Tabel 3.2 Sammenhæng mellem emission og brændstofparametre med korrelationsfaktorer over 0,95, [1], for svovls betydning dog 0,85 [5, 11].

3.2 Scenarier

Der er i det efterfølgende regnet på konsekvensen for emissionen ved anvendelse af forskellige dieselkvaliteter i transportsektoren. Beregningsmodellen er vist i detaljer i appendiks C, baggrundsmaterialet gennemgås i følgende afsnit.

Nedenstående vises fordelingen af emissionen fra forskellige køretøjstyper for en gade i København, hvor den typiske hastighed ligger omkring 50 km/t. Beregningen er foretaget på grundlag af data i reference [21].

Tabellen viser tydeligt, at dieselkøretøjernes indflydelse først og fremmest er på partikler. Dieselkøretøjernes andel af NO_x-emissionen er ca. 39%, men dette overgås af gruppen benzindrevne personbiler uden katalysator, som bidrager med ca. 55%. Bidraget fra dieselkøretøjerne til den totale HC- og CO-emission er meget lavt, og dieselkøretøjernes bidrag er uden reel betydning, også selvom alle personbiler fik monteret katalysator.

Tabel 3.3. Emissions- og energifordeling for de forskellige køretøjstyper for en 50 km/t gade baseret på data fra reference [21]. Dieselkøretøjernes andel - summen af de 4 nederste kategorier - er vist i nederste linie.

I scenarieberegningerne er det derfor af væsentligst betydning, hvad brændstofspecifikationen betyder for partikelemissionen. Denne sammenhæng er desuden bedst dokumenteret i litteraturen.

Partikelemissionen kan for busser/lastbiler uden katalysator og for personbiler med katalysator beskrives som en funktion af svovlindholdet, vægtfylden, T95, polyaromatindholdet og cetantallet. Funktionerne er primært udarbejdet på basis af Auto-Oil [1], svovlindflydelsen er vurderet ud fra [5, 11], og de beregnede resultater er sammenlignet med måleresultater fra projektet "Miljøvenligt dieselbrændstof" [4].

For personbiler er det vurderet, at partikelemissionen vil være reduceret for køretøjer med katalysator i forhold til uden katalysator - uafhængig af brændstofsammensætningen [4]. Dette skyldes, at katalysatortemperaturen ikke når et niveau, hvor der starter en svovlkonvertering. Busser og lastbiler opnår derimod højere katalysatortemperaturer, og der vil derfor ske en svovlkonvertering, som vil afhænge af svovlindholdet, således at 200 ppm svovl ikke ændrer på emissionen, mens 500 ppm betyder en øgning - 50 og 10 ppm en reduktion af emissionen [5].

Da NO_x emissionen ikke påvirkes væsentligt af brændstofspecifikationen, er der ikke gennemført konsekvensberegninger for NO_x-emissionen. For HC- og CO-emissionerne er der ikke gennemført scenarieberegninger, da ændringerne ikke har væsentlig betydning for den samlede emission, og enhver ændring i emissionen på grund af brændstof-scenarierne vil komme inden for usikkerheden i den samlede opgørelse. Der vil dog afslutningsvis blive gennemført en vurdering af ændringerne af de gasformige emissioner.

I scenarierne er der taget udgangspunkt i den nuværende situation, hvor der anvendes ultralet diesel til den kollektive bustrafik og let diesel til den resterende køretøjsflåde. Alle scenarieresultaterne er således opgivet relativt til denne udgangssituation.

Scenarierne indeholder væsentlige reduktioner af svovlindholdet. På grund af raffinaderitekniske forhold betyder dette samtidig, at de flerkædede polyaromatiske kulbrinter (PAH'er) reduceres. For scenarierne er der inkluderet de PAH-værdier, som Oliebranchens Fællesrepræsentation (OFR) forudsiger. Da reduceret PAH-indhold medfører en væsentlig reduktion af partikelemissionen, bør man være opmærksom på, at krav til PAH i brændstoffet skal inkluderes i en fremtidig specifikation for at opnå sikkerhed for de beregnede reduktioner af partikelemissionen.

Der er udført en scenarieserie med følgende kombinationer og brændstofdata:

0. Nuværende situation: ultralet diesel til busser i fast rute, let diesel til resten af markedet - situationen er basis for resultatvurderingerne (max. PAH 11% m/m).

 

1. Nuværende let diesel erstattes med ultralet diesel (max. PAH 11% m/m).

 

2. Nuværende let diesel erstattes med ultralet diesel med 50 ppm svovl (max. PAH 4% m/m).

 

3. Nuværende let diesel erstattes med ultralet diesel med 10 ppm svovl (max. PAH 2% m/m).

 

4. Københavnsområdet - generelt - forsynes med ultralet diesel med 50 ppm svovl (max. PAH 4% m/m). Følgende markedsandele antages: 10, 50 og 100%. Resten af forbruget er som scenarie 0.

 

5. Nuværende ultralet diesel og let diesel erstattes med let diesel med 200 ppm svovl (max. PAH 7% m/m).

 

6. Nuværende ultralet diesel og let diesel erstattes med let diesel med 50 ppm svovl (max. PAH 4% m/m).

 

7. Nuværende ultralet diesel og let diesel erstattes med let diesel med 10 ppm svovl (max. PAH 2% m/m).

 

8. Specifikation svarende til EU’s forslag til år 2001, men med 50 ppm svovl.

 

9. Specifikation svarende til EU’s forslag til år 2001, men med 50 ppm svovl og 370 °C T95

Køretøjsparken er i beregningerne opdelt i følgende kategorier:

Persontransport:

	Personbiler (5% DI og 95% IDI)
	Hyrevogne (DI)
	Turistbusser (DI)
	Rutebusser (DI)

Godstransport:

	Varebiler op til 2 tons (IDI)
	Varebiler fra 2 til 3,5 tons (DI)
	Lastbiler over 3,5 tons (DI)

Partikelemissionerne fra dieselkøretøjer er, som tidligere nævnt, afhængig ikke kun af brændstoffet, men i høj grad også af motortypen. Dette forhold er medregnet for de forskellige køretøjskategorier, hvor der i beregningerne skelnes mellem Direct Injection-motorer (DI) og InDirect Injection-motorer (IDI), samt om de er udstyret med katalysator.

Det årlige brændstofforbrug er opgjort på baggrund af Energistyrelsen's "Energistatistik 1996" [20]. Fordelingen på køretøjskategorier er delvis baseret på ovennævnte, delvis på "Transportsektorens miljøbelastning" [34].

Emissionsforholdene for personbiler måles pr. km, mens emissionerne for bus- og lastbilmotorer bestemmes pr. kWt. I scenarierne regnes på energibasis.

Alle scenarierne er indexeret i forhold til dagens situation, hvilket betyder, at mindre unøjagtigheder i værdier, som ikke varieres, kun har marginal indflydelse på resultaterne. Resultaterne angiver de beregnede ændringer af partikelemissionen fra diesel-køretøjsparken.

Efterfølgende plots og tabeller viser partikelemissionen for scenarierne for hele landet (figur 3.1 og tabel 3.4) indekseret i forhold til den nuværende situation. For København vises scenarieresultaterne i afsnit 3.2.3.

Figur 3.1De relative resultater for partikelemisionerne.

Tabel 3.4 De relative resultater for de enkelte køretøjsgrupper - samt de relative, samlede værdier.

Beregningerne viser den samlede respons på scenarierne for dieselkøretøjerne samlet og for de enkelte grupper.

Det fremgår, at kombinationen af en reduktion af indholdet af svovl og PAH medfører markante reduktioner (scenarie 1, 2 og 3 (samme T95) samt scenarie 5, 6 og 7). Reduktionen som følge af et reduceret slutkogepunkt er ikke nær så markant (scenarie 2 og 6 (samme svovl- og PAH-indhold) samt 3 og 7).

Det er især busserne, som vil få reduceret partikelmængden meget, se tabel 3.4. Dette skyldes, at de i overvejende grad er forsynet med katalysator, som med dagens svovlindhold forøger partikelmængden - et problem, som bliver elimineret med lavere svovlindhold.

Personbilerne og de mindre lastbiler giver ikke nær så stor respons på scenarierne, dette skyldes, at færre har katalysator.

Fokuseres der f.eks. på busserne og på et brændstof som scenarie 6 (let diesel med 50 ppm svovl), viser tabel 3.4, at emissionen af partikler reduceres med ca. 26% i forhold til scenarie 0, hvor de benytter ultralet diesel (500 ppm svovl). Scenarie 2 (ultralet diesel med 50 ppm svovl) betyder en yderligere reduktion - i forhold til scenarie 6 på kun ca. 3,5%.

Ved en overgang fra "nu situationen" til "scenarie 6 diesel" vil NO_x-emissionen reduceres et par procent - væsentligst på grund af reduktionen af PAH-indholdet [1, 3, 11]. HC- og CO-emissionerne vil reduceres ca. 10% pga. det reducerede PAH-indhold, samt fordi T95 vil stige for de køretøjer, der tidligere benyttede ultralet diesel [1, 3]. Mutageniteten vil aftage med PAH-indholdet, for scenarie 6 vil der være tale om ca. en halvering af mutageniteten. Der kan ikke på det foreliggende grundlag siges noget om ændringer i "små partikler" (< 2,5 m m).

For at beregne scenariernes indflydelse på emissionerne i København har det været nødvendigt at bestemme fordelingen af energiforbrugene for de forskellige køretøjstyper i København. For yderligere at vurdere scenariernes indflydelse på forholdene i gadeniveau er det desuden nødvendigt at vurdere, hvor stor andel dieselemissionen udgør af den samlede emission.

Dette er udført på basis af talmateriale fra Vejdirektoratets rapport "Byområders trafikskabte luftforurening" [21]. Der er valgt en gade med 50 km/t som repræsentativ for køretøjs- og forbrugsfordeling. Opdelingen i køretøjstyper er ikke så detaljeret i [21] som benyttet i afsnit 3.2.1, der er derfor foretaget en underopdeling efter DTI’s skøn. Desuden antages det, at energiforbruget i transportsektoren i København udgør ca. 10% af sektorens forbrug på landsplan.

På denne basis er det muligt at benytte de samme modeller til beregning af scenarierne. Det er desuden muligt at gennemregne scenarie 4, der er delt i tre underafdelinger for hver sin markedsandel i København.

Figur 3.2 og tabel 3.5 viser ændringerne for dieselkøretøjerne med sammensætning beskrevet ovenfor.

Figur 3.2 De relative resultater for partikelemissionerne i København.

Tabel 3.5 De relative ændringer for hver køretøjsgruppe for scenarie 4 - de øvrige er uændrede i forhold til landsscenariet.

Tages der hensyn til, at benzinkøretøjerne også bidrager til partikelemissionen på gadeniveau, kan der beregnes et nyt indeks for reduktionen:

Tabel 3.6 I første kolonne vises, som indeks, de beregnede reduktioner i partikelmængden fra dieselkøretøjerne for de forskellige scenarier. I anden kolonne er reduktionen opgivet med benzinkøretøjerne indregnet.

Beregningerne viser, at scenarie 4.3 - hvor der er en 100 procents markedsandel af ultralet diesel med 50 ppm svovl - naturligvis bliver identisk med scenarie 2. Det ses også, at man skal gå helt til scenarie 4.3, før man opnår samme respons som for scenarie 6 (der blev brugt som eksempel i landsscenariet).

