Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 413: Kortlægning af udviklingen i luftforurening fra krydstogtskibe og andre skibe i fem danske havne

Jensen, S.S., Winther, M., Løfstrøm, P., Ketzel, M., Frohn, L.M. 2020. Kortlægning af udviklingen i luftforurening fra krydstogtskibe og andre skibe i fem danske havne. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 129 s. - Videnskabelig rapport nr. 413. http://dce2.au.dk/pub/SR413.pdf 

 

Sammenfatning

Formål og baggrund

Formålet med denne rapport er at vurdere udviklingen i skibsanløb og emis-sion fra krydstogtskibe og andre skibe i udvalgte danske havne for perioden 2015-2019, og hvilken betydning det har for luftkvaliteten. For hele perioden er anløb og emissioner belyst for krydstogtskibe i Københavns Havn, Aarhus Havn, Aalborg Havn, Skagen Havn og Rønne Havn, som er de fem største havne for krydstogtskibe i Danmark. For Københavns Havn og Aarhus Havn er tillige belyst udviklingen i emissioner til luften for andre skibe. Hvordan skibene påvirker luftkvaliteten i nærområderne er belyst gennem modelbe-regninger for 2019, som vurderes at være et repræsentativt meteorologisk år, og som samtidig repræsenterer de seneste emissionsforhold. 

DCE har tidligere gennemført et projekt for Miljøministeriet omkring Kort-lægning af luftforurening fra krydstogtskibe i København og Aarhus (Jensen et al., 2019). Den tidligere rapport omhandlede kun krydstogtskibe, kun Kø-benhavns Havn og Aarhus Havn, og kun emissioner og luftkvalitet i 2017. Nærværende rapport ser på udviklingen i anløb og tilhørende emissioner over en 5-årig periode for fem havne, luftkvaliteten fra krydstogtskibe i fem havne samt luftkvaliteten for krydstogtskibe og andre skibe i to havne. Som noget nyt inddrager denne undersøgelse også drivhusgasser. Dette er rele-vant i forhold til den nationale målsætning om 70% reduktion i drivhusgasser i 2030.

Undersøgelsen

Som input til emissionsberegningerne bruges anløbsdata for de enkelte skibe i Københavns Havn og Aarhus Havn for perioden 2015-2019, der indeholder oplysninger om bl.a. skibets navn, skibstype, IMO kode, vægten i bruttoton (BT) og ankomst- og afsejlingstidspunkt, havneområde og kajnummer. For Aalborg Havn, Skagen Havn og Rønne Havn indhentes samme type anløbs-data, men kun for krydstogtskibe for perioden 2015-2019. 

Til emissionsberegningerne for tankskibes pumpeaktivitet ved losning af olie i Københavns Havn og Aarhus Havn indhentes statistik for mængden af los-sede olieprodukter fra Danmarks Statistik.

Til brug for den rumlige fordeling af emissionerne er kajpladsernes placering digitaliseret ud fra kort leveret af havnene.

En lang række yderligere parametre for skibene og deres aktiviteter er ind-hentet i projektet for at kunne fastlægge brændstofforbrug og emissionsfak-torer og dermed bestemme emissionen præcist. Motorstørrelserne for skibe-nes hovedmotorer, motortype, og motorbyggeår pr. skib er oplyst af Danske Rederier ud fra en global skibsdatabase. Hjælpemotorstørrelser estimeres pr. skibstype som funktion af skibenes bruttotons ud fra data i den danske SHIP-DESMO - model. Tidsrum for ophold ved kaj bestemmes ud fra skibenes an-komst- og afsejlingstidspunkt, og data for manøvreringstider i havn er be-stemt i dialog med de enkelte havne. Ligeledes er en række fysiske parametre som f.eks. overbygningshøjde og skorstenshøjde over vandlinje (funktion af bruttotons), volumenstrøm og røggastemperatur indhentet pr. skibstype i dette projekt.

På baggrund af emissionsopgørelsen og de fysiske parametre er der gennem-ført luftkvalitetsberegninger for 2019 med OML-modellen i de fem havne. Ud over emissionen indgår meteorologisk data og baggrundskoncentrationen også i OML-beregningerne. Luftkvalitetsberegninger er gennemført for et fin-masket net for hver havn for at belyse, hvordan skibene påvirker luftkvalite-ten i nærområderne. Den geografiske opløsning er 100 m x 100 m i Køben-havns Havn, og 50 m x 50 m i de øvrige havne. Beregninger er gennemført for årsmiddelværdien af NO2 (kvælstofdioxid) og PM2,5 (massen af partikler un-der 2,5 mikrometer) samt for spidsværdier repræsenteret ved den 19. højeste timeværdi for NO2. Årsmiddelværdien er gennemsnitsværdien over et år, og beregnet som gennemsnittet af alle timer over et år. Den 19. højeste timeværdi er den 19. højeste beregnet koncentration blandt alle beregnede koncentratio-ner for hver time over et år. Det pågældende år er i dette tilfælde 2019. Disse indikatorer er valgt, da der er knyttet helbredseffekter til udsættelser for disse stoffer, og forbi der er opstillet grænseværdier for dem (EU, 2008). Den geo-grafiske variation i koncentrationerne er visualiseret som iso-kurver på luft-fotos.

Koncentrationsbidraget fra skibene er desuden beregnet i forskellige højder i de fem havne for at vurdere eksponeringen af fx etagebyggeri. Beregningerne er foretaget i følgende højder: 25 m, 50 m og 70 m. 

I beregningerne er der endvidere taget hensyn til bygningseffekter, som er tilstødende bygningers indflydelse på spredningsforholdene.

Hovedkonklusioner

Skibsanløb i de fem havne

I 2019 har Aarhus Havn flest skibsanløb med i alt 5.946 anløb. En meget stor del er Molslinjens passagerskibe, som udgør 3.728 anløb. Der er kun 32 anløb af krydstogtskibe. Københavns Havn har næst flest skibsanløb med 2.995, og er den største havn for krydstogtskibe med 350 anløb, men har relativt få pas-sagerskibe (samme antal som krydstogtskibe dvs. 350). I 2019 har Rønne, Ska-gen og Aalborg hhv. 44, 41 og 32 anløb af krydstogtskibe. Antallet af anløb af krydstogtskibe er således omtrent på det samme niveau i havnene i Aarhus, Rønne, Skagen og Aalborg, mens det er omkring 10 gange højere i Køben-havns Havn.

Ses på udviklingen i antal anløb, så er det samlede antal skibsanløb i Køben-havns Havn steget med 14% fra 2015-2019, men varierer en del fra år til år for de forskellige skibstyper. I alle år er der flest anløb af tankskibe og kun få anløb af forskningsskibe, bulkskibe, offshorefartøjer og flydekraner. I 2019 er der næst flest anløb af uddybningsfartøjer, fulgt af general cargo, passager-skibe, krydstogtskibe, containerskibe, slæbebåde og ro-ro cargo. Antal anløb af krydstogtskibe er steget fra 282 til 350 anløb fra 2015 til 2019 - svarende til en stigning på 24%.

Det samlede antal skibsanløb i Aarhus Havn er steget svagt med 9 % fra 2015-2019, men varierer en del fra år til år for de forskellige skibstyper. Antallet af anløb i Aarhus Havn er meget domineret af færger (Molslinjens passager-skibe), der udgør mellem 58 % og 66 % af alle anløb i perioden 2015-2019. Der er næst flest anløb af containerskibe, fulgt af bulkskibe og tankskibe. Anløb af ro-ro cargo skibe, øvrige skibe (f.eks. miljøskibe, inspektionsskibe, patrulje-fartøjer m.m.), general cargo skibe, slæbebåde og krydstogtskibe udgør kun en lille del af det samlede antal anløb i perioden. Antal anløb af krydstogt-skibe er steget kraftigt fra 11 til 32 anløb fra 2015 til 2019 svarende til en stig-ning på 290%.

For Aalborg, Skagen og Rønne Havn har der været en stor vækst i krydstogt-trafikken fra 2015-2019. I denne periode er det samlede antal anløb med krydstogtskibe i Aalborg (fra 14 til 32), Skagen (fra 14 til 41) og Rønne Havn (fra 17 til 44), således steget med hhv. 129%, 193% og 159%.

Emissioner fra skibene i undersøgelsen

Den andel af emissionerne, som krydstogtskibe udgør af alle skibes emissio-ner, varierer meget fra havn til havn. Københavns Havn har langt den største del af emissionerne fra krydstogtskibe, mens det for de øvrige havne er rela-tivt lavt. I 2019 beregnes CO2eq[NOx,PM2.5] emissionsandele for krydstogt-skibe på 57%[50%, 71%] for Københavns Havn, og 5%[4%, 9%] for Aarhus Havn. For de øvrige havne er kun opgjort emissionen fra krydstogtskibe. 

I det følgende opsummeres udviklingen i emissionerne i havnene, og hvor meget de forskellige skibstyper bidrager med. 

De største emissionskilder i Københavns Havn i alle år er krydstogtskibe, fulgt af tankskibes oliepumpning (losning af olieprodukter), passagerskibe, tankskibe, containerskibe og general cargo. Mindre emissionsbidrag beregnes for ro-ro cargo og slæbebåde samt uddybningsfartøjer, bulkskibe, forsknings-skibe, offshorefartøjer og flydekraner. Udviklingen i CO2-emissionerne følger udviklingen i energiforbruget. De totale CO2-emissioner ændrer sig kun lidt i perioden fra 2015 til 2019, men varierer en del fra år til år for de forskellige skibstyper. Fra 2015 til 2019 stiger de samlede CO2eq-emissioner med 7%. De samlede NOx- og PM2,5-emissioner stiger med hhv. 5% og 31% i samme peri-ode.

