Opgørelse af emission af partikler og black carbon fra skibsfart

Transkript

1 DCE DANISH CENTRE for ENVIRONMENT and ENERGY UNI VERSITET

2 Disposition Lidt om miljø- og helbredseffekter af partikler (PM) og black carbon (BC) Emissionsdata for partikler og BC PM emissioner fra skibsfart i farvandet omkring Danmark Metode Resultater BC emissioner fra skibsfart i det arktiske område Metode Resultater Konklusion 2

3 Miljø- og helbredseffekter for partikler (og BC) Af alvorlige helbredseffekter kan nævnes: Astma og bronkitis Hjerteanfald Lungekræft Åndedrætsbesvær Kredsløbsforstyrrelser 3

4 Miljøeffekter for black carbon Black Carbon (BC) også benævnt som sod er den lysabsorberende del af partikelmassen udsendt ved forbrænding BC er en drivhuskomponent pga. dens evne til at absorbere tilbagestråling af lys over reflektive overflader, og pga. dens sværtningseffekt ved afsætning på sne og is BC er en kortlivet drivhuskomponent pga. dens relativt korte opholdstid i atmosfæren. Fra et drivhus synspunkt er der derfor en stor gevinst ved at reducere BC emissionen 4

5 Emissionsdata for partikler og BC Mindst usikkerhed om emissionsfaktorer for PM PM faktorer fra Lloyds måleprogram (som funktion af fuel S-%) BC faktorer er mere usikre med stor variation i rapporterede værdier BC angives ofte som % af PM 5

6 Reference Vessel Fuel a Engine b Stroke Size Sampling %-BC AARHUS UNIVERSITY (kw) Petzold et al. (2004) - HFO SS 7 Kasper et al. (2007) Tanker HFO SS 2-stroke Tanker MDO SS 2-stroke Lack et al. (2009) 211 Vessels HFO SS Plume 12 MDO MS Plume 40 MDO HS Plume 22 MDO, avg Plume 31 Lack et al. (2011) Container HFO SS Plume 6 MDO SS Plume 33 Agrawal et al. (2008a) Container HFO SS 2-stroke Agrawal et al. (2008b) Tanker HFO SS 2-stroke Agrawal et al. (2010) Container HFO SS 2-stroke Murphy et al. (2009) Container HFO SS 2-stroke Petzold et al. (2010) - HFO MS 4-stroke a: HFO: heavy fuel oil; MDO: marine diesel oil b: SS: Slow speed; MS: Medium speed; HS: High speed Litteraturen: BC % af PM på % for HFO og % for MDO BC % er lille for HFO pga. høj S-%; Sulfatdelen af PM udgør den største del af PM massen Konstant BC emissionsfaktor på 0,35 g/kg fuel (Corbett et al., 2010) 1 Soddelen (BC) er konstant; Sulfatdelen af PM ændrer sig, når S-% i brændstoffet varierer 1 Arctic shipping emissions inventories and future scenarios, Atmos. Chem. Phys., 10,

7 PM emissioner fra skibe i danske farvande Miljøprojekt 1307 Skibsfartens bidrag til luftforurening i DK. Udført af DCE (tidligere DMU) for Miljøstyrelsen og Dansk Skibsrederforening i 2009 Energi, CO 2, SO 2, NO x, PM, CO og HC År: 2007, 2011 og 2020 Farvandet omkring Danmark (GIS) 7

8 I projektet benyttes satellitbaserede AIS (Automatic Information System) data for skibes positioner (fig. fra Miljøprojekt 1307, Miljøstyrelsen)

9 PM emissioner fra skibe i danske farvande AIS data fra Søfartsstyrelsen (IMO nr., skibstype og øjeblikkelig position) Herefter beregnes skibenes sejlhastighed og koordinater Trafikprognosedata fra Danmarks Skibsrederforening Skalerer trafik pr. skibstype til 2011 og 2020 Powerfunktioner (kw) opstilles af DTU pr. skibstype (funktion af motorstørrelse og sejlhastighed) Container, bulk, tanker, Ro-Ro cargo, Ro-Ro passager Fuel og emissionsfaktorer (g/kwh) PM faktor (Lloyd s måleprogram) afhænger af S % (IMO regler, SECA) og specifikt olieforbrug (g/kwh) Specifikt olieforbrug oplyst af DTU; implementeret i Transportministeriets TEMA2000 model 9

10 PM emissioner fra skibe i danske farvande Fuelforbrug og emissioner beregnes ud fra power (kw), faktorer for fuelforbrug og emissioner (g/kwh) og sejltid 10

11 Skibenes hovedruter er meget tydelige på kortene. Emissionsreduktion er meget tydelig for SO 2 og partikler pga. skærpede svovlkrav i fremtiden.

12 PM emissioner fra skibe i danske farvande Passagerskibe (32 %) er den største PM kilde i 2012, fulgt af containerskibe, tankers, Cargo ro-ro og bulk carriers 2011: PM emissionen fra skibstrafikken i farvandet omkring Danmark er på ca. 130 % ift. DK s mobile kilder PM emissionerne fra skibstrafikken falder med hhv. 31 % og 54 % i 2011 og 2020, ift. 2007, pga. svovlreduktion i HFO 12

13 BC emissioner fra skibe i det arktiske område MST/DANCEA projekt Emissioner fra skibe i det arktiske område Geografisk område: Nord for o N Beregningsår: 2012, 2020, 2030 og

14 BC emissioner fra skibe i det arktiske område Udover BC beregnede projektet resultater for Fuelforbrug Kortlivede drivhusgasser (SO 2, NO x, CO, NMVOC, PM, BC og OC (organic carbon) Drivhusgasser (CO 2, CH 4 og N 2 O) Miljømæssig problemstilling især for skibe og BC: Skibenes emissioner udledes i nærområdet og i lav højde. Dermed bliver depositionen relativ stor fra en ellers begrænset emissionstotal 14

