Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 58: Ren-luftzone i København og sparede eksterne omkostninger ved sundhedsskadelig luftforurening

Jensen, S.S., Ketzel, M., Brandt, J., Martinsen, L., Becker, T. 2014: Ren-luftzone i København og sparede eksterne omkostninger ved sundhedsskadelig luftforurening. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 59 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 58. http://www.dmu.dk/Pub/SR58.pdf

Sammenfatning

Baggrund og formål

Med udgangspunkt i den tidligere gennemførte luftkvalitetsvurdering for ren-luftzoner i København (Jensen et al. 2012b) ønsker Miljøstyrelsen og Københavns Kommune en vurdering af de sparede eksterne omkostninger relateret til sundhedseffekter, som ren-luftzonens sparede emission giver anledning til. Ren-luftzonen i København er identisk med den nuværende miljøzone, som dækker Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune.

En ekstern omkostning er defineret som en omkostning der påføres andre for hver ekstra kilometer tilbagelagt, og som der ikke betales for. De eksterne omkostninger ved luftforurening (ekskl. CO2) er relateret til luftforureningens sundhedseffekter, som opgøres efter den såkaldte ”impact pathway” metode. I denne metode opgøres de eksterne omkostninger ved luftforurening ud fra forureningskilden, spredningen heraf, befolkningseksponeringen, eksponerings-effekt sammenhænge for at kvantificere sundhedsbelastningen for både for tidlig død og sygelighed, samt en prissætning af sundhedseffekterne for at kunne opgøre de samlede eksterne omkostninger. På denne baggrund kan der beregnes enhedsomkostninger for de forskellige emissioner, som omkostning pr. kg emission.

Estimering af de sparede eksterne omkostninger (benefits) vil indgå i en samlet opdateret samfundsøkonomisk vurdering af ren-luftzoner, hvor COWI vil opdatere omkostningerne bl.a. i forbindelse med fald i brugtvognspriser mv. (costs).

Projektets formål er at estimere de sparede eksterne omkostninger relateret til sundhedseffekter ved at indføre forskellige udformninger af ren-luftzoner i København. Vurderingen tager udgangspunkt i enhedspriser for luftforurening og beregning af de samlede sparede emissioner ved de forskellige scenarier.

Scenarier

Beregning af de sparede eksterne omkostninger er gennemført for udvalgte scenarier for ren-luftzoner.

Der tages udgangspunkt i den såkaldte Berlinermodel, hvor der stilles emissionskrav til både person- og varebiler. Kravene svarer til at dieseldrevne person- og varebiler til og med Euro 3 og benzindrevne person- og varebiler til med Euro 0 ikke må køre i miljøzonen. Beregningerne gennemføres for 2015.

Der beregnes også for et scenarie med et tillægskrav til Berlinermodellen, hvor alle Euro 4 dieselkøretøjer skal have partikelfilter. Tillægskravet gælder alle dieseldrevne Euro 4 køretøjer dvs. person-, vare- og lastbiler samt busser, som skal have partikelfilter. Da der er mulighed for at opfylde dette krav enten ved eftermontering af partikelfilter eller ved skift til Euro 5 eller Euro 6 køretøjer er det i beregningerne forudsat at 50% får partikelfilter og 50% fordeler sig proportionalt på de tilbageværende køretøjskategorier (Euro 5 og Euro 6) i samme forhold som før tiltaget. Trafikstyrelsens forudsætninger om at et lukket partikelfilter i gennemsnit reducerer partikeludstødningen med 80% anvendes. Beregningerne gennemføres for 2017, da der skal være en lidt længere indfasning af krav til Euro 4 køretøjer.

Endvidere regnes på et særskilt scenarie, hvor alle rutebusser skal opfylde Euro 6 emissionsnormen. Busser omfatter rute- og turistbusser, og dette scenarie omfatter kun busser i fast rute. Beregningerne gennemføres for 2015.

De sparede eksterne omkostninger i 2015 og 2017 beregnes ved at sammenholde scenarierne for de to år med tilsvarende referencescenarier for det aktuelle år.

