Emissioner fra skibstrafik i Danmark Røggasemissioner fra skibsfart, før, nu og i fremtiden Skibsteknisk Selskab København, 15. november 2006 Morten Winther National Environmental Research Institute Department of Policy Analysis e-mail: mwi@dmu.dk
Disposition Indledning Metode Emissionslovgivning Faktorer for energiforbrug og emissioner Aktivitetsdata Beregningsmetode Resultater Konklusion
Indledning Præsentationen omhandler NO x og SO 2 emissionsopgørelsen for skibstrafik i Danmark fra 1990-2005, samt en emissionsprognose Resultaterne fokuserer primært på den nationale del (DK s ansvar), men vigtigste hovedresultater vises også for international skibstrafik Beregningsmetode iht. internationale retningslinjer på luftemissionsområdet
Indledning Baggrund for emissionsberegningerne: Data for totalemissioner afrapporteres årligt til klimakonventionen, Genevekonventionen og EU Emissionsfremskrivninger opgøres til Genevekonventionen og EU (Nationale emissionslofter) Emissionsandelen for skibstrafik er ikke ubetydelig Baggrundsdata har brug for en opdatering
Indledning Rammen for emissionsopgørelsen er brændstofsalget iht. den nationale statistik: Energistyrelsens energistatistik National søfart: Brændstof solgt til skibe (uanset flag) der bevæger sig mellem to danske havne Fiskeri: brændstof solgt til danske fiskefartøjer Internationalt søfart: Brændstof solgt til skibe (uanset flag) der sejler fra en dansk havn med udenlandsk destination Fritidsfartøjer: Beregnes af DMU, og fratrækkes ENS statistik i relevante grupper
Indledning Opgørelsens kategorier: National skibstrafik Store færger Ø-færger Øvrig trafik Fritidsfartøjer Fiskeri International skibstrafik
Energiforbrug (PJ) - 2004 Mobile kilder i Danmark Vejtrafik dominerer energiforbruget Indenrigs skibstrafik: 6% Fly (indenrigs) 1% Jernbane 1% Arbejdsmaski ner 14% Militær 2% Skibe (indenrigs) 6% Vej 76% SO2 emissioner (ktons) - 2004 Mobile kilder i Danmark Skibstrafik: Høje svovlprocenter medfører stor SO 2 emission (72%) Arbejdsmaski ner 16% Fly (indenrigs) 1% Militær 1% Jernbane 0% Vej 10% Skibe (indenrigs) 72%
Energiforbrug (PJ) - 2004 Mobile kilder i Danmark Fly (indenrigs) 1% Jernbane 1% Arbejdsmaski ner 14% Militær 2% Skibe (indenrigs) 6% Vej 76% NO x emissioner (ktons) - 2004 Mobile kilder i Danmark Skibstrafik: Relativt høje NO x emissionsfaktorer giver stor NO x andel ift. energi Fly (indenrigs) 1% Arbejdsmaskin er 22% Militær 1% Skibe (indenrigs) 17% Jernbane 3% Vej 56%
Emissionslovgivning NO x Marpol 73/78 Annex VI (IMO): NOx grænse g/kwh afh. rpm, for motorer (>130 kw) i skibe fra + SO 2 EU direktiv 1999/32 (tung olie: max. 3% svovl fra 2003; gas olie: max 0,2% () og max 0,1% (2008) EU direktiv 2005/33 (SECA områder: Max. 1,5% svovl i tung olie fra ~ 2007) Fritidsfartøjer EU direktiv 2003/44 (CO, HC, NO x, Partikler)
