Nielsen, O.-K., Plejdrup, M., Hjelgaard, K., Nielsen, M., Winter, M., Mikkelsen, M.H., Albrektsen, R., Fauser, P. & Gyldenkærne, S. 2017. Projection of SO2, NOx, NMVOC, particulate matter and black carbon emissions - 2015-2030. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 145 pp. Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy No. 219 http://dce2.au.dk/pub/SR219.pdf
Denne rapport indeholder en beskrivelse af de modeller og baggrundsdata, der er benyttet til fremskrivning af svovldioxid (SO2), kvælstofoxider (NOX), andre flygtige organiske forbindelser end metan (NMVOC), svævestøv med diameter mindre end 2,5µm (PM2.5) og sod (Black Carbon – BC). Emissionerne er fremskrevet til 2030 som basisscenarie, som inkluderer de estimerede effekter på emissionerne af vedtaget lovgivning inden januar 2016. For aktivitetsdata benyttes, hvor det er muligt, officielle danske fremskrivninger, f.eks. den officielle energifremskrivning fra Energistyrelsen. De anvendte emissionsfaktorer henviser enten til internationale guidelines eller nationale emissionsfaktorer, som refererer til dansk lovgivning, danske forskningsrapporter eller emissionsdata fra et betydeligt antal anlæg i Danmark. Fremskrivningsmodellerne er opbygget efter den samme struktur og benytter samme metodevalg, som anvendes ved udarbejdelsen af de årlige emissionsopgørelser. Dette sikrer konsistens imellem de årlige opgørelser og fremskrivningen.
I Europa reguleres den regionale luftforurening af en række protokoller under FN’s konvention om langtransporteret, grænseoverskridende luftforurening (United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution (CLRTAP)). Formålet med Gøteborgprotokollen er at kontrollere og reducere emissionerne af SO2, NOX, NMVOC og NH3. I tillæg til FN-reguleringen er der også indenfor EU regulering af emissioner af luftforurening gennem direktivet om emissionslofter (National Emission Ceiling Directive – NECD).
I 2012 blev Gøteborgprotokollen revideret, så den indeholder emissionsreduktionsforpligtigelser for 2020 og fremefter. Derudover blev der for første gang fastsat reduktionsmål for partikler (PM2.5). I den reviderede Gøteborgprotokol, er reduktionsforpligtigelserne givet som en procentreduktion i forhold til emissionsniveauet i 2005. Emissionslofterne for Danmark i 2010 er vist i Tabel S.1 sammen med reduktionsprocenterne for 2020, som er blevet omsat til et ”emissionsloft”.
De historiske emissioner for det seneste historiske år, 2014, er vist i Tabel S.2 sammen med de fremskrevne emissioner for 2020, 2025 og 2030. Resultatet af fremskrivningen indikerer, at emissionerne af SO2, NOx, NMVOC partikler og sod falder fra det seneste historiske år (2014) til fremskrivningsåret 2020. Fra 2020 til 2030 indikerer fremskrivningen et yderligere fald i emissionerne for de samme stoffer, undtagen for SO2, der forventes at udvise en lille stigning fra 2020 til 2030.
De største kilder er vejtransport, andre mobile kilder og energiproduktion, der udgør hhv. 44 %, 20 % og 15 % af den samlede NOx-emission i 2014.
NOx-emissionen forventes at falde 22 % (40 %) fra 2014 til 2020 (2030). Faldet sker hovedsageligt for vejtransport og andre mobile kilder og skyldes de stigende lovgivningsmæssige krav.
Det er ikke muligt at kvantificere effekten af ændringen i NOx-afgift. Der blev ikke i 2013-fremskrivningen indregnet en effekt af den højere afgift, og tilsvarende er der i nærværende fremskrivning ikke indregnet en effekt af sænkningen af NOx-afgiften.
NOx-emissionen fra gødningshåndtering og landbrugsjorde er ikke omfattet af reduktionsmål for 2030. Dette skyldes, at standardmetoder først for nyligt er blevet inkluderet i EMEP/EEA Guidebook, at emissionerne fra især handelsgødning er meget høje og at denne kilde ikke var inkluderet, da måltallene for NOx blev beregnet.
