Virkemidler til begrænsning af overskridelser af NO 2 grænseværdien for luftkvalitet i danske byer Trafikdage på Aalborg Universitet 24.-25. august 2009 Steen Solvang Jensen, Matthias Ketzel Afdelingen for Atmosfærisk Miljø Danmarks Miljøundersøgelser Århus Universitet ssj@dmu.dk
Præsentation Baggrund NO 2 grænseværdier (2010) mulighed for udsættelse (2015) målte og modellerede overskridelser Udviklingstendenser emission og koncentration Kildeopgørelse fordeling på køretøjstyper og brændstofstyper Effekt af virkemidler miljøzonekravene andre trafikale, teknologiske, økonomiske virkemidler
Grænseværdi for NO 2 som årsmiddel Gruppe 1: Over tolerancemargin + grænseværdi: Aktionsplan til Kommissionen. Grænseværdi skal opfyldes ved skæringsdatoen Koncentration 50 % 19.07.1999 Gruppe 2: Mellem grænseværdi og grænseværdi + tolerancemargin: Årlig rapport til Kommissionen. Grænseværdi skal opfyldes ved skæringsdatoen Grænseværdi plus tolerancemargin 40 µg/m 3 Grænseværdi Direktiv træder i kraft Gruppe 3: Under grænseværdien: Rapport til Kommissionen hver 3. år God luftkvalitet bevares Tid Skæringsdato: Grænseværdien skal være opfyldt overalt 01.01.2010 (DIRECTIVE 2008/50/EC)
Mulighed for udsættelse for NO 2 til 2015 Ansøge EU Kommissionen Betingelser 1. gennemført passende, hensigtsmæssige og relevante reguleringstiltag for at overholde grænseværdierne i 2010 2. fremlægge realistiske og pålidelige forudsigelser for at kunne overholde i 2015 3. udarbejde handlingsplan med tiltag som sikrer overholdelse i 2015 (DIRECTIVE 2008/50/EC)
Overskridelser af grænseværdi for NO 2 NO2, µg/m3 70 60 50 40 30 20 10 0 Grænseværdi Gade Bybaggrund Regional 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 År Grænseværdi+Tolerancemargin Grænseværdi+Tolerancemargin 1103 1257 1259 9155 9159 6153 6159 8151 8159 2090 9055 København København Odense Århus Aalborg (www.dmu.dk)
NO x, NO og NO 2 trends på Jagtvej, Kbh. Koncentration, µg/m3 300 250 200 150 100 50 0 NOx NO NO2 Jagtvej, København Hvor falder NO 2 mindre end NOx? 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 År (www.dmu.dk)
Trafikkens bidrag direkte NO 2 andel O 3 NOx =NO+NO 2 NO + O 3 => NO 2 + O 2
Forklaring på udviklingstendenser Vejtrafikkens NOx emissioner falder fordi NOx emissionsnormerne løbende er blevet skærpet Kun krav til NOx (NO + NO 2 ) ikke til direkte NO 2 NO 2 falder svagt/stagnerende pga. atmosfærekemi - koncentrationen af ozon er en begrænsende faktor for dannelse af NO 2 mere direkte NO 2 emission pga: flere diesel person- og varebiler med oxiderende katalysator som har højere direkte NO 2 end benzinbiler visse partikelfiltre har højere direkte NO 2 emission
Direkte NO 2 andele af NOx emission Analyse af målinger på H.C. Andersens Boulevard og Jagtvej i København viser at direkte NO 2 emission er stigende Modelberegninger viser ligeledes stigende NO 2 andele, som topper med omkring 23-24% i 2015 Forskel mellem målt og modelleret kan skyldes at forudsætningerne om bilparkens sammensætning ikke er præcist som på disse to gader Direkte NO2 emission (% af NOx) 30 25 20 15 10 5 0 Målt Jagtvej Målt HCAB JGTV - ny emission, 60% diesel HCAB- ny emission, 60 % diesel Jagtvej - gl. emission (FR 660), 60 % diesel 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Den stiplede lyseblå kurve fra Ketzel & Palmgren (2008)
Udvikling i NOx og NO 2 emissioner 3.5E+06 3.0E+06 2.5E+06 NOx (kg/år) 2.0E+06 1.5E+06 1.0E+06 5.0E+05 NOx basismz 0.0E+00 2005 2010 2015 2020 NO2 (kg/år) 5.0E+05 4.5E+05 4.0E+05 3.5E+05 3.0E+05 2.5E+05 2.0E+05 1.5E+05 Direkte NO2 andel (%) 30 25 20 15 10 5 Direkte NO 2 andel basismz 0 2005 2010 2015 2020 NO 2 1.0E+05 5.0E+04 basismz 0.0E+00 2005 2010 2015 2020 (Jensen & Ketzel 2009)
NOx kildeopgørelse NO x emission og køretøjsfordeling på hverdage i 2010 inkl. miljøzonekrav Køretøjskategori: HC Andersens Boulevard NO x emission (%) Køretøjer (%) Jagtvej NO x emission (%) Køretøjer (%) Personbiler 48.0 77.3 53.5 76.9 Taxier 7.2 8.9 6.8 7.9 Varebiler 13.6 10.1 17.9 12.1 Lastbiler under 32 t 14.2 2.1 10.7 1.8 Lastbiler over 32 t 4.8 0.4 2.0 0.2 Busser 12.1 1.2 9.0 1.1 I alt 100.0 100.0 100.0 100.0 Samlet set andrager dieselkøretøjer omkring 80-85% af NOx emissionen
Sammenligning af model og målinger Beregninger med gadeluftkvalitesmodel (OSPM) Målinger fra Jagtvej i Kbh. Modellen gengiver rimelig godt niveau og tendens i målingerne NO 2 (µg/m 3 ) NO x (ppb) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 70 60 50 40 30 20 10 0 NOx Modelleret Jagtvej Målt Jagtvej Målt bybaggrund Målt regional baggrund 1995 1997 1999 2001 2003 2005 NO 2 Grænseværdi = 40 µg/m 3 Modelleret Jagtvej Målt Jagtvej Målt bybaggrund Målt regional baggrund 1995 2000 2005
NO 2 beregninger for 138 gader i Kbh. med AirGIS system Gadebidrag (OSPM) concentration Koncentration Lokalt bidrag Gadekoncentration Bybaggrundsbidrag (UBM) Regionalt bidrag (målinger, 10 µg/m 3 ) By Afstand Bybaggrundskoncentration Regional koncentration (Jensen et al. 2001;2009)
Vurdering af virkemidler Effekten af de nye miljøzonekrav Tidligere gennemførte scenarieberegninger Studie fra 2005 trafikplanlægning road pricing/betalingsring teknologikrav i miljøzone Studie fra 2008 SCR NOx katalysatorer på tunge køretøjer Igangværende studie bred vifte af virkemidler
Effekt på NO 2 af miljøzoner Partikelfilter på dieseldrevne tunge køretøjer over > 3½ ton 1. sept. 2008 på Euro II og ældre (køretøjer<=1997) Fra 1. juli 2010 på Euro III og ældre (køretøjer<=2002) Indførelse: København/Frederiksberg (1.9.2008) Aalborg (1.2.2009) Odense (1.7.2010) Århus (1.9.2010) Aalborg København (www.miljozonen.dk)
Forventet implementering Euro 3 tunge køretøjer eftermonteres filter Euro 0-2 udskiftes med nye Euro 5 køretøjer For buses, Euro 0-1 og 50% af Euro 2 udskiftes med Euro 5 50% af Euro 2 busser og alle Euro 3 busser eftermonteres filter Antal. x 1000 Årstal for ikrafttrædelse af EU emissionsnormer Euronorm Lastbil og bus Lastbil og bus (Diesel) NOx (g/kwh) Euro 1 1994 8.0 Euro 2 1997 7.0 Euro 3 2002 5.0 Euro 4 2007 3.5 Euro 5 2010 2.0 Euro 6 2016* 0.4 * Forslag fra 21.12.2007. Ikræfttrædelsesår er ikke endeligt fastsat. Tunge køretøjer (Jensen et al. 2009)
NO 2 overskridelser for 138 gader i Kbh. No. of NO2 exceedances above 40 µg/m3 70 60 50 40 30 20 10 0 65 35 22 15 Basis Environmental zone 3 2 2010 2015 2020 (Jensen et al. 2009)
2010 inkl. miljøzone 2010 Basis scenario 70 60 50 40 30 20 10 0 Nørre Søgade H C Andersens Boulevard Gyldenløvesgade H C Andersens Boulevard* Nordre Fasanvej Øster Søgade Vesterbrogade Amagerfælledvej Vester Farimagsgade Jagtvej* H.C. Ørsteds Vej Sallingvej Ågade Bredgade* Tagensvej Nordre Fasanvej Vesterbrogade* Amagerbrogade Mimersgade Vesterbrogade Østerbrogade* Østerbrogade Jagtvej Vester Voldgade* Limit grænseverdi value Folehaven Ålholmvej Roskildevej Tagensvej Hillerødgade Nørre Voldgade Roskildevej Røde Mellemvej Vigerslev Allé Toftegårds Allé Istedgade Jagtvej Jyllingevej Hillerødgade Slotsherrensvej Frederiksborgvej Godthåbsvej Tagensvej Peter Bangs Vej Frederikssundsvej Amagerbrogade* P Knudsens Gade* NO2 (µg/m 3 ) (Jensen et al. 2009)
Jagtvej Toftegårds Allé Frederiksborgvej Jyllingevej Peter Bangs Vej Godthåbsvej Hillerødgade Slotsherrensvej Tagensvej Frederikssundsvej 2020 inkl. miljøzone 2020 Basis scenario 70 60 50 40 30 20 10 0 Nørre Søgade H C Andersens Boulevard Gyldenløvesgade H C Andersens Boulevard* Nordre Fasanvej Øster Søgade Vesterbrogade Amagerfælledvej Vester Farimagsgade Jagtvej* H.C. Ørsteds Vej Sallingvej Ågade Bredgade* Tagensvej Nordre Fasanvej Vesterbrogade* Amagerbrogade Mimersgade Vesterbrogade Østerbrogade* Østerbrogade Jagtvej Vester Voldgade* Amagerbrogade* P Knudsens Gade* Limit grænseverdi value Folehaven Ålholmvej Roskildevej Tagensvej Hillerødgade Nørre Voldgade Roskildevej Røde Mellemvej Vigerslev Allé Istedgade NO2 (µg/m 3 ) (Jensen et al. 2009)
Virkemidler til reduktion af NO 2 Scenarie Tiltag Trafikal effekt erfaring fra andre storbyer 1. Trafikplanlægning Havnetunnel Omfordeler trafikken, så den kører udenom bymidten i København. Reduktion af biltrafikken på 10-30% i centrale gader. Metro City Ring Reducerer bustrafikken med 30-50% i de indre dele af København. Begrænset effekt på personbiler og ingen effekt på vare- og lastbiler Pendlerplaner Begrænser pendling med personbil med 5-10% - altså reduktion af personbiltrafik i myldretiden. Trafiksanering Forhindrer gennemkørsel i de centrale dele af København og medvirker til at forskønne og fredeliggøre bymidten. Skal ses i sammenhæng med en havnetunnel. 2. Reduktion af biltrafik 2.1 Betalingsring Begrænser særligt personbiltrafikken over ringen. Reduktioner her på 5-15 % ved betaling på 10-30 kr.. Ingen effekt på interne ture indenfor ringen. Mindre effekt på vare- og lastbiltrafik. Effekten er helt afhængig af taksten. I scenariet er der forudsat 30 kr. pr tur for personbiler, 60 kr. for varebiler og 120 kr. for lastbiler. 2.2 Kørselsafgifter Begrænser særligt personbiltrafikken i hele det område afgifterne dækker. Mindre effekt på vare og lastbiltrafik. Effekten er helt afhængig af takststrukturen. I scenariet er der forudsat 1,5 kr. pr km for personbiler, 3,0 kr. pr km for varebiler, og 6 kr. pr km for lastbiler i den tætte del af København og halvdelen udenfor. 3. Reneste teknologier Hurtigere indførsel af skærpede emissionskrav til diesel personog varebiler Renere busser i miljøzonen Skærpede emissionskrav i miljøzone for tunge køretøjer Ingen trafikal effekt 16% af alle diesel person- og varebiler opfylder tysk forslag til skærpede emissionsnormer for personbiler Ingen trafikal effekt 100% af alle busser opfylder tysk forslag til skærpede emissionsnormer i miljøzonen og 33% udenfor miljøzonen. Ingen trafikal effekt 100% af alle lastbiler opfylder tysk forslag til skærpede emissionsnormer i miljøzonen og 33% udenfor miljøzonen. 4. Maks. effekt Scenario 1 + 2B + 3 Citylogistik Vare- og lastbiltrafikken i det meste af kommunen reduceres med 5-10 % (Jensen et al. 2005)
