Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 315: Udvikling i luftkvalitet for 2030 i relation til Nationalt program for reduktion af luftforurening (NAPCP) – Effekter af udvalgte initiativer i regeringens klima- og luftudspil

Jensen, S.S., Christensen, J.H., Frohn, L.M., Brandt, J., Ketzel, M., Nielsen, O.-K., Plejdrup, M.S., Winther, M., Hertel, O., Ellermann, T. 2019. Udvikling i luftkvalitet for 2030 i relation til Nationalt program for reduktion af luftforurening (NAPCP) – Effekter af udvalgte initiativer i regeringens klima- og luftudspil. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 48 s. - Videnskabelig rapport nr. 315. http://dce2.au.dk/pub/SR315.pdf

Sammenfatning

Formål og baggrund

Formålet med projektet er at gennemføre modelberegninger for udvalgte initiativer i regeringens klima- og luftudspil omfattende 3 virkemidler inden for vejtransport og 2 virkemidler i forhold til brændeovne. Emissioner for året 2030 er estimeret, og konsekvenserne af de reducerede emissioner for luftkvalitet og de dertil hørende helbredseffekter er belyst. Der er i en tidligere rapport lavet tilsvarende beregninger for et basisscenarie og et alternativt scenarie med yderligere reduktionskrav til energisektoren for 2020 og 2030 (Jensen et al., 2018). Resultater fra den tidligere rapport er inddraget i det omfang, det er relevant for at sammenstille klimascenariet med ovenstående scenarier.

Projektet tager udgangspunkt i krav i EU-direktivet fra 2016 om nationale emissionslofter (NEC-direktivet – National Emission Ceilings), herunder krav om udarbejdelse af Nationale programmer for reduktion af luftforurening (på engelsk NAPCP – National Air Pollution Control Programme). Danmark er således forpligtet til løbende at vurdere udviklingen i de nationale emissioner og til at gennemføre tiltag til reduktion af emissionerne for at nå de danske reduktionsmål i NEC-direktivet.

I NEC-direktivet er der opstillet nationale tilsagn for reduktion i emission for 2020 og 2030 for: Svovldioxid (SO2), kvælstofoxider (NOx = NO+NO2), andre flygtige organiske forbindelser end metan (NMVOC), ammoniak (NH3) og fine partikler (PM2,5 - massen af partikler under 2,5 mikrometer). Bl.a. emission af disse luftforureningskomponenter indgår i luftkvalitetsberegninger af NO2 (kvælstofdioxid), PM2,5, PM10 (masssen af partikler under 10 mikrometer) og O3 (ozon).

Undersøgelsen

Emissioner i forskellige scenarier

Effekten af 5 udvalgte initiativer i regeringens klima- og luftudspil er beregnet (Regeringen, 2018). Det drejer sig om (1) stop for salg af nye benzin- og dieselbiler i 2030 og for nye plug-in hybridbiler fra 2035, (2) slut med udledning af CO2 og luftforurening fra busser i byerne fra 2030, (3) benzin og diesel skal ud af taxidriften inden 2030, (4) gamle brændeovne før 2000 skrottes ved ejerskifte, og (5) skrotpræmie til gamle brændeovne før 2000. Vi har i rapporten benævnt dette som et samlet scenarie med navnet klimascenariet.

Beregningerne for klimascenariet er endvidere relateret til tidligere beregninger for et basisscenarie og et alternativt scenarie for energisektoren. Basisscenariet for Danmark er baseret på Energistyrelsens basisfremskrivning. Dette er en fremskrivning baseret på eksisterende vedtagne tiltag, også på engelsk betegnet: WM – With Measures. I scenariet med yderligere tiltag anvendes for Danmark de emissioner, som er beskrevet i en DCE rapport om fremskrivning af emissioner (Nielsen et al., 2018a). Scenariet med yderligere tiltag omfatter alene tiltag inden for energisektoren. På engelsk kaldes scenariet med yderligere tiltag for: WAM – With Additional Measures. Energisektoren omfatter i denne sammenhæng stationær forbrænding (kraftværker, varmeværker mv.) og mobil forbrænding (transport og ikke-vejgående maskiner) samt flygtige emissioner.

Udgangspunktet er 2016 og scenarieårene er 2020 og 2030. Beregninger er dog kun udført for 2030 for klimascenariet.