Selvom sammensætningen af køretøjstyperne er anderledes i en storby end i landsscenariet, viser tabel 3.4 og 3.6, at forskellen mellem de relative ændringer ikke er stor.

Forholdene i gadeniveau vil også være påvirket af emissionen af de øvrige køretøjer, derfor bliver responsen mindre. Partikelmængden fra dieselkøretøjer udgør 78% af de totale partikelemissioner, se tabel 3.3.

Det er muligt at opnå 10-14% reduktion af partikelemissionen på gadeniveau for alle køretøjer gennem ændring af dieselspecifikationerne alene. Det fremgår også, at scenarie 6, som blev brugt som eksempel i landsscenariet, stadig giver en god reduktion, og at de 4 scenarier, der er bedre (2, 3, 4.3 og 7), ikke er væsentligt bedre.

De forsynings- og omkostningsmæssige forhold er detaljeret beskrevet af Oliebranchens Fællesrepræsentation (OFR) i Appendiks A. I det følgende gives et kortfattet sammendrag.

En ændring af dieselkvaliteten i Danmark er mulig. Raffinaderiernes produktion kan omlægges, og de produkter, der normalt importeres, kan ligeledes konverteres til andre kvaliteter.

Men ændringerne kræver tid og medfører omkostninger. Specielt vil ændringer, der medfører et lavere slutkogepunkt betyde, at dieselfraktionen bliver væsentligt mindre. De danske raffinaderier kan derfor - med det nuværende procesudstyr - hverken efterkomme det danske behov eller udnytte al råolien. En ombygning af raffinaderierne vil være nødvendig, men vil tage ca. 2,5 år samt kræve store investeringer. Da de danske raffinaderier skal "konkurrere" med de store europæiske raffinaderier om investeringerne, ventes det, at de danske raffinaderier ikke prioriteres - store raffinaderier vil kunne opnå højere rentabilitet af nye investeringer. Det forventes derfor, at de danske raffinaderier må lukke.

Leverance af 2 forskellige kvaliteter i et 2-strenget-system eller en speciel "Københavner-diesel" vurderes at være uhensigtsmæssig.

De 2 sidst foreslåede specifikationer (scenarie 8 og 9) vil kunne fremstilles. Det lavere T95 punkt vil dog give nogle leveranceproblemer, som kan betyde en øget import.

Af de undersøgte muligheder forekommer en reduktion af svovlindholdet i let diesel at være den mest realistiske løsning. Den kan - i hvert fald til et niveau på 50-100 ppm svovl - gennemføres relativt hurtigt og uden større investeringer. Den kan desuden gennemføres på begge raffinaderier - og dermed for hele markedet, uden at det medfører et stigende importbehov.

Der er i de foregående afsnit foretaget en række konsekvensanalyser på forskellige scenarier for ændring af dieselspecifikationerne.

Alternativerne tager udgangspunkt i de nuværende specifikationer for let diesel og ultralet diesel samt i ønsket om at reducere svovlindholdet for at lette anvendelsen af katalysatorer og partikelfiltre på dieselkøretøjer.

På baggrund af disse beregninger kan det, såfremt man overvejer at ændre ved dieselspecifikationerne, tilrådes at der indføres en specifikation for dansk lav-svovl diesel som landsdækkende erstatning for både let diesel og ultralet diesel med følgende specifikationer:

Tabel 3.7 Forslag til specifikation for dansk lav-svovl diesel.

Svovlindholdet er opgivet som 0,005% i stedet for 50 ppm, da sidstnævnte udtrykker en nøjagtighed, som ikke modsvares af produktions- og analysetolerancer.

Der gøres opmærksom på, at selv mindre ændringer i ovennævnte specifikationer kan have væsentlige konsekvenser for produktion, forsyning, økonomi, miljø osv., og det anbefales på den baggrund at foretage nye analyser, såfremt man vælger en specifikaton, som ikke er analyseret.

Begrundelsen for at foreslå specifikationen fra scenarie 6 er:

1) Denne specifikation vil, ifølge scenarieberegningerne og med de opstillede forudsætninger, medføre en generel reduktion af den samlede partikelemission fra alle dieselkøretøjer i Danmark på ca. 13 %.

2) De danske raffinaderier kan, efter det oplyste, ikke uden betydelige investeringer og tidsfrister dække hele landet med diesel med lavere T95 (< 370°C). Da den seneste viden på området desuden indikerer, at indflydelsen af T95 er væsentligt mindre end hidtil antaget, ses der ingen begrundelse for at opretholde kravet på 325°C for ultralet diesel.

3) Svovlindholdet kan uden større investering og omkostninger sænkes fra 0,05% til ca. 50 ppm, hvilket vil forbedre virkningsgraden på oxidations katalysatorer væsentligt og vil muliggøre anvendelse af alle typer partikelfiltre inkl. CRT-filtre, som er de eneste, der hidtil har stillet krav til svovlindholdet. De danske raffinaderier kan ikke uden betydelige investeringer, tidsfrister og stigende energiforbrug og dermed øget CO₂-emission fremstille diesel med 10 ppm svovl, og der er ingen væsentlig miljømæssig gevinst ved at stramme kravet til svovlindholdet. DeNO_x-katalysatorer, som ventes færdigudviklet om 3-4 år, kan måske stille strengere krav til svovlindholdet, hvilket kan føre til en revurdering af problemstillingen.

4) Med de anvendte teknikker til reduktion af svovlindholdet opnås samtidig en reduktion af polyaromatindholdet. Da dette i sig selv giver en miljømæssig gevinst, er der indført et krav til polyaromatindholdet, som uden at være restriktivt dog sætter en begrænsning, som sikrer, at den beregnede miljøgevinst opnås.

5) Da den foreslåede specifikation for svovlfattig diesel er en stramning i forhold til den hidtidige specifikation for ultralet diesel, ses ingen begrundelse for at fastholde en speciel specifikation for busser i fast rute. Den foreslåede specifikation vil betyde en reduktion af partikelemissionen fra busser i fast rute på ca. 26%.

6) Da den foreslåede specifikation for lav-svovl diesel muliggør anvendelse af alle kendte typer oxiderende katalysatorer og partikelfiltre, ses ingen begrundelse for at indføre et to-strenget system til forsyning af større byområder som f.eks. København.

4. Anvendelse af katalysatorer og/eller partikelfiltre

Efterhånden som kravene til emissionerne skærpes, og fokusering på de sundhedsmæssige forhold omkring transportsektorens luftforurening stiger, vokser interessen for forureningsbekæmpelsesudstyr også. Flere gange gennem tiden har motorfabrikanter spået, at nye emissionskrav kun kunne opfyldes ved anvendelse af katalysatorer og/eller filtre.

De seneste års udvikling mod dieselbrændstof med lavere svovlindhold samt udvikling af motorerne mod lavere partikelemission og smøreolieforbrug har forbedret mulighederne for at benytte efterbehandlingsudstyr.

Efterbehandlingsudstyr kan opdeles i følgende:

	oxidationskatalysatorer
	DeNOx-katalysatorer
	partikelfiltre (som normalt også har en katalytisk belægning).

De fleste typer vil kunne eftermonteres på eksisterende køretøjer.

Fabrikanter udvikler filtre, som reducerer partikelmængden, men det kan give problemer at brænde de opsamlede partikler af (regenerere filtret). Partikelfiltre er endnu ikke særlig udbredte, men spås en større udbredelse i nær fremtid pga fokusering på partiklerne.

Oxidationskatalysatorer har længe været en kendt og tilgængelig teknologi. Den generelle reduktionen af svovlindholdet i dieselbrændstoffet har i højere grad muliggjort udnyttelse af begge katalysatorer. Det er således nu blevet normalt, at personbiler og busser er udstyret med katalysator som standard.

Der arbejdes med udvikling af DeNO_x-katalysatorer, som forventes på markedet, når EURO IV-kravene indføres.

Oxidationskatalysatorer reducerer CO- og HC-emissionerne med 80-90%. Da dieselmotorer altid kører med luftoverskud, kan en oxidationskatalysator ikke reducere emissionen af NO_x. Målinger viser, at allerede ved en udstødningstemperatur på knap 100°C begynder katalysatoren at reducere emissionerne.

Partikelemissionen kan øges eller aftage, afhængig af katalysatortemperatur, brændstoffets svovlindhold og katalysatorens aggressivitet og størrelse. Mere præcist vil den opløselige andel af partiklen - SOF (Soluble Organic Fraction) - afbrændes i katalysatoren, hvilket reducerer partikelmængden; men ved katalysatortemperaturer over ca. 350°C starter en svovlomdannelse i katalysatoren [7] samt en frigivelse af svovlforbindelser, der er bundet til katalysatoroverfladen (memoryeffekt) [4]. Dette medfører, at for katalysatortemperaturer over 400°C og svovlindhold over ca. 200 ppm vil der registreres en øget partikelmængde.

Under 13-mode-testen kommer udstødningstemperaturen ved de høje belastninger over 400°C, hvilket betyder, at partikelemissionen oftest vil stige for det vægtede resultat. Men for praktisk kørsel med busser er det sandsynligt, at katalysatortemperaturen i bymæssige områder ikke når de kritiske niveauer.

Katalysatoren har desuden den fordel, at de ikke-regulerede og kræftfremkaldende PAH-forbindelser reduceres væsentligt (80-90%) [2, 3, 4, 6]. Reduktionen af PAH er væsentligt større med en katalysator end ved ændring af brændstofparametre, bl.a. fordi det er konstateret, at der kan forekomme pyrosynthese, som giver en øget PAH-emission i dieselmotorer [2]. Katalysatoren reducerer også partiklernes biologiske aktivitet, målt ved f.eks. Ames test, hvilket indikerer en mindre sundhedsmæssig risiko [4, 6].

De fordele, der under daglig drift opnås ved reduktion i PAH-emissionen og udstødningens mutagenitet ved montering af katalysatorer, vurderes - også med dagens svovlindhold (500 ppm) - som værende større end problemerne med den stigning i partikelmængden, der måles under den vedtagne testprocedure.

Den kommercielle tilgængelighed er god. For en bus/lastbil vil prisen på en oxidationskatalysator være omkring 25.-35.000 kr. og den erstatter samtidig lyddæmperen, som typisk koster ca. 10.000 kr. For en varevogn vil prisen være 8.-12.000 kr.

Katalysatorer er ikke egnet til eftermontering på slidte motorer med højt smøreolieforbrug, idet smøreolieadditiverne reducerer katalysatorens virkningsgrad og i værste fald stopper katalysatoren.

DeNO_x-katalysatorer er under udvikling, men findes endnu kun kommercielt tilgængelige til benzinbiler (som kører lean burn i visse driftssituationer). Introduktionen af DeNO_x-katalysatorer ventes frem mod indførelsen af EURO IV.

Der findes tre typer:

Adsorber-typer, der tilbageholder NOx, indtil der er tilstrækkelig HC i udstødningsgassen, så en reduktion er mulig, princippet kræver ikke noget additiv. Der forventes en reduktion af NOx på 30-40%. Katalysatorer efter dette princip ventes at være tilgængeligt om 3-4 år.