Forbedret energieffektivitet frem til High speed: +10 g/kwh ift. MS Gas turbiner: 240 g/kwh Kilde: TEMA (g/kwh) 300 250 200 150 100 50 0 1949 1953 Specifikt energiforbrug for skibsmotorer 1957 1961 Medium speed (4-stroke) 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Slow speed (2-stroke) NOx emissionsfaktorer for skibsmotorer Energiforbedringer giver forøget NO x 25 20 Lovkrav fra år reducerer NO x emissionen High speed: + 1 g/kwh ift. MS Gasturbiner: 4 g/kwh Kilde: MAN B&W, TEMA (g/kwh) 15 10 5 0 1949 1953 1957 1961 Medium speed (4-stroke) 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Slow speed (2-stroke)
Svovlprocenter for marin fuel olie og gas olie (national skibstrafik) 3,5 3 2,5 2 1,5 Fuel Diesel 1 0,5 0 1990 1992 1994 1996 1998 2002 2004 2006 2008 2010 Fuel olie: ENS salgsfordeling (max 1%, > 1%), SECA (2007) Gas olie: Raffinaderier (t.o.m 1999), +: EU direktiver SO 2 (g/kwh) = 2 x (S-%)/100 x sfc (g/kwh)
Aktivitetsdata: Store færger Trafikdata: Danmarks Statistik Antal dobbeltture (1990-2005) Færgedata: Dansk Færgehistorisk Selskab Rute(12) Færgenavn (58) Byggeår Motorstørrelse (hoved- og hjælpemaskiner) Motortype (slow, medium, high, gas turbine) Fuel type (tung olie, gas olie) Specifikt energiforbrug (g/kwh) Belastningsgrad (%) Sejltid pr. overfart Prognosedel: Trafik som 2005, Motor levetid 30 år
Aktivitetsdata: Andre kategorier Energiforbrug Ø-færger: Tidligere undersøgelse (FORCE) Øvrig trafik: Residual (ENS statistik minus færger) Fiskeri: ENS Statistik Fritidsfartøjer: Tidligere undersøgelse (DMU) International skibstrafik: ENS statistik
Aktivitetsdata: Andre kategorier Energiforbrugets fordeling på motortyper: Kategori Tung olie Gas olie SS MS HS SS MS HS Ø-færger - - - 50% 50% Øvrig trafik 75% 25% - 25% 75% - Fiskeri - - - - 50% 50% Int. skibstrafik 75% 25% - 25% 75% - Motorlevetid (år): Ø-færger: 20; Øvrig trafik og int. skibstrafik : 30; Fiskeri: 20 (MS) og 10 (HS) Kilder: Danmarks Fiskeriforening, (fiskeri), H. O. Kristensen (ø-færger og øvrig trafik)
Beregningsmetode: Store færger Energiforbrug/emissioner pr. opgørelsesår, X E ( X ) i, j = Ni Ti Si, j Pi LFj EFk, y E = Energiforbrug/emissioner N = Antal dobbeltture T = Sejltid pr. dobbelttur (timer) S = Andel af dobbeltture P = Motorstørrelse (kw) LF = Belastningsgrad (%) EF = Faktor for energiforbrug/emissioner (g/kwh) i = rute, j = færge, k = motor type, y = motor år
Beregningsmetode: Ø-færger og fiskeri Emissioner pr. opgørelsesår, X E ( X ) i = ECi EFk, l E = Emissioner EC = Energiforbrug EF = Emissionsfaktor (g/kwh) i = ø-færger, fiskeri k = motor type l = motor levetid
Energiforbrug (PJ) - 2004 Skibstrafik i Danmark Fritidsfartøjer 11% Store færger 25% Energiforbrug for fiskeri og anden skibstrafik omtrent ens færger ~ 25% af samlet forbrug Øvrig trafik 11% Ø-færger 4% Fiskeri 49% SO2 emissioner (ktons) - 2004 Skibstrafik i Danmark Øvrig trafik: Stor SO 2 andel pga. forbrug af tung olie Fiskeri bruger kun gas olie, derfor meget lavere andel af SO 2 emission ift. energi Øvrig trafik 50% Fritidsfartøjer 4% Store færger 22% Ø-færger 2% Fiskeri 22%
Energiforbrug (PJ) - 2004 Skibstrafik i Danmark Fritidsfartøjer 11% Store færger 25% Øvrig trafik 11% Ø-færger 4% Fiskeri 49% NO x emissioner (ktons) - 2004 Skibstrafik i Danmark Øvrig trafik: Større NO x end energiandel pga. større brug af slow speed motorer Fritidsfartøjer: Mindre NO x end energiandel ~ lavere NO x emission fra benzinmotorer Øvrig trafik 16% Fritidsfartøjer 6% Fiskeri 49% Store færger 25% Ø-færger 4%