De største kilder til SO2-emission er fremstillingsvirksomhed og energiproduktion, der begge udgør 24 % af den nationale SO2-emission i 2014.
SO2-emissionen forventes at falde 12 % (10 %) fra 2014 til 2020 (2030). Emissionerne fra andre mobile kilder og fremstillingsvirksomhed forventes at falde væsentligt, mens emissionerne fra forbrænding i offentlig el- og varmeproduktion forventes at stige svagt.
De største kilder til emissioner af NMVOC er landbrug, efterfulgt af industrielle processer, husholdninger, udvinding, lagring og raffinering af olie og gas samt vejtransport. Disse kilder udgør hhv. 36 %, 26 %, 10 %, 9 %, og 8 % af den totale NMVOC-emission i 2014.
NMVOC-emissionen forventes at falde 3 % (6 %) fra 2014 til 2020 (2030). De største fald forventes for forbrænding i husholdninger, men væsentlige fald forventes også for vejtransport samt for andre mobile kilder.
NMVOC-emissioner fra gødningshåndtering og landbrugsjorde er ikke omfattet af reduktionsmål for 2030. Dette skyldes, at standardmetoder først blev inkluderet i EMEP/EEA Guidebook i 2013-versionen, at emissionerne fra især husdyr er meget høje og at denne kilde ikke var inkluderet, da måltallene for NMVOC blev beregnet.
Den altovervejende kilde til emissioner af PM2,5 er ikke-industriel forbrænding - hovedsageligt afbrænding af træ i husholdninger, der udgør 62 % af den nationale PM2,5-emission i 2014. Andre væsentlige kilder er vejtransport, andre mobile kilder og landbrug med hhv. 10 %, 9 % og 6 %.
PM2,5-emissionen forventes at falde med 12 % (30 %) fra 2014 til 2020 (2030) hovedsageligt på grund af faldende emissioner fra husholdninger på grund af udskiftning af gamle brændeovne og kedler samt andre mobile kilder på grund af lavere emissionsgrænseværdier.
Den største kilde til emission af BC er ikke-industriel forbrænding, hvilket hovedsageligt dækker over træfyring i husholdninger, som udgjorde 43 % af den totale BC-emission i 2014. Andre vigtige kilder er transport, andre mobile kilder og flygtige emissioner, som henholdsvis udgør 23 %, 21 % og 11 %.
BC-emissionen forventes at falde med 28 % (46 %) fra 2014 til 2020 (2030) hovedsageligt på grund af faldende emissioner fra transport og andre mobile kilder, hvilket skyldes lavere partikelemissionsgrænseværdier.
Udviklingen i emissionen fra stationær forbrænding er hovedsageligt et resultat af udviklingen i forbruget af de forskellige brændsler. Forbruget af træ i produktionen af el og varme forventes at stige. På grund af højere emissionsfaktorer for træ, betyder det en svag stigning i emissionerne fra denne sektor. Forbruget af kul er fremskrevet til at være på samme niveau i 2030 som i 2015. Der er dog et dyk i det forventede forbrug omkring 2020, hvilket kan ses i emissionsudviklingen.
Da den seneste officielle energifremskrivning kun dækker perioden frem til 2025, så er der antaget et konstant brændselsforbrug for årene 2025-2030. Dette betyder, at emissionerne for det meste er konstante i denne periode. Undtagelsen er hvor der er en udvikling i emissionsfaktorer, hvilket f.eks. er tilfældet for træfyring i husholdninger fordi der antages en løbende udskiftning af gamle brændeovne og -kedler.
Den samlede NOx-emission stiger fra 2015 til 2025 på grund af et stigende forbrug af træ i el- og varmesektoren. Emissionsfaktoren for træ er højere end for både naturgas og kul, som er de andre betydende brændsler. Den øgede mængde biogas, som hovedsageligt forbrændes i motorer, har også en højere emissionsfaktor med deraf følgende stigning i emissionen. NOx-emissionen fra gasturbinerne på Nordsøen er fremskrevet til at stige væsentligt. Fra 2015 til 2025 stiger emissionen med 15 % på grund af et stigende energiforbrug.
