| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Luftforurening med partikler i Danmark

4 Partikler fra brændeovne – emissionsopgørelser og koncentrationsmålinger

• 4.1 Indledning
• 4.2 Partikeludslit fra danske brændeovne og -kedler
• 4.3 Målinger af luftforurening i et kvarter med brændeovne
• 4.4 Tjærestoffer (PAH) i luften
• 4.5 Konklusioner

4.1 Indledning

Nordiske studier

Der er i de senere år blevet fokus på emissioner af partikler fra afbrænding af biobrændsel i bl.a. brændeovne. Målinger i Sverige har vist meget dårlig luftkvalitet i den nordsvenske by Lycksele under ugunstige meteorologiske forhold med dårlig opblanding af udledninger fra lokale brændefyr (Johansson, 2004a). Målinger i Växjö i Sydsverige kunne dog ikke påvise en tydelig effekt på luftkvaliteten af afbrænding af biobrændsel (Johansson, 2004b). Man har i Norge i flere år været opmærksom på, at udledninger fra brændeovne kan give problemer med luftkvaliteten, specielt i lavtliggende byer omgivet af bjerge og i perioder med dårlig opblanding af luften (inversion). I Norge har man bl.a. opfordret til udskiftning af ældre brændeovnstyper og givet økonomisk tilskud til dette.

Baggrund for undersøgelserne

I Danmark er antallet af brændeovne og -kedler steget i løbet af de seneste år bl.a. pga. de højere priser på olie og el. En stor del af disse brændeovne er placeret i boligområder, og der har været en stigning i antallet af henvendelser til bl.a. DMU fra borgere, som føler sig generet af røg fra naboens brændeovn. Disse henvendelser og de udenlandske undersøgelser kunne tyde på tilstedeværelsen af et dansk problem, hvis omfang man skulle undersøge nærmere. Det blev derfor besluttet at anvende midler fra finanslovspartikelbevillingen til at gennemføre nærmere undersøgelser af betydningen af brændeovne og -kedler for partikelforureningen i Danmark. Disse undersøgelser omfatter forbedrede emissionsopgørelser for partikler fra brændeovne og -kedler samt målinger af partikelniveauer i et boligområde med forholdsvis mange brændeovne.

4.2 Partikeludslip fra danske brændeovne og -kedler

Træfyrede anlæg – brændeovne og -kedler - i husholdninger har vist sig at være en vigtig kilde til udslip af partikler i Danmark. På trods af at træ kun udgør ca. 20% af husholdningernes brændselsforbrug (Figur 4-1) stammer 93% af PM_2.5 fra denne kilde (Figur 4-2).

Figur 4-1 Brændselsforbrug i husholdningers forbrændingsanlæg for 2002 fordelt på brændselstyper (Illerup & Nielsen, 2004).

Figur 4-2 Udslip af små partikler (PM_2.5) fra husholdningers forbrændingsanlæg for 2002 fordelt på brændselstyper (Illerup & Nielsen, 2004).

Den seneste opgørelse over partikeludslippet i Danmark (Illerup & Nielsen, 2004) viser, at der udsendes ca. 10.000 tons små partikler fra husholdningernes forbrænding af træ, hvilket næsten er halvdelen af det total udslip af PM_2.5 i Danmark (Figur 4-3). Den anden stor kilde er vejtransport, der bidrager med ca. 20% af det samlede udslip af PM_2.5.

Figur 4-3 Danske udslip af små partikler for 2002 [1].

Beregningen af partikeludslippet fra brændeovne og – kedler er hovedsagelig baseret på målinger foretaget i andre nordiske lande (Sternhufvud et al., 2004). Målinger foretaget i brændeovnes skorstene i et dansk beboelsesområde viser en stor variation i størrelsen af udslippene pr. kg forbrændt træ, men det gennemsnitlige udslip pr. kg træ svarer til, hvad der er anvendt til beregningerne i opgørelsen over det danske partikeludslip (Illerup & Nielsen, 2004).