Et andet princip kræver et specielt HC/NOx-forhold før katalysatoren, som f.eks. tilvejebringes ved at indsprøjte 2-3% brændstof efter motoren og før katalysatoren, også her ventes en redukton af NOx på 30-40%. Dette system benyttes allerede på lean-burn benzinbiler og kan derfor forventes til dieselkøretøjer inden for en overskuelig fremtid.

SCR (Selective Catalytic Reduction) katalysatoren kræver tilsætning af ammoniak før katalysatoren. Systemet er udviklet og har gennem flere år været benyttet på stationære motorer og skibsmotorer, men de udvikles nu til lastbil- og busmotorer. Der er gennemført en del forsøg og flere er planlagt [41]. Der er på en lastbil under drift over 45.000 km opnået reduktioner af NOx på 60-73% [10]. Systemet ventes tilgængeligt i løbet af 3-4 år.

De forskellige DeNO_x-katalysatorer ventes at stille krav til brændstofegenskaberne, specielt til svovlindholdet - 10 ppm nævnes ofte som max. værdi. En undtagelse ventes at blive SCR-katalysatoren, da den er udviklet og benyttes til heavy-fuel-typer.

En reduktion af NO_x ved efterbehandlingsudstyr åbner for motorændringer mod bedre brændstofforbrug. Det forventes, at ca. 10% bedre brændstofforbrug kan opnås, samtidig med at NO_x-kravene overholdes.

Der er generelt megen fokus på små partikler (< 2,5 mm), som normalt udgør hovedparten af partiklerne i dieseludstødningsgassen. De små partikler forventes at være mest skadelige, da de kan trænge helt ned i lungerne.

Der er en løbende diskussion om, hvorvidt dieseludstødningsgassens sundhedsskadelige effekter skyldes selve partiklerne eller PAH bundet til partiklerne. Den nyeste viden på området synes dog at være, at små partikler (< 2,5 m m) er væsentligt mere sundhedsskadelige end PAH'er [40].

Da partiklerne fra dieselmotorer normalt alle er små, vil partikelfiltre således også reducere emissionen af små partikler. En enkelt undersøgelse dokumenterer, at der er god opsamlings-effektivitet for alle partikelstørrelser, dog med en let aftagende effektivitet for de allermindste partikelstørrelser [43].

Det primære problem med filtrene er at bortskaffe eller afbrænde de opsamlede partikler. Flere systemer er blevet udviklet for at klare dette:

Brændere, mikrobølger eller elektriske hedeflader, som øger filtertemperaturen til over 600°C.

Filtret coates med en katalyt, som får soden til brænde af under drift.

Tilførsel af et additiv før katalysatoren eller i brændstoffet, hvilket reducerer antændelses temperaturen for soden, så den brænder af under drift.

Kontinuert afbrænding af partiklerne med NO2, som dannes ud fra udstødningsgassen og ilter partiklerne.

Endelig fjerner nogle systemer partiklerne mekanisk, f.eks. ved hjælp af trykluft.

Alle disse systemer har større eller mindre problemer, som f.eks. øget energiforbrug, dårlig pålidelighed, krav til brændstoffet, tilsætning af additiv, høj pris eller stigende NO₂-emission.

Beslutningen om anvendelse af partikelfiltre er således, som så meget andet, en afvejning af fordele mod ulemper.

De partikler, der ikke kan afbrændes (salte, bl.a. fra smøreolierester) bliver i filtret og øger modtrykket. Opsamlingen af partikler, der ikke kan brændes af, betyder, at det er vanskeligt at eftermontere filtre på gamle motorer med stor partikelemission og stort smøreolieforbrug eller på motorer med mangelfuld vedligehold.

Kun enkelte af systemerne er kommercielt tilgængelige. Til en bus ligger priserne for et filter kombineret med katalysator på ca. 55-70.000 kr., men vil normalt erstatte lyddæmperen.

Gennem de forespørgsler, DTI har foretaget, er der kun fundet 2 kommercielt tilgængelige systemer:

CRT-filtre fra Emissionsteknik. Dette system baserer sig på NO2-afbrænding af partiklerne, princippet kræver max. 50 ppm svovl i brændstoffet.

Silentors-filter, som virker ved tilsætning af et additiv til brændstoffet, stiller ikke krav til svovlindholdet. Prisen for additivet er ca. 0,15 kr. pr. liter dieselolie.

Scenariemodellen, som DTI har udviklet til vurdering af dieselkvaliteterne i forrige afsnit, er benyttet til at vurdere betydningen for partikelemissionen af at indføre katalysatorer og/eller filtre i Danmark.

Beregningerne er kun udført for by-scenariet, da der ikke er væsentlig forskel på ændringerne af de totale emissioner for land- og by-scenarierne, og da partikelemissionen betyder mest for nærmiljøet. Desuden er beregningerne begrænset til kun at omfatte scenarie 6 (let diesel med 50 ppm svovl). Der sammenlignes stadig med scenarie 0, som er dagens situation.

Tabel 4.1 Oversigt over de gennemregnede scenarier med forskellige kombinationer af efterbehandlingsudstyr, resultaterne viser de indekserede partikelemissionsresultater for dieselkøretøjerne. Brændstoffet er lav svovl diesel med 50 ppm svovl, scenarie 0 er dagens brændstofsituation.

Scenarieberegningen viser, at en generel eftermontering af katalysatorer (scenarie C og D) giver mindre reduktioner af partikelmængden i forhold til indførelsen af en lav-svovl diesel; men selvom partikelemissionen kun reduceres med op til 6 procent-point, reduceres udslippet af PAH med 80-90%.

Scenarie E og F viser, hvor langt det er muligt at komme ved en generel montering af filtre. Der er i beregningerne opnået op til 95% reduktion af partikelemissionen.

Katalysatorer findes kommercielt tilgængelige til alle typer dieselkøretøjer. De reducerer HC- og CO-emissionerne med ca. 90% og partikelemissionen med op til 20%, forudsat at brændstoffets svovlindhold er under 200 ppm, desuden vil PAH reduceres ca. 80%.

Partikelfiltre findes i begrænset omfang til større motorer. De opsamler partikler med en virkningsgrad på ca. 90%. Filtre monteres normalt i forbindelse med en katalysator, derved opnås samme reduktioner af HC-, CO- og PAH-emissionerne som ovenfor nævnt.

DeNO_x-katalysatorer til dieselkøretøjer ventes på markedet i løbet af 3-4 år. De ventes at kunne reducere NO_x med ca. 40%. Nogle af systemerne vil stille krav til svovlindholdet i brændstoffet.

Katalysatorer og partikelfiltre har, med den foreslåede dieselspecifikation, en god mulighed for at reducere emissionen betragteligt. Der forventes reduktioner både af de regulerede emissioner af HC, CO og partikler samt af de uregulerede PAH'er og af den samlede sundhedsmæssige belastning.

5. Konvertering til gas

Det er muligt at ombygge både diesel- og benzinmotorer til gasdrift, og det har - med større eller mindre succes - været gjort flere gange. I dette afsnit gennemgås de muligheder, fordele og ulemper, der i praksis er konstateret i forbindelse med gasdrift generelt og med ombygning af køretøjer til gasdrift.

Der kan benyttes forskellige gastyper til motordrift. Disse er i det følgende beskrevet sammen med en henvisning til nogle af de hidtidige erfaringer.

LPG (Liquified Petroleum Gas), også kaldet flaskegas, er flydende gas under tryk (ca. 5 bar) og består af en blanding af butan og propan. Gassen produceres i forbindelse med produktion af de flydende brændstoffer, benzin og diesel. LPG har bl.a. været benyttet af busserne i Odense siden 1993 og benyttes nu også af Combus i København. Tidligere var LPG meget benyttet i private biler. Afgiftsdifferentiering i forbindelse med indførelse af blyfri benzin har imidlertid fjernet den økonomiske fordel, men LPG benyttes stadig meget til drift af trucks.

CNG (compressed natural gas) er naturgas, som væsentligst består af methan komprimeret til over 200 bar. CNG har været benyttet af én forsøgsbus i Vejle og anvendes i større stil i adskillige lande, herunder af en busflåde i Sverige.

LNG (Liquified Natural Gas) er naturgas i flydende form. Denne gas har ikke været benyttet i Danmark; men udenlandske forsøg har vist, at den har gode muligheder i transportsektoren.

Biogas består af methan og CO2 og minder således om CNG, sammensætningen kan dog variere noget. Brændværdien er typisk omkring 60% af brændværdien i naturgas, hvilket gør biogas mindre velegnet til transportsektoren.

DME (Dimethyl Ether) er en flydende gas ved 5 bar og 20° C. Den kan benyttes som brændstof i dieselmotorer, men holdes så under et tryk på minimum 5 bar. Der foregår et stort udviklingsarbejde og demonstrationsprojekt i Danmark, derfor behandles dette brændstof ikke indgående i denne rapport.

Der findes flere leverandører af motorer og køretøjer konstrueret til ovennævnte gasformige brændstoffer undtagen DME.

Såvel benzin- som dieselmotorer kan ombygges til gasdrift. En benzinmotor er karakteristisk ved, at brændstoffet tilføres før forbrændingen og tændes med en ekstern energitilførsel, normalt en gnist. Motorer efter dette princip kaldes Ottomotorer, og denne betegnelse vil blive benyttet for at undgå forvekslinger. For at fungere efter dette princip skal brændstoffet have et højt oktantal, dvs. en god bankefasthed. Ved konstruktionen af motoren er der foretaget en optimering til brændstoffets oktantal.

I en dieselmotor indsprøjtes brændstoffet umiddelbart før det skal brænde. På dette tidspunkt er luften i cylinderen komprimeret til et højt tryk og derfor meget varm. Brændstoffet antændes af den høje temperatur uden anden energitilførsel - kompressionstænding. For at fungere efter dette princip skal brændstoffet have et højt cetantal (stor villighed til selvantændelse).

LNG, CNG og LPG har et højere oktantal end benzin og er derfor velegnede til Ottomotorer. DME har derimod et højt cetantal og er derfor egnet som brændstof til motorer med kompressionstænding.

Ombygning af dieselmotorer til gasdrift på LNG, CNG eller LPG inkluderer derfor, at de skal ombygges til gnisttændingsmotorer, eller at man må bevare dieselindsprøjtningen, som så antænder gassen. Ombygning til DME er ikke en realistisk mulighed på nuværende tidspunkt, da det kræver specielt indsprøjtningsudstyr, som er under udvikling.

Udstyr til ombygning fra benzin til LPG tilbydes af flere fabrikanter - primært til personbiler, der normalt bygges, så de stadig kan køre på benzin. Der foretages ingen konstruktive ændringer på selve motoren, og der opnås virkningsgrader på linie med benzin. Men LPG’s bedre oktantal udnyttes ikke til at opnå en øget virkningsgrad.

Naturgas har ikke de samme forbrændingsegenskaber som LPG, og virkningsgraden kan derfor ikke opretholdes uden en opgradering af selve motoren. Ellers gælder samme bemærkninger som ovenfor.

Informationssøgninger viser, at flere virksomheder primært i USA og i Holland kan levere ombygningssæt, nogle tilbyder elektroniske indsprøjtningssystemer og indbyggede diagnosesystemer, som justerer sig selv. Enkelte systemer er udviklet i samarbejde med motorfabrikanten, den såkaldte OEM (Original Equipment Manufacturer), ved eftermontering vil en evt. garanti kunne fortsætte [39].

Ombygning fra diesel til gas er mere kompliceret og kan gøres på flere måder.

Ren gasdrift betyder, at motoren skal ombygges til en egentlig Ottomotor. Det kan vælges at køre støkiometrisk (l=1) eller lean-burn. Ved støkiometrisk forstås, at motoren tilføres præcis så meget luft, som passer til en fuldstændig forbrænding af brændstoffet. En l-sensor i udstødningen sender signaler til en styreenhed, som justerer forholdet mellem brændstof og luft. De fleste almindelige benzinbiler med katalysator kører støkiometrisk.

"Lean-burn" betyder, at der køres med luftoverskud. De nye GDI biler (Gasoline Direct Injection) kører lean-burn i visse situationer.

Ved l=1 reduceres CO-, HC- og NO_x-emissioner i en efterfølgende 3-vejs katalysator. For lean burn reduceres NO_x-emissionerne ikke i en katalysator på grund af luftoverskuddet, men den vil i udgangspunktet være lav, da forbrændingstemperaturen pga. luftoverskuddet er lav.

Der skal tilføjes en gas-karburator eller et gasindsprøjtningssystem i stedet for dieselindsprøjtningssystemet, og der skal tilsluttes et kontrolsystem, der sikrer, at l holdes konstant. En katalysator og et tændingsanlæg skal monteres, tændrørene kan normalt benytte hullerne fra indsprøjtningsdyserne, efter at disse er modificeret.

Da dieselmotorer har et højere kompressionsforhold end Ottomotorer, er det i nogle tilfælde nødvendigt at reducere kompressionstrykket, for at motoren ikke skal banke. Dette kan gøres ved at montere nye stempler eller ved at reducere turboladertrykket, evt. helt fjerne turboladeren. Enkelte har forsøgt at køre uden bankning ved at stille tændingstidspunktet tilbage. Alle modifikationerne medfører tab af virkningsgrad i forhold til den oprindelige dieselmotor.

Dieselmotoren er ikke så velegnet til ombygning til gasdrift som Ottomotoren. Stempeltoppen er udformet specielt til dieseldrift, så dieselolien kan indsprøjtes uden at ramme kolde overflader. Dette er ikke optimalt til brændstof som gas. Olietætningerne omkring ventilstammerne på en dieselmotor er beregnet på overtryk fra indsugningskanalerne. Ved gasdrift drøvles på lufttilgangen, dette medfører en øget og normalt uacceptabel olielækage. Udstødningstemperaturen vil stige væsentligt, dette skydes bl.a. den mindre luftmængde i forhold til diesel. Den termiske belastning kan være større, end hvad dieselmotorens udstødningsventiler og ventilsæder er designet til.

En af de virksomheder, der tilbyder ombygning på det danske marked, er firmaet Alex Jensen Technology A/S. De tilbød og gennemførte for nogle år siden ombygninger af dieselbusser til LPG, som dog gav visse praktiske problemer, og de forventede lave emissionsresultater blev aldrig opnået. Alex Jensen Technology A/S tilbyder i dag ombygning til både LPG og CNG, med hvad Alex Jensen Technology A/S kalder 3. generations teknik. Den praktiske erfaringsdatabase er dog stærkt begrænset, ligesom uafhængige test af f.eks. emissioner, DTI bekendt, ikke findes.

Til en bus vil de nødvendige komponenter inkl. katalysator og tanke beløber sig til ca. 80.000 kr. ekskl. ombygningsomkostninger.

Gasdrift med pilot-diesel-tænding. Hvis man ønsker at undgå montering af tændingssystem m.m., kan gasdrift også foregå ved, at en pilotdieseltænding indsprøjtes og antænder gasblandingen. Denne ombygning er væsentligt mindre omfattende end til ren gasdrift. Men den giver ikke de samme miljømæssige fordele, idet der stadig vil være en partikelemission fra dieseldråberne.

Metoden har i Danmark været testet på en forsøgsbus i Esbjerg, desuden benyttes den på et par stationære naturgasmotorer. Busprojektet blev gennemført i 1986-89. En af konklusionerne var, at bussen røg for meget, men der blev aldrig lavet en egentlig partikelmåling.

Den amerikanske virksomhed OCLI tilbyder ombygninger efter dette princip. Et ombygningssæt til en bus vil koste omkring US$ 4.500, en gennemsnitsombygning af en bus løber op i ca. US$10.000 for en konvertering til CNG, inkl. tanke.

På grund af gassernes mindre energitæthed pr. volumenenhed og Ottomotorers ringere virkningsgrad i forhold til diesel vil tankvolumenet nødvendigvis blive større, for at køretøjet kan køre den samme strækning. For at opnå samme kørselsdistance som for diesel er der behov for ca. det dobbelte gasvolumen, for benzin ca. 1,4 gange større. Da der samtidig er tale om tryktanke, bliver disse tungere end de oprindelige tanke. Der findes gastanke på markedet, for store køretøjer kobles de i grupper, til man opnår det nødvendige tankvolumen.

Dette kan betyde en større ombygning af køretøjet. For en bus kan tankene evt. placeres på taget, dette benyttes på de nye lavgulvsbusser. For benzinbiler beholdes den oprindelige tank normalt og gastanken må placeres i bagagerummet.

LPG-og CNG-tanke til en personbil vil koste ca. 6.000 kr., til en bus/lastbil ca. 50.000 kr. Montering og installation løber op i et tilsvarende beløb.

Motiverne for at benytte gas i stedet for diesel er forventningerne om væsentlige nedsættelser af emissionerne. Det væsentligste er, at for rene gasmotorer, uafhængig af gastypen og uafhængig af anvendelse af katalysator, reduceres partikelmængden med mere end 95% i forhold til en dieselmotor.

For motorer, der er bygget til ren gasdrift og forsynet med 3-vejs katalysator, opnås der reduktioner af NO_x-, HC- og CO-emissionerne med op til 90% i forhold til en dieselmotor uden efterbehandlingsudstyr. Disse værdier er for LPG, mens der for CNG og LNG eller biogas forventes knap så store reduktioner for de gasformige emissioner: 60-80%. Et problem ved naturgas er, at den væsentligste del af HC-emissionen er methan, som vanskeligt omsættes i en katalysator.

Emission fra LPG-drift er lavere end fra benzin, men under transiente forhold er det konstateret, at styresystemerne, der benyttes ved LPG-drift, betyder dårligere l-styring og dermed højere emissioner, men koldstartegenskaberne er væsentligt bedre for LPG end for benzin. Samlet vil en LPG-bil blive bedre i US-transienttesten, således vil en bil (med opvarmet katalysator) kunne klare ULEV-kravene (Ultra Low Emission Vehicle) i Californien [24].

Til systemer med diesel-pilot-tænding er forventningerne ikke så store. Uden katalysator vil emissionen af HC stige, og partiklerne vil reduceres med ca. 50% i forhold til dieseldrift, men det vil afhænge meget af den andel, dieselbrændstoffet udgør. En reduktion af HC og CO vil være muligt i en katalysator.

Omkring indflydelsen på den såkaldte "drivhus-effekt" eller GWP (Global Warming Potential) er der lavet flere undersøgelser med modstridende resultater, primært fordi sådanne opgørelser er svære at afgrænse og definere. Mest korrekt synes de såkaldte vugge-til-grav opgørelser at være, hvor der tages hensyn til alle aspekter af energiforbrug og til alle drivhusgasser, ikke kun CO₂.

Emissionen af CO₂ afspejler brændstofforbruget. Brændstofforbruget vil stige ved ombygning fra diesel. Da virkningsgraden for en Ottomotor ikke er så god som for en dieselmotor, og da tankene vejer ekstra, vil CO₂-emissionen stige. Dette kompenseres i nogen grad af, at der er forholdsvis mere brint i gas end i diesel, hvilket betyder, at samlet vil CO₂-emissionen ikke ændres væsentligt.

Drivhuseffekten er analyseret nærmere i to kilder. I disse foretages omregninger af CH₄- og N₂O-emissionen til CO₂-ækvivalenter for vugge-til-grav. Diesel viser sig at være væsentligt bedre end CNG og LPG. Benzin er dårligere end diesel, men bedre end gas [23, 31].

Der findes få undersøgelser af uregulerede emissioner fra gasmotorer, der muliggør sammenligning med dieselmotorer. Emissionen fra benzin-, LPG- og CNG-motorer af formaldehyd, acetaldehyd og PAH'er er væsentligt lavere end fra dieselmotorer [24, 31]. Men det fremgår ikke, om målingerne er udført på motorer med eller uden efterbehandlingsudstyr, hvilket ventes at have en større indflydelse end de fundne forskelle, se evt. afsnit 4.1.

De miljømæssige forventninger til konverterede dieselmotorer er ikke så store som til fabriksmotorer. Fabriksfremstillede motorer er tilpasset brændstoftypen gennem et grundigt udviklingsarbejde på fabrikkerne. Dette arbejde kan ikke gennemføres på de forskellige motorer, der konverteres; derfor kan man ikke forvente samme emissionsværdier.

De få målinger af regulerede emissioner, der er udført på DTI af ombyggede dieselbusser viser, at det er yderst sjældent, at der i praksis opnås så lave gasemissioner, som der forventes.

Tankning af LPG-køretøjer kræver et net af tankningssteder, som ikke længere er udbredt i Danmark, og som kræver distribution ved hjælp af tankbiler. For busser i fast rute eller for vognmænd kan der etableres tankningsanlæg i forbindelse med deres garagefaciliteter. Der skal suppleres med en del tankningsanlæg rundt om i Danmark, før det bliver attraktivt for privatbilister at gå over til LPG igen. Tanktrykket vil være ca. 5-20 bar og kræver specielle sikkerhedsforhold, men erfaringerne er gode [31].

LPG koster på en dansk servicestation ca. 4,30 kr./l. Tages der hensyn til brændværdi og motorvirkningsgrad, skal der ca. 2 l LPG til at erstatte 1 l diesel til ca. 5,80 kr./l.

LPG-tankningsfaciliteter er ikke dyre og vil normalt blive stillet til rådighed af gasleverandøren.

Tankning af CNG kræver, at der etableres en kompressorstation, som kan øge trykket fra ledningstrykket fra 3-4 bar til de 200-300 bar, der benyttes i tankene. Distributionssystemet er til rådighed i form af naturgasnettet. Fra en langsom fyldestation (over natten) kan tankningen gennemføres med et energiforbrug på ca. 3,5% af den overførte energi. En hurtigfyldning vil bruge 5-7% af den overførte energi og vil ikke kunne fylde tankene helt [23].

Naturgas i rørsystemet vil indeholde små mængder urenheder og vanddamp, og det kræver en omhyggelig filtrering for at kunne udnytte gassen i køretøjer.

En CNG-tankningsstation til hurtigfyldning er dyrere end en langsom fyldestation. Den, der blev benyttet i Vejle-projektet i 1994, var en hurtig station og blev budgetteret til 1,2-1,6 mill. kr. Prismæssigt er der naturligvis stor forskel på, om der skal leveres én fyldestation, eller der skal opbygges et net.

Som et alternativ kan CNG tankes fra LNG, dvs. der leveres LNG produceret på et større anlæg. LNG opbevares ved lavt tryk (0-5 bar overtryk), men ved lav temperatur, ca. -162°C. Tankningsudrustningen indskrænker sig til en LNG-pumpe, som pumper den gasmængde, der skal tankes op til 200-300 bar, denne fordampes i en fordamper, dermed påfyldes der reelt CNG. Dette anlæg er mindre kompliceret og billigere end en kompressorstation, men det kræver en produktion af LNG, som ikke findes i Danmark.

