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

NO₂-Virkemiddelkatalog

4 Metode for modelberegninger

• 4.1 Bybaggrundsberegninger
  • 4.1.1 Sammenligning af målinger og UBM modelberegninger
  • 4.1.2 Miljøzonens geografiske afgrænsning
• 4.2 Gadeberegninger
  • 4.2.1 Bilparkens udvikling
  • 4.2.2 Emissioner af NOx
  • 4.2.3 Direkte emission af NO2
  • 4.2.4 Modelresultater sammenlignet med målinger

Koncentrationsberegningerne er gennemført i to trin. Først er der gennemført bybaggrundsberegninger, som inkluderer det regionale bidrag. Derefter er der gennemført gadeberegninger, som inkluderer bybaggrundsbidraget. Beregningerne er gennemført for 138 trafikerede gadestrækninger i København og Frederiksberg. Der er tale om gadeslugter med høj tæt randbebyggelse, hvor der potentielt kan være problemer med overholdelse af NO₂ grænseværdierne. Årsdøgntrafikken på gaderne er fra 15.000 - 65.000 biler pr. dag. Beregninger er gennemført for referenceåret 2005, samt 2010, 2015 og 2020.

4.1 Bybaggrundsberegninger

Urban Background Model (UBM) modellen anvendes til at beregne bybaggrundsbidraget (Berkowicz 2000a). Til beregningerne anvendes trafikdata på et 1x1 km² gitternet. Trafikdata og dermed emissionsdata dækker hele Hovedstadsområdet. Emissionsdata beregnes med et emissionsmodul, som er baseret på emissionsbeskrivelsen i gadeluftkvalitetsmodellen OSPM.

Det regionale bidrag er baseret på en repræsentativ regional baggrundsmålestation for Hovedstadsområdet (Keldsnor på Langeland for NO₂). Det regionale niveau er ca. 10 µg/m³ og er i beregningerne antaget at være konstant i perioden frem til 2020, da det har ligget på dette niveau i perioden 1995-2006. Der kan måske forventes en lille reduktion i det regionale NO₂ niveau pga. emissionsreduktion på europæisk plan, men dette vil ikke have afgørende indflydelse på de efterfølgende resultater. Meteorologisk data er fra 2005 for alle årene fra Lille Valby ved Roskilde.

I UBM beregningerne indgår trafikdata og dermed emissionsdata for et 1x1 km² gitternet, som dækker hele Hovedstadsområdet. I 2005 stammer trafikdata fra DMU’s vej- og trafikdatabase, som er en GIS-baseret database med Kort- og Matrikstyrelsens KORT10 vejnet med påført trafikdata for alle veje fra en række forskellige trafikkilder. Dette trafikdata ligger til grund for beregninger i 2005 og for sammenligning med måledata.

For alle virkemidlerne er der anvendt trafikdata, som stammer fra en kombination af data fra OTM-modellen (Ørestadstrafikmodellen) og KRT (København-Ringsted Trafikmodel). Det er ikke muligt at lave en 1-1 kobling mellem KRT og OTM, fordi de ikke anvender helt den samme inddeling af vejnettet. For at skabe bedst konsistens i de trafikale forudsætninger anvendes OTM direkte for kategorierne: motorveje, motortrafikvej og veje over 6 m, mens KRT for veje 3-6 m og anden vej bibeholdes uændret, dvs. at veje med KRT trafik har samme niveau i referencescenariet og virkemidlerne, da det må forventes, at der kun sker lille trafikal ændring på dette vejnet, og det under alle omstændigheder kun udgør en mindre del af trafikarbejdet. Trafikdata er identisk med tidligere anvendte trafikdata for 2010 i Københavns Kommunes rapport om virkemidler for overholdelse af NO₂ grænseværdier (Jensen et al. 2005).

