Slentø, E., Nielsen, O.-K., Hoffmann, L., Winther, M., Fauser, P., Mikkelsen, M.H. & Gyldenkærne, S. 2009: NEC-2020 emission reduction scenarios. Assessment of intermediary GAINS emission reduction scenarios for Denmark aiming at the upcoming 2020 National Emission Ceilings EU directive. National Environmental Research Institute, Aarhus University, Denmark.179 pp. – NERI Technical Report No. 746.  

Sammenfatning

I denne rapport formidles, analyseres og diskuteres de forslag til emissionslofter for 2020 som the International Institute for Applied Systems Analysis (IIASA) via deres GAINS-model har beregnet for Danmark, i forbindelse med de igangværende forhandlinger om et revideret NEC-direktiv gældende for 2020.

I en proces, løbende fra Göteborgprotokollen om grænseoverskridende luftforurening, via CAFE-programmet (Clean Air for Europe) der mundede ud EU's temastrategi, har IIASA i seks rapporter (2006-2008) udarbejdet grundlaget for EU-kommissionens udspil til revidering af det oprindelige NEC-direktiv, der satte emissionslofter for 2010. Det reviderede NEC-direktiv vil således rette sig frem mod år 2020. Udspillet er baseret på forskellige reduktionsscenarier som er dannet på baggrund af konsultationer med interessenter og kvantificeret via GAINS-optimeringsmodellen. Fælles for scenarierne er, at de skal opfylde EU’s Temastrategis grænseværdier for miljøpåvirkninger fra forsurende, eutrofierende og helbredstruende stoffer (SO ₂ (svovldioxid), NO _X (kvælstofilter), NMVOC (andre volatile organiske forbindelse end metan), NH ₃ (ammoniak) og partikler i luften (PM)).

I store træk er processen omkring en scenarieberegning først og fremmest at bestemme, hvad emissionerne vil blive i 2020 under tilsvarende forhold som i dag - udtrykt i et baseline-scenarie. En sådan situation kaldes business-as-usual eller current legislation. Ved at anvende resultaterne fra den atmosfæriske transportmodel udviklet af European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP), beregner GAINS spredningen af de specifikke forurenende stoffer i hvert enkelt område af Europa og sætter dem i forhold til hvad området maksimalt kan bære for at der ikke opstår uønskede miljøpåvirkninger. Dette kan for eksempel gælde den kritiske mængde for forsuring forårsaget af SO ₂. For at overholde miljømålsætningerne i EU’s temastrategi, er det i flere lande nødvendigt med reduktion af miljø- og helbredstruende luftemissioner. Optimeringsmodulet i GAINS beregner de mest omkostningseffektive måder at reducere på for de enkelte lande, så de kan leve op til Temastrategiens målsætninger. Da antagelserne om energiforbruget og andre aktiviteter i samfundet ligger fast i det givne scenarie, kan man kun reducere ved at implementere mere effektive rensningsteknologier på de forurenende enheder - f.eks. de-NO _X -anlæg på kraftværkers røg - eller ved at ændre produktionsmåder - f.eks. ved at gå fra anvendelse af opløsningsmiddelbaserede produkter til vandbaserede. GAINS-modellen rangordner reduktionstiltag efter deres marginalomkostning i omkostningskurver. Kurverne er bestemmende for hvilke tiltag modellen prioriterer først for at reducere emissionerne til det ønskede niveau. Der vælges således flere og dyrere tiltag jo større reduktionsbehovet er i et givent scenarie.

Denne rapport koncentrerer sig om at analysere to specifikke scenarier beregnet af GAINS-modellen. De er publiceret af IIASA parallelt i rapporterne NEC-4 og NEC-5, og var ved projektets igangsættelse de nyeste. Sidenhen har IIASA beregnet en ny gruppe scenarier publiceret i NEC-6-rapporten, som direkte ligger til grund for det af EU-Kommissionen fremsatte forslag til direktiv. Hovedresultaterne fra NEC-6-scenarie-runden er inkluderet i denne rapport og sammenlignes med resultaterne fra de to dybdeanalyserede scenarier. Principperne fra analyserne af NEC-4 og NEC-5-scenarierne lader sig let overføre til det nye NEC-6-scenarie, idet forskellene imellem scenarierne i grove træk er, hvilket energiforbrugsniveau og hvilken energisammensætning man antager for 2020, mens de emissionsgenererende mekanismer er de samme.

Analysen viser at der er en rimelig god overensstemmelse imellem GAINS-modellens baseline-scenarie, baseret på dansk indberettede data, og DMU’s (v/ Aarhus Universitet) seneste samlede emissionsfremskrivninger fra 2008, når der tages hensyn til, at de baserer sig på forskellige danske energifremskrivninger fra Energistyrelsen udført i hhv. 2005 og 2006. Omkring enkelte aktiviteter og sektorer tegner der sig dog nogen uoverensstemmelse. Dette gælder mht. cementproduktion og olie- og gasudvinding i Nordsøen. Årsagerne til sådanne forskelle kan være forskelle imellem GAINS og Danmarks kategoriseringssystem for emissionskilder, valg af emissionsfaktorer i GAINS der ikke matcher danske forhold, samt manglende detailviden om danske forhold.

De udregnede reduktionsscenarier, opstiller forslag til reduktionstiltag i forskellige sektorer, med forslag til specifikke reduktionsmetoder. I det store hele er disse forslag realistiske at implementere, ligesom potentialet for deres reduktionseffekt synes rimelige. Dog kan implementeringen af SCR (Selective Catalytic Reduction) i industrisektoren være problematisk, fordi den daglige drift af denne avancerede de-NO _x -teknologi kræver arbejde og ekspertise, som små og mellemstore virksomheder ikke nødvendigvis har kapacitet til.