Som en følsomhedsvurdering af beregningerne for reduktion af emissioner og sparede eksterne omkostninger for Berlinerscenariet er dette scenarie også beregnet i en version, hvor effekten af eftermontering af åbne partikelfiltre på personbiler er indregnet. Bilejere har mulighed for at eftermontere et åbent partikelfilter, og dermed have tilladelse til at køre i miljøzonen. Miljøstyrelsen har opstillet følgende scenarie med udgangspunkt i, hvad der ville kunne betale sig for bilejeren. Det forudsættes kun at kunne betale sig for personbiler, da det vil være for dyrt for varebiler. Det forudsættes, at 90% af Euro 3 diesel personbiler får eftermonteret åbne filtre og 25% får eftermonteret filter på Euro 2 diesel personbiler. Det er forudsat, at åbne filtre reducerer partikeludstødningen med 30%.

Undersøgelsen

Den overordnede metode er, at de samlede sparede eksterne omkostninger ved et scenarie er enhedsomkostningerne gange de sparede emissioner. Enhedsomkostninger for eksterne omkostninger for sundhedseffekter udtrykkes i kr. pr. kg emission, og de sparede emissioner ved scenarierne beregnes på baggrund af trafikarbejdet på vejnettet på Sjælland, emissionsfaktorer og de ændringer i bilparkens sammensætning af Euronormer, som scenarierne giver anledning til. Endvidere tages der hensyn til at effekten aftager med afstanden til miljøzonen.

Enhedsomkostninger

Enhedsomkostningerne er baseret på enhedspriser beregnet med EVA-systemet udviklet af AU/DCE. EVA (Economic Valuation of Air pollution) kan med udgangspunkt i danske værdisætninger af helbredseffekterne beregne de eksterne omkostninger for de enkelte emissioner afhængigt af de geografiske placeringer af udledningen (Brandt el al. 2011a). Dette system er baseret på state-of-the-art luftkvalitetsmodeller for beregning af luftkvalitet og eksponering (Danish Eulerian Hemispheric Model - DEHM), dosis-respons sammenhænge for beregning af sundhedseffekter, samt værdisætning af sundhedseffekterne. Værdisætningen er baseret på betalingsvillighed for at undgå fx for tidlige dødsfald og markedspriser for fx hospitalsindlæggelser og øget medicinforbrug.

EVA-systemet opererer pt. med en gennemsnitspris for enhedsomkostningerne for vejtransport for PM2.5. Da scenarierne for ren-luftzoner foregår i et tætbefolket område, er der opstillet et indikativ forsøg på at skabe større geografisk opløsning i de eksterne omkostninger for PM2.5. Dette er gjort ved at opdele enhedspriserne i et regionalt bidrag og et bybidrag, hvor bybidraget er afhængig af befolkningstætheden. Der skønnes at være en væsentlig usikkerhed på den opstillede indikative metode.

De samlede beregnede eksterne omkostninger fremskrives fra 2006 til 2015 med Transportministeriets antagelser om stigning i enhedspriserne pr. kg emission på 1,6% om året. Det giver en prisstigning på 15% over perioden fra 2006 til 2015. Fremskrivning til 2017 giver en prisstigning på 19% i forhold til 2006-priser.

Befolkningstætheden (indb./km2) indgår i beregning af eksterne omkostninger for PM2.5. Der anvendes et nyere datasæt for befolkningstætheden, som består af CPR data på adresseniveau fra 2008, som er knyttet til adresseregisteret, således at antal personer er summeret pr. adresse. Befolkningsdata er herefter summeret på Danske Kvadratnet på 1x1 km2.

Beregning af de samlede eksterne omkostninger for hele scenariernes effektperiode

Ovenstående metode beregner de sparede eksterne omkostninger for et givent scenarie for et givet år dvs. første år for indførelse af tiltaget. Scenarierne svarer til at fremskynde indførelse af nyere renere Euronormer for køretøjerne, og effekten i form af sparede emissioner er størst det første år, hvorefter den vil klinge af i takt med udskiftning af bilparken.