Trafikarbejdet er blevet fremskrevet fra 2010 til 2015 og 2020. For fremskrivning af trafikarbejdet i Hovedstadsområdet er lagt de samme forudsætninger til grund som i Infrastrukturkommissionens fremskrivning til 2030 (DTF 2007). Det økonomiske lavvækstscenarie med høj oliepris og lav vækst i bilparken og trafikarbejdet er valgt. Væksten i trafikarbejdet 2006-2030 i lavvækstscenariet er 1,41 % årligt i gennemsnit. Det dækker over nulvækst for busser, en vækst på 2,15 % for lastbiler og 1,38 % for både varebiler og personbiler. Med disse forudsætninger fås følgende fremskrivning af trafikarbejdet.

Tabel 4.1 Fremskrivning af trafikarbejdet i Hovedstadsområdet

Som det ses, er trafikstigningen helt domineret af person- og varebiler som udgør langt hovedparten af trafikarbejdet. Der er her antaget en standard køretøjsfordeling (OSPM vejtype ”F”) for at kunne illustrere den samlede trafikstigning. For hver 1x1 km² gittercelle i Hovedstadsområdet foreligger trafikarbejdet fordelt på personbiler, varebiler, og tung trafik (lastbiler og busser), og hver køretøjskategori er fremskrevet med ovenstående faktorer.

Der er blevet lavet beregninger af bybaggrund for alle 1x1 km felter i 2005, hvori der ligger en af 138 gader. Det giver den geografiske fordeling over byen (Figur 4.1). Anvendt trafikdata er her fra DMU vej- og trafikdatabase. Det ses, at de højeste koncentrationer findes i det centrale København og dele af Frederiksberg, men høje koncentrationer ses også langs de store transportkorridorer rundt og ind mod centrum. Det forudsættes, at den geografiske fordeling er den samme i årene fremover og under de forskellige virkemidler, således at det alene er koncentrationsniveauet ved H.C. Ørstedinstituttet, som beregnes i 2010, 2015 og 2020, hvorefter der skaleres til de enkelte gitterceller efter den geografiske fordeling i 2005. Det beregnede resultat for 2005 er endvidere kalibreret med måledata fra H.C. Ørstedsinstituttet (bybaggrund), hvilket resulterer i en opjustering på 5,6% i 2005 af bybaggrund. Tilsvarende korrektioner er foretaget for årene 2010, 2015 og 2020, idet der er taget hensyn til at det regionale niveau er forudsat at være konstant. For alle virkemidler i 2010, 2015 og 2020 er gennemført beregninger for bybaggrund i feltet omkring H.C. Ørstedsinstituttet, og der er korrigeret med den samme faktor som for 2005 for at få den geografiske fordeling i de øvrige felter. Det antages dermed at den relative geografiske fordeling er uændret i alle årene. De korrigerede bybaggrundsdata bruges som bybaggrund til gadeberegningerne i de tilhørende scenarier

Figur 4.1 Beregnet bybaggrund for NO₂ i 2005. Niveauerne er kalibreret i forhold til målte niveauer på bybaggrundsstationen på H.C. Ørsted Instituttet (opjusteret med 5,6%). Desuden er de 138 gadestrækninger markeret, og placering af målestationer på Jagtvej og H.C. Ørsted Instituttet.

4.1.1 Sammenligning af målinger og UBM modelberegninger

For at vurdere kvaliteten af UBM modellen og det anvendte input data er der foretaget koncentrationsberegninger for den gittercelle som H.C. Ørsted Instituttet ligger i, og disse resultater er sammenlignet med koncentrationsmålinger foretaget på taget af HC Ørsted Instituttet, se Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Sammenligning mellem beregnede koncentrationer for bybaggrund og målte årsmiddel af NO₂ for H.C. Ørsted Instituttet i 2005 (µg/m³)

Det ses, at UBM modellen med det anvendte input data underestimerer målte koncentrationer med omkring 6%. Der korrigeres med denne procentsats i 2010, 2015 og 2020.