I Tabel 4-1 er udslipsfaktorerne sammenlignet for forskellige opvarmningsformer, og det ses, at brændefyring forurener langt mere end både anlæg, der producerer fjernvarme, og små olie- og naturgasfyrede kedler. For eksempel er partikeludslippet pr. indfyret energienhed fra husholdningers forbrænding af træ ca. 250 gange større end udslippet fra kulfyrede kraftværker og ca. 600 gange større end for kraftvarmeværker, der anvender træ og affald (Nielsen & Illerup, 2003) og (Nielsen et al., 2004).

Tabel 4-1 Udslip af partikler fra forskellige forbrændingsanlæg.

Ved beregning af partikeludslippet er Energistyrelsens opgørelse af forbrænding af træ i husholdninger fordelt på de forskellige anlægstyper, der findes i beboelser. Teknologisk Institut har opgjort, at der er ca. 300.000 brændeovne og ca. 90.000 små brændefyr i Danmark, der bliver anvendt i en sådan grad, at de bidrager betydeligt til boligopvarmningen. Der anslås, at ca. 50.000 af de 300.000 brændeovne er nye og opfylder de krav, der er til ovne, der kan tildeles det nordiske miljømærke Svanen. Brændefyrene er fordelt på ca. 65.000 gamle brændekedler, ca. 20.000 træpille fyrede kedler og ca. 5.000 kedler med akkumuleringstanke. Udfra disse antagelser er det totale forbrug af træ fordelt på de forskellige anlægstyper.

Energistyrelsens opgørelse af forbruget af træ i husholdninger omfatter såvel træ, som er købt, som træ der ikke er købt dvs. privat indsamlet. Opgørelsen bygger på spørgeskemaundersøgelser, hvor brændets oprindelse er undersøgt. Undersøgelsen viser, at det totale forbrug af træ er ca. 3 gange højere end den mængde træ, der sælges.

Nordiske undersøgelser (Sternhufvud et al., 2004) viser, at størrelsen af udslippene er meget afhængige af den anvendte forbrændingsteknologi. Det findes nyere teknologier indenfor brændeovne – og kedler, der forurener væsentligt mindre end de ældre. For eksempel har beregninger vist, at der kan opnås en reduktion på over 90% ved at udskifte gamle brændefyrede kedler med nye træpillefyrede kedler. Hvis dette blev gjort for de 4 nordiske lande, ville det betyde en samlet reduktion på ca. 18.000 tons pr. år. Andre teknologier med potentielle lave udslip af partikler er kedler med akkumuleringstanke og nye typer af brændeovne med filtre eller forbedrede lufttilførsel.

Tabel 4-2 viser udslipsfaktorerne for de forskellige teknologier der er anvendt til beregning af de danske partikel udslip.

Tabel 4-2 Udslipsfaktorerne for PM_2.5 der er anvendt til beregning af de danske partikel udslip.

Opdelingen i forskellige teknologier er relativ grov, og der findes givet brændeovne- og kedler, der forurener mindre eller mere end angivet i tabel 4.2. En kortlægning af hvilke teknologier, der kan nedbringe emissionerne af PM fra forbrænding af træ i husholdninger i Danmark, vil kræve en mere konkret gennemgang af brændeovne og kedler der er på markedet.

Udover at forbedre teknologien er det lige så vigtigt at informere om hvordan man fyrer miljørigtig. F.eks. stiger udslippet fra brændeovne markant, hvis der fyres med for lidt brænde og luft, da temperaturen herved bliver så lav, at en del af røggasen ryger uforbrændt op i skorsten.

4.3 Målinger af luftforurening i et kvarter med brændeovne

Målekampagner

Der er blevet gennemført to målekampagner af hhv. halvanden og tre måneders varighed i vinteren november - december 2002 og november - februar 2003/4. Målingerne blev foretaget i et rækkehusområde i Gundsømagle, en by med ca. 2500 indbyggere beliggende ca. 30 km vest for København og nord for Roskilde. Målestedet blev valgt på baggrund af en vurdering af antallet af brændeovne, øvrige kilder til luftforurening, områdets topografi samt mulighed for supplerende målinger i et baggrundsområde og i København. DMU har i forvejen en baggrundsmålestation ved Lille Valby ca. 5 km fra målestationen i Gundsømagle. Målingerne i brændeovnskvarteret blev gennemført ved at opstille en mobil målestation.