Regionale baggrundskoncentrationer

Den regionale luftforurening beregnes med Danish Eulerian Hemispheric Model (DEHM) med en geografisk opløsning på 5,6 km x 5,6 km. Den regionale baggrund repræsenterer den gennemsnitlige koncentration i landområder over et større område. Den regionale luftforurening er derfor et udtryk for bidraget fra den langtransporterede luftforurening både fra emissioner i udlandet og i Danmark.

Baggrundskoncentrationer med høj opløsning

Udviklingen i baggrundskoncentrationer med høj geografisk opløsning beregnes med Urban Background Model (UBM). Baggrundsforureningen repræsenterer den generelle baggrundsforurening i og uden for byer beregnet med en geografisk opløsning på 1 km x 1 km. I byer omtales baggrundsforureningen som bybaggrundskoncentrationen, og svarer til den koncentration, som findes over hustag eller i en baggård/park. DEHM- beregninger er input til UBM. For Danmark foreligger emissionerne på en geografisk opløsning på 1 km x 1 km baseret på SPREAD-modellen, som ud fra geografiske variable fordeler den nationale emission.

Endvidere gennemføres beregninger for den gennemsnitlig eksponeringsindikator (Average Exposure Indicator). Den gennemsnitlige eksponeringsindikator bestemmes som et gennemsnit over tre år for PM2,5 ud fra målte koncentrationer på bybaggrundsstationer i byer for at afspejle befolkningens eksponering.

I nærværende projekt er eksponeringsindikatoren beregnet for 2030. Eksponeringsindikatoren er beregnet for København, Aarhus, Odense og Aalborg for samme X-Y koordinater som beliggenheden af bybaggrundsmålestationerne.

Gadekoncentrationer

Udviklingen i gadekoncentrationer er beregnet med Operational Street Pollution Model (OSPM) for 98 udvalgte gadestrækninger i København med fremskrivninger af danske emissioner fra trafikken. De 98 udvalgte gadestrækninger i København er de samme, som indgår i Det nationale luftovervågningsprogram for luftkvalitet (NOVANA).

Beregninger af de regionale koncentrationer, bybaggrundskoncentrationer og gadekoncentrationer gennemføres for NO2, PM2,5 og PM10.

Helbredseffekter

Helbredseffekter af luftforurening beregnes med det integrerede modelsystem EVA (Economic Valuation of Air pollution). I nærværende projekt er anvendt samme version af EVA-systemet som i Det nationale overvågningsprogram for luftkvalitet for 2016. Samme befolkningsdata er antaget for scenarieårene.

Hovedkonklusioner

Udviklingen i emissioner

De danske emissioner af NOx, NMVOC, NH3 og PM2,5 reduceres alle fra 2016 til 2030 i basisscenariet. SO2 er den eneste komponent, hvor der forventes en stigning i emissioner fra 2016 til 2030 i basisscenariet pga. af øget kulforbrug i basisscenariet. Det alternative scenarie for energisektoren har for alle luftforureninger lidt lavere emissioner end basisscenariet i 2030. Klimascenariet har lidt lavere emissioner end basisscenariet men lidt højere emissioner end det alternative scenarie for energisektoren.

De europæiske emissioner reduceres generelt også fra 2016 til 2020 og videre til 2030. De udenlandske emissioner er forskellige i den danske basisfremskrivning (WM) og alternativet for energisektoren (WAM). I WM-scenariet er de udenlandske emissioner landenes basisfremskrivning, og i WAM-scenariet er det landenes basisfremskrivning, hvis NEC-direktivets emissionslofter er overholdt, ellers anvendes NEC-direktivets emissionsloft for det pågældende land. I klimascenariet er antaget samme forudsætninger, som for WAM–scenariet.

Effekt af klimascenariet inden for vejtransport

Reduktionen af emissionen for de tre scenarier for elektrificering af dele af vejtransportsektoren i 2030 er vist i tabel 1.

Den største emissionsreduktion opnås for scenariet med 1 mio. elbiler i 2030, hvor NOx emissionen reduceres med 13% og PM2,5-udstødning med 17% i forhold til basisfremskrivningen i 2030. Den samlede reduktion i PM2,5 (udstødning og ikke-udstødning) er kun 2%, da PM2,5-ikke-udstødning ikke reduceres, og udgør en meget stor del af samlet PM2,5 i 2030. Ikke-udstødning er dækslid, vejslid og bremseslid.

Emissionsreduktionen er omkring en tiendedel for el-rutebusser i forhold til scenariet for 1 mio. elbiler, mens det kun er en tyvendedel for el-taxier. Det skyldes, at der er langt færre både rutebusser og taxier.

Effekt af klimascenariet inden for brændeovne

Emissionsreduktionen er vist i tabel 2 for de to virkemidler for brændeovne.

Skrotning af gamle brændeovne før 2000 ved ejerskifte er langt mere effektivt til at reducere emissionen end en skrotningspræmie for at skrotte gamle ovne før 2000.

For virkemidlet omkring ejerskifte ses markante fald for PM2,5 (11%), BaP (17%), dioxin (15%) og CH4 (17%). CH4 er en kraftig drivhusgas, som bidrager til klimaforandringer.

For NOx stiger emissionen. Det skyldes, at mere moderne brændeovne forbrænder ved en højere temperatur, og derved stiger dannelsen af termisk NOx.

Der er usikkerhed i forhold til effekten af skrotningspræmien. F.eks. kan en skrotningspræmie være stort set uden effekt, hvis den ikke bidrager med skrotninger, men kun bidrager med udskiftninger, som alligevel ville være foretaget.

Samlet effekt af klimascenariet

For trafiksektoren reduceres NOx emissionen med 2.046 tons, mens den for brændeovne øges med 41 tons pga. mere moderne ovne, hvilket giver den samlede reduktion på omkring 2.000 tons. For brændeovne reduceres PM2,5 emissionen med 979 tons mens reduktionen for trafiksektoren kun er 30 tons, hvilket til sammen giver omkring 2.000 tons. Reduktionerne i NOx emissionen er således helt bestemt af reduktionerne i trafiksektoren, mens reduktionerne i PM2,5 helt er bestemt af brændeovnene.

Udvikling i baggrundskoncentrationer med høj opløsning

De gennemsnitlige baggrundskoncentrationer for de 5 regioner i Danmark er også beregnet med DEHM/UBM med en geografisk opløsning på 1 km x 1 km for klimascenariet og sammenlignet med basisfremskrivningen og det alternative scenarie for energisektoren.

For basisfremskrivningen ses, at baggrundskoncentrationerne af PM2,5 forventes at blive reduceret for de 5 regioner med 18-20% i 2030 i forhold til 2016, og for PM10 med 12-16% samt 14-31% for NO2. Intervallerne afspejler, at de procentvise reduktioner varierer fra region til region.

I det alternative scenarie er de procentvise reduktioner lidt større i 2030 i forhold til basisfremskrivningen, hvilket afspejler, at emissionerne er lidt lavere i det alternative scenarie. PM2,5 forventes at blive reduceret for de 5 regioner med 23-27% i 2030 i forhold til 2016, og for PM10 med 15-20%, og 15-34% for NO2.

I klimascenariet er de procentvise reduktioner lidt større end for basisscenariet, mens de er på samme niveau eller lidt mindre for det alternative scenarie. I klimascenariet forventes PM2,5 at blive reduceret for de 5 regioner med 21-25% i 2030 i forhold til 2016, og med 14-20% for PM10, og 15-34% for NO2.

Udviklingen i bybaggrundskoncentrationerne i 4 byer

Bybaggrundskoncentrationen for NO2 falder i basisscenariet i 2030 med 22-39% i forhold til 2016 på de samme placeringer som bybaggrundsmålestationerne i de fire byer: København, Aarhus, Odense og Aalborg. PM10 reduceres tilsvarende med 11-16% i forhold til 2016.

Den gennemsnitlige eksponeringsindikator for PM2,5 i basisscenariet forventes reduceret 18-22% i 2030 i forhold til 2016 for de fire byer.

Faldet er et resultat af reduktioner i såvel den regionale baggrund beregnet med DEHM samt Danmarks bidrag beregnet med UBM.

For alle tre luftforureninger er der få procentpoint yderligere reduktion i bybaggrundskoncentrationerne i scenariet med yderligere tiltag for energisektoren og klimascenariet, og det alternative scenarie for energisektoren og klimascenariet er meget tæt på hinanden.

Udviklingen i gadekoncentrationer for 98 gader i København

Fremskrivning af emissionerne for trafikken er baseret på DCE’s nationale emissionsmodel for vejtrafik (COPERT V). I basisscenariet og det alternative scenarie for energisektoren forventes NOx-emissionen (i NO2-enheder) at blive reduceret med omkring 61% fra 2016 til 2030. Partikeludstødningen estimeres til at falde med omkring 81% fra 2016 til 2030. I klimascenariet for vejtransport er udstødningsemissionen sat til nul i scenariet om 1. mio. elbiler, og det samme for elrutebusser og eltaxier.

For NO2 falder den gennemsnitlige gadekoncentration for de 98 gader i København fra 29 µg/m3 i 2016 til 15 µg/m3 i 2030 i basisscenariet. Der er kun marginal forskel mellem basisscenariet og det alternative scenarie, da baggrundskoncentrationerne kun er lidt mindre i det alternative scenarie i forhold til basisscenariet. Reduktionerne i gadekoncentrationerne er derfor bestemt af reduktionen i emissionen fra trafikken i den pågældende gade.

I gennemsnit er gadekoncentrationerne omkring 1,9 µg/m3 lavere i klimascenariet i forhold til basisscenariet. Derimod er baggrundskoncentrationerne i klimascenariet kun marginalt mindre end basisscenariet, i gennemsnit omkring 0,4 µg/m3. Reduktionerne i gadekoncentrationerne er derfor bestemt af reduktionen i emissionen fra trafikken.

For PM2,5 falder den gennemsnitlige gadekoncentration fra 13 µg/m3 i 2016 til 10 µg/m3 i 2030 i basisscenariet.

For PM10 falder den gennemsnitlige gadekoncentration fra 21 µg/m3 i 2016 til 18 µg/m3 i 2030 i basisscenariet.

Den procentvise reduktion for PM2,5 og PM10 er ikke så stor som for NO2, da det kun er partikeludstødningen, som reduceres, mens udledningen af partikler fra vejslid, dækslid og bremseslid, som udgør en langt større del end udstødningsdelen, er uændret.

For PM2,5 og PM10 er der også marginal forskel mellem basisscenariet og det alternative scenarie.

Klimascenariet har i gennemsnit 0,4 µg/m3 lavere gadekoncentrationer for PM2,5 i forhold til basisscenariet. For baggrundskoncentrationerne er forskellen i gennemsnit 0,3 µg/m3. Derfor skyldes de lavere gadekoncentrationer i klimascenariet i høj grad reduktionen i baggrundskoncentrationer og i mindre grad emissionsreduktionen for trafikken i gaderne. Det bunder i, at partikeludstødningen i 2030 udgør en meget lille del af den samlede emission fra trafikkens udstødning og ikke-udstødning, og elektrificeringen af dele af vejtransporten reducerer kun udstødningen.

For PM10 ses et tilsvarende billede som for PM2,5, dog endnu mere udtalt, da trafikkens ikke-udstødningsdel spiller en endnu større rolle for gadekoncentrationerne for PM10 end for PM2,5. Klimascenariet har i gennemsnit 0,6 µg/m3 lavere gadekoncentrationer for PM10 i forhold til basisscenariet, og det samme ses for baggrundskoncentrationerne, hvor forskellen også i gennemsnit er 0,6 µg/m3. Dvs. at forskellen mellem klimascenariet og basisscenariet er bestemt af forskellen mellem baggrundskoncentrationerne.

Udviklingen i helbredseffekter

Udviklingen i sygelighed og dødelighed er beregnet med EVA-systemet.

I 2016 er der omkring 3.350 for tidlige dødsfald pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder. I basisscenariet (WM) falder dette til omkring 2.800 i 2030, dvs. et fald på 16%. I det alternative scenarie for energisektoren (WAM) er reduktionen større end i basisscenariet med omkring 2.600 i 2030, dvs. en reduktion på 22%. Klimascenariet reducerer omfanget af helbredseffekter lidt mere end basisscenariet men mindre end WAM-scenariet. I klimascenariet er der omkring 2.700 for tidlige dødsfald i 2030, hvilket er en reduktion på 19 % i forhold til 2016.

Reduktionerne i antallet af for tidlige døde skyldes primært lidt lavere PM2,5-koncentrationer pga. reduktion i danske og udenlandske emissioner af direkte udledte partikler samt stoffer, som bidrager til dannelse af sekundære partikler i atmosfæren.