Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 426: Emissionsscenarier og modellering af luftkvalitet til træforbrænding i boliger

Plejdrup, M.S., Nielsen, O.-K., Christensen, J.H. 2021. Emission scenarios and air quality modelling for residential wood combustion. Impact analysis of measures for small wood burning appliances in Denmark and effect on transport of black carbon to the Arctic. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 54 p. – Scientific report no. 426. http://dce2.au.dk/pub/SR426.pdf 

Sammenfatning

I dette projekt er der beregnet emissionskonsekvenser af tre scenarier for træfyring i husholdninger, og konsekvenserne for koncentrationen af black carbon (BC) er modelleret over Danmark og over Arktis ved brug af den Danske Euleriske Hemisfæriske Model (DEHM). De modellerede koncentrationer er sammenlignet med måleresultater. Den samlede klimaeffekt fra træfyring i husholdninger er opgjort i CO2-ækvivalenter for de forureningskomponenter, hvor der er angivet et opvarmningspotentiale (GWP) i IPCCs femte hovedrapport.

Tre reduktionsscenarier for træfyring i husholdninger

Tre emissionsscenarier fokuseret på forskellige mulige tiltag og emissionskonsekvenserne for udvalgte forureningskomponenter er beregnet og sammenlignet med et basisscenarie baseret på den seneste officielle emissionsfremskrivning udarbejdet i 2020 (basisår 2018). De tre scenarier er:

1.       Forbud mod brændeovne, der ikke lever op til Svanemærkets krav i fjernvarmeområder.

2.       Partikelfiltre på 20 % af brændeovne og brændekedler, der ikke lever op til Svanemærkets krav.

3.       Udfasning af gamle brændeovne (2003 og før) i forbindelse med ejerskifte af boliger. 

Betydning for partikelemissionerne

Emissionskonsekvenserne for PM2.5 (partikler med en aerodynamisk diameter mindre en 2,5 mikrometer) og BC er beregnet for 2030, og viser en reduktion i emissionen af fine partikler for scenarie 1, 2 og 3 på henholdsvis 382 tons, 337 tons og 446 tons. Dette svarer til yderligere reduktioner i forhold til den seneste fremskrivning i 2030 på henholdsvis 8 %, 7 % og 10 %. For BC er emissionskonsekvensen en stigning på 8 tons i scenarie 1 svarende til 2 %, et fald på 15 ton i scenarie 2 svarende til 3 % og en stigning på 26 tons i scenarie 3 svarende til 6 %. Den stigende BC-emission, der kan observeres for to af scenarierne, skyldes, at nyere teknologier ikke har lavere emissionsfaktorer for BC i forhold til ældre teknologier.

Betydning for partikelkoncentrationen i Danmark og i Arktis

Transport og reaktioner i atmosfæren af elementært kulstof (EC) og andre forureningskomponenter i emissionsscenarierne er beregnet ved brug af DEHM. Mens BC er det udtryk, der anvendes i emissionsopgørelserne på grund af definitioner i retningslinjerne for rapportering, så anvendes EC i luftkvalitetsmålinger og modellering. I mange tilfælde bruges BC og EC i flæng og EC er i langt de flest tilfælde en god tilnærmelse til BC. De modelkørsler der er foretaget i dette projekt, er enkeltårskørsler og de danske emissioner for året 2018 er brugt i den grundlæggende basismodelkørsel, som beregner atmosfæriske koncentrationer og depositioner af forureningskomponenter. De danske emissioner for 2018 er de senest tilgængelige. Fire yderligere modelkørsler er foretaget for 2030 for basisscenariet samt scenarie 1, 2 og 3 for træfyring i husholdninger. Resultaterne af modelkørslerne viser et fald i EC-gennemsnitskoncentrationen fra 2018 frem til 2030 på 11,7 %. Det største fald i EC-gennemsnitskoncentrationen i Danmark, i forhold til basisscenariet, ses for scenario 2 (0,16 %-point), mens scenarie 1 og 3 giver en lille stigning, sammenlignet med basisscenariet (henholdsvis 0,08 %-point og 0,28 %-point). Modelkørslerne for transport til Arktis viser, at betydningen for koncentrationer og deposition i Arktis er meget lille for alle de modellerede scenarier.

Sammenligning mellem modelresultater og målinger i Danmark

Koncentrationerne af EC modelleret med DEHM er blevet sammenlignet med måleresultater fra tre forskellige målestationer; en baggrundsmålestation, en forstadsmålestation og en vejmålestation. Sammenligningen viser generelt en god overensstemmelse mellem observerede og modellerede koncentrationer, med den bedste overensstemmelse for baggrundsmålestationen. Dette er som forventet, da DEHM vil være mest nøjagtig for landlige områder, hvor koncentrationen er baseret på et stort område uden store lokale kilder, i modsætning til mere bynære områder, hvor der er store lokale kilder, som f.eks. træfyring i husholdninger og vejtransport. Modellen overestimerer koncentrationen med ca. 11 % ved baggrundsmålestationen, men udviser den samme trend, som der kan ses i måleresultaterne.

Drivhusgaseffekt af træfyring i husholdninger i Danmark

Den samlede klimaeffekt er opgjort i CO2-ækvivalenter for træfyring i husholdninger baseret på globale opvarmningspotentialer. I forbindelse med internationale rapporteringer af emissionsopgørelser, så inkluderes CO2-emissioner (og optag) i forbindelse med hugst, forbrænding og vækst af træ under ændringer i kulstoflager i den relevante arealanvendelsesklasse under LULUCF (Land Use – Land Use Change and Forestry) sektoren. CO2-emissionen tilskrives i det land, hvor træet er fældet og ikke nødvendigvis der, hvor det forbrændes. Derfor inkluderes CO2-emissioner fra forbrænding af biomasse ikke under Energisektoren i den nationale emissionsopgørelse. Dette betyder dog ikke, at der ikke udledes CO2, når træ brændes i husholdninger. I forbindelse med denne rapport er det valgt at inkludere oplysninger om CO2-emissionen fra forbrænding af træ i husholdninger for at give et mere dækkende billede af den samlede drivhusgasemissionseffekt. Faktisk viser de foretagne beregninger, at langt det største bidrag til den samlede drivhusgasudledning udtrykt i CO2-ækvivalenter kommer fra CO2, som udgør ca. 66 % af den samlede udledning i CO2-ækvivalenter. Dette understreger vigtigheden af bæredygtig skovdrift. Ved at anvende bæredygtigt dyrket træ, sikrer man sig at CO2-emissionen kompenseres af CO2-optag og derved ikke bidrager til at hæve CO2-indholdet i atmosfæren. Den næst vigtigste forureningskomponent er black carbon, som udgør ca. 32 %, hvorimod de resterende forureningskomponenter (metan (CH4), lattergas (N2O), andre flygtige organiske forbindelser end metan (NMVOC) og nitrogenoxider (NOx) bidrager meget beskedent til den samlede emission udtrykt i CO2-ækvivalenter. Effekten af de forskellige scenarier sammenlignet med basisscenariet er meget begrænset, og den største forskel er omkring 2 %.