SO2-emissionen falder svagt fra 2015 til 2025 på grund af et fald i olieforbruget. Faldet finder hovedsageligt sted i fremstillingsvirksomhed, mens emissionerne fra de øvrige sektorer holder sig nogenlunde konstante.
Fra 2015 til 2030 er NMVOC-emissionen fremskrevet til at falde på grund af en faldende emissionsfaktor for træfyring i husholdninger. Dette skyldes, at gamle brændeovne og kedler antages løbende at blive udskiftet med nyere teknologier med lavere emissionsfaktorer. Husholdninger udgør mellem
68 % og 81 % af den samlede emission fra stationær forbrænding i fremskrivningsperioden, med den højeste andel i starten af perioden.
Emissionen af PM2.5 steg i de historiske år som følge af stigende træforbrug i husholdninger. Fra 2015 til 2030 forventes PM2.5 emissionen at falde på grund af udskiftning af gamle brændeovne og brændekedler. Husholdninger udgør mellem 81 % og 89 % af den samlede emission fra stationær forbrænding i fremskrivningsperioden, med den højeste andel i starten af perioden.
Emissionen af sod steg i de historiske år som følge af stigende træforbrug i husholdninger. Fra 2015 til 2030 forventes BC-emissionen at falde på grund af udskiftning af gamle brændeovne og brændekedler. Husholdninger udgør mellem 83 % og 87 % af den samlede emission fra stationær forbrænding i fremskrivningsperioden, med den højeste andel i starten af perioden.
Vejtrafikkens energiforbrug og SO2-emissioner ligger på et konstant niveau i prognoseperioden 2015-2030. Personbiler har den største andel af energiforbruget, fulgt af lastbiler, varebiler, busser og tohjulede køretøjer. Udviklingen i SO2-emissionen afhænger af energiforbruget, da vejtrafikkens brændstof har et fast svovlindhold på 10 ppm.
Vejtrafikkens NMVOC-emissioner forventes at falde med 27 % fra 2015 til 2030. Størstedelen af NMVOC-emissionerne kommer fra benzinpersonbiler, og fra 2015-2024 beregnes et emissionsfald på 28 % fra disse køretøjer pga. udfasningen af ældre Euro-normer med mindre effektive katalysatorer. Efter 2024 stiger NMVOC-emissionen proportionalt med trafikarbejdet for benzinbiler.
For PM2.5 og BC beregnes totale emissionsfald på hhv. 81 % og 94 % mellem 2015 og 2030 altovervejende pga. indførslen af dieselpartikelfiltre for Euro 5 personbiler og varebiler samt Euro VI lastbiler og busser. Personbiler er den største emissionskilde, fulgt af varebiler, lastbiler og busser. Emissionsreduktionen er større for BC end for PM2.5 pga. dieselfiltrenes store rensningseffektivitet for BC.
For NOx forventes et emissionsfald på 72 % fra 2015-2030. For lastbiler og busser bliver emissionsreduktionerne hhv. 83 % og 86 pga. indførslen af skærpede emissionskrav, der i praksis gradvist sænker emissionsfaktorerne fra Euro III og frem. For personbiler og varebiler bliver emissionsfaldene mindre (hhv. 64 % og 72 %) pga. dieselbilernes (og varebilernes) velkendte problemer med forhøjede NOx-emissioner i den virkelige trafik i forhold til emissionerne ved typegodkendelse.
Den nuværende prognose bruger COPERT IV-modellens basisemissionsfaktorer, der tager højde for at dieselpersonbiler og –varebiler udleder mere NOx i den virkelige trafik sammenlignet med emissionerne ved typegodkendelse. Men nye publicerede høje emissionsmålinger for Euro 6 dieselpersonbiler skaber et behov for at beregne emissionskonsekvenserne i to situationer, hvor NOx-emissionsfaktorerne for Euro 6 dieselkøretøjerne som udgangspunkt er endnu højere end COPERT IV-modellens anviste emissionsfaktorer.
NOx-emissionskurverne på Figur DS1 viser resultatet af de følgende tre beregningssituationer for dieselpersonbiler og -varebiler:
· 2016 prognosen: Den nuværende prognose der bruger COPERT IV-modellens basisemissionsfaktorer.
· Euro 6 = Euro 5: Dette scenarie beskriver en situation hvor emissionsfaktorerne for nye biler ikke ændrer sig, når Euro 6-emissions-normen træder i kraft (Euro 6 = Euro 5).
· Euro 6 RDE (Real Driving Emission): I dette scenarie fastholdes Euro 6-emissionsfaktorerne på Euro 5-niveau, indtil de trinvist reduceres for dieselbiler (i 2018/2020) og dieselvarebiler (i 2019/2021) svarende til EU’s RDE-lovgivningskrav (Euro 6 RDE).
I Euro 6 = Euro 5-scenariet beregnes NOx-emissionsstigninger for diesel personbiler[dieselvarebiler] på 31 %[36 %] i 2020 og 224 %[256 %] i 2030 i forhold til den nuværende fremskrivning. De samlede vejtrafikemissioner forøges med hhv. 20 % og 131 % i 2020 og 2030. I Euro 6 RDE-scenariet beregnes NOx-emissionsstigninger for dieselpersonbiler[dieselvarebiler] på 20 %[31 %] i 2020 og 39 %[45 %] i 2030 i forhold til den nuværende fremskrivning. Totalt set stiger vejtrafikemissionerne med hhv. 15 % og 23 % i 2020 og 2030.
Andre mobile kilder er opdelt i underkategorierne: National søfart, fiskeri, indenrigs flytrafik, jernbane, arbejdsredskaber og –maskiner indenfor landbrug/skovbrug, industri, handel/service og husholdninger samt øvrige kilder (militæraktiviteter og fritidsfartøjer).
For andre mobile kilder falder energiforbruget med 5 % fra 2015-2030. I samme periode stiger SO2-emissionen med 8 % pga. en stigning i energiforbruget for fiskeri, der benytter marin diesel med et relativt højt svovlindhold. For andre mobile kilder falder de beregnede NOx, NMVOC, PM2.5 og BC-emissioner med hhv. 55 %, 16 %, 64 % og 79 %.
SO2-emissionerne for andre mobile kilder er ubetydelige undtagen for skibe. Dog har de skærpede SECA (SOx emission control areas) krav til svovlindhold for tung olie i Østersøen og Nordsøen betydet et stort fald i skibes SO2-emissioner fra 2015.
Langt størstedelen af NMVOC-emissionerne kommer fra benzindrevne havemaskiner i handel og service. De samme typer af maskiner bidrager også med store emissioner for husholdninger. NMVOC-emissionerne forventes at falde i prognoseperioden pga. indfasningen af de mere miljøvenlige Stage II og Stage V emissionsteknologier for en vis del af de anvendte maskintyper. For landbrug/skovbrug og industri falder NMVOC-emissionerne igennem prognoseperioden pga. de gradvist skrappere emissionskrav for dieselmaskiner samt et faldende energiforbrug.
Industriens arbejdsredskaber og -maskiner er den største PM2.5-emissions-kilde for andre mobile kilder i starten af prognoseperioden, fulgt af landbrug/skovbrug, fiskeri og søfart. De to sidstnævnte kategorier er de største kilder til PM2.5-emissionen i slutningen af prognoseperioden. PM2.5-emissionerne fra landbrug/skovbrug og industri falder igennem prognoseperioden pga. af udbredelsen af nye motorer der opfylder de fremtidige emissionsstandarder.
PM2.5-emissionerne fra fiskefartøjer stiger proportionalt med det stigende energiforbrug igennem prognoseperioden. For national søfart gælder, at SECA-kravene til svovlindholdet i tung olie har medført et stort fald i PM2.5-emissionen i 2015.
BC udgør en del af de samlede partikler og faldet i BC-emissionen i prognoseperioden skyldes den generelle reduktion i PM-emissionen fra dieseldrevne maskiner indenfor landbrug/skovbrug og industri samt indførslen af Stage V-emissionsnormen fra 2019/2020. For at overholde Stage V-partikel-normen for motorstørrelser >= 19 kW er det nødvendigt at anvende partikelfiltre som i tilgift har en meget høj rensningseffektivitet for BC.
For landbrug/skovbrug, industri, national søfart, fiskeri og jernbane forventes markante NOx-emissionsreduktioner igennem prognoseperioden pga. indfasningen af renere emissionsteknologier der opfylder de fremtidige emissionskrav.
Sektoren omfatter emissioner fra efterforskning, udvinding, raffinering, lagring, håndtering og transport af brændsler, hvoraf de vigtigste kilder er SO2 og NMVOC fra olie og BC fra kul.
SO2 stammer hovedsageligt fra raffinering af olie, og fluktuerer årligt pga. uforudsigelige forhold på raffinaderierne, f.eks. virkningsgraden af svovl-genindvindingsanlæg. Gennemsnittet for de seneste fem historiske år er anvendt for alle fremskrivningsår. SO2 fra sektoren bidrager med 7-8 % til den nationale total SO2-emission i årene 2015-2030.
De vigtigste NMVOC-kilder er processer på raffinaderierne, aktiviteter på land og til vands i forbindelse med olie- og gasproduktion samt tankstationer, hvoraf førstnævnte er den største kilde. Flygtige emissioner fra raffinaderier er uforudsigelige, og der foreligger kun få målinger. Som for SO2, er gennemsnittet for de seneste fem historiske år anvendt for fremskrivningsårene, for at tage højde for de årlige fluktuationer. Emissioner fra aktiviteter i forbindelse med olie- og gasproduktion samt tankstationer følger prognosen for hhv. olie- og gasproduktion samt benzinforbrug til transport. NMVOC fra sektoren bidrager med 9 % til den nationale totale NMVOC-emission i årene 2015-2030 (Tabel S.3).
Den største kilde til BC-emissioner er lagring af kul. BC fra sektoren bidrager med 7 % til den nationale totale BC-emission i 2015 stigende til 13 % i 2030 (Tabel S.4). Den stigende andel skyldes faldende emissioner i andre sektorer (hovedsageligt transport og små forbrændingsanlæg), da BC-emissionerne fra kullagring er på samme niveau i fremskrivningsårene, og alene varierer i forhold til kulforbruget.
Fremskrivningen af emissioner fra sektoren industrielle processer og produkt anvendelser (IPPU) er generelt baseret på fremskrivning af aktivitetsdata for de enkelte kildekategorier samt afledte emissionsfaktorer (IEF) for 2014. Aktivitetsdata kan fremskrives på følgende fire måder:
· Ved at ekstrapolere et gennemsnit af repræsentative historiske år vha. fremskrevne produktionsværdier for glas-, stål- og cement- og byggeri-industrierne, som er tilgængelige fra Energistyrelsen.
· Ved at estimere et forventet fremtidigt aktivitetsniveau samt det antal år den pågældende kildekategori er om at nå dette niveau.
· Ved at anvende et gennemsnit af repræsentative historiske år.
· Ved lineær regression af en signifikant udvikling i de historiske data.
Den stigende udvikling i de fremskrevne SO2-emissioner skyldes en stigende emission fra produktionen af keramik (mursten, tegl og ekspanderede lerprodukter), se Tabel S5. Keramik er fremskrevet vha. de fremskrevne produktionsværdier fra ENS. Kun det meget lille bidrag til SO2-emissionen fra anvendelse af tobak har en faldende udvikling, de resterende fire kildekategorier er estimeret til at være konstante i fremskrivningen.
Kun tre små kildekategorier i IPPU fører til NOx-emissioner og kun den mindste af disse tre (anvendelse af tobak) forventes at falde; de øvrige to kildekategorier holdes konstante frem mod 2030.
Den dominerende kilde til NMVOC-emissioner er fra diffus anvendelse, hvilket omfatter mange forskellige aktiviteter og produkter samt et stort antal kemiske forbindelser (NMVOC). Emissioner fra industrielle aktiviteter er typisk relateret til relativt lave emissionsfaktorer. Alle fremskrevne kategorier viser et fald i NMVOC-emissioner. Der er dog en stagnation i de seneste otte år af den historiske opgørelse, dvs. de fire kategorier for anvendelse af opløsningsmidler viser tilnærmelsesvis konstante emissioner i perioden fra 2007 til 2014.
Den mest realistiske fremskrivning i perioden fra 2015 til 2030 er beskrevet ved en vægtning på 25 % af en eksponentiel repræsentation af historiske data fra 1995 til 2014 og 75 % af en tilnærmelsesvis konstant trend i de historiske emissioner fra 2007 til 2014. Hvis den konstante trend fortsætter i de kommende år, vil det være nødvendigt med en større vægtning af den konstante trend fra 2007 til rapporteringsåret sammenlignet med den eksponentielle tilpasning fra 1995 til rapporteringsåret. Dette er i overensstemmelse med nye informationer og data for produktion, salg og import/eksport til og fra EU fra European Solvents Industry Group (ESIG), som estimerer en stabiliseret vækst i Europa og sandsynligvis også i Danmark.
Imellem 52 % (2015) og 61 % (2030) af de fremskrevne PM2.5-emissioner fra IPPU er fremskrevet vha. produktionsværdierne fra ENS. Den største af disse kilder, og den primære årsag til den stigende udvikling i PM2.5-emissioner, er stenbrud og minedrift efter andre mineraler end kul. Omkring 25 % af PM2.5-emissionerne fra IPPU forventes at forblive uændrede frem mod 2030. Den største af disse konstante kilder er bearbejdning af træ.
Der er syv kildekategorier i IPPU sektoren, som emitterer BC. Den største af disse er stenuldsproduktion, se Tabel S5. Den 33 % stigning i BC-emissionen, som forventes for 2015-2030, er beregnet baseret på produktionsværdierne fra ENS. Yderligere fire (af de syv) kildekategorier er fremskrevet på samme vis, hvilket samlet dækker omkring 95 % af de totale BC-emissioner fra IPPU.
I 2014 udgjorde emissionen af NMVOC fra landbrug 36 % af den totale emission, mens landbrug udgjorde 12 % af NOx-emissionen og 11 % af PM2,5-emissionen.
Den totale emission af NMVOC forventes at være stort set uændret fra 2014 til. Emissionen fra husdyrgødning stiger og dette især fra svin og malkekøer pga. forventet stigning i antal dyr. Emissionen af NMVOC fra afgrøder og halmafbrænding forventes at falde fordi landbrugsarealet forventes at falde.
Den totale emission af NOx forventes at falde med ca. 2 % fra 2014 til 2030. Emissionen fra husdyrgødning falder især for svin og malkekøer, fordi der forventes en ændret opstaldning af dyrene, så der bliver en større andel af gyllebaserede systemer, og disse har en lavere emissionsfaktor end staldsystemer med fast gødning. Emissionen af NOx fra handelsgødning, slam og halmafbrænding forventes at falde, fordi landbrugsarealet forventes at falde.
Den totale emission af PM2,5 forventes at stige en smule fra 2014 til 2030 pga. stigning i emissionen fra husdyrgødning. Stigningen i emission fra husdyrgødning sker især for svin pga. forventet stigning i antal dyr. Emissionen af PM2,5 for markoperationer og halmafbrænding forventes at falde pga. af forventet fald i landbrugsarealet.
Da al forbrænding af husholdningsaffald, industriaffald og farligt affald i Danmark sker med indvinding af energien i form af elektricitet og/eller varme, så er emissionen fra disse aktiviteter inkluderet under stationær forbrænding både i emissionsopgørelsen og i emissionsfremskrivningen. Kilderne rapporteret i affaldssektoren er kremeringer af dyr og mennesker, ildebrande samt kompostering. For de stoffer, der er omfattet af denne fremskrivning er kompostering ikke relevant, da emissioner af NOx, SO2, NMVOC, PM og BC ikke estimeres for kompostering i modsætning til f.eks. NH3 og CH4. Kompostering er derfor ikke beskrevet yderligere i denne rapport.
For årene 2015-2030 bidrager affald (hovedsageligt ildebrande) med 5-6 % af den samlede SO2-emission. For de resterende stoffer er affaldssektorens bidrag omkring eller under 1 %. Emissionerne for alle stoffer er fremskrevet til at være relativt konstante gennem fremskrivningsperioden.