Energiforbrug (PJ) for store færgeruter i Danmark 1990-2005 3.0 2.5 Halsskov-Knudshoved Korsør-Nyborg, DSB Energi (PJ) 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 Kalundborg-Århus Sjællands Odde-Ebeltoft Hundested-Grenaa København-Rønne Korsør-Nyborg, Vognmandsruten Køge-Rønne 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 Sjællands Odde-Århus Energiforbruget falder med 53% fra 1990-2005 4 ruter lukker i midt 90 erne: Korsør-Nyborg (DSB og VR), Halsskov- Knudshoved og Hundested-Grenaa København-Rønne afløses af Køge-Rønne i 2004 Sjællands Odde-Århus starter i 1999
NO x emission (tons) for store færgeruter i Danmark 1990-2005 3500 3000 Halsskov-Knudshoved Korsør-Nyborg, DSB 2500 1500 1000 500 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 NOx (tons) Kalundborg-Århus Sjællands Odde-Ebeltoft Hundested-Grenaa København-Rønne Korsør-Nyborg, Vognmandsruten Køge-Rønne Sjællands Odde-Århus NO x emissionen falder med 57% fra 1990-2005 Kalundborg-Århus: Fra bruges slow speed motorer igen Sjællands Odde-Ebeltoft: Fra kun gas turbine motorer Sjællands Odde-Århus: Fra 2002 også gas turbine motorer
SO2 emission (tons) for store færgeruter i Danmark 1990-2005 2500 1500 1000 500 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 SO2 (tons) Halsskov-Knudshoved Korsør-Nyborg, DSB Kalundborg-Århus Sjællands Odde-Ebeltoft København-Rønne Køge-Rønne SO 2 emissionen falder med 89% fra 1990-2005 Kalundborg-Århus: Forbrug af tung olie reduceres meget fra 1992 (ophører i 1996) Sjællands Odde-Ebeltoft: Fra 1997 intet forbrug af tung olie Bornholmsfærgerne bruger kun tung olie (største kilde fra 1998)
Energiforbrug, NO x og SO 2 emission for national skibstrafik i Danmark 1990-2004 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 Energi (PJ) 2,0 0,0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 Store færger Ø-færger Fiskeri Fritidsfartøjer 1 6000 10000 5000 8000 6000 4000 4000 3000 NOx (tons) SO2 (tons) 1000 0 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 Store færger Ø-færger Fiskeri Fritidsfartøjer Store færger Ø-færger Fiskeri Fritidsfartøjer 1990-2004 samlet: Energiforbrug falder med 36%, og NO x og SO 2 med 31 og 79%.
Justeret energiforbrug, NO x og SO 2 emission for store færger og Ø-færger i Danmark 1990-2004 (effekt af energibalance) Energi (PJ) 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 Store færger Store færger (just.) Ø-færger Ø-færger (just.) 1 10000 6000 5000 NOx (tons) 8000 6000 4000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Store færger Store færger (just.) Ø-færger Ø-færger (just.) 2001 2002 2003 2004 Statistik: Lavere samlet salgstal; dvs. beregnet total energi, NO x og SO 2 skal reduceres Ofte et markant gas olie underskud. Omvendt et overskud af tung olie i visse år; overskud overføres til øvrig trafik SO2 (tons) 4000 3000 1000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 Store færger 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 Store færger (just.)