Miljøstyrelsen har tidligere beregnet den sparede emission for Berlinerscenariet (Miljøstyrelsen 2009a). Effekten er størst de første år, og efter omkring 10 år er den sparede effekt nede på omkring 10-15% af effekten i det første år. Efter 20 år er der ingen effekt af tiltaget, da bilparken er udskiftet. De samlede sparede emissioner i forhold til første års sparede emissioner er 5,5 gange større for NOx og 5 gange større for PM2.5, og disse faktorer anvendes til at beregne de samlede sparede eksterne omkostninger for et scenarie ved at gange disse faktorer på den beregnede sparede eksterne omkostning for det første år.

Sparede emissioner

De sparede emissioner ved scenarierne beregnes på baggrund af trafikarbejdet på vejnettet på Sjælland ud fra DCE’s vej- og trafikdatabase (Jensen et al 2010) og emissionsfaktorer på basis af emissionsmodellen COPERT 4 samt de ændringer i bilparkens sammensætning af Euronormer, som scenarierne giver anledning til. Det er således muligt at beregne emissionen fra trafikken, hvilket er gennemført med en geografisk opløsning på 1x1 km2 med Danske Kradratnet. OML-Highway er anvendt til at foretage beregningerne af trafikarbejdet, da den har indbyggede værktøjer til nemt at opsummere trafikarbejde og emission på et gitternet (Jensen et al. 2010b).

Inden for miljøzonen antages det, at der ikke sker trafikale ændringer dvs. at trafikken er uændret, men at der sker ændringer i bilparken som følge af ren-luftzonekravene. Ren-luftzonekravene i de forskellige scenarier slår derfor 100% igennem inden for miljøzonen.

Uden for miljøzonen vil der også ske ændringer i bilparken som følge af ren-luftzonekravene i København, men effekten af ren-luftzonekravene for bilparken vil aftage med afstanden til København. Det skyldes, at bilejere der ofte skal til København må formodes at skifte til bil, der opfylder ren-luftzonekravene, mens bilejere som sjældent skal til København ikke formodes at skifte til tilladt miljøzonebil. Det er ligeledes antaget, at trafikken er uændret, og at kun bilparken ændres.

COWI har i rapport for Miljøstyrelsen (Miljøstyrelsen 2009b) om effekter af miljøzonekrav på person- og varebilsmarkedet vurderet, hvor mange biler som berøres af ren-luftzonekravene for forskellige geografiske områder af Sjælland ved at kombinere oplysninger om person- og varebilbestanden med vurdering af bilernes berøring med miljøzonen ud fra DTU Transports Transportvaneundersøgelse (TU data). Disse vurderinger har COWI opdateret (COWI 2013), og disse nye antagelser lægges til grund i nærværende studie.

Hvis der i et område uden for miljøzonen er beregnet at fx 60% af ældre potentielt berørte biler vil blive udskiftet, så reduceres emissionen proportionalt dvs. 10%*60%=6,0% af den sparede emission i det pågældende område, såfremt scenariet i miljøzonen reducerer den totale emission med 10%. På denne måde beregnes effekten uden for miljøzonen for forskellige områder på Sjælland.

Hovedkonklusioner

Berlinerscenariet

Berlinerscenariet vil reducere NOx emissionen fra trafikken med 8% inden for miljøzonen, og 4% på hele Sjælland. Den tilsvarende reduktion for PM2.5 emissionen er hhv. 11% og 7% (Tabel 2.2). Som forventet er den procentvise reduktion af NOx og PM2.5 i miljøzonen, og forholdet mellem effekten for person- og varebiler konsistent med resultaterne fra tidligere DCE rapport om luftkvalitetsvurdering af ren-luftzoner (Jensen et al. 2012b). De sparede emissioner og omkostninger for varebiler kan skønsmæssigt fordeles med 1/3 på varebiler under 2.500 kg og 2/3 for varebiler over 2.500 kg.

Berlinerscenariet vil første år spare omkring 44 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 238 millioner kr. pga. reduceret NOx emission (Tabel 2.3). Omkring 3/4 af effekten skyldes NOx emission for personbiler og 1/4 for varebiler.

Pga. reduceret PM2.5 emission sparer Berlinerscenariet første år omkring 68 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 343 millioner kr. Omkring 1/2 af effekten skyldes personbiler og 1/2 varebiler.