De største emissionskilder i Aarhus Havn i alle år er containerskibe, fulgt af passagerskibe, bulkskibe, tankskibes oliepumpning (losning af olieprodukter) og general cargo. Mindre emissionsbidrag beregnes for tankskibe, krydstogt-skibe, ro-ro cargo, øvrige skibe samt slæbebåde. De totale CO2eq-emissioner ændrer sig kun lidt i perioden fra 2015 til 2019, men varierer en del fra år til år for de forskellige skibstyper. Fra 2015 til 2019 stiger de samlede CO2eq-emis-sioner med 13 %. De samlede NOx- og PM2,5-emissioner stiger med hhv. 13 % og 21 % i samme periode.

Separat for krydstogtskibe i Københavns Havn stiger de totale CO2eq-, NOx- og PM2.5-emissioner med hhv. 34%, 26% og 62% fra 2015-2019. For Aarhus Havn har krydstogtskibenes emissioner varieret meget i den samme periode. De største CO2eq- og NOx-emissioner beregnes for 2018 og den største PM2,5-emission beregnes for 2017. Fra 2015 til 2018 steg krydstogtskibenes CO2eq- og NOx-emissioner med hhv. 246% og 213%, og fra 2015-2017 steg PM2,5-emissi-onerne med 763% i Aarhus Havn.

For krydstogtskibe i Aalborg Havn beregnes samlet set de største energifor-brug og emissioner i 2017. Lidt mindre energiforbrug og emissioner beregnes i 2018 og 2019, hvor de totale resultater er meget ens. De totale CO2eq-emissi-oner stiger med 157% fra 2015-2017. Fra 2015-2019 er emissionsstigningen 127%. De samlede NOx-og PM2,5-emissioner stiger med hhv. 129% og 224% fra 2015-2017 og med hhv. 106% og 198% fra 2015-2019.

For krydstogtskibe i Skagen Havn og Rønne Havn beregnes samlet set de stør-ste energiforbrug og emissioner i 2019.

De totale CO2eq-emissioner for krydstogtskibe stiger med 577% fra 2016-2019 i Skagen Havn. Fra 2015-2019 stiger CO2eq-, NOx- og PM2,5-emissionerne med hhv. 245%, 479% og 457% for krydstogtskibe i Skagen Havn. I Rønne Havn stiger CO2eq-, NOx- og PM2.5-emissionerne for krydstogtskibe med hhv. 199%, 210% og 428% fra 2015-2019.

Generelt har der således været stigende emissioner fra 2016 til 2019 i de fem havne primært grundet flere anløb. Alt andet lige, vil skibenes påvirkning af luftkvaliteten også være størst i 2019 i forhold til øvrige år.

Sammenlignes den samtidige emission fra et gennemsnitligt krydstogtskib med emissionen fra en gennemsnitlig personbil i bytrafik i 2019 fås, at emis-sionen fra et krydstogtskib svarer til emissionen af omkring 3.900 personbiler for NOx og omkring 5.500 personbiler for PM2,5-udstødning regnet pr. tidsen-hed (g/s). Tilsvarende for gennemsnittet af andre skibe er det omkring 600 personbiler for NOx og omkring 400 personbiler for PM2,5-udstødning regnet pr. tidsenhed (g/s).

Overskridelse af grænseværdien for luftkvalitet i højder af 25 m til 70 m

Det er en generel udvikling, at der ønskes fortsat udbygning med boliger i danske havne. For at belyse betydningen af krydstogtskibenes og andre ski-bes påvirkning af luftkvaliteten i højder over jordoverfladen (1,5 m), er der foretaget beregninger for forskellige højder (1,5 m, 25 m, 50 m og 70 m). Ek-sempelvis er bygningerne på Langeliniekajen i Københavns Havn omkring 25 m høje, og der er andre bygninger i Købehavns Havn, som er væsentligt hø-jere. 

Krydstogtskibenes og andre skibes bidrag til luftforureningen stiger generelt med højden. Dette er forventeligt, da røgafkastet sker i relativ stor højde, og røgfanen oftere rammer et givent punkt i tilsvarende højde end ved jordover-falden. Gennemsnithøjden af røgafkastet for krydstogtskibene er 45 m, hvor den for andre skibe er 22 m.