4.1.2 Miljøzonens geografiske afgrænsning

En række teknologiske virkemidler er knyttet til miljøzonen. Miljøzonen er defineret ved udstrækningen af Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune, som er lidt større end den nuværende miljøzone. Dette skyldes, at miljøzonen forventes at blive udvidet til hele Københavns Kommune. Udstrækningen af miljøzonen påvirker ikke de trafikale virkemidler, men alene emissionen i forbindelse med virkemidler, som retter sig mod forskellige teknologikrav knyttet til miljøzonen. I gitternettet for Hovedstadsområdet er alle 1x1 km² celler som indeholder dele af Københavns Kommune identificeret og medregnet som del af miljøzonen.

4.2 Gadeberegninger

I forbindelse med beregning af koncentrationsniveauet i de 138 gader leverer UBM beregningerne bybaggrundsbidraget for de respektive gader. Beregninger i gadeniveau er gennemført med gadeluftkvalitetsmodellen OSPM modellen (Operational Street Pollution Model) (Berkowicz 2000b). Generering af input data til OSPM modellen (trafikdata og gadekonfigurationsdata) er sket automatisk ved brug af AirGIS modellen, som ud fra et GIS baseret vejnet med trafik, bygninger med højder og beregningspunkter kan generere nødvendigt input. Årsdøgntrafikken (ÅDT) på gadestrækningerne primært fra Københavns Kommunes GIS vejnet, som repræsenterer ÅDT fra omkring 2002. Udviklingen fra 2003 til 2010 er bestemt relativt ved at tage udgangspunkt i OTM’s ÅDT for de enkelte strækninger i 2003 og 2010. Der beregnes således en faktor (OTM2010/OTM2003), som ganges på Københavns Kommunes udgangspunkt for ÅDT. Trafikdata er i 2010 identisk med tidligere rapport fra Københavns Kommune omkring vurdering af NO₂ virkemidler (Jensen et al. 2005).

Trafikken for de 138 gader er fremskrevet fra 2010 til 2015 og 2020. Trafikstigninger afhænger af vejtypen, og har således historisk været større på de overordnede veje i forhold til lokalveje. Københavns Kommune foretager løbende trafiktællinger på udvalgte lokaliteter. Den historiske udvikling på vejnettet er lagt til grund for ekstrapolationen til 2015 og 2020. For de mere trafikerede veje opererer Københavns Kommunen med vejtyperne: regionale veje, fordelingsveje og bydelsgader. Der har historisk været kraftig trafikstigning på de regionale veje, mens øvrige gader har haft mere eller mindre konstant trafik. Fremskrivning er derfor foretaget således at alle gader ud af de 138 gader som ligger på regionale veje fremskrives med den historiske udvikling, mens de øvrige af de 138 gader holdes konstant. Ud fra den historiske udvikling i perioden 1989-2005 er trafikvæksten på de regionale veje beregnet ud fra Københavns Kommunes færdselstælling og andre trafikundersøgelser 2001-2005 (Københavns Kommune, 2006). I denne periode er trafikken steget 42%. svarende til 2,2% årligt.

Som det fremgår af nedenstående tabel er trafikstigningen 11% og 24% fra 2010 til hhv. 2015 og 2020 for de regionale veje. Basisscenariet og virkemidlerne nr. 8-10 i 2010 er for 2015 og 2020 fremskrevet med nedenstående faktorer.

Tabel 4.3 Fremskrivning af årsdøgntrafikken på vejnettet

De regionale veje er identificeret i DMU’s GIS vej- og trafikdatabase ud fra kort vist i Københavns Kommune (2006). 55 ud af de 138 gader er regionale gader, se nedenstående figur.

Figur 4.2 Regionale veje (blå streger) i København og Frederiksberg kommuner. 138 beregningspunkter (røde prikker) i trafikerede gader er også vist.