15 Emissioner fra skibe i det arktiske område Trafikdata fra Søfartsstyrelsen baseret på satellitopsamlede AIS data Celleinddeling: 0.5 o x o længde og bredde Gennemsnitlig sejlhastighed og sejlet distance pr. måned i skibstyper, 16 skibslængdeklasser Trafikprognosedata fra IMO 1 og Corbett et al. (2010) 2 Skalerer trafik pr. skibstype og fastlægger scenarier for skibstrafik omlagt til polarruter Powerfunktioner (kw) fra DTU Fremdrift: Funktion af skibslængde og sejlhastighed Just. for mere energieffektive skibe (IMO Energy Efficiency Design Index, EEDI) i fremtiden Fuel- og emissionsfaktorer (g/kwh) Specifikt fuelforbrug (g/kwh) pr. motortype og byggeår (DTU og MAN Diesel & Turbo) Konstant BC emissionsfaktor på 0,35 g/kg fuel (Corbett et al., 2010) 1 Second IMO GHG Study 2009 (Buhaug et al. 2009) 2 Arctic shipping emissions inventories and future scenarios, Atmos. Chem. Phys., 10,

16 Fiskeskibe (45 %) er den største emissionskilde i 2012, fulgt af passagerskibe, tankere, general cargo og containerskibe Estimatet for fiskeskibe er mest usikker, pga. usikker power-hastighed rel. Lave sejlhastigheder, men stort ekstra energiforbrug ved fiskeri og forarbejdning/pakning ombord Det er dog et stort skridt fremad; andre opgørelser er ikke griddede, og aktivitetsdata er grove antagelser for hele Arktis

17 Total BC emission fra skibsfart er vist på den øverste figur Fiskeriaktiviteterne og den afledte emission er mere kystnær. De største emissioner ses ved den norske kyst, omkring Færøerne, Shetlandsøerne og Island

18 Den totale BC emission stiger med 2 %, 4 % og 16 % i 2020, 2030 og 2050 Pga. trafikvækst, fald i sfc, og forbedret energieffektivitet for skibe (IMO s EEDI lovgivning) Emissionsfaldet for fiskeskibe skyldes antagelsen om konstant fiskeaktivitet i prognoseårene, og fald i motorernes specifikke olieforbrug

19 Udover standardfremskrivningen er der regnet på scenarier, hvor en vis del af den kommercielle trafik er omlagt til polarruter pga. mindre havis i det arktiske område i fremtiden. Scenarierne baseres på Corbett et al. (2010) 1 Business As Usual (BAU) og High Growth (HiG) scenarier. To forskellige generelle vækstrater for den globale trafik, og to forskellige andele af Suez og Panama trafikken omlagt til polarruter. BAU og HiG: hhv. 90 % og 650 % mere BC (og fuel) fra skibe i Arktis i 2050 pga. polarrute. 1 Arctic shipping emissions inventories and future scenarios, Atmos. Chem. Phys., 10, Our study Corbett HiG Traffic CO 2 W/o diversion Diversion routes BC W/o diversion Diversion routes

20 Konklusion PM emissioner fra skibe i de danske farvande Passagerskibe (32 %) er den største PM kilde i 2011, fulgt af containerskibe, tankers, Cargo ro-ro og bulk carriers. Skibenes samlede PM emission er på ca. 130 % ift. DK s mobile kilder. PM emissionerne fra skibstrafikken falder med hhv. 31 % og 54 % i 2011 og 2020, ift. 2007, pga. svovlreduktion i HFO 20

21 Konklusion BC emissioner fra skibe i det arktiske område Fiskeskibe (45 %) er den største emissionskilde i 2012, fulgt af passagerskibe, tankere, general cargo og containerskibe. Estimatet for fiskeskibe er mest usikker, men dog et stort fremskridt i viden Den totale BC emission stiger med 2 %, 4 % og 16 % i 2020, 2030 og 2050 BAU og HiG scenarier i 2050: hhv. 90 % og 650 % mere BC (og fuelforbrug) fra skibe i Arktis pga. polarrute, ift. ingen polarrute. 21

22 Konklusion BC emissioner fra skibe i det arktiske område Fiskeskibe (45 %) er den største emissionskilde i 2012, fulgt af passagerskibe, tankere, general cargo og containerskibe. Estimatet for fiskeskibe er mest usikker, men dog et stort fremskridt i viden Den totale BC emission stiger med 2 %, 4 % og 16 % i 2020, 2030 og 2050 BAU og HiG scenarier i 2050: hhv. 90 % og 650 % mere BC (og fuelforbrug) fra skibe i Arktis pga. polarrute, ift. ingen polarrute. 22

23 More information Ship emissions and air pollution in Denmark : Present situation and future scenarios. / Olesen, Helge Rørdam ; Winther, Morten ; Ellermann, Thomas ; Christensen, Jesper Heile ; Plejdrup, Marlene Schmidt. Miljøstyrelsen, s. (Environmental Project; 1307). Emission inventories for ships in the Arctic based on satellite sampled AIS data (Atmospheric Environment, submitted oktober 2013) Morten Winther a*, Jesper H. Christensen a,d, Marlene S. Plejdrup a, Erik S. Ravn b, Ómar F. Eriksson b, Hans Otto Kristensen c a) Aarhus University, National Environmental Research Institute, b) Danish Maritime Authority, c) Danish Shipowners Association, d) Arctic Research Centre, Aarhus University, Denmark 23

24 Tak for jeres opmærksomhed! 24