Døgnvariation af koncentrationer

Målinger af partikelmasse (PM) viser, at bidraget fra brændeovne hovedsageligt er mindre end 2,5 µm, dvs. PM_2,5. Figur 4-4 viser PM_2,5 værdier målt på hverdage om vinteren på H.C. Andersens Boulevard i København samt i brændeovnskvarter (Gundsømagle) og baggrundsområde (Ll. Valby). På H.C. Andersens Boulevard ses en døgnvariation, der følger trafikintensiteten i løbet af dagen. I baggrundsområdet skyldes døgnvariationen hovedsageligt ændringer i trafik og meteorologi. I brændeovnsområdet er døgnvariationen anderledes end på H.C. Andersens Boulevard pga. fyring i brændeovne og -fyr.

Den gennemsnitlige døgnvariation af forskellen i PM_2,5 mellem brændeovnskvarter og baggrund (Figur 4-5) viser et minimum om morgenen omkring kl. 4-5, hvorefter forskellen øges i løbet af dagen og har et maksimum sidst på eftermiddagen. Forskellen mindskes først tydeligt efter midnat. Trafikkens bidrag i brændeovnsområdet har et lille maksimum omkring kl. 8, kl. 12 og sidst på eftermiddagen, hvorefter bidraget mindskes. Det er vigtigt at bemærke, at resultater fra både hverdage og fridage indgår i beregningerne i Figur 4-5. Der ses en gennemsnitligt forøget PM_2,5 koncentration på ca. 4 µg/m³ i brændeovnskvarteret i perioden. Dette svarer til trafikkens bidrag til PM_2,5 på fortovet ved en tæt befærdet gade. Som beskrevet i kapitel 3 giver ophvirvlet støv fra trafikken hovedsageligt partikler større end 2,5 µm, mens de direkte udledninger fra udstødningsrøret giver mindre partikler.

Figur 4-4 Den gennemsnitlige hverdags-døgnvariation i PM_2.5 målt på H.C. Andersens Boulevard (HCAB), i et villakvarter med brændeovne og på en baggrundstation på en mark nær Roskilde. Data er fra november - februar 2003/4 (nytårsaften er udeladt).

Figur 4-5 Den gennemsnitlige døgnvariation af forskellen i PM_2.5 mellem brændeovnskvarter og baggrund vinter 2003/4. Trafikkens bidrag til forskel i PM_2.5 er også angivet.

Kildeberegninger

For at få en bedre forståelse af kilderne til de målte koncentrationer af forureningskomponenter er der foretaget en receptoranalyse med COPREM (reference). Modelberegningerne kan forklare størsteparten af variationen i målingerne udfra tre kilder: fjerntransport, trafik og afbrænding af træ. Eksempler på resultaterne er vist i Figur 4-6. Det er tydeligt, at det største bidrag til PM_2.5 kommer fra fjerntransporteret luftforurening. Trafikkens bidrag til PM_2.5 er lavt, undtagen på enkelte dage. Afbrænding af træ giver et mindre bidrag til PM_2.5 i hele perioden, men på dage med koldt og vindstille vejr er bidraget betydeligt. De to største kilder til kulstof i partiklerne (EC, elemental carbon) er trafik og afbrænding af træ, mens bidraget fra fjerntransport er lille. Kulstof er en vigtig bestanddel af sod. Undersøgelser tyder på, at kulstof i partikler bidrager til deres skadelige effekter på menneskers helbred (Wåhlin., 2004).

Klik her for at se figur 4-6.