Motorfabrikkerne udfører et grundigt udviklingsarbejde på motorer tilpasset forskellige anvendelser og brændstoftyper. Motorerne optimeres med hensyn til driftssikkerhed, levetid, ydeevne og emissionsforhold, hvilket kræver, at alle motorens dele er tilpassede med hensyn til funktion og drivmiddel. Man kan ikke ændre på en enkelt enhed og forvente, at alt det øvrige stadig er optimalt.

Dieselmotorer, der ombygges fra et brændstof til et andet, kan ikke forventes at nå samme niveau som fabriksnye motorer, hverken driftmæssigt eller emissionsmæssigt. Benzinmotorer er forholdsvis lette at konvertere til gas, men virkningsgraden kan ikke forventes at blive så god som ved fabriksgasmotorer.

Erfaringen fra de danske projekter med gasdrevne bybusser viser også, at har man valgt at udskifte motoren med en fabriksudviklet gasmotor i stedet for at ombygge motoren til gasdrift, så har projektet en langt større chance for at blive en succes. Det betyder samtidig meget, hvor motiveret reparationsmandskabet er. Det er vigtigt at sørge for en god uddannelse samt sikre en god teknisk opfølgning og teknisk støtte til projektet i flere år.

Emissionsmæssigt er fabriksfremstillede gasmotorer med katalysator bedre end diesel på NO_x, HC, CO og partikler, men ikke på driftsudgifter (dieselmotorernes slidstyrke) og CO₂. Motorer ombygget til gas kan blive bedre end diesel emissionsmæssigt, men holdbarheden og pålideligheden er ikke tilstrækkelig.

De hidtidige danske erfaringer (Esbjerg, Odense, Vejle og København) med gasbusser viser tydeligt, at selv fabriksfremstillede motorer kan have tekniske driftsproblemer i daglig drift. Med ombyggede motorer og køretøjer må man forvente endnu flere vanskeligheder.

Referenceliste

1) "European Programme on Emissions, Fuels and Engine Technologies (EPEFE)" ACEA, europia.

2) "Catalytic upgrading of diesel fuels and the effect on emission properties especially PAH and genotoxity measured by Ames test for 3 selected loads of a "13-mode test", Haldor Topsoe A/S, Danish Technological Institute and Department of Environmental and Occupational Medicine, Aarhus University, Denmark. Environmental catalysis, May 1-5, 1995.

3) "Effect of catalytically upgraded diesel fuels on emission properties, especially PAH and genotoxicity for three motors." Haldor Topsoe A/S, Danish Technological Institute and Department of Environmental and Occupational Medicine, Aarhus University, Denmark. IMechE Seminar Publication 1997-1.

4) "Effect of Upgraded Diesel Fuels and Oxidation Catalysts on Emission Properties, Especially PAH and Genotoxicity." Haldor Topsoe A/S, Danish Technological Institute and Department of Environmental and Occupational Medicine, Aarhus University, Denmark. SAE 973001.

5) "Impact of Polyaromatics, Sulphur and Fuel Viscosity on the Exhaust Emissions from Advanced Mercedes-Benz Diesel Engines", Mercedes-Benz and Shell, MTZ 58 (1997) 9.

6) "The influence of an Oxidation Catalytic Converter on the Chemical and Biological Characteristics of Diesel Exhaust Emissions", DTI og Instituttet for Miljø- og Arbejdsmedicin, SAE 940241.

7) "Einfluss von Oxidationskatalysatoren auf die Partikelemission und - zusammensetzung." MTZ 57 (1996) 3.

8) "Einfluss der Kraftstoffqualität auf das motorische Verhalten und die Abgasemissionen von Nutzfahrzeug-Dieselmotoren." MTZ 53 (1992) 10.

9) "Potential des Dieselkraftstoffes zur Senkung von Partikel- und NO_x-Emissionen von Nutzfahrzeugen." MTZ 54 (1993) 10.

10) "State of the Art and Future Potential for DeNO_x Catalyst Systems for Light- and Heavy-duty Diesel Engines", R.A.Searles, AECC samt fax fra Mr. Searles.

11) "Der Einfluss von Kraftstoffeigenschaften auf die Abgasemissionen moderner Dieselmotoren von Mercedes-Benz", MTZ 55 (1994) 1.

12) "Fuel Composition Effects on Heavy-Duty Diesel Particulate Emissions", SAE 841364.

13) Winter Diesel Fuel Quality Survey, Worldwide 1997. Paramins

14) Paramin Post. Nr. 3, 1997

15) Zum Einfluss der gekühlten AGR auf das Emissions- und Verbrauchverhalten von Pkw-DI-Dieselmotoren mit Common-Rail-Einspritzung. MTZ 58 (1997), Nr.1, s. 58-65.

16) "Characterization of Fuel and Aftertreatment Device Effects on Diesel Emissions", Health Effects Institute, Research Report No.76, September 1996.

17) "Emissionsmätningar på två tunga fordon med och utan CRT filter", AB Svensk Bilprovning for Svenska Emissionsteknink AB dateret 1997.02.24.

18) "Experience with a New Particulate Trap Technology in Europe", SAE 970182.

19) "Vejtransporten - i tal og tekst, 1997", De danske bilimportører, okt. 1997

20) "Energistatistik 1996", Energistyrelsen, sept. 1997

21) "Byområders trafikskabte luftforurening", Vejdirektoratet, 1996.

22) "A Study of the Regeneration Characteristics of Silicon Carbide and Cordierite Diesel Particulate Filters Using a Copper Fuel Additive", SAE 970187

23) "Notat vedrørende emissioner ved brug af DME, CNG, LPG, H₂, og methanol til transportformål. En sammenligning med konventionel benzin- og dieselanvendelse med hovedvægt på anvendelse til persontransport i busser", John Bøgild Hansen, Haldor Topsøe A/S, okt. 1995.

24) "Anvendelse af LPG i biler", Jon R.Bang, Teknologisk Institut (Norge), april 1997.

25) www.autogas.n1/autocom/techref.htm (dateret 11/19/96)

26) "Substitution of Diesel Fuel by Gaseous Fuel", TNO.

27) "The Volvo THG103 low-emission CNG engine", Technology Report, No.1, 1992.

28) "Using LNG to Produce CNG", www.ch-iv.com/cryo/lcng1.htm, (en oversættelse af et indlæg af Jeff Beale, CH-IV ved konferencen i Biennial Conference of the International Association of Natural Gas Vehicles.)

29) "Luftkvalitet i danske byer", TEMA-rapport fra DMU, 16/1997

30) "Natural gas as fuel in city buses", MARINTEK, Per Magne Einang, Dag Stenersen.

31) "Natural gas powered vehicles and transport fuels", TNO, D.M.Heaton, J. van der Weide, 1994.

32) "Overview of North American natural Gas for Vehicles (NGV) Engine Developments", 1991, Bernard A. James, BC Gas Inc.

33) "Et beslutningsgrundlag til brug for fastsættelse af en endelig specifikation for let diesel", DTI, 1991.

34) "Transportsektorens miljøbelastning", Trafikministeriet, 1994.

35) "Kortlægning af kørselsprofiler", DTI, 1996.

36) "Gasdrevne bybusser i Odense", DTI, 1993.

37) "State of alternative fuel technologies", SAE SP-1274, 1997, (SAE 971661)

38) "A summary of the major manufacturers of equipment", www.autolpg.com/autocom/enredact.htm, dateret 3/1297.

39) "Facts about CNG & LNG conversion", Alternative fuel information, U.S. Department of Energy.

40) "Sundhedsmæssig vurdering af luftforureningen fra vejtrafik", Miljøprojekt nr. 352, Miljøstyrelsen.

41) "Requirements, Technical Feasibility and Cost of Exhaust Standards for Heavy Duty Vehicle Engines for the Year 2000 in the European Community", Federal Environmental Agency, Berlin, June 1996.

42) ADAC Motorwelt 8/96.

43) "Nano-Particle Reduction with Traps - State of the Art", 18.9.97, VERT- projektet.

44) "Testing the effects on the exhaust emissions of a diesel additive, GBX3975i", MTC 9436 S, AB Svensk Bilprovning 1995/04.

Appendiks A

Dette afsnit er skrevet af Oliebranchens Fællesrepræsentation (OFR). Afsnittet er OFR's vurderinger alene. Indholdet er dog afstemt med DTI gennem en række arbejdsmøder.

Oliebranchen har i denne redegørelse belyst de tekniske, økonomiske og miljømæssige konsekvenser ved en ændring af dieselkvaliteten i Danmark som beskrevet i 7 scenarier:

De første fire scenarier er specificeret i oplægget til denne undersøgelse, de sidste tre er tilføjet af oliebranchen og DTI, idet reduktion af svovlindholdet i praksis repræsenterer den eneste realistiske mulighed for en hurtig introduktion af en ny dieselkvalitet, samtidig med at der tages hensyn til de forventede fremtidige EU krav vedrørende svovlindholdet i dieselolie.

Kapaciteten på de 2 tilbageværende raffinaderier i Danmark er henholdsvis ca. 3,5 og 5,5 millioner tons råolieindtag pr år. I international sammenhæng er de danske raffinaderier små, og de har ikke installeret komplekse konverteringsanlæg, som fortrinsvis findes på større raffinaderier i Europa og ude i verden: cat cracker, hydrocracker, residfiner og gasificeringsanlæg.

Den danske raffinaderikapacitet er af samme størrelsesorden som det danske marked for olieprodukter, men da der også importeres en del produkter, og da behovet for svær fuelolie i de senere år er stærkt reduceret, betyder det, at omkring ¹/₃ af den danske produktion af olieprodukter må eksporteres.

I de sidste par årtier har raffinaderibranchen i Europa været karakteriseret ved overkapacitet og manglende indtjeningsevne. Dette har betydet - og betyder fortsat - rationaliseringer i form af lukning af mindre anlæg og sammenlægning til større produktionsenheder. I denne periode er ca. ¹/₃ af den europæiske raffinaderikapacitet forsvundet. I Danmark blev således Kuwait Petroleums raffinaderi i Stigsnæs lukket i 1997.

Den danske råolieproduktion i Nordsøen er efterhånden meget større end kapaciteten på de danske raffinaderier, og dansk råolie tegner sig naturligt for en væsentlig andel af de danske raffinaderiers forsyning. I en årrække er det ene af raffinaderierne således blevet forsynet direkte med rørledning, og dette raffinaderi har tilpasset sin struktur til udelukkende at oparbejde dansk råolie. Det andet raffinaderi kan lettere skifte mellem råolier fra forskellige felter, men også her indgår den danske råolie som et vigtigt element.

På grund af de økonomiske realiteter, men nok også fordi det umiddelbart forekommer rigtigt at anvende dansk producerede råvarer, kan råolietypen kun i begrænset omfang betragtes som en variabel. En væsentlig del af det danske forbrug af olieprodukter vil også fremover skulle produceres ud fra dansk Nordsø-råolie.

Råolier er forskellige, og de forskellige typer medfører forskelle i produktegenskaber og produktionsforhold. En speciel ulempe ved den danske råolie er, at den sætter grænser for, hvad der kan opnås med hensyn til forbedring af vægtfylde og cetan-egenskaber for dieselproduktionen.

Siden slutningen af 1970'erne har raffinaderierne herhjemme investeret store beløb i isomeriseringsanlæg til benzin og anlæg til afsvovling af gasolie for at kunne møde nye og krævende produktspecifikationer. Dette har ikke væsentligt forbedret indtjeningsevnen, som er utilstrækkelig til at møde almindelige forrentningskrav. Noget tilsvarende vil også gælde de investeringer, raffinaderierne er i gang med for at møde kravet om et lavere benzenindhold i benzin.

I modsætning hertil har olieselskaberne i Sverige gennem en relativt stor afgiftsdifferentiering været i stand til at foretage meget store investeringer i produktion af svensk miljøklasse 1- diesel. Investeringerne har kunnet betales tilbage på kort tid.

Den efterfølgende tabel viser de nuværende dieselspecifikationer samt de specifikationer, der fremgår af Ministerrådets fælles holdning vedrørende fremtidens brændstoffer. Specifikationerne for 2000 (og måske 2005) er endnu ikke endelig fastlagt, men forhandles i disse måneder i EU systemet.

Tabel 9

Den egenskab ved dieselprodukterne, der har størst direkte indflydelse på partikelemissionen antages at være svovlindholdet, og indirekte er svovlindholdet af endnu større betydning. Den hidtil kendte teknologi inden for efterbehandling af dieseludstødningen kræver nemlig et lavt svovlindhold i dieselolien, og effekten på partikelemissionen ved at montere katalysatorer og filtre er af en helt anden størrelsesorden end den direkte effekt, som en ændring af brændstoffet kan bringe.

Svovlindholdet er derfor specielt i fokus i denne undersøgelse.

 Bestræbelserne på at udvikle mere miljøvenlige dieseltyper har været rettet dels mod en reduktion af svovlindholdet, dels mod et lavere kogepunkt. Olieprodukter er sammensat af mange forskellige kulbrinter, således at man i stedet for et specifikt kogepunkt må angive et interval. T95, som er den temperatur, hvor 95% af produktet er destilleret, angives oftest som den afgørende variabel i denne henseende.

Dieselolie produceret fra dansk råolie har relativt ringe cetan-egenskaber. Cetanindeks og cetantal er udtryk for oliens letantændelighed ¹, og det kan være vanskeligt at opnå det ønskede niveau, og endnu vanskeligere at imødekomme krav om et højere cetantal. Reduktion af T95 medfører netop, at cetanegenskaberne forringes, og for produktion ud fra dansk råolie udgør balancen mellem et lavt kogepunkt og et højt cetantal noget af en gordisk knude.

¹ Cetantallet er i høj grad afhængigt af den anvendte råolie, men kan i nogen grad forbedres ved tilsætning af et egnet additiv. Tallet bestemmes ved en tidskrævende måling på en speciel prøvemotor. Cetan-index er et tal, der beregnes ud fra diesel-oliens karakteristika, hovedsageligt vægtfylde og kogepunktsinterval. Cetantal og cetanindex ligger normalt tæt på hinanden, men ved additivering kan cetantallet bringes op på et niveau, der ligger 3-4 enheder over cetanindex.

Nedenstående er dette forhold videre diskuteret sammen med nogle andre generelle betragtninger om produktionsteknik, ordnet under to hovedoverskrifter: Ændring af destillationsområde, og Reduktion af svovlindhold:

4.1 Ændring af destillationsområde

Begrænset produktionskapacitet for diesel med lavt kogepunkt:

Ultralet diesel er specielt karakteriseret ved et meget lavt slutkogepunkt (T95 er sat til 325 ^OC imod 370 ^OC for let diesel) og i vurderingen af muligheder og problemer i forbindelse med kogepunktsreduktion vil de forhold, der nedenfor er beskrevet for ultralet diesel være gældende generelt for enhver produktion med så lavt slutkogepunkt.

I et tidligere studie i 1991 undersøgte olieselskaberne muligheden for at forsyne hele det danske marked med ultralet diesel [33]. Konklusionen dengang var, at kapaciteten kun rakte til knap ¹/₃ af det danske marked, som i 1996 var på ca. 1,7 millioner tons. Det ønskede destillationsområde udgjorde den vigtigste begrænsning.

I forhold til situationen i 1991 er den eneste væsentlige ændring, at ét af de tre raffinaderier i mellemtiden er blevet lukket. Det betyder, at potentialet for forsyning af ultralet diesel fra de to tilbageværende danske raffinaderier også i dag er væsentligt mindre end det totale danske dieselmarked.

I dag bliver beskedne mængder ultralet diesel produceret på det ene af de to danske raffinaderier. Der fremstilles på årsbasis ca. 30.000 tons, og selvom produktionen godt kan sættes noget i vejret, kan den i praksis ikke overstige ca. 100.000 tons om året.

På det andet raffinaderi antages det, at grænsen for produktion af ultralet diesel ligger en del højere, men med den nuværende struktur kan raffinaderierne tilsammen altså ikke forsyne hele det danske dieselmarked med et produkt, der har et så lavt kogepunktsinterval.

En markant større produktion af ultralet diesel vil betyde, at raffinaderiernes produktionskapacitet ikke vil blive udnyttet optimalt. Produktionen af dieselbrændstof vil falde og produktionen af fyringsgasolie og svær brændselsolie vil stige.

Der er en stadig faldende efterspørgsel på fyringsgasolie og svær brændselsolie. For at undgå at skulle eksportere større mængder af disse produkter, samtidig med at der produceres tilstrækkelige mængder ultralet diesel, vil det være nødvendigt at lade al produktion af jet-fuel indgå i dieselfraktionen, hvorved imidlertid cetanindexet vil blive for lavt.

Som allerede nævnt er cetanegenskaberne ikke så gode for dieselolie produceret fra dansk råolie. En forværring kan derfor være kritisk, ligesom en forhøjelse af den nuværende specifikation kan umuliggøre brugen af dansk Nordsøråolie på de danske raffinaderier.

Den nødvendige forbedring af cetanindex kan opnås ved at anvende mere paraffinske råolietyper, som for eksempel libysk, algiersk eller Ekofisk råolie. Andre kendte Nordsø-råolier kan ikke anvendes.

Alternativt vil det være nødvendigt at investere i anlæg - som i Sverige - til hydrogenering af dieselolien (aromatmætning) og dermed forbedring af cetantallet.

En væsentlig forøgelse af produktionen af ultralet diesel vil således betyde enten anvendelse af usædvanlige - og dyrere - råolietyper eller formentlig helt urealistiske investeringer. Under alle omstændigheder vil Danmark i givet fald blive nødt til at dække hele sit behov for jet-brændstof (ca. 720.000 tons pr. år) gennem import.

Selv en beskeden reduktion af T95 fra 370 til 360 °C vil skabe problemer. Populært sagt skal der produceres vinterdiesel hele året, hvilket betyder, at dieselproduktionen reduceres med ca. 5% i ²/₃ af året, og en større del af raffinaderiernes eksport kommer til at bestå af vanskeligt afsætteligt svær brændselsolie og fyringsgasolie, med reduceret indtjening til følge.

Tænkes en sådan ændring gennemført som EU-specifikation, vil 5% af Europas gasolieforbrug, eller 9% af dieselforbruget, skulle importeres. En ubalance af denne størrelsesorden vil føre til investeringer, der skaber balance mellem produktion og forbrug. I dette tilfælde vil der blive investeret i hydrocrackere, men investeringen vil med sikkerhed ikke ske på de små danske raffinaderier, som derfor vil blive mindre konkurrencedygtige.

4.2 Reduktion af svovlindhold

Afsvovling er en katalytisk proces, hvor svovlforbindelserne reagerer med brint og danner svovlbrinte. Afsvovlingsgraden påvirkes af:

- space velocity (fødemængde i forhold til katalysatormængde)

- temperatur

- brint-partialtryk

- katalysatoraktivitet

Med faldende space velocity - og øvrige parametre uændrede - vil afsvovlingsgraden forøges. Således:

Medens der allerede er foretaget investeringer på de danske raffinaderier, der gør det muligt at opnå et noget lavere svovlindhold, så vil et meget lavt niveau - under måske 50 ppm - kræve væsentlige produktionstekniske ændringer, enten et reduceret gennemløb med det eksisterende katalysatorvolumen, eller et væsentligt øget reaktor- /katalysatorvolumen med samme gennemløb, hvilket er investeringskrævende.

Øges temperaturen i afsvovlingsprocessen, øges afsvovlingsgraden. Eksempelvis vil en temperaturøgning på 40 - 45 ^OC reducere svovlindholdet fra 500 til 50 ppm. Der er dog grænser for, hvor meget temperaturen kan sættes op, både af hensyn til udstyr, katalysatorer og misfarvning af produktet. Endvidere betyder en højere temperatur hurtigere koksaflejring på katalysatoren, som derfor hyppigere skal regenereres eller udskiftes, med lavere servicefaktor og større omkostninger som konsekvens.

I et eksisterende anlæg kan en højere afsvovlingsgrad opnås ved en kombination af reduceret gennemløb og højere temperatur. Det reducerede gennemløb betyder naturligvis, at anlæggets faste udgifter skal fordeles på et mindre volumen.

Et højere brintpartialtryk vil også øge afsvovlingsgraden. Ekstra brint kan bringes til veje enten ved investering i anlæg til oprensning af "overskudsbrint" og kompressorer til at returnere brinten til processen, eller der kan investeres i egentlige brintanlæg, som ud fra en kulbrintestrøm producerer brint og CO₂, hvilket i denne forbindelse ikke er uvæsentligt. For hver ton brint, der skal produceres, stiger CO₂ emissionen med ca. 6-10 tons, afhængigt af råmaterialet.

Som nævnt har de to danske raffinaderier siden det sidste studium i 1991 investeret betydelige beløb i ny afsvovlingskapacitet, sådan at situationen i dag er væsentligt ændret. Begge raffinaderier antager, at de ved at udnytte det eksisterende udstyr til grænsen og ved mindre ændringer af blandesystemer nu har mulighed for at reducere svovlindholdet i den mængde let diesel, der sælges her i landet, fra 500 til i størrelsesordenen 50 - 100 ppm. ²

Foruden ændringen af blandesystemer sker svovlreduktionen på bekostning af et øget energiforbrug og hyppigere udskiftning af afsvovlingskatalysatorer. Raffinaderierne har forskellige mængder brint til rådighed for en sådan yderligere afsvovling, men begge skønner i øjeblikket, at den nuværende brintproduktion vil være tilstrækkelig - i det ene tilfælde kun akkurat tilstrækkelig - uden at foretage nye, meget store investeringer.

10 ppm svovl er helt uden for rækkevidde med det eksisterende produktionsudstyr.

² målt efter ASTM D4294

4.3 Produktegenskaber

Dieselprodukternes egenskaber hænger sammen, og en ændring af én egenskab i en ønsket retning kan medføre, at en anden egenskab ændres i uønsket retning.

Den nedenstående tabel viser egenskaberne for produkter fremstillet ved raffinering af en Statfjord råolie. Eksemplet tjener til at vise sammenhængen mellem en række egenskaber, når henholdsvis destillationsinterval og svovlindhold varierer.

Tabel 10

De første to kolonner viser effekten af at ændre kogepunktet. Det lavere kogepunktsinterval for ultralet diesel medfører en reduktion af vægtfylde og af tri-aromater, hvilket er gavnligt for partikelemissionen, hvorimod reduktionen af cetanindex ikke er det.