Endeligt energiforbrug, NO x og SO 2 emission for national skibstrafik 12.0 10.0 Energi (PJ) 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 Store færger (just.) Ø-færger (just.) Fiskeri Fritidsfartøjer Øvrig trafik 2002 2003 2004 1 10000 6000 5000 NOx (tons) 8000 6000 4000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 Store færger (just.) Ø-færger (just.) Fiskeri Fritidsfartøjer Øvrig trafik 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 Øvrig skibstrafik (kun tung olie): Moderat energiandel, vejer relativt meget for NO x og er markant for SO 2 i de senere år. 1990-2004 samlet: Energiforbrug falder med 25%, og NO x og SO 2 med 16 og 61%. SO2 (tons) 4000 3000 1000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 Store færger (just.) Ø-færger (just.) Fiskeri Fritidsfartøjer Øvrig trafik 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004
Energiforbrug, NO x og SO 2 : National vs. international skibstrafik 10 8 6 4 Udenrigs Indenrigs 2 0 Energi NOx SO2 Energiforbrug, NO x og SO 2 emissioner for international skibstrafik er hhv. 2,6, 3,4 og 9,3 gange større end bidraget fra national skibstrafik. Energiforbrug, NO x og SO 2 emissioner er faldet med 17, 5 og 54% siden 1990.
Prognose for NO x og SO 2 : 60000 NO x emissioner (ktons) Mobile kilder i Danmark 2005-2020 NO x : National skibstrafik > vejtrafik i 2018. (tons) 50000 40000 30000 0 10000 0 Militær Jernbane Nat. Skibstrafik Nat. flytrafik Arbejdsredskaber Vej 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 SO 2 emissioner (ktons) Mobile kilder i Danmark 2005-2020 SECA område (2007) og 50% reduktion af svovlprocent for gas olie (2008) har tydelig effekt på SO 2 emissionen. (tons) 3500 3000 2500 1500 Nat. Skibstrafik Øvrige National skibstrafik er dog stadig altdominerende kilde efter 2008. 1000 500 0 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019
Konklusion National skibstrafik, 2004: Energi- NO x og SO 2 andel på hhv. 6, 17 og 72% af alle mobile kilder i Danmark. National skibstrafik, 2004: Størst energiforbrug har fiskeri (49%), store færgers forbrugsandel er 25%. For SO 2 har øvrig trafik en andel på 50%, pga. høj s-% i tung olie og udstrakt brug af slow speed motorer. Ø-færger og fritidsfartøjer er kun små emissionskilder. International skibstrafik, 2004: Energiforbrug, NO x og SO 2 emissioner fra er hhv. 2,6, 3,4 og 9,3 gange større end bidraget fra national skibstrafik i 2004.
Konklusion National skibstrafik, 1990-2004: Energiforbrug falder med 25%, og NO x og SO 2 med 16 og 61%. Store færger: Der er en tydelig nedgang i energiforbrug og emissioner pga. Storebæltbroen, mindre brug af tung olie og brug af gas turbiner. Energi, NO x og SO 2 falder med 53, 57 og 89% fra 1990 til 2005 (ujusteret estimat). Mobile kilder i Danmark, 2005-2020: Emissionsudviklingen giver incitament til nye skærpelser. I basisfremskrivning er national skibsfart større emissionskilde end vejtrafik i 2018 for NO x, og er altdominerende emissionskilde for SO 2.
Konklusion Negativ justering peger på usikkerhed i opgørelserne Usikkerhed i energistatistik Sektor allokering: Oliebranchen angiver forbrugssektoren (fejl kan f.eks. være at brændstof til fiskeri bruges af national søfart, eller brændstof angivet til ikke-transport formål bruges til søfart) Usikkerhed i opgørelsen Motorbelastning Øvrige parametre i beregningsudtrykket
Tak for Jeres opmærksomhed!