Køretøjsfordelingen er kun kendt detaljeret for 12 ud af de 138 gader. De øvrige gader har en standard køretøjsfordeling som afhænger af vejtypen (motorvej, motortrafikvej, vej > 6m, vej 3-6m ,anden vej), og som er baseret på OSPM vejtyper for bygader. Køretøjsfordelingen er antaget at være ens i årene 2010, 2015 og 2020 ligesom trafikkens døgnvariation også er bibeholdt. Køretøjfordelingen er lidt forskellig i de forskellige trafikscenarier for de 12 gader.

OSPM beregningerne gennemføres med meteorologiske data fra 2005 målt på taget af H.C. Ørsted Instituttet i København.

4.2.1 Bilparkens udvikling

OSPMs emissionsmodul er baseret på EU COPERT 4 emissionsmodellen. Metoden anvender informationer om køretøjsbestandens fordeling på køretøjsgrupper, brændstofstyper og emissionsnormer, og der er til hver af disse knyttet emissionsfaktorer. Emissionsfaktorerne afhænger endvidere af rejsehastighed, koldstart og forværrelsesfaktorer. Fordeling på emissionsnormer, herunder EURO normer, og brændselstyper (diesel og benzin), er opdateret med nyeste data.

Figur 4.3 viser den forventede udvikling i køretøjsbestanden som følge af udskiftning af køretøjer og ikrafttrædelse af EURO normer. EURO VI for tunge køretøjer er endnu ikke vedtaget, derfor kendes ikrafttrædelsestidspunktet og emissionerne ikke. Efter aftale med Miljøstyrelsen har vi medtaget EURO VI med forventet ikrafttrædelsestidspunkt og grænseværdi

Figur 4.3 Udviklingen i bilparken er baseret på den forventede udskiftning af køretøjer og indførelse af de forskellige EURO normer. Her vist uden miljøzonekravene.

Tidligere var dieselandelen ca. 5 % af samtlige personbiler og knapt 80 % af samtlige varebiler. Disse fordelinger har ændret sig de seneste år, og vil fortsat ændre sig. Med de nuværende afgifter forventes det at indkøb af nye dieselpersonbiler vil stabilisere sig på et niveau på 60 % og for dieselvarebiler på ca. 90 %. Data fra Vejdirektoratet for andelen af dieselbiler er anvendt frem til 2005. Fra 2006 og frem til 2020 er andelen af dieselpersonbiler og dieselvarebiler skønnet på basis af en udskiftningsrate på 5 % pr. år og ovennævnte forventede stabile niveau. Tidligere undersøgelser har antaget 23% (Jensen et al. 2005), og 40% eller 60% (Palmgren et al. 2007; Ketzel & Palmgren 2008). Dette er vist i henholdsvis Figur 4.4 og Figur 4.5.

Figur 4.4 Forventet stigning i andelen af dieselpersonbiler. I nærværende analyse er der regnet med en stabilisering på omkring 60 % i 2020. I tidligere undersøgelser blev dieselandelen skønnet til 23% (Jensen et al. 2005), og til 40% eller 60% i (Palmgren et al. 2007; Ketzel & Palmgren 2008).

Figur 4.5 Forventet stigning i andelen af dieselvarebiler. Der er regnet med en stabilisering på ca. 90 %.

4.2.2 Emissioner af NO_x

OSPMs emissioner fra de forskellige køretøjskategorier er baseret på COPERT IV, der også benyttes i de nationale emissionsopgørelser for den samlede vejtrafik (Illerup et al., 2007). Hvor der ikke findes data i COPERT 4, fx for EURO V og EURO VI køretøjer, har vi anvendt emissionsnormer som emissionsfaktorer. For varebiler (EURO V og VI) har vi anvendt emissionsnormer for den største vægtklasse, som anses for at være mest repræsentativ for den danske bilpark. For tunge køretøjer har vi efter aftale med Miljøstyrelsen sat emissionsnