Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 68: Reviderede emissionsfaktorer for tungmetaller fra stationær forbrænding

Nielsen, M., Nielsen, O.-K. & Hoffmann, L. 2013. Improved inventory for heavy metal emissions from stationary combustion plants. 1990-2009. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 111 pp. Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy No. 68.

Sammendrag

DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi ved Aarhus Universitet udarbejder på vegne af Miljøministeriet årlige opgørelser for emissionen af tungmetal til luft. Disse emissionsopgørelser rapporteres til UNECE konventionen om langtransporteret grænseoverskridende luftforurening - CLRTAP (Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution). Denne rapport præsenterer reviderede emissionsfaktorer for tungmetaller fra stationær forbrænding og de deraf følgende reviderede emissionsopgørelser for følgende metaller: Arsen (As), Kadmium (Cd), Krom (Cr), Kobber (Cu), Kviksølv (Hg), Nikkel (Ni), Bly (Pb), Selen (Se) og Zink (Zn). Rapporten viser data for år 2009 og tidsserier for 1990-2009.

Emission i 2009

I 2009 var brændselsforbruget for stationære forbrændingsanlæg i alt 521 PJ hvoraf 411 PJ var fossile brændsler og 110 PJ var biomasse. Kul og naturgas udgjorde hver 31 % af det samlede brændselsforbrug i 2009. Brændselsforbruget fra el- og fjernvarmeproduktion udgjorde 62 %.

Stationær forbrænding er blandt de største kilder til tungmetalemission i Danmark. For kobber, zink og bly er emissionsandelen under 50 % af den samlede danske emission, men for alle øvrige tungmetaller er andelen højere end 50 %.

Tabel 1 i rapporten viser emissionen af tungmetaller fra de forskellige undersektorer for stationær forbrænding. Tungmetalemissionen er størst fra el- og fjernvarmeproduktion, beboelse og industri.

Tidsserier 1990 - 2009

Emissionen af alle tungmetaller er faldet betragteligt siden 1990 (73 % - 92 %). Tidsserier er vist i sammenfatningens figur.2. Rapporten inkluderer endvidere tidsserier for alle undersektorer.

De største kilder til tungmetalemission er forbrænding af kul, affald og fuelolie samt i de senere år også forbrænding af biomasse.

Affaldsforbrænding var tidligere en stor emissionskilde for tungmetaller og emissionen herfra udgjorde i 1990 over 50 % af emissionen af Cd, Cr, Cu, Hg, Pb og Zn. Emissionen fra affaldsforbrænding er imidlertid faldet markant også i de seneste år som resultat af installering af forbedret røggasrensning. Den forbedrede røggasrensning er et resultat af skærpede emissionsgrænseværdier i lovgivningen (EPA 2003). Emissionen af Hg er endvidere faldet som resultat af de lavere grænseværdier for dioxin. I 2009 var emissionen fra affaldsforbrænding for alle metaller under 15 % af totalen for stationær forbrænding.

Kulforbrænding var en stor emissionskilde i 1990. Emissionen er faldet som resultat af den forbedrede røggasrensning og pga. det lavere forbrug af kul. Kul er dog stadig en relativt stor kilde til emission af Hg og Se og også en betydelig emissionskilde for andre tungmetaller.

Ni emissionen fra forbruget af fuelolie udgjorde i 2009 mere end 80 % af den samlede Ni emission. I 1990 var fuelolie ligeledes en dominerende kilde for Ni.

Forbrænding af træ er i de senere år blevet en af de største kilder til emission af Cd, Cr, Cu, Pb og Zn. Dette er et resultat af det store fald i tungmetalemissionen, der har været på andre kilder samt af det øgede forbrug af træ.

Metode

Emissionsopgørelsen er baseret på brændselsforbrug fra den danske energistatistik udarbejdet af Energistyrelsen.

Nogle af de større anlæg som fx kraftværker, affaldsforbrændingsanlæg og større industrianlæg opgøres selvstændigt og anlægsspecifikke emissionsdata inkluderes for disse.

For affaldsforbrændingsanlæg indarbejdes emissionsdata baseret på en eller to årlige emissionsmålinger for tungmetaller.

For kraftværker udarbejder DONG Energy og Vattenfall data for årlig emission baseret på en model for emission af sporstoffer. Denne model – EMOK modellen – er en flow model, der omfatter separate beregningsmodeller for faste og flygtige fraktioner af tungmetaller. Modellen er baseret på anlægsspecifikke data for hvert enkelt kraftværk, brændselsanalyser og AMS data fra værkerne inkl. TSP emissionsdata. Pga. den store variation der er i emissionen af tungmetaller over tid kan EMOK-modellen, der kobler emissionsmålinger af tungmetaller med en konstant måling af TSP, give et bedre billede af den årlige emission end nogle enkelte direkte emissionsmålinger.

Når anlægsspecifikke emissionsdata ikke er til rådighed anvendes generelle emissionsfaktorer opdelt efter brændsel, sektor og teknologi.

Hovedparten af de anvendte emissionsfaktorer refererer til EMEP/EEA’s Guidebook for emissionsopgørelser (EEA 2009). Nogle emissionsfaktorer refererer dog til andre kilder:

  • Emissionsfaktorer for decentrale kraftvarmeværker < 25 MWe refererer til tre danske projekter som inkluderede emissionsmålinger for bl.a. tungmetaller fra et stort antal anlæg, Nielsen et al. (2010), Nielsen & Illerup (2003) og Illerup et al. (1999).
  • Danske emissionsfaktorer baseret på middelværdier for indsamlede anlægsspecifikke emissionsdata fra kraftværker og fjernvarmeværker, der anvender kul og/eller fuelolie.
  • Emissionsfaktorerne for naturgas refererer til data fra Energinet.dk’s hjemmeside (Energinet.dk 2010) og en rapport udarbejdet af Dansk Gasteknisk Center (Gruijthuijsen 2001).
  • For gasolie refereres til et omfattende CONCAWE måleprogram for tungmetaller i dieselolie (Denier van der Gon & Kuenen, 2009).

Usikkerhed

Usikkerheden på de danske emissionsopgørelser er blevet beregnet baseret på Tier 1 metoden i EMEP/EEA’s Guidebook (EEA 2009). Usikkerheden for de forskellige tungmetaller er fastlagt til mellem 13 % og 96 %. Usikkerheden på trend er beregnet til mellem 1,7 %-point og 22 %-point, se Tabel 2 nedenfor.