Præsentation - Trafikdage.dk

trafikdage.dk

Præsentation - Trafikdage.dk

Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Hvad er effekten for luftkvaliteten af brug

af biobrændstoffer i vejtransportsektoren?

Steen Solvang Jensen, Allan Gross, Matthias Ketzel, Morten Winther,

Marlene Plejdrup, Jørgen Brandt, Jesper Christensen

Institut for Miljøvidenskab, Aarhus Universitet, Danmark, ssj@dmu.dk


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Formål med delprojekt i REBECa

› beskrive effekterne for luftkvalitet af at introducere

biobrændstoffer i vejtransportsektoren i Danmark

› beskrive de tilknyttede eksterne omkostninger ved

luftforureningens sundhedseffekter

› belyse dette under forskellige antagelser om:

› iblandingsprocenter af biobrændstoffer

› udviklingen i olieprisen

› udviklingen i transportefterspørgslen

› fra 2004 til 2030


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Metode

Scenarios Scenarier for

sustainable biobrændstoffer energy,

i transportation vejtransportsektoren and

urban planning

transport Long - range model chemistry (DEHM)

transport covering model hemispheric (DEHM) to

national scales

Urban Background Model

(UBM)

Economic Valuation of Air

Pollution (EVA)

Health Sundhedsvurdering

impact assessment

og eksterne and external omkostninger costs

UBM

DEHM


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Danish Eulerian Hemispheric Model, DEHM

› Atmosfærisk kemi-transport

model for den nordlige

halvkugle og Europa

› Stoffer: foto-kemiske stoffer og

partikler (67 stoffer), POP,

PCB, HCH, PAH – 15 stoffer),

kviksølv -7 stoffer), pollen, CO 2 ,

etc.

› 150 / 50 / 16,67 / 5,56 km

gitteropløsning

› 29 vertical lag ~16 km

› Emission tagging feature

(Brandt et al.)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Emissioner til DEHM

› Globalt

› GEIA, EDGAR, RETRO (skovbrande),

Corbet (skib)

› Europa

› EMEP (50x50 km 2 )

› Danmark

› AIS (skib) og REBECa

Nordlige halvkugle

Alle sektorer uden vejtransport:

•Alle emissionskategorier er

summeret efter SNAP koder

til DEHM kørsler (17x17km 2 )

4 emissionsår:

2004, 2010, 2020, 2030

Vejtransport:

•forskellige køretøjstyper

•udstødning og ikke-udstødning

•(1x1km 2 )

Alle emissioner samlet i en

kategori.

19 emissionsopdelinger:

•År: 2004, 2010, 2020, 2030

•Oliepris: 65$ og 100$

•Brændstof: fossil, HS1, HS2

Europa

Danmark

(Brandt et al.)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Forbedret geografisk opløsning for skibsemissioner

~2 µg/m 3 af NO 2

i Kbh. (2007, 2020)

Gl. SO 2 emissionsopgørelse

Ny SO 2 emissionsopgørelse

(Olesen et al. 2009)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Nationale emissioner på 1x1 km 2

› Geografisk

fordeling af

emissioner -

SPREAD model

› Nationale

emissioner fordelt

ud fra geografiske

criterier

› fx vejemissioner ud

fra trafikarbejde på

1x1 km 2 ud fra

vejnet og trafik data

(Plejdrup & Gyldenkærne 2011)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Urban Background Model (UBM)

› UBM

› arealkilde spredningsmodel

› simpel foto-kemi

› interaktion med regional

baggrund

› tidsseries af NO x , NO 2 , O 3 , CO,

benzen og partikler

› Emission

› 1x1 km 2 emissionsgitter for

areal kilder

› Meteorologi

› windhast., vindretning,

temperatur, globalstråling,

blandingshøjde

› meteorologiske data fraMM5

fra THOR system (150, 50 and

16.67 km 2 fra MM5)