Tabellen herunder sammenligner DMU’s seneste fremskrivning af emissioner for 2020 (NERI, 2006) med GAINS-modellens to basisfremskrivninger. DMU’s fremskrivning og GAINS-NAT er baseret på omtrent samme data fra Energistyrelsen 2005, mens GAINS-COH er baseret på en europæisk energifremskrivning fra PRIMES-modellen. For de to førstnævnte fremskrivninger ses en rimelig overensstemmelse, bortset fra NO _X -emissionerne som bl.a. skyldes fejlfortolkning af energidata leveret fra Danmark.

Basis-emissionsprojektioner, 2020, fra DMU (NERI, 2006) og GAINS-modellen.
ktonnes	NOX	SO2	NH3	NMVOC	PM2.5
NERI (2006)	115	21	55	74	16
GAINS-NAT-BL	126	21	53	71	15
GAINS-COH-BL	104	19	53	62	14

Tabellen herunder viser GAINS-modellens forslag til emissionsreduktioner for at imødekomme Temastrategiens målsætninger. Fra dansk side er der ikke lavet en tilsvarende beregning.

GAINS-modellens emissionsreduktioner for 2020.
Ktonnes	NOX	SO2	NH3	NMVOC	PM2.5
GAINS-NAT-TS	89	15	48	62	12
GAINS-COH-TS	87	16	50	59	13

Emissionsniveauerne er temmelig ens, idet begge scenarier sigter mod samme målsætning for miljø og sundhedspåvirkning udstukket af Temastrategien. Forskellene skal søges i forskellig relativ fordeling af energidata imellem de europæiske regioner som modellen opererer med.

Sammenlignet med DMU’s basisfremskrivning for NO _X og SO ₂, skal Danmark især reducere udledningerne af NO _X og SO ₂ frem til 2020. Det vurderes umiddelbart ikke, at SO ₂ -reduktionerne vil volde problemer, mens det kan være sværere mht. NO _X. Energimæssige målsætninger udstukket over de seneste år, bl.a. udmøntet i EU’s Klima- og Energipakke, medfører at der reduceres NO _X og SO ₂ som indirekte gevinster af CO ₂ -reduktioner, selv om mekanismerne ikke er entydige. Et stigende forbrug af biomasse kan skabe problemer med røggasrensning i kraftvarmeværker, idet rensningsteknologierne kører bedst på entydige brændsler som kul, olie og gas; hvorimod biomassens varierende sammensætning (affald, træ, halm, etc.) kan skabe problemer med tilsodning o.a. Mht. partikelemissioner (PM) og NMVOC-emissioner vil disse øges ved en øget forbrænding af biomasse, især den ukontrollerede forbrænding i private hjem (brændeovne, biomassefyr, pejse). Dette forhold kan gøre forventningerne til fremtidens udslip af disse stoffer usikker.

Der tilstræbes en kraftig reduktion af SO ₂ frem til 2020. Da kraftvarmeværker allerede har avancerede røggasrensningssystemer, vil de største reduktioner skulle finde sted i industrien. Imidlertid kan reduktionerne af både NO _X og SO ₂ være vanskelige at opnå i den danske industristruktur med mange små virksomheder, hvor der kan mangle ekspertise til den daglige drift af katalysatorer og røggasrensning. Med passende politisk virkemidler kan det dog forventes, at der kan udvikles mere automatiserede teknologiske løsninger frem mod 2020.

Ud fra det nuværende antal husdyr, som er den vigtigste faktor for NH ₃ udledning i Danmark, vurderes det muligt at nedbringe emissionerne som foreslået. Imidlertid er reduktionspotentialet meget lille idet Danmark allerede er meget avanceret i sin begrænsning af NH ₃ -emissioner.

Studiet bag denne rapport er som nævnt sket under en fortløbende proces frem mod en endelig opdatering af NEC-2010-direktivet til 2020-målsætninger, som ikke er nået endnu. I sommeren 2008 blev der publiceret et nyt reduktionsscenario NEC-6 (IIASA, 2008f), baseret på en ny fælleseuropæisk energifremskrivning fra PRIMES-modellen. Dette scenarie inkorporerer effekten af Klima- og Energipakken (EC, 2008), samt dannede grundlag for EU-Kommissionens forslag til emissionslofter for 2020.

Tabellen herunder sammenligner de ny reduktionsforslag (GAINS EU proposal) med de to andre ovenfor beskrevne reduktionsscenarier (GAINS-NAT og GAINS-COH), samt tal fra DMU’s basisfremskrivning (NERI, 2006).

GAINS-modellens emissionsreduktioner for 2020 inklusiv NEC-6, samt DMU’s basis fremskrivning (NERI, 2006).
Unit: ktonnes	NOX	SO2	NH3	NMVOC	PM2.5
GAINS EU proposal	88	16	52	73	17
GAINS-NAT-TS	89	15	48	62	12
GAINS-COH-TS	87	16	50	59	13
NERI (2006)	115	21	55	74	16

Som tabellen viser, er der ikke ændret meget ved niveauerne for NO _X, SO ₂ og NH ₃, mens niveauerne for NMVOC og PM er hævet til niveau med DMU’s basisfremskrivninger. Dette betyder ingenlunde, at Danmark ikke vil skulle reducere NMVOC og PM, idet et øget forbrug af biomasse i husholdningssektoren vil føre til øgede emissioner her.

Primo 2010 forventes der at komme et nyt scenarie baseret på nyindberettede aktivitetsdata (energi, landbrug, transport etc.) fra nationale myndigheder, som, i en vis grad, vil være sammenlignelig med det nye NEC-6 scenario baseret på den fælleseuropæiske energimodellering PRIMES.