Lokal betydning af brændeovne

Brændeovnes indflydelse på partikelkoncentrationer i et typisk villakvarter blev beregnet med den danske røgfanemodel OML-Multi. Dimensionerne af villakvarteret (ca. 400m diameter) og tætheden af brændeovne (ca. 1 per 1000 m²) blev valgt, så de svarer til målestedet i Gundsømagle. I modelberegningerne blev det antaget, at udslipshøjden er 6 m – en typisk skorstenshøjde i et villakvarter – og der blev set bort fra betydningen af røgens temperatur for opblanding. Beregningerne giver derfor et øvre estimat for koncentrationerne i villakvarteret. Endvidere blev der set bort fra effekten af bygninger for spredning af røgen. I modelberegningerne blev udledningerne jævnt fordelt over området som blev betragtet som en arealkilde. Beregningerne blev foretaget for et helt år med meteorologiske data fra Kastrup i 1976, der bruges som standardår i modellen.

Resultaterne af modelberegningerne er en årsmiddelværdi for PM_2.5 fra brændeovne på 60 µg/m³ hvis alle brændeovne bruges hele tiden. Der er anvendt en typisk udledningsfaktor på 20 g PM_2.5 pr. kg træ og et forbrug af træ på 2 kg/time. Da ikke alle brændeovne vil være i brug hele tiden, er resultatet et øvre estimat for PM_2.5-koncentrationen i nærområdet. Den beregnede værdi er højere end målingerne (spidsværdier på 10-20 µg/m³), men dog af samme størrelsesorden. Hvis man antager at alle brændeovne kun er tændt i 2-3 timer hver dag giver beregningerne en årsmiddelværdi for PM_2.5 fra brændeovne på 6 µg/m³. Der er bedre overensstemmelse mellem dette tal og det målte bidrag på 4 µg PM_2.5/m³ over en vinterperiode.

Regional betydning af brændeovne

I afsnit 4.2 blev den totale udledning fra brændeovne og -fyr i Danmark estimeret til 10.000 tons PM_2.5 pr år. Bidraget til luftkoncentration for hele Danmark kan beregnes ved brug af DMU's Thor-modelsystem.

Beregningerne viser et gennemsnitligt bidrag fra brændeovne og -fyr til PM_2.5 , hvis de var jævnt fordelt i hele Danmark på 0,4 g/m³ i vintermånederne oktober til og med marts. Det siger dog ikke noget om befolkningens eksponering. En korrekt fordeling af emissionerne (som ikke kendes i dag) vil give langt højere værdier, hvor emissionstætheden er stor, fx. i og omkring boligkvarterer i byer og landsbyer med mange brændeovne.

4.4 Tjærestoffer (PAH) i luften

Baggrund

Tjærestoffer eller polycykliske aromatiske hydrocarboner (forkortet PAH) dannes ved forbrænding af organisk materiale, hvadenten det er fossile brændsler eller biomasse, f.eks. træ. Mængden af PAH, der dannes, afhænger af forbrændingsforholdene, og en dårlig og sodende forbrænding giver anledning til en større udledning af PAH end en forholdsvis ren forbrænding.

Fald i gadekoncentrationer

Koncentrationen af PAH i luft overvåges ikke kontinuert, men nye måleserier kan bl.a. sammenlignes med målinger udført i vintermånederne 1992-1994 (Nielsen 1996). Her var døgnkoncentrationen af en PAH, benzo(a)pyren, 4,4 ± 1,2 ng/m³ på H.C. Andersens Boulevard, mens et mindre antal målinger i marts 2004 på samme gade viste 1,0 ± 0,4 ng/m³ på hverdage fra 7-14. Målinger på tilsvarende trafikerede gader af 16 én-uges koncentrationer i løbet af 2002 viste en gennemsnitlig koncentration af benzo(a)pyren på 0,9 ± 0,9 ng /m³ (Jensen et al., 2005), og målinger i marts 2003 viste et ugegennemsnit på 0,6 ± 0,2 ng/m³ for benzo(a)pyren. Der er samlet set sket et betydeligt fald i koncentrationen af de tungtflygtige PAH'er på stærkt trafikerede gader, og gadekoncentrationer i dag er sammenlignelige med bybaggrundskoncentrationer for bare ti år siden. I 2002 var den gennemsnitlige bybaggrundskoncentration af benzo(a)pyren 0,5 ± 0.5 ng/m³ i de samme 16 uger som nævnt ovenfor. Faldet i PAH-koncentrationen skyldes sandsynligvis forbedringer i dieselbilers motorteknologi, da dieselbiler tidligere var en stor kilde til PAH på gadeniveau.