Pga. reduceret NOx og PM2.5 emission sparer Berlinerscenariet første år omkring 112 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 581 millioner kr. Omkring 2/3 af effekten skyldes personbiler og 1/3 varebiler.

I Miljøstyrelsens første samfundsøkonomiske analyse af forskellige scenarier for ren-luftzoner (Miljøstyrelsen 2009a) blev de eksterne omkostninger vedr. luftforurening for Berlinerscenariet opgjort til hhv. 76 og 186 mio. kr. for person- og varebiler for NOx og hhv. 19 og 81 mio. kr. for person- og varebiler for PM2.5. De samlede sparede eksterne omkostninger var således 362 mio. kr. for NOx og PM2.5. Endvidere blev indregnet effekt af VOC på 18 mio. kr. Nærværende studie får omkring 60% højere samlede sparede eksterne omkostninger for NOx og PM2.5 (581 mio. kr.).

Der er flere grunde til at nærværende rapport får højere samlede sparede eksterne omkostninger end Miljøstyrelsens første samfundsøkonomiske analyse fra 2009. De anvendte enhedsomkostninger for NOx er højere (omkring 50%) og betydeligt højere for PM2.5 (en faktor 10 for by som København og en faktor 3 for land). I nærværende studie er de eksterne omkostninger for PM2.5 afhængig af befolkningstætheden og regnet for Sjælland med en geografisk opløsning på 1x1 km2, hvor Miljøstyrelsens første studie kun havde en opdeling på land og by med én enhedspris for hver. I nærværende studie er ikke indregnet effekt for VOC, hvilket blev gjort i Miljøstyrelsens første studie, men bidragene herfra er minimale (18 mio. kr.).

Reduktionen i emissioner er beregnet med udgangspunkt i 2010, hvor nærværende studie anvender 2015 for Berlinerscenariet, hvilket gør at de ikke umiddelbart kan sammenlignes. En anden væsentlig forskel er, at den sparede emission er regnet med forskellige metoder. I Miljøstyrelsens første studie er de sparede emissioner beregnet ud fra ændringer i bilparken som følge af Berlinerscenariet inden for forskellige områder på Sjælland, og der er taget hensyn til, hvor mange der berøres i de forskellige områder. I nærværende studie er de sparede emissioner beregnet ud fra vejnettet på Sjælland, dens trafik på vejstrækninger, og ændringer i bilparken ved de forskellige scenarier. I beregning af effekten uden for miljøzonen er der taget udgangspunkt i den procentdel af bilparken, som bliver berørt med samme forudsætninger som Miljøstyrelsens første studie (dog med de opdateringer som COWI har lavet i 2013). I forhold til den første vurdering har denne opdatering ført til, at der fås væsentlig større effekt for personbiler end for varebiler uden for miljøzonen end tidligere.

Der er væsentlig forskelle i fordelingen af de sparede eksterne omkostninger, idet nærværende studie har højere eksterne omkostninger for partikler i forhold til NOx, hvilket er en logisk følge af at nærværende studie har markant højere enhedspriser for PM2.5.

Der ud over har nærværende studie højere eksterne omkostninger for personbiler i forhold til varebiler, mens det forholder sig lige omvendt i Miljøstyrelsens første analyse (Miljøstyrelsen 2009a).

Som en følsomhedsvurdering af beregningerne for reduktion af emissioner og sparede eksterne omkostninger for Berlinerscenariet er dette scenarie beregnet i en version, hvor effekten af eftermontering af åbne partikelfiltre på personbiler er indregnet. Bilejere har mulighed for at eftermontere et åbent partikelfilter, og dermed have tilladelse til at køre i miljøzonen. Miljøstyrelsen har opstillet følgende scenarie herfor, hvor det forudsættes kun at kunne betale sig for personbiler, da det vil være for dyrt på varebiler. Det forudsættes, at 90% af Euro 3 diesel personbiler får eftermonteret åbne filtre og 25% får eftermonteret filter på Euro 2 diesel personbiler.