› Regional konc. fra DEHM

Eksempel på DEHM-UBM beregninger for

NO 2 for Hovedstadsområdet

Berkowicz, R. (2000)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Dynamisk kobling af DEHM til UBM

› Bybaggrundsmod

el (UBM) får

opstrøms

koncentrationer

fra regional model

(DEHM) time for

time

København

› Emissioner inden

for 20 km er

inkluderet i UBM

beregninger


Institut for Miljøvidenskab

EVA-system - eksterne omkostn. af

luftforureing

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

› EVA system – Economic

Valuation of Air pollution

› baseret på impact pathway

metode fra ExternE

› enhedsomkostninger af

luftforureningens

sundhedsomkostninger

(kr./kg emission)

› total eksterne omkostn.

for forskellig sektorer og

geografiske områder

(Brandt et al., Frohn et al.)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Scenarier

› Tre hovedscenarier fra 2004 til 2030 med forskellige

oliepriser ($65 og $100 pr. tønde)

› Et referencescenarie med 0% biobrændstoffer i

vejtransportsektoren (benævnt”Bas_100$” og”Bas_65$”).

› Et scenarie hvor andelen af biobrændstoffer stiger til 10% i

2020 og derefter er konstant til 2030 (benævnt”HS1_100$”

og”HS1_65$”)

› Et scenarie hvor andelen af biobrændstoffer stiger til 25% i

2030 (benævnt”HS2_100$” og”HS2_65$”)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

PM 2.5 emissioner fra vejtrafik

› Den kombinerede

effekt af øget

trafikarbejde og

skærpede EU

emissionsnormer er et

samlet kraftigt fald i

emissioner i fremtiden

› Lidt større effekt af høj

iblanding (op til 25%) i

forhold til lav iblanding

(op til 10%)

› Men, forskelle i oliepris

betyder mere for

emissionerne end

effekten af bioscenarierne

4000

PM 2.5 emissioner for vejtransportsektoren (udstødning og ikke-udstødning)

3500

3000

2500

Bas_100$

HS1_100$

HS2_100$

Bas_65$

HS1_65$

HC2_65$

2000

1500

1000

500

0

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Bioscenarier minus reference for trafik

PM 2.5 (ton) (udstødning og ikke-udstødning)

13


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Vejsektoremissioner i forhold alle

sektorer

PM2.5 emissions for reference ($65)

25000

20000

PM2.5 road sector

PM2.5 other sectors

15000

(ton)

10000

5000

0

2004 2010 2020 2030

14


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Eksempel på regionale koncentrationsforskelle

i 2030 (HS2, $100) - (Bas_$100) i 2030

.

(ppb) (µg/m 3 )

lille stigning pga. lille stigning i emission

lille fald pga. lille fald i emission


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Koncentrationsforskelle i

Hovedstadsomr.

› Scenarie med høj iblanding (25%) af biobrændstoffer i 2030

med oliepris på $100 (HS2_$100) minus referencescenariet

(Bas_$100).

NO 2 PM 2.5

(ppb) (µg/m 3 )

lille NO 2 stigning tæt på trafikkilder pga. stigning

i NO x emission, men lille fald væk fra trafikkilder

pga. mindre regional ozon i bio-scenarie og

derfor mindre dannet NO 2 (NO + O 3 = NO 2 )

lille fald pga. lille fald i emission


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Bybaggrundskoncentrationer i Kbh.

Beregnede bybaggrundskoncentrationer ved H.C. Ørsted Instituttet i København i referencescenariet ($100)

Reference $100 NO x NO 2 O 3 CO PM 10 * PM 2.5 *

µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3

2004 21 18 60 207 11 10

2010 16 14 63 168 11 10

2020 9 8 68 134 7 5

2030 6 5 70 130 7 5

*Modellen beregner kun omkring halvdelen af den total masse, hvilket er et velkendt problem (mass closure problem)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Betydning af biobrændstoffer for

bybaggrund i København

12

10

10

9

8

(ppb) NO 2

8

6

4

2

0

(µg/m 3 ) PM 2.5

0

7

6

5

4

3

Ref/Fosil ppb

PM2.5

HS 2_$100

2004 2010 2020 2030

2

1

Ref/Fosil ppb NO2

HS 2_$100

2004 2010 2020 2030


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Beregning af koncentrationsforskelle

Year

2004

2030

Price

Fuel

65$/100$

Fossil

Fossil

65$

HS2

100$

Fossil

HS2

2004

65$/

100$

Fossil

X1

X3

X1

X3

2030

65$

100$

Fossil

HS2

Fossil

HS2

X3

X2

X2

X3

Totale mulige parrede kørsler

((1+(2 oliepriser) x (3 fossil,Bio10%,Bio25%) x (3 år)) 2 -19) /2

= 171

Focus på mest relevante kørsler


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Mest relevante kørsler

› Betydning af årstal (udvikl. i trafikarbejde og

Euronormer)

› Ref2004 – 2030 (fossil, $65)

› Ref2004 – 2030 (fossil, $100)

› Betydning af årstal og bio-iblanding (Max effekt)

› Ref2004 – 2030 (HS2, $65)

› Ref2004 – 2030 (HS2, $100)

› Betydning af bio-iblanding (for et givent år)

› 2030 (fossil,$65) – 2030 (HS2, $65)

› 2030 (fossil,$100) – 2030 (HS2, $100)

› Betydning af oliepris (for et givent år)

› 2030 (fossil,$65) – 2030 (fossil, $100)

› 2030 (HS2,$65) – 2030 (HS2, $100)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Eksterne omkostninger

Ændringer i eksterne omkostninger af luftforureningens sundhedseffekter for forskellige parrede scenarier. Totale omkostninger er givet

for hele Europa og underopdelt for Danmark og Hovedstadsområdet.

Topic

Betydning af scenarieår

(referencescenarie)

Parredescenarier

Europa

(mio. euro)

Danmark

(mio. euro)

Hovedstadsområdet

(mio. euro)

Base, 2004, $65 ↔ Base, 2010, $65 -535 -99 -13

Base, 2004, $65 ↔ Base, 2030, $65 -237500 -1501 -550

Base, 2004, $65 ↔ Base, 2010, $100 -588 -111 -19

Base, 2004, $65 ↔ Base, 2030, $100 -238500 -1511 -555

Betydning af oliepris Base, 2010, $65↔ Base, 2010, $100 -51 -11 -5,6

Base, 2030, $65 ↔ Base, 2030, $100 -36 -9,6 -4,4

Betydning af

biobrændstof (HS2)

HS2, 2010, $65 ↔ HS2, 2010, $100 -51 -11 -5,5

HS2, 2030, $65 ↔ HS2, 2030, $100 -31 -6,7 -4,9

Base, 2010, $65 ↔ HS2, 2010, $65 5,3 -1,5 -1,1

Base, 2030, $65 ↔ HS2, 2030, $65 1,4 -2,2 -1,5

Base, 2010, $100 ↔ HS2, 2010, $100 4,9 -1,3 -,94

Base, 2030, $100 ↔ HS2, 2030, $100 1,7 -0,79 -1,0


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

CO 2 reduktion ved biobrændstoffer

› Stort potentiale for CO 2

reduktion

› Stor variation, selv

negativt!

› Well-to-wheel analyse i

REBECa, følsomt overfor

antagelse om bi-produkter

fx energiindhold i glycerin

ved biodiesel produktion

(energisubstitution for kul

Source: UNEP (2009) compiled from various studies.

kontra input til medicinal

industri)

(Slentø, E. et al. ; Figueroa, M. et al.)