PAH fra brændeovne

Røg fra brændeovne indeholder sod og PAH. I en mindre undersøgelse af røggas fra seks private brændeovne blev udledningen af PAH målt til mellem 4 og 80 mg pr. kg. træ afbrændt i prøvetagningsperioden, heraf 0,1-2,2 mg benzo(a)pyren pr. kg træ. Der var således stor forskel på udledningerne afhængigt af ovntype, brænde og fyringsvaner (Glasius et al., 2005). Målinger af PAH i udendørs luft i et beboelsesområde har også vist et bidrag fra lokale brændeovne.

PAH i indeklimaet

PAH'er indendørs kommer fra udendørs forurening og fra indendørskilder. De stærkeste indendørskilder er tobaksrøg, madlavning og formodentligt også pejse og brændeovne. I 2002 blev der foretaget en 16 ugers lang målekampagne, hvor formålet bl.a. var at undersøge inde-ude forholdet for PAH'er i en trafikeret gade (Jensen et al., 2005). Der blev målt i bybaggrunden samt indenfor og udenfor vinduet af en ubeboet 3. sals lejlighed. Undersøgelsen viste, at der, selv i 3. sals højde, var en klar sammenhæng mellem indendørskoncentrationen og gadekoncentrationen af diesel relaterede PAH'er (chrysene + benzo(b)fluoranthene + benzo(k)fluoranthene). Disse PAH'er er bundet som partikler, og man kan derfor også konkludere at udstødningspartikler påvirker partikelforureningen i lejligheden. Undersøgelsen viste dog også, at en vis andel af PAH forureningen i den ubeboede lejligheden stammede fra indendørskilder i ejendomskomplekset. Specielt var koncentrationen af de letflygtige PAH'er (Naphthalen til Pyrene), som findes på gasform, periodisk noget højere indendørs end udendørs. Det fremgår tydeligt af Figur 4-8, som viser inde-ude-forholdet mellem alle de målte PAHer indendørs (IN), udendørs i gaden (EXT) og i bybaggrunden (BG).

Figur 4-8 Inde-ude forholdet for 16 PAHer målt indenfor (IN) og udenfor (EXT) vinduet i en 3. sals lejlighed samt i bybaggrunden (BG). A) Inde-ude forhold gade B) Inde-ude forhold bybaggrund. Forholdene er vist som median værdier med den øvre og nedre kvartil og 95% konfidensintervallet for forholdene.

4.5 Konklusioner

Der udsendes ca. 10.000 tons små partikler fra husholdningernes forbrænding af træ, hvilket næsten er halvdelen af det totaludslip af PM_2.5 i Danmark. Brændefyring udsender langt større mængder af partikler end både anlæg, der producerer fjernvarme, og små olie- og naturgasfyrede kedler.

Størrelsen af udslippene er meget afhængige af den anvendte forbrændingsteknologi, og der findes nyere teknologier indenfor brændeovne og kedler, der forurener væsentligt mindre end de ældre.

Målinger i et beboelsesområde med mange brændeovne har påvist generelt forhøjede niveauer af fine partikler i luften, særligt forhøjede niveauer på aftener med koldt og vindstille vejr. Desuden har målinger og efterfølgende dataanalyse vist, at sodpartikler i beboelsesområdet primært stammer fra brændeovne, men også trafik udgør et bidrag.

Modelberegninger viser også, at brug af brændeovne giver forhøjede partikelniveauer i nærområdet, mens der kun er et mindre bidrag til den samlede belastning med PM_2.5 i Danmark, idet hovedparten af partiklerne er salte, der stammer fra langtransport.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Oktober 2005, © Miljøstyrelsen.