Kolonne 3 og 4 indikerer, hvorledes produkterne i kolonne 1 og 2 ændres ved afsvovling til 50 ppm i en kraftig hydrogeneringsproces. Reduktionen af svovlindholdet medfører en betragtelig reduktion af indholdet af højere aromater (som hovedsageligt konverteres til mono-aromater). Samtidig opnås en reduktion af vægtfylde samt en forbedring af cetanindex.

En reduktion af partikelemissionen ved ændringer i dieseloliens sammensætning kan søges opnået gennem reduktion af svovlindholdet eller af slutkogepunktet - eller ved en kombination. For de danske raffinaderier vil en reduktion af svovlindholdet give det bedste resultat, være hurtigst gennemført og vil medføre de laveste omkostninger.

En væsentlig reduktion af slutkogepunktet vanskeliggøres af den danske Nordsø-råolies sammensætning. Cetanegenskaberne bliver meget hurtigt kritiske, og kan i praksis kun korrigeres gennem væsentlige og tidskrævende investeringer.

5. Forsyning via import

På landsplan sælges ca. 2 millioner m³ diesel gennem service- og diesel-stationsnettet. Heraf anslås ca. 100.000 m³ at være ultralet diesel. I HT-området sælges skønsmæssigt 200.000 m³, hvoraf 10% antages at være ultralet.

Det kan ikke med sikkerhed siges, hvor stor en del af det danske dieselforbrug, der i givet fald ville kunne stilles til rådighed fra udlandet. Dette vil bl. a. afhænge af den valgte kvalitetstype. Det antages dog, at forbruget i Storkøbenhavn ville kunne dækkes.

Den ekstra pris, Danmark må betale for en svovlfattig diesel, afhænger af specifikationen og de aktuelle markedsforhold. På baggrund af de gældende markedsforhold kan nedenstående prisforskelle forventes:

Tabel 11

Disse produkter handles ikke i nævneværdig grad på de internationale produktmarkeder - kendes måske slet ikke - og merpriserne må ses som en indikation, baseret på begrænsede mængder. Hvis en stor andel af Danmarks dieselforbrug skulle skaffes ved import af et af disse specialprodukter, ville efterspørgslen medføre en kraftig forhøjelse af merprisen ud over det her anførte, for visse af produkterne ville merprisen kunne andrage op til det dobbelte.

6. Scenarier

6.1 Nuværende let diesel erstattes af ultralet diesel

6.2 Nuværende let diesel erstattes af ultralet diesel, max. 50 ppm

6.3 Nuværende let diesel erstattes af ultralet diesel, max. 10 ppm

Som beskrevet i punkt 4.1 kan de danske raffinaderier ikke umiddelbart producere tilstrækkelige mængder ultralet diesel til at forsyne det nuværende marked for let diesel. En sådan omlægning vil for begge selskaber kræve meget drastiske ændringer i produktionsforholdene og meget væsentlige investeringer, specielt i processer, der kan forbedre cetantallet.

De to raffinaderier vurderer mulighederne for at foretage sådanne investeringer forskelligt. Det selskab, der i dag producerer begrænsede mængder ultralet diesel, anser det ikke for en realistisk mulighed. Ud over de investeringer, der vil være nødvendige på det andet raffinaderi, vil der her også skulle opføres en ny brintfabrik.

Meromkostningen vil derfor formentlig betyde, at denne produktion ikke vil blive konkurrencedygtig. Produktionen af ultralet diesel vil kunne øges til de nævnte ca. 100.000 tons om året, men ikke mere.

Det andet selskab forventer at være i stand til at producere omkring 1 million tons om året - efter at have foretaget de nævnte investeringer, som anslås at andrage 200-250 millioner kr. og kræve minimum 2½ år at gennemføre. Der vil blive tale om en kraftig hydrogeneringsproces, som i brintproduktion og højere energiforbrug vil øge CO₂-emissionen med ca. 75.000 tons/år. De ekstra produktionsomkostninger forventes at andrage ca. 40 $/ton.

Investeringen vil levere et dieselprodukt med et svovlindhold på ca. 5 ppm, og under forudsætning af, at produktet under distribution kan holdes tilstrækkeligt adskilt fra andre produktstrømme med et højere svovlindhold, vil betingelserne i alle tre scenarier være opfyldt.

Inden for den nævnte beløbsramme kan de nævnte 100.000 tons fra det første raffinaderi leveres med et svovlindhold ned til ca. 50 ppm, men i scenario 3 med 10 ppm svovl vil heller ikke denne produktion være mulig.

Dansk produktion kan således ikke dække hele behovet, og den øvrige del af markedet (min. 600.000 tons i scenario 1 og 2 og 700.000 tons i scenario 3) vil skulle importeres. Der findes ikke noget marked - og derfor ikke nogen etableret prisdannelse - for så store mængder af disse produkter, men det anslås, at meromkostningen ved import vil andrage henholdsvis mindst 15 $/ton, 25 $/ton og 35 $/ton for de tre scenarier, plus den prisstigning, som denne nye efterspørgsel vil fremkalde (jvnf. punkt 5). Hertil kommer meromkostningen ved at skulle eksportere større mængder fyringsolie og importere hele landets forbrug af jet-brændstof.

6.4 Københavnsområdet forsynes med ultralet diesel med max. 50 ppm S (10%, 50% og 100% af markedet)

Når kun københavnsområdet skal forsynes med dette produkt, vil det som anført ovenfor kunne fremstilles i den nødvendige mængde - efter en investering med en tidshorisont på 2½ - 3 år og med en merom-kostning på ca. 40 $/ton.

Herudover vil der imidlertid blive tale om en væsentlig fordyrelse i distributions- og salgsleddet. Det er opgivet som en forudsætning, at produktet skal være generelt tilgængeligt i Københavnsområdet, og såfremt markedsdækningen ikke er fuldstændig, betyder det, at der skal opbygges et 2-strenget dieselsystem. Dette er i modstrid med al driftsøkonomisk logik og må betragtes som helt urealistisk:

a) Ingen af selskaberne har tankkapacitet på servicestationerne, der giver mulighed for udlevering af 2 dieselkvaliteter.

b) Det kan heller ikke forventes, at der bliver frigjort tilstrækkelig kapacitet, når 98 oktan benzin med blyerstatningsadditiv engang forsvinder fra markedet. Dels vil dette vare adskillige år, dels er der andre produktkombinationer (i benzinmarkedet), der klart vil have prioritet frem for en ekstra dieselkvalitet.

c) Etablering af et tostrenget udleveringssystem på alle service- og dieselstationer i HT-området vil kræve investeringer på ca. 70 millioner kr. Der er 274 servicestationer i HT-området, som alle skal udstyres med en ny nedgravet tank samt pumpe og udleveringsstander.

d) Lager- og udleveringsfaciliteterne tillader ikke, at et alternativt produkt indføres, uden at et andet dieselprodukt udgår, eller at der bygges tanke og udleveringsramper.

Det er derfor ikke realistisk at forestille sig en delvis markedsdækning af Københavnsområdet. Den eneste mulighed, der kan have nogen grad af realisme, vil være at fastholde et énstrenget dieselsystem og levere det nye produkt eksklusivt til et defineret geografisk område. Omkostningerne på depotsiden undgås ikke, men der vil ikke blive tale om investering i servicestationsnettet.

Såfremt man i HT-området indfører et specialprodukt, enten geografisk afgrænset eller som et to-strenget dieselsystem, så vil det meget hurtigt få konsekvenser i forholdet til de øvrige større byer i landet. Det er ikke realistisk at forestille sig, at disse byer ikke vil kræve samme behandling som København.

Der vil derfor enten blive tale om et to-strenget dieselsystem i resten af landet, hvilket vil medføre en yderligere investering på 250-300 millioner kr. i servicestationsnettet og et måske lignende beløb i depotfaciliteter, eller man vil ad denne vej generelt komme til at erstatte let diesel med "Københavnerdieselen" og dermed have indført den situation, der dækkes af punkt 6.2.

En "Københavner"-løsning kan derfor under ingen omstændigheder anbefales. Den er urealistisk, den vil kræve helt overflødige investeringer, og den vil alligevel hurtigt blive landsdækkende.

Meromkostningen for eventuelle importmængder af dette dieselprodukt er den samme, som vil gælde for scenario 2, punkt 6.2.

6.5 Svovlindholdet i nuværende let diesel reduceres til max. 200 ppm

Begge raffinaderier forventer at kunne nedbringe svovlindholdet i let diesel til 200 ppm uden nye, store investeringer. Dette kan ske ved mindre ændringer af gasolieblandesystemet, højere energiforbrug i eksisterende afsvovlingsanlæg samt hyppigere katalysatorudskiftning.

Meromkostningen i forhold til nuværende let diesel forventes at være 5-10 $/ton, og produktionen vil medføre ekstra emission af ca. 2.000 tons CO₂ /år.

Investeringen forventes at være 10-20 millioner kr., og kan gennemføres inden for en relativt kort tidsramme. Meromkostningen for importeret produkt anslås til 10 $/ton, plus den prisstigning, som denne nye efterspørgsel vil fremkalde (jvnf. punkt 5).

6.6 Svovlindholdet i nuværende let diesel reduceres til max. 50 ppm

Hvis de eksisterende anlæg som nævnt i punkt 6.5 udnyttes til grænsen, kan svovlindholdet bringes en del under de 200 ppm og muligvis ned til de angivne 50 ppm. Meromkostningen i forhold til let diesel forventes at være 10-15 $/ton, og produktionen vil medføre en ekstra CO₂-emission på ca. 5.000 tons pr. år.

Også for importerede produkter vil der blive tale om en prisdifference, således at meromkostningen i forhold til let diesel anslås til 15 $/ton, plus den prisstigning, som denne nye efterspørgsel vil fremkalde (jvnf. punkt 5).

6.7 Svovlindholdet i nuværende let diesel reduceres til max. 10 ppm

Svovlindholdet i let diesel kan ikke på noget af raffinaderierne bringes ned på 10 ppm uden meget væsentlige investeringer.

Disse vil omfatte nye afsvovlingsreaktorer samt brintoprensnings- og brintproduktionsanlæg. Den samlede investering vil andrage 500 - 550 millioner kr., og vil kunne gennemføres på 2½ - 3 år. Dette vil medføre en ekstra årlig CO₂-emission på ca. 150.000 tons, og meromkostningen for produktet - i forhold til let diesel - vil være ca. 40 $/ton.

Meromkostningen for importeret produkt anslås til 20 $/ton plus den prisstigning, som denne nye efterspørgsel vil fremkalde (jvnf. punkt 5).

7. OFR’s konklusion

En ændring af dieselkvaliteten i Danmark er mulig. Raffinaderiernes produktion kan omlægges, og de produkter, der normalt importeres, kan ligeledes konverteres til andre kvaliteter.

Men ændringerne kræver tid og medfører omkostninger - jo større de ønskede ændringer, des større omkostninger - både i form af investeringer og som ekstra produktionsomkostninger eller højere priser for de importerede produkter.

Disse meromkostninger må dækkes gennem differentiering af afgifterne, idet det antages, at forbrugerprisen ikke ændres. Specielt hvad angår ændringer, der kræver investeringer, må der indgås faste aftaler med myndighederne om størrelsen af afgiftsdifferentieringen. Det kan nemlig ikke antages, at industriens beslutningstagere vil være motiverede for at godkende nye, store investeringer uden sådanne faste aftaler.