Berlinerscenariet inkl. eftermontering af åbne filtre på diesel personbiler vil reducere de sparede eksterne omkostninger til omkring 120 mio. kr. for NOx og til omkring 265 mio. kr. dvs. til i alt 385 mio. kr. Dvs. at de sparede eksterne omkostninger bliver omkring 34% lavere ved eftermontering af åbne filtre i forhold til substitution mellem Euroklasser.

I praksis vil færre sikkert eftermontere filtre, da det er besværligt, og skifte til bil der opfylder ren-luftzonekravene i stedet for. De forventede sparede eksterne omkostninger ved Berlinerscenariet forventes derfor at ligge et sted mellem eftermontering og substitution dvs. mellem 385 mio. kr. og 581 mio. kr.

Berlinerscenariet inkl. filterkrav på Euro 4 dieselkøretøjer

Som ovenstående Berlinerscenarie, men med et tillægskrav om at alle dieseldrevne Euro 4 køretøjer, dvs. person-, vare- og lastbiler samt busser skal have partikelfilter. Da der er mulighed for at opfylde dette krav enten ved eftermontering af partikelfilter eller ved skift til Euro 5 eller Euro 6 køretøj er det i beregningerne forudsat at 50% får partikelfilter og 50% fordeler sig proportionalt på de tilbageværende køretøjskategorier (Euro 5 og Euro 6) i samme forhold som før tiltaget.

Dette scenarie reducerer NOx emissionen med omkring 13% i miljøzonen, og 6% for hele Sjælland og PM2.5 emissionen reduceres med 18% i miljøzonen, og 10% for hele Sjælland. Som forventet er reduktionen større end for Berlinerscenariet, da alle Euro 4 dieselkøretøjer er omfattet.

Som forventet giver dette scenarie betydeligt større sparede eksterne omkostninger for NOx i forhold til Berlinerscenariet, idet NOx emissionen fra dieseldrevne Euro 4 køretøjer udgør en betydelig del af bilparken i 2015 omkring 22% ifg. Jensen et al. (2012b). 50% af Euro 4 dieselkøretøjerne er forudsat at blive udskiftet til Euro 5 og Euro 6, som har generelt lavere NOx emission end Euro 4 - dog kun for Euro 6 for de tunge køretøjer. Et tilsvarende mønster ses for PM2.5, hvor effekten kommer af eftermontering af partikelfilter og udskiftning til Euro 5 og Euro 6, hvor både Euro 5 og Euro 6 giver mindre udstødning i forhold til Euro 4 for lette køretøjer, mens det kun er Euro 6 for tunge køretøjer, som giver mindre partikeludstødning end Euro 4.

Som følge af reduceret NOx og PM2.5 emission sparer Berlinerscenariet inkl. filterkrav til Euro 4 dieselkøretøjer første år omkring 136 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 702 millioner kr.

Scenarie med krav om udelukkende Euro 6 rutebusser

Til forskel fra de andre scenarier har rutebusscenariet kun effekt inden for miljøzonen, og det er således antaget at ingen af Euro 6 busserne kører uden for Københavns Kommunes ydre kommunegrænse. Da nogle buslinjer i praksis krydser ydre kommunegrænse vil dette tiltag også have effekt uden for miljøzonen, men det har ikke været muligt at inddrage denne effekt, og den vurderes at være beskeden.

Pga. de nuværende miljøzoneregler for tunge køretøjer, som kræver partikelfilter på til og med Euro 3, er hovedparten af alle rutebusser Euro 5, og dernæst kommer Euro 4, og kun en meget lille del er Euro 6 i 2015 (Jensen et al. 2012b). Et skift til Euro 6 vil reducere NOx emissionen og partikeludstødningen i forhold til Euro 4 og 5.

Dette scenarie reducerer NOx emissionen med omkring 3% i miljøzonen som helhed, og PM2.5 reduceres med 0,4% i miljøzonen. Hvis man betragter busserne under ét (både rute- og turistbusser) reduceres NOx med omkring 54% og partikeludstødningen med omkring 28%, men den samlede reduktion inden for miljøzonen er lille, fordi busser udgør en meget lille del af trafikken, og på mange veje kører der slet ikke busser.

Dette tiltag er derfor mest effektiv for gader med bustrafik. I forbindelse med DCE rapport om luftkvalitetsvurdering af ren-luftzoner (Jensen et al. 2012b) reducerede dette scenarie NOx emissionen med omkring 9% på H.C. Andersens Boulevard i 2015, hvilket er samme størrelsesorden som Berlinerscenariet.

Første år sparer dette scenarie omkring 4 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 20 millioner kr. pga. reduceret NOx emission.

Reduceret PM2.5 emission giver det første år kun en besparelse på omkring 1,5 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 7 millioner kr.

Pga. reduceret NOx og PM2.5 emission sparer Euro 6 rutebusscenariet det første år omkring 5 millioner i eksterne omkostninger og over alle de år, hvor det har effekt, vil det spare omkring 28 millioner kr.

Sammenligning med Transportministeriets enhedsomkostninger

Nærværende studies enhedspriser er sammenlignet med Transportministeriets officielle transportøkonomiske enhedsomkostninger for beregning af de sparede eksterne omkostninger i scenarieåret 2015 (2010-priser), da de anvendes til vurdering af samfundsøkonomiske forhold i forbindelse med tiltag inden for transportsektoren.

Enhedsprisen for PM2.5 i nærværende studie er for en gennemsnitlig befolkningstæthed i København (7.700 indb./km2) følgende: bybidraget er (7.700/128)/2 * 46 kr./kg = 1384 kr./kg plus regionalt bidrag på 285 kr./kg dvs. den samlede enhedspris er ~1700 kr./kg (2006-priser). Dette er på niveau med Trafikministeriets enhedspris for by på 1718 kr./kg (2010-priser).

Enhedsomkostningen for NOx er 75 kr. pr. kg NOx emission (2006-priser). Da effekten for NOx primært er på den regionale skala regnes den som ens for by og land, som både Transportministeriet og Miljøstyrelsen tidligere har forudsat. Enhedsomkostningerne for EVA er her omkring 50% højere end for Transportministeriet (52 kr. pr. kg).

Usikkerheder

De største usikkerheder vurderes at være relateret til enhedspriserne, og især den opstillede indikative metode for større geografisk opløsning i byer for PM2.5. Denne usikkerhed kunne reduceres ved at videreudvikle EVA-systemet, således at en lokalskala luftkvalitetsmodel blev en del af systemet, således at beregningerne kunne gennemføres på 1x1 km2 mod nuværende 16,7x16,7 km2.

Der er mindre usikkerheder på emissionerne, idet emissionsmodellerne i vid udstrækning bygger på emissionsmålinger, og emissionerne kan indirekte valideres ved at sammenligne målte og beregnede koncentrationer, hvor beregnede koncentrationer er udført med luftkvalitetsmodeller på basis af emissionsdata.

Faktiske emissioner fra kommende emissionsnormer som Euro 6 udgør en usikkerhed, da erfaringsgrundlaget er spinkelt, da der kun er få køretøjer på markedet, som opfylder Euro 6. Dette er særligt vigtigt for scenariet, hvor kun Euro 6 busser tillades. Tidligere erfaringer har således vist at Euro 5 for tunge køretøjer ikke leverede de forventede reduktioner i NOx emissioner i forhold til Euro 4, og emissionsfaktorerne i COPERT IV for Euro 5 måtte derfor opskrives til Euro 4 niveau på baggrund af det fremkomne erfaringsgrundlag.

Der er også en vis usikkerhed på effekten af scenarierne for ren-luftzoner uden for miljøzonen, hvor der er anvendt en metode opstillet af COWI, som udnytter information om, hvor mange køretøjer, som forventes at blive berørt af kravene. Hovedformålet med metoden er at estimere antallet af berørte køretøjer for at kunne estimere værditab mv. Denne metode er opstillet ud fra bilparksdata og forventet brugeradfærd, og den giver generelt plausible resultater om at effekten aftager med afstanden fra miljøzonen. I nærværende studie er resultaterne af metoden anvendt til at estimere effekten uden for miljøzonen, men metoden er ikke direkte relateret til trafikarbejdet, som er grundlag for beregning af de sparede emissioner.