Krydstogtskibenes og andre skibes emission påvirker kun årsmiddelkoncen-trationerne for NO2 og PM2,5 meget lidt ved jordoverfladen (1,5 m højde) i de tilstødende byområder beliggende op til havnene. Ved jordoverfladen er der ingen overskridelse af grænseværdierne for hverken årsmiddelværdien for PM2,5 på 25 µg/m3, årsmiddelværdien for NO2 på 40 µg/m3 eller den 19. stør-ste timeværdi for NO2 på 200 µg/m3.

Derimod er der overskridelser i højden.

Overskridelse af årsmiddelværdien af NO2 i Aarhus Havn i 25 m højde

For årsmiddelværdien af NO2 er der overskridelse af grænseværdien i 25 m i Aarhus Havn. Der er tale om en mindre overskridelse i to punkter helt tæt ved to kajpladser, idet årsmiddelværdien af NO2 er på 41,8 µg/m3, hvilket er en overskridelse af grænseværdien på 40 µg/m3. Det er kun Aarhus Havn, som har overskridelse af årsmiddelværdien af NO2. 

Overskridelse af spidsværdi for NO2 i flere havne og højder

For den 19. største timeværdi af NO2 er der betydelige overskridelser af græn-seværdien i Københavns Havn for højderne 25-70 m, i Aarhus Havn for høj-derne 50-70 m, i Aalborg Havn i 50 m og i Skagen Havn for højderne 50-70 m. I Aarhus Havn er grænseværdien således overskredet med en faktor 9. I Rønne er der ingen overskridelse. Selvom Aalborg Havn og Skagen Havn har omkring 10 gange færre anløb af krydstogtskibe i forhold til Københavns Havn kan overskridelse af den 19. største timeværdi af NO2 altså godt fore-komme, da der kun skal få timer til at få en overskridelse, hvis de meteorolo-giske forhold er ugunstige for spredningsforholdene. Sandsynligheden for overskridelser vil dog stige jo flere skibe, der er i en havn, og jo længere tid de ligger ved kaj.

Overskridelse af den 19. største timeværdi af NO2 sker lokaliseret og i mindre områder omkring kajpladserne i havnene. I Københavns Havn sker overskri-delserne i op til omkring 100-200 m fra kajpladserne, i Aarhus Havn op til omkring 100 m fra kajpladserne, i Aalborg Havn i den umiddelbare nærhed af kajpladserne, og i Skagen Havn op til omkring 150 m fra kajpladserne.

Der er ingen overskridelser af grænseværdien for årsmiddelværdien af PM2,5 i nogen højder i nogen af havnene.

I Københavns Havn bidrager især andre skibe til den maksimale NO2-kon-centration som årsmiddel ved jordoverfladen og i 25 m højde, mens kryds-togtskibene især bidrager i 50 m og 70 m højde. I Aarhus Havn er det især andre skibe, som bidrager i alle højder til årsmiddelværdien af NO2. Næsten sammen tendens ses for den 19. højeste timeværdi af NO2.

Sammenligning med Det landsdækkende måleprogram

I forbindelse med Det nationale overvågningsprogram for luftkvalitet gen-nemføres der målinger af bl.a. årsmiddelværdien af NO2 på landstationer, by-baggrundsstationer og gadestationer i Danmark. I 2018 og 2019 har der ikke været målt overskridelser af grænseværdien for NO2, hverken som årsmid-delværdi eller spidsværdi (Ellermann et al., 2020a). Den beregnede overskri-delse er således højere end selv den højeste målte værdi på en trafikeret gade som H.C. Andersens Boulevard i København.

Fremtidige forhold

I løbet af 2020 er Molslinjens færgeleje flyttet til den sydlige del af Aarhus Havn, og koncentrationsfordelingen vil derfor været anderledes, hvis koncen-trationsberegninger blev gentaget for emissionernes placering i 2020.

Flere havne i Danmark arbejder med at etablere landstrøm, som vil fjerne lo-kale emissioner i forbindelse med, at skibenes ligger ved kaj. Det gælder bl.a. Københavns Havn.

Nordisk Ministerråd har i efteråret 2020 underskrevet en erklæring, der stad-fæster, at Norden vil tage lederskab og arbejde for at mindske forureningen fra krydstogtskibe samt gøre Norden til en bæredygtig krydstogtdestination. De nordiske ministre anerkender behovet for både at reducere støjgener og luftforureningen der følger, når skibene lægger til kaj. Landstrøm peges på som en stor del af løsningen og ambitionen er at der skal etableres anlæg i alle store havne inden 2030 (https://www.norden.org/da/news/groen-luftfart-krydstogtturisme-og-plastikaffald-var-paa-dagsordenen-da-nordens-miljoe-og).

Flere rederier arbejder sammen med forskningsinstitutioner og industrien om udvikling og demonstration af bæredygtig CO2 neutrale brændstoffer som fx grøn ammoniak, som kan produceres ud fra luftens indhold af kvælstof og brint produceret ved elektrolyse med strøm fra vindmøller (Power-to-X).