor de reeds besproken ongevalscenario s een kans van optreden, die afgeleid werd uit Deense, Duitse en Nederlandse faalgegevens van turbines. De omvang van de populatie is niet met zekerheid bekend, aangezien niet voor alle turbines een periodiek rapport werd ontvangen. Voor één van de gebruikte databanken is een conservatieve aanpak gehanteerd, waarbij enkel turbines met gerapporteerde schadegevallen in de populatie zijn opgenomen. Bijgevolg zijn turbines zonder gerapporteerd schadegevallen niet opgenomen in de onderzochte populatie en zijn de daaruit afgeleide faalfrequenties een overschatting van de werkelijke faalfrequenties. De opgenomen turbines in de analyse blijken voornamelijk overtrekgeregelde (750 kw) turbines te zijn. De moderne turbines zijn echter bladhoekgeregelde (>1 MW) installaties, waardoor deze minder trillingen veroorzaken. Tijdens de berekening van de faalfrequenties is geen onderscheid gemaakt tussen verschillende technologieën. Er is bijvoorbeeld geen onderscheid gemaakt tussen rechtstreeks of onrechtstreeks aangedreven generatoren, stalen of betonnen masten. SGS Belgium N.V. januari

15 Evenmin is er onderscheid gemaakt tussen gecertificeerde of niet-gecertificeerde turbines. Het hanteren van normen gebeurt vanaf begin jaren negentig. De turbines werden geconstrueerd volgens de normen en voorschriften van GL, DNV, ECN-CIWI. Het hanteren van bijvoorbeeld de norm IEC (sinds 1999 toegepast) impliceert naast de reeds gehanteerde veiligheidssystemen, eveneens strengere constructieve eisen (veiligheidsfactoren, lastaannames). Uit hoofde van volledigheid wordt in onderstaande tabel informatief de faalfrequenties weergegeven zoals deze zijn afgeleid in het Handboek WT. Tabel 1: Faalfrequenties Handboek WT Scenario Faalfrequentie (/turbinejaar) Verwachtingswaarde 95% bovengrens Aanbevolen rekenwaarde (1/jaar) Geheel blad 6, , , Nominaal toerental 4,.10-4 Mechanisch remmen 4,.10-4 Overtoeren 5, Tip of deel van blad 1,.10-4,6.10-4, Toren 5, , , Gondel en/of rotor, , ,.10-4 Kleine onderdelen uit gondel 1, , , Bepaling van de risico s In Bijlage C: Rekenmethode Werpafstanden en Trefkansen van het Handboek WT worden de methodes en procedures beschreven om de werpafstanden van turbineonderdelen te berekenen en de daarbij horende risico s te bepalen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen personen, leidingen, wegen en andere ruimtelijke objecten. Het risico voor personen is van belang bij het Plaatsgebonden Risico (PR), Groepsgebonden Risico voor inrichtingen (GR I ) en idem voor transportroutes (GR T ), Individueel Passanten Risico (IPR) en Maatschappelijk Risico (MR). Het uitvoeren van een kwantitatieve risicoanalyse volgens de methode die in het Handboek WT is beschreven, kan arbeidsintensief zijn. In veel gevallen komt het voor dat met een eenvoudige aanpak en conservatieve uitgangspunten kan worden aangetoond dat de veiligheidscriteria niet worden overschreden. Daarom werden in Bijlage B: Generieke Gegevens generieke conclusies afgeleid voor wat betreft trefkansen van personen en objecten. Met deze conclusies kan in vele gevallen het arbeidsintensief analysewerk worden vermeden. Samenvattend zijn deze conclusies: 1. De PR = 10-6 contour is gelijk aan het maximum van ashoogte plus halve rotordiameter en maximale werpafstand bij nominaal toerental;. De 10-5 contour van het PR is gelijk aan de halve rotordiameter. SGS Belgium N.V. januari