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Konklusion

› Den kombinerede effekt af øget trafikarbejde og

skærpede EU emissionsnormer er et samlet kraftigt

fald i emissioner i fremtiden, som væsentligt forbedrer

luftkvaliteten og reducerer sundhedsomkostningerne

ved luftforurening

› For et givent scenarieår opnås der kun en marginal

forbedring af luftkvaliteten ved iblanding af

biobrændstoffer

› Forskellen i oliepris betyder mere for emissioner og

luftkvalitet end den marginale effekt af iblanding af

biobrændstoffer

› Der kan være en positiv gevinst ved biobrændstoffer

for CO 2 afhængig af produktionsmåde


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Mere information om REBECa

› Projekt

› Resultaterne er en del af et større forskningsprojekt omkring

biobrændstoffer i vejtransportsektoren ”Renewable Energy in

the Transport Sector using Biofuels as an Energy Carrier”

(REBECa) finansieret af Det Strategiske Forskningsråd

› Hjemmeside

› rebeca.dmu.dk

› Synteserapport

› Frederiksen, P. et al. (2012): Synthesis Report for the REBECa

project - Renewable Energy in the transport sector using

Biofuel as Energy Carrier. DCE Report No. xx-2012 (under

udgivelse).


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Tak for opmærksomheden


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Supplementary slides


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Baggrund

› Formål med brug af biobrændstoffer i transportsektoren:

› reducere klimaemissioner

› forbedre forsyningssikkerhed

› Europæiske Union

› EU Biofuel Directive med mål om 5,75% biobrændstof i 2010 i

transportsektoren (EU 2005)

› EU forslag om 10 % i 2020 (EU 2006)

› EU mål om 10% vedvarende energi i transportsektor i 2020 (EU

2009). Ikke kun biobrændstof og krav til bæredygtighed af

anvendte biobrændstoffer


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Udviklingen i olieprisen

Kilde: Energistyrelsen


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Tagging to reduce numerical noise


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

The EVA system – Economic Valuation of Air pollution

Based on the impact pathway chain

Main output:

• Estimates of health impacts

• External cost

• kg prices


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Population data based on CPR

Population data

- based on the Central

Person Register for

Denmark, together with

European data for the

other involved countries

- resolution in the

regional scale calculations

16.67 km x 16.67 km

- resolution available for

local scale calculations 1

km x 1 km


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Health effects included

Respons Komponent Befolkningsdel

Acute mortality (deaths) SO 2 , O 3 Alle

Respiratory hospital admissions (cases) SO 2 , PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Alle

Congestive heart failure (cases) CO, PM 2.5 , NO 3 , SO 4 > 65

Cerebrovascular hospital admission (cases) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Alle

Chronic mortality (years of life lost) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 , Dioxin Alle

Bronchodilator use (cases) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Astma

Cough (days) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Astma

Lower respiratory symptoms (days) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Astma

Chronic bronchitis (cases) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 > 16

Restricted activity days (days) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 > 16

Lung cancer (cases) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 > 16

Infant mortality (cases) PM 2.5 , NO 3 , SO 4 Baby

Loss of IQ-points (points) Bly Baby

Loss of IQ-points (points) Kviksølv Fostre


Institut for Miljøvidenskab

AARHUS UNIVERSITET Trafikdage på Aalborg Universitet, august 2012

Monetary evaluation

Response

Costs

Acute mortality (deaths) 1941000 Euro/death

Respiratory hospital admission (cases) 7409 Euro/case

Congestive heart failure (cases) 15450 Euro/case

Cerebrovascular hospital admission (cases) 9387

Euro/case

Chronic mortality (years of life lost) 71000 Euro/YOLL

Bronchodilator use (cases) 20 Euro/case

Cough (days) 54 Euro/day

Lower respiratory symptoms (days) 14 Euro/day

Chronic bronchitis (cases) 50360 Euro/case

Restricted activity days (days) 116 Euro/day

Lung cancer (cases) 20150 Euro/day

Infant mortality (cases) 2911700 Euro/case

Loss of IQ points (points) 23715 Euro/point

More magazines by this user
Similar magazines