Senest var et lignende spørgsmål til behandling, da det drejede sig om at reducere benzenindholdet i benzinen. Industrien foretog investeringsbeslutninger på basis af en forventning om afgiftsdifferentiering på et niveau, som havde været diskuteret mellem branchen og myndighederne. Da det pågældende lovforslag blev vedtaget, havde myndighederne imidlertid halveret afgiftsforskellen, således at de vedtagne projekter blev direkte urentable. En lignende risiko kan selskaberne næppe forventes at løbe én gang til.

Af de undersøgte muligheder forekommer en reduktion af svovlindholdet i let diesel den mest realistiske.

Denne løsning:

har den største direkte effekt på emissionen af partikler

har en endnu større indirekte effekt på partikelemissionen, idet den tillader anvendelse af udstyr til efterbehandling af udstødningsgasserne

kan - i hvert fald til et niveau på 50-100 ppm S - gennemføres relativt hurtigt og uden større investeringer.

kan gennemføres på begge raffinaderier - og dermed for hele markedet, uden at det medfører et stigende importbehov.

er relativt billigere end en væsentlig reduktion af slutkogepunkt (som i praksis betyder en generel indførelse af ultralet diesel)

En ren København-løsning må afvises. Den vil kræve investeringer, som ellers ville være helt overflødige, og den vil alligevel hurtigt blive landsdækkende.

Svovl

Svovl findes naturligt i større eller mindre mængder i råolie. Svovl er den brændstofparameter, hvis indflydelse på emissionerne der er størst enighed om i litteraturen. En vis del af svovlet i brændstoffet omdannes til sulfater (SO₄^--), det binder vand (ca. 1,3 gange sin vægt) og udfældes på partiklerne. Efter nedsættelse af svovlindholdet til 500 ppm kan svovlandelen i partiklerne udgøre 4-8 % af partikelmængden for motorer uden katalysator. Svovl påvirker ikke emissionerne af NO_x, HC og CO.

For motorer med katalysator gælder, at katalysatoren afbrænder/oxiderer en væsentlig del af de kulbrinter, der findes på partiklerne og reducerer derfor partikelemissionen. Katalysatoren oxiderer imidlertid også svovl til sulfat, og ved temperaturer over 400°C medfører det en stigning i partikelemissionen. Forskellig litteratur, bl.a. reference [5], har analyseret disse forhold. For de undersøgte katalysatorer blev der fundet samme partikelmængde med og uden katalysator ved ca. 200 ppm svovl i brændstoffet. Svovl har desuden en negativ indflydelse på katalysatorvirkningsgraden og dermed på reaktionen af HC og CO.

Svovl virker smørende. Et meget lavt svovlindhold - under ca. 100 ppm - kan bevirke havari, specielt af indsprøjtningspumpen. I Sverige konstateredes nogle problemer, da man begyndte med brændstofkvaliteter med meget lavt svovlindhold. Ved tilsætning af et smørende additiv er det dog muligt at genskabe de nødvendige smørende egenskaber. Der er vedtaget en test til bestemmelse af brændstoffets smøreegenskaber: HFRR-testen med en max. værdi på 460mm. Testen baserer sig på CEC F-06-A-96 og ISO-forslaget 12156-1. For et smørende additiv er der gennemført en no-harm-test, der viser, at additivet ikke giver nogen negativ emission [44].

De problemer, der har været med smøring af motorerne, kan således løses ved at tilsætte brændstoffet additiver. En reduktion af svovlindholdet vil således have en entydig positiv indflydelse på emissionen fra dieselmotorer - forholdene for de forskellige emissioner for de forskellige motorer og køretøjstyper fremgår af nedenstående tabel.

Cetantal

Cetantallet angiver brændstoffets tændvillighed og måles i en standardiseret og instrumenteret motor. Cetanindexet er en tilnærmelse til cetantallet og beregnes efter fastlagte standarder ud fra kogepunktskurven og vægtfylden. Indekset er således lettere og hurtigere at få kendskab til. Cetantallet kan øges ved at tilsætte additiver, hvilket ikke influerer på cetanindekset. Cetanindekset kan betragtes som brændstoffets "naturlige cetantal". Cetantalimprovere kan også have indflydelse på emissionen [33]. Der er dog ikke fundet nyere undersøgelser, der underbygger dette.

Et højt cetantal reducerer emissionen på to områder: ved koldstart letter et højt cetantal forbrændingsstarten og dermed begrænses partikeludslippet. Under drift begrænser et højt cetantal den mængde brændstof, der skal sprøjtes ind i forbrændingsrummet, inden brændstoffet antændes. Ved at begrænse brændstofmængden begrænses også den trykspids, der kommer i starten af en forbrænding, og derved reduceres NO_x-emissionen for DI-motorer.

For DI-motorer reduceres NO_x-emissionen med et øget cetantal også med katalysator [1, 3, 8, 11]. For IDI er sammenhængen mindre klar, for motorer med katalysator måltes en stigning i NO_x-emissionen for et stigende cetantal i brændstoffet [1]. For de øvrige emissioner er tendensen mindre klar. Nedenstående tabel viser resultaterne fra [1], NS betyder, at resultatet ikke er signifikant.

Et højt cetantal gavner således emissionerne generelt - eneste undtagelse er NO_x -emissionen fra IDI-motorer - og er derfor ønskeligt. Indflydelsen fra et højere cetantal aftager ved cetantal omkring 55 [11]. Nedenstående tabel giver en oversigt over cetantallets indflydelse på emissionerne for de forskellige motor- og køretøjstyper.

For at sikre dieselkvaliteten bør der stilles krav til såvel cetantal som til cetanindeks. Kravet til cetanindekset fastsættes til et minimum, ligeledes sættes der et minimumskrav til cetantallet 1-3 enheder højere. Det sikrer et brændstof med et højt, naturligt cetantal og tillader begrænset brug af cetanimprover.

Aromater er kulbrinter i en cyklisk forbindelse. Når aromaterne består af to eller flere ringe, der er koblet sammen, benævnes de polyaromater og forkortes normalt PAH. Flere af disse har en høj biologisk aktivitet og kan fremkalde cancer.

De fundne artikler om aromaternes indflydelse viser samstemmende, at en reduktion af aromaterne vil reducere emissionen af NO_x [1, 3, 8, 11]. Specielt vurderes de polyaromatiske kulbrinter (PAH) at have stor betydning [5]. Partikelmængden reduceres med reduceret indhold af PAH'erne for både IDI og DI-motorer med og uden katalysator [1, 3, 5, 8, 11, 12]. En oversigt over PAH’ernes indflydelse på emissionerne fremgår af nedenstående tabel.

De polyaromatiske kulbrinter i brændstoffet afbrændes for en væsentlig del i motoren; men 1-10%, afhængig af brændstof og motorbelastning, kommer uforbrændt ud [2, 3, 4]. Der foregår også pyrosyntese i motoren, så der kan komme mere af enkelte PAH'er ud, end der er blevet tilført, igen afhængig af brændstof og motorbelastning.

En begrænsning af PAH-indholdet i brændstoffet vil således have en gavnlig virkning på emissionsforholdene fra dieselkøretøjer, især vil en begrænsning af tri- og højere aromater være gavnlig.

Destillationskurve

Destillationskurven beskrives ved en række temperaturer, ved hvilke en vis andel af brændstoffet er fordampet. Således er T95 den temperatur, ved hvilken 95% af brændstoffet er fordampet, og FBP (Final Boiling Point) er den temperatur, hvor alt er fordampet. Bestemmelsen af T95 er meget mere præcis end FBP, derfor benyttes T95 ofte i forbindelse med bedømmelse af et brændstof.

Da en hurtig start af forbrændingen i motoren har betydning for NO_x-emissionen, er det sandsynligt, at starten af fordampningen af brændstoffet og dermed IBP (Initial Boiling Point) har betydning for NO_xemissionen, mens afslutningen af forbrændingen - og dermed indflydelsen af FBP og T95 - betyder noget for partikelemissionen.

NO_x-emissionen stiger for personbiler, men aftager for tunge køretøjer, med faldende T95 [1, 3]. Partiklemissionen reduceres med lavere T95 for personbiler med DI [1].

Litteraturen finder altså ikke den samme konsistens i betydningen af T95-emissionerne som for de foregående brændstofparametre - i hvert fald ikke for de niveauer af T95 omkring 280-370°C, som har været benyttet i forsøgene. Dermed har T95 ikke længere den betydning, som den er blevet tillagt tidligere i 1991, da "Et beslutningsgrundlag til brug for fastsættelse af en endelig specifikation for let diesel" blev udarbejdet. En oversigt over T95-punktets indflydelse på emissionerne fra de forskellige motorer og køretøjstyper fremgår af nedenstående tabel:

Viskositet er et mål for, hvor tyktflydende en væske er. Måleenheden er cSt og måles ved en specificeret temperatur. Viskositeten har stor betydning for brændstoffets smøreevne. For dieselmotorer har det desuden betydning, at lav viskositet medfører, at en del af brændstoffet lækkes ved indsprøjtningspumpestemplet, og derved indsprøjtes en mindre mængde i motoren.

En høj viskositet betyder store brændstofdråber i forbrændingsrummet (for DI-motorer), hvilket betyder en langsommere start på forbrændingen og en større mulighed for, at dråben ikke brænder helt op, dermed øges mulighederne for en øget partikel- og NO_x-emission.

Omvendt er det også nødvendigt for motoren, at brændstoffet har en vis viskositet, ellers kan der opstå smøringsproblemer.

Afsnit 2.1.1 viste, at der er korrelation mellem fordampningskurven og viskositeten, således at høje fordampningsværdier giver høj viskositet.

Vægtfylde

Vægtfylde måles i kg/m³ ved en given temperatur. En høj vægtfylde vil, som en høj viskositet, betyde større dråber i forbrændingsrummet, det vil igen betyde øget NO_x- og partikelemission.

Da en dieselmotor indsprøjter en vis volumen brændstof pr. forbrænding, vil en lavere vægtfylde betyde en mindre masse pr. forbrænding og dermed mindre tilført energi. Dette vil også være tilfældet med en lavere viskositet, idet lækagestrømmen omkring indsprøjtningsstemplet og dysen vil stige med aftagende viskositet.

Dette betyder, at årsagerne til emissionsændringer for såvel ændret viskositet som ændret vægtfylde kan sløres. I nogle referencer blev der ved forsøgene ikke benyttet fuld belastning, men kun del-belastning, hvor ydelsen blev holdt konstant [3]. Eventuelt mindre indsprøjtet vo-lumen blev således kompenseret ved at "give mere gas".

Nedenstående tabel giver en oversigt over vægtfyldens indflydelse på emissionerne for de forskellige motor- og køretøjstyper [1].

Det er vigtigt, at vægtfylden (og viskositeten) holdes inden for et interval, ellers vil motoren i nogle tilfælde yde for lidt, og i andre tilfælde vil den forurene for meget. Hvor snævert og hvor lavt niveauet kan gøres må blive et kompromis. En undersøgelse af brændstofferne i mange lande viser, at vægtfylden for vinterdiesel i Danmark (4 prøver) er pænt samlet [13].

Appendiks C