Antal overskridelser af NO 2 grænseværdi NO2 over 40 120 100 80 60 40 20 0 2003Basis 2010Basis 2010Rp 2010Te 2010KoVi 2010BeRi 2010Max antal overskridelser Betalingsring Trafikplanlægning Teknologi Road pricing
SCR kat. på tunge køretøjer Miljøzone + SCR (Selective Catalytic Reduction) Euro II og ældre tunge køretøjer udskiftes med Euro V EURO III bliver udstyret med CRT partikelfiltre (Continuously Regenerated Trap) Urea (ammoniakholdigt urinstof) Pumpe også med SCRkatalysatorer i takt med kravet om partikelfiltre (EURO III) Effekt antal overskridelser af NO 2 grænseværdien i 2010 reduceres med ca. 40% (fra 81 med miljøzone til 49 også med SCR) NOx A, B, F: Sensorer og kontrol 80% reduktion af NOx emission N 2 og vand (Ketzel & Palmgren 2008)
Igangværende studie (2010, 2015, 2020) Virkemiddel Tiltag Virkemiddel type Tyske miljøzoneregler i Kbh. Fra 1.1.2010. Alle benzinkøretøjer mindst Euro 1 og alle dieselkøretøjer mindst Euro 4 (eller Euro 3 med filter) Teknologikrav i miljøzone NOx reducerende udstyr på tunge køretøjer Fremskyndelse af nye emissions-normer for diesel person- og varebiler Forbud mod benzin personbiler uden katalysator NOx reducerende udstyr (SCR) på alle diesel lastbiler og busser med Euro <=3 (Euro 4 og 5 undtaget) Fremskyndelse således at diesel person- og varebiler forudsættes 2 år tidligere for Euro 6 Forbud mod alle før Euro 1 benzin personbiler Teknologikrav i miljøzone Teknologikrav i miljøzone Teknologikrav i miljøzone Betalingsring Betalingsring i København Økonomisk Vejafgifter Introduktion af miljøbiler som elbiler, brintbiler og hybrid mv. Lokal trafikplanlægning Overflytning af biltrafik til kollektiv trafik Kørselsafgifter (road pricing som del af nationalt virkemiddel) Retter sig primært mod nyregistrerede personbiler som antages at erstattes af miljøbiler uden lokal emission (elbiler). Havnetunnel, Metro City Ring, Pendlerplaner, Trafiksanering i Kbh. Forbedring og udbygning af den kollektive trafik i kombination med begrænsning af biltrafikken Økonomisk Teknologi/ Planlægning Planlægning Planlægning
Konklusion Vejtrafikken er den dominerende kilde til overskridelser af NO 2 grænseværdien i København. Dieselkøretøjer bidrager med 80-85% af NOx emissionen og tunge køretøjer bidrager relativt meget i forhold til deres del af trafikken NOx koncentrationen er faldet pga. skærpede emissionsnormer NO 2 koncentrationen er svagt faldende/stagnerende pga. flere dieselbiler og partikelfiltre, som har øget direkte NO 2 emission, men også fordi NOx reduktion ikke giver tilsvarende NO 2 reduktion pga. atmosfærekemi modelberegninger viser at: miljøzonekravene forventes at reducere antal NO 2 overskridelser fra 65 til 35 i 2010 pga. delvis skift til nyere tunge køretøjer (Euro IV og V). Der forventes 15 overskridelser i 2015 og 2 i 2020 i Kbh. teknologikrav i miljøzone giver større reduktioner i antal NO 2 overskridelser end økonomiske virkemidler (road pricing/betalingsring) og trafikplanlægningstiltag SCR på tunge køretøjer kan reducere antal NO 2 overskridelser med omkring 40% ingen af de hidtil undersøgte virkemidler har enkeltvis kunnet eliminere overskridelserne af NO 2 grænseværdien