16 3..5 Evaluatie van de risico s Het toe te passen criterium voor het beoordelen van de resultaten van een risicoanalyse is afhankelijk van het object in de nabijheid van de windturbine(s) en de aanwezigheid van personen of passanten. Daarnaast is de aanwezigheid van een (extra) risicobron in de directe omgeving, zoals een opslag met gevaarlijke stoffen, eveneens van belang bij het vaststellen van de risicocriteria. Het Handboek WT onderscheidt vier mogelijke situaties. Twee situaties waarbij sprake is van directe risico s en twee waarbij sprake is van indirecte risico s, ook wel domino-effect genoemd Directe risico s In deze paragraaf zijn de risicocriteria uit het Handboek WT geformuleerd die van toepassing zijn op de directe risico s van windturbines. Deze zijn enerzijds gebaseerd op het Plaatsgebonden Risico en het Groepsrisico voor inrichtingen uit het Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen. Deze normen zijn oorspronkelijk opgesteld om de risico s van bedrijven met gevaarlijke stoffen te kunnen toetsen. Anderzijds is op initiatief van NS 1 Railinfrabeheer en Rijkswaterstaat een richtlijn opgemaakt voor het beoordelen van veiligheidsrisico s van windturbines langs auto-, spoor- en vaarwegen. In deze richtlijn worden twee risicomaten geformuleerd, nl. het Individueel Passanten Risico en het Maatschappelijk Risico Plaatsgebonden risico Het Plaatsgebonden Risico (PR) wordt zichtbaar gemaakt door het trekken van risicocontouren rond de inrichting, in dit geval een windturbine(park). De grenswaarde voor het PR bij kwetsbare objecten (waartoe ook woningen behoren) en de richtwaarden voor het PR bij beperkt kwetsbare objecten is bepaald op de kans van één op de miljoen jaar, oftewel 10-6 per jaar. Deze waarde heeft betrekking op nieuwe situaties, dat wil zeggen: Het oprichten van een windturbinepark; De bouw van nieuwe (beperkt) kwestbare objecten rond een bestaand windturbinepark; Uitbreiding of aanpassing van de activiteiten van een bestaand windturbinepark. Het PR voor kwetsbare objecten is een grenswaarde: er moet aan voldaan worden. Het PR voor beperkt kwetsbare objecten is een richtwaarde: er moet in principe aan worden voldaan, maar bij gewichtige redenen mag hiervan worden afgeweken. 1 NS: Nederlandse Spoorwegen SGS Belgium N.V. januari

17 Opmerking 4 : Het Plaatsgebonden Risico van 10-6 per jaar voor kwetsbare objecten (o.a. woningen) wordt in Vlaanderen weergegeven door het plaatsgebonden risico van 10-6 per jaar voor gebieden met woonfunctie. Daarnaast bestaat in Vlaanderen tevens het criterium van 10-5 per jaar voor de bedrijfsgrens en 10-7 per jaar voor kwetsbare locaties (zoals ziekenhuizen, scholen, rust- en verzorgingstehuizen). Deze twee laatste criteria worden niet weerhouden in het Handboek WT Groepsrisico De gevolgen van een ongeval voor een groep is wezenlijk anders voor een ongeval met gevaarlijke stoffen dan met een ongeval met een windturbine. Bij een ongeval met gevaarlijke stoffen kunnen slachtoffers vallen verspreid over een groot gebied afhankelijk van de wijze waarop de gevaarlijke stof zich verspreidt in de omgeving. Tevens zijn ook de elementen zelfredzaamheid en hulpverlening wezenlijk anders. Bij een ongeval met een windturbine zullen alleen slachtoffers vallen op de plekken waar afgebroken onderdelen van een windturbine terechtkomen, hetgeen een beperkt gebied is. Om bij een ongeval met een windturbine een groep slachtoffers te krijgen, moet er dus een grote personendichtheid zijn ter plaatse waar een onderdeel terecht kan komen. Windturbines vallen niet onder het Besluit Externe Veiligheid Inrichtingen (BEVI) uit de Nederlandse wetgeving en dus werd besloten dat de wijze waarop het GR I voor windturbines berekend zal moeten worden geen onderdeel is van wettelijke besluitvorming. Indien het Nederlandse bevoegd gezag eist dat het GR I berekend moet worden zal overeenstemming bereikt moeten worden op welke wijze het GR I berekend zal worden. Uitgangspunt voor de oriëntatiewaarde voor het GR I is dat een ongeval met 10 doden slechts met een kans van één op de honderdduizend jaar mag voorkomen, een ongeval met 100 doden slechts met een kans van één op de 10 miljoen jaar, enz., waarbij ook de tussenliggende aantallen slachtoffers moeten worden getoetst. De norm is grafisch weergegeven in onderstaande figuur. Figuur 1: Grafische weergave van de norm voor GR I 1,00E-03 1,00E-04 Kans (per jaar) 1,00E-05 1,00E-06 1,00E-07 1,00E-08 1,00E Aantal doden SGS Belgium N.V. januari

18 De groepsrisicocurves hebben alleen betekenis voor kleine-kans-groot-gevolg -ongevallen met slachtofferaantallen groter dan 10 per ongeval. Opmerking 5 : Het berekenen van het Groepsrisico tengevolge van windturbines is niet wettelijk verplicht door het Handboek WT. In overeenstemming met de kwantitatieve risicoanalyse voor Seveso-bedrijven in Vlaanderen wordt dit echter wel weerhouden Individueel Passanten Risico Het Individueel Passanten Risico (IPR) houdt rekening met de aanwezigheidsfractie van de passant; dit is de procentuele verblijfsduur in de gevaarlijke omgeving gedurende een jaar. Aangezien de kans om getroffen te worden door een afgebroken onderdeel of omvallende windturbine varieert met de afstand tot de windturbine, wordt het IPR weergegeven door de volgende formule: IPR = Σ (Trefkans x Aanwezigheidsfractie per passant) Hierbij wordt aangenomen dat iedere impact steeds dodelijk is (conservatieve aanname). Een generiek IPR van 10-6 wordt aangehouden voor alle infrastructuur waarop de wettelijk toelaatbare snelheden de 160 km/u niet overschrijden. Op infrastructuur waarop wettelijk toelaatbare snelheden boven de 160 km/u bestaan, wordt een generiek IPR van 10-7 aangehouden. Opmerking 6 : Het Individueel Passanten Risico dat in het Handboek WT gehanteerd wordt, vormt geen deel van de wetgeving rond externe veiligheid zoals deze in Vlaanderen van toepassing is Maatschappelijk Risico Het Maatschappelijk Risico (MR) is de verwachtingswaarde van het aantal doden per jaar en wordt bepaald door volgende formule: MR = (IPR / aantal passages per passant per jaar) x aantal passages per jaar In het Handboek WT wordt een maximaal toelaatbaar maatschappelijk risico van.10-3 doden per jaar aangehouden. Opmerking 7 : Het Maatschappelijk Risico dat in het Handboek WT gehanteerd wordt, vormt geen deel van de wetgeving rond externe veiligheid zoals deze in Vlaanderen van toepassing is. SGS Belgium N.V. januari

19 3..5. Indirecte risico s In deze paragraaf zijn de risicocriteria uit het Handboek WT geformuleerd die van toepassing zijn op de indirecte risico s van windturbines op risicovolle inrichtingen. Het fenomeen dat inrichtingen kunnen falen tengevolge van incidenten bij naburige inrichtingen (inclusief windturbines) wordt ook wel het domino-effect genoemd. Vaak kan het voldoende zijn om aan te tonen dat de trefkans van een turbineonderdeel vele malen kleiner is dan de initiële faalfrequentie van de inrichting. Het toegenomen risico is dan verwaarloosbaar klein. Een volledige kwantitatieve risico-analyse hoeft dan niet te worden uitgevoerd voor de inrichtingen. De normen voor het Plaatsgebonden Risico en het Groepsrisico voor inrichtingen (GR I ) mogen na plaatsing van de windturbine(s) niet overschreden worden. Indien de windturbine bovendien niet substantieel bijdraagt aan een hoger risico van de inrichting, wordt de plaatsing van de windturbine niet uitgesloten. Aangenomen wordt dat indien de verhoging van de faalkans van de inrichting tengevolge van de windturbine kleiner is dan 10% ten opzichte van de bestaande faalkans van de inrichting, dan kan de bijdrage van de windturbine verwaarloosd worden. Indien de toename in de faalfrequentie van de secundaire installatie 10% overschrijdt, is de plaatsing van de windturbine niet uitgesloten, maar wel kan worden geëist dat door middel van een QRA wordt aangetoond dat de beschouwde installatie ook na plaatsing van de windturbine(s) voldoet aan de vigerende criteria. Committee for the Prevention of Disasters. Guidelines for Quantitative Risk Assessment. CPR 18E. Den Haag, Sdu SGS Belgium N.V. januari

20 3.3 ONDERZOEK VEILIGHEIDSSTUDIES IN VLAANDEREN Inleiding In onderstaande paragrafen zullen enkele veiligheidsstudies betreffende windturbineprojecten en waarin het Handboek WT als referentiedocument werd gebruikt, onderzocht worden en met elkaar vergeleken worden. Hierdoor kunnen de reeds afgeleide methodieken van het Handboek WT mee opgenomen worden in de ontwikkeling van het uiteindelijke beslissingskader. Na navraag bij de verschillende buitendiensten van de afdeling Milieuvergunningen bleek dat er niet zo veel veiligheidsstudies voorhanden waren. Onderstaande veiligheidsstudies met betrekking tot windturbineprojecten werden onderzocht: Tabel : Onderzochte veiligheidsstudies mbt windturbineprojecten Auteur Datum Exploitant Provincie Gemeente Protec Engineering NV Oktober 005 Aspiravi NV Electrawinds NV West-Vlaanderen Ieper SPE Power WE Power Protec Engineering NV December 003 Aspiravi NV Electrawinds NV West-Vlaanderen Poperinge Protec Engineering NV November 003 Aspiravi NV Electrawinds NV West-Vlaanderen Tielt SGS Belgium NV Augustus 004 Vleemo NV NVT* NVT* SGS Belgium NV December 004 Vleemo NV Antwerpen Antwerpen SGS Belgium NV November 005 Aspiravi NV Limburg Lommel * : Het betreft een algemene studie met betrekking tot de mogelijke inplanting van windturbines 3.3. Bepaling van de ongevalscenario s In de onderzochte veiligheidsstudies worden de volgende algemene ongevalscenario s met betrekking tot externe veiligheid tengevolge van het falen van een windturbine besproken: Structurele faling: omvallen turbine door mastbreuk,...; Naar beneden vallen van onderdelen: naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij nominaal toerental; bladbreuk bij overtoeren (= x nominaal toerental); Daarnaast wordt door SGS Belgium NV eveneens onderstaand ongevalscenario besproken: Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,5 x nominaal toerental); De veiligheidsstudies van Protec Engineering NV bevatten naast de algemene ongevalscenario s ook onderstaande scenario s: Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij blikseminslag (nominaal toerental); IJsworp: ijsworp bij nominaal toerental; SGS Belgium N.V. januari 007 0

21 De overige ongevalscenario s die vermeld staan in het Handboek WT worden in de diverse veiligheidsstudies niet weerhouden aangezien de bijdrage van deze scenario s aan het risicobeeld verwaarloosbaar is omwille van de lage trefkans met letaal letsel voor personen (o.a. het naar beneden vallen van kleine onderdelen,...) Bepaling van de effectafstanden Structurele faling In de onderzochte veiligheidsstudies werd bij de directe risico s als maximale effectafstand voor structurele faling telkens dezelfde effectafstand gehanteerd zoals weergegeven in het Handboek WT, nl. de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter Naar beneden vallen van onderdelen Met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen van de windturbine werd in de onderzochte veiligheidsstudies enkel het scenario besproken waarbij de gondel naar beneden valt. Hiervoor werd telkens een effectafstand van een halve rotordiameter gehanteerd door de verschillende auteurs. Dit komt overeen met de effectafstand die vermeld staat in het Handboek WT Breuk van een geheel blad Om de maximale effectafstand te bepalen van een uitgeworpen (stuk) blad wordt in de onderzochte veiligheidsstudies gebruik gemaakt van een probabilistisch werpmodel. Protec Engineering NV hanteert hiervoor het luchtkrachtmodel. SGS Belgium NV hanteert telkens het kogelbaanmodel Gebruik van de faalfrequenties Met betrekking tot het gebruik van de faalfrequenties voor de verschillende ongevalscenario s wordt door de auteurs van de onderzochte veiligheidsstudies verschillende waarden gehanteerd. Een overzicht van de gehanteerde faalfrequenties voor de verschillende ongevalscenario s wordt in onderstaande tabel weergegeven. Ongevalscenario SGS Belgium NV Protec Engineering NV Structurele faling (mastbreuk) Aanbevolen rekenwaarde HWT Verwachtingswaarde HWT / Gegevens leverancier Naar beneden vallen van onderdelen Aanbevolen rekenwaarde HWT Verwachtingswaarde HWT (gondel) / Gegevens leverancier Bladbreuk (nominaal toerental) Aanbevolen rekenwaarde HWT Verwachtingswaarde HWT Bladbreuk (1,5 x nominaal toerental) Aanbevolen rekenwaarde HWT - Bladbreuk ( x nominaal toerental) Aanbevolen rekenwaarde HWT Verwachtingswaarde HWT Bladbreuk bij blikseminslag (nominaal - Eigen methodiek toerental) Ijsworp (nominaal toerental) - Eigen methodiek SGS Belgium N.V. januari 007 1

22 Zowel Protec Engineering NV als SGS Belgium NV hanteren de faalfrequenties uit het Handboek WT. Echter Protec Engineering NV doet beroep op de verwachtingswaarde uit het Handboek WT, welke de gemiddelde kans is. SGS Belgium NV daarentegen gebruikt de aanbevolen rekenwaarde uit het Handboek WT; dit is de bovengrens van het 95%- betrouwbaarheidsinterval, en ligt dus hoger. SGS Belgium NV gebruikt tevens gegevens van de leverancier van de windturbine indien deze faalfrequenties verschillen van deze uit het Handboek WT. Protec Engineering NV berekent daarnaast zelf de faalfrequenties voor bladbreuk bij blikseminslag bij nominaal toerental, alsook voor ijsworp bij nominaal toerental. Deze faalfrequenties worden bovenop de faalfrequenties uit het Handboek WT berekend Bepaling van de risico s Directe risico s In de veiligheidsstudies van Protec Engineering NV worden de directe risico s berekend door combinatie van de ontstaankans van de verschillende scenario s en de trefkans. Deze laatste wordt berekend, gebruik makend van de bijlage C uit het Handboek Windturbines. De bepaling van de directe risico s in de veiligheidsstudies van SGS Belgium NV gebeurt aan de hand van de generieke risicocontouren in bijlage B van het Handboek Windturbines. Op basis van deze generieke risicocontouren wordt de afstand bepaald van de windturbine tot aan dit plaatsgebonden risico Indirecte risico s Met betrekking tot indirecte risico s wordt in de onderzochte veiligheidsstudies nagegaan of de impact van de windturbine op een potentieel gevaarlijke installatie aanleiding kan geven op een secundair ongeval dat slachtoffers kan maken in de omgeving (domino-effect). Hierbij dient de faalkans van de nabijgelegen installatie gekend te zijn. Doorgaans wordt hiervoor de generieke faalkans gehanteerd uit het Handboek Kanscijfers. Indien de faalkans gekend is uit reeds uitgevoerde veiligheidsstudies is het mogelijk om deze faalkans te gebruiken. Het risico van de windturbine op de nabijgelegen installatie wordt bekomen door de trefkans van de nabijgelegen installatie voor de verschillende ongevalscenario s van de windturbine op te tellen. Deze totale trefkans wordt dan vergeleken met de (generieke) faalkans van de nabijgelegen installatie. De trefkans wordt in de veiligheidsstudies van Protec Engineering NV bepaald d.m.v. de formules in bijlage C van het Handboek WT. SGS Belgium bepaalt de trefkans op basis van de figuur 3.6 uit diezelfde bijlage van het Handboek WT. SGS Belgium N.V. januari 007

23 3.3.6 Evaluatie van de risico s De externe risico's die in de onderzochte veiligheidsstudies werden geëvalueerd betreffen mensrisico's die te wijten zijn aan ongevallen met windturbines. Deze mensrisico's kunnen opgedeeld worden in: directe risico's; indirecte risico's. De directe risico's van windturbines voor de mens worden bepaald door directe impact van fragmenten op een persoon in de nabijheid van de betreffende windturbine. Naast dergelijke impact kunnen weggeslingerde fragmenten eveneens nabij gelegen industriële installaties treffen. Indien deze installaties gevaarlijke producten bevatten kan dat ongeval indirect eventueel ook slachtoffers maken (domino-effect) Directe risico s De in de onderzochte veiligheidsstudies gehanteerde criteria voor de directe risico s zijn gebaseerd op MIRA 1994 en worden tevens toegepast op vaste industriële installaties. De criteria waaraan voldaan dient te worden zijn de volgende: Bedrijfsgrens (perceelsgrens) : 10-5 /jaar Grens industriezone (woonzone) : 10-6 /jaar Kwetsbare locaties : 10-7 /jaar Daarnaast wordt door Protec Engineering NV tevens het groepsrisico bepaald Indirecte risico s In de veiligheidsstudies van SGS Belgium NV wordt gesteld dat de plaatsing van een windturbine in geen geval het extern risico beduidend mag verhogen. Aangenomen wordt dat de verhoging van de faalfrequentie van omliggende installaties maximaal 1% mag bedragen. Eventueel kan een relevante verhoging van het risico toegestaan worden mits bijkomende maatregelen getroffen worden. Protec Engineering NV gaat eveneens na wat de bijdrage van de windturbine is op het externe risico van nabijgelegen installaties. Hierbij wordt enkel gesproken over al dan niet significante verhoging van het risico, zonder aan te geven wat de maximale bijdrage zou mogen zijn. SGS Belgium N.V. januari 007 3

24 4. ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER EN INSTRUMENT VOOR WINDTURBINEPROJECTEN 4.1 ONTWIKKELING BEOORDELINGSKADER Inleiding In onderstaande paragrafen zal een onderbouwd en gedetailleerd beoordelingskader uitgewerkt worden op basis van het Handboek WT. Dit beoordelingskader zal rekening houden met zowel de directe als de indirecte risico s tengevolge van windturbines Randvoorwaarden Onderhavig beoordelingskader is enkel van toepassing op windturbines die geconstrueerd zijn volgens de norm IEC en aldus ook gecertificeerd zijn. Tevens wordt in onderhavige studie aangenomen dat de beschouwde windturbines voorzien zijn van zowel ijsdetectiesysteem als bliksembeveiliging. Volgens diverse projectontwikkelaars van windturbines zijn IEC gecertificeerde windturbines standaard voorzien van een bliksembeveiliging. Ijsdetectiesystemen zijn volgens sommige projectontwikkelaars standaard voorzien, andere ontwikkelaars zeggen dat deze systemen optie zijn, maar wel meestal verplicht. De cilindrischvormige masten komen enkel voor bij kleinere windturbines (60 à 70 meter hoog). De grotere windturbines zijn conischvormig. Verder zal enkel rekening gehouden worden met conischvormige masten. Verder wordt verondersteld dat binnen de afstand van een halve rotordiameter (effectafstand voor gondelbreuk) geen externe personen/activiteiten mogen plaatsvinden Bepaling van de ongevalscenario s In de onderzochte veiligheidsstudies zijn de besproken ongevalscenario s met betrekking tot externe veiligheid tengevolge van het falen van een windturbine vrijwel identiek aan de ongevalscenario s uit het Handboek Windturbines. Voorgesteld wordt om onderstaande ongevalscenario s uit het Handboek Windturbines over te nemen in de toekomstige Vlaamse veiligheidsstudies: Structurele faling: omvallen turbine door mastbreuk,...; Naar beneden vallen van onderdelen: naar beneden vallen van hele gondel en/of rotor; Breuk van een geheel blad: bladbreuk bij nominaal toerental; bladbreuk bij mechanisch remmen (=1,5 x nominaal toerental); bladbreuk bij overtoeren (= x nominaal toerental); SGS Belgium N.V. januari 007 4

25 Het scenario waarbij een (stuk) blad afbreekt door blikseminslag wordt niet weerhouden, aangezien de kans hierop in het Handboek Windturbines mee opgenomen is in de faalfrequentie voor bladbreuk. Het scenario ijsworp wordt eveneens niet weerhouden omdat in de randvoorwaarden van deze studie aangenomen werd dat elke windturbine voorzien dient te zijn van een ijsdetectiesysteem. Dit dient opgenomen te worden in het veiligheidsbeheersysteem van de windturbines, alsook in de specifieke voorwaarden van de milieuvergunning. Uit het Handboek Windturbines blijkt dat ijsvorming op de bladen meestal ontstaat tijdens stilstand van windturbine. Het ijsdetectiesysteem zal er mede voor zorgen dat bij ijsvorming tijdens het inbedrijf zijn van de windturbine, de windturbine zal stilgelegd worden. Wanneer de windturbine terug opgestart wenst te worden dient ter plaatse gecontroleerd te worden of alle stukken ijs van de bladen verwijderd zijn Bepaling van de effectafstanden Structurele faling Aangezien in de onderzochte veiligheidsstudies als maximale effectafstand voor structurele faling telkens dezelfde effectafstand gehanteerd werd zoals weergegeven in het Handboek WT, kan deze maximale effectafstand in alle veiligheidsstudies in Vlaanderen toegepast worden. De maximale effectafstand bedraagt dusdanig de ashoogte vermeerderd met de halve rotordiameter. Met betrekking tot ondergrondse installaties bedraagt het scenario structurele faling enkel de masthoogte (inclusief de gondel). De halve rotordiameter wordt niet meegerekend om de volgende redenen: de wiek van moderne windturbines is meestal uitgevoerd in GFK (epoxyhars). Deze productiemethode leidt tot een licht gewicht van de wiek. Verder kan aangenomen worden dat bij een structurele faling waarbij de mast breekt, de wiek vrijwel horizontaal de grond zal raken en, rekening houdende met de lichte constructie, daarna zal vervormen en verbrijzelen bij impact met de grond. Hierbij wordt geen directe schade aan ondergrondse leidingen verwacht. Het Handboek WT geeft de voorwaarden weer waaraan voldaan moet worden om ondergrondse leidingen te beschadigen in geval van mastbreuk. Deze voorwaarden zijn: - Het zwaartepunt van de wiek moet neerkomen op of in de nabijheid van de leiding; - De hoek van het traject van het zwaartepunt van de wiek met de grond moet kleiner zijn dan 10 ; - Om schade toe te brengen aan de leiding moet de lengte-as van de wiek vrijwel in aslijn van de leiding dringen; - Om een ondergrondse leiding te beschadigen is het tevens noodzakelijk dat de wiek genoeg kinetische energie heeft op het moment van impact met de leiding. SGS Belgium N.V. januari 007 5

26 Het is hoogst onwaarschijnlijk dat aan deze voorwaarden voldaan wordt bij een eventuele mastbreuk. Bijgevolg zal als relevante schadeperimeter voor het scenario structurele faling een afstand gelijk aan de masthoogte (inclusief de gondel) genomen worden Naar beneden vallen van onderdelen Met betrekking tot het naar beneden vallen van onderdelen van de windturbine blijkt enkel het scenario waarbij de gondel naar beneden valt relevant te zijn (zie tevens opmerking ). De maximale effectafstand voor dit scenario kan gelijk gesteld worden aan de effectafstand die in het Handboek WT gebruikt wordt, nl. de halve rotordiameter. Hierbij wordt aangenomen dat de gondel rechtstandig naar beneden valt Breuk van een geheel blad Om de maximale effectafstand te bepalen voor het scenario bladbreuk kan gebruik gemaakt worden van een werpmodel. Uit het Handboek Windturbines is gebleken dat het kogelbaanmodel en het luchtkrachtmodel gelijkwaardige resultaten oplevert. Toch kan opgemerkt worden dat het kogelbaanmodel conservatievere waarden oplevert dan het luchtkrachtmodel (zie tevens opmerking 3). Om deze reden wordt het kogelbaanmodel weerhouden om de maximale werpafstand te bepalen voor het scenario bladbreuk. De uitwerking van het kogelbaanmodel wordt weergegeven in bijlage Gebruik van de faalfrequenties Aangezien de actueel geplaatste windturbines zowel grotere vermogens opleveren als betere veiligheidsvoorzieningen bezitten, worden de faalfrequenties uit het Handboek Windturbines te hoog ingeschat (zie tevens opmerking 4). Anderzijds bezit niet elke leverancier van windturbines over voldoende gegevens om faalfrequenties voor de meer modernere windturbines te bepalen. Daarom kan gesteld worden dat, indien de leverancier geen faalfrequenties kan aanreiken, de faalfrequenties uit het Handboek Windturbines overgenomen kunnen worden voor het gebruik in Vlaanderen. Opgemerkt kan worden dat als faalfrequentie de verwachtingswaarde en niet de aanbevolen rekenwaarde uit het Handboek WT gehanteerd dient te worden. Dit is in overeenstemming met de faalfrequenties uit het Handboek Kanscijfers, welke in Vlaanderen gehanteerd wordt bij kwantitatieve risicoanalyse van vaste industriële installaties. De te gebruiken generieke faalfrequenties voor het falen van een windturbine worden in onderstaande tabel weergegeven. Tabel 3: Faalfrequenties van de ongevallenscenario s voor windturbines Scenario Faalfrequentie (/turbinejaar) Verwachtingswaarde Geheel blad 6, Nominaal toerental 3, Mechanisch remmen 3, Overtoeren 8, Toren 5, Gondel en/of rotor, SGS Belgium N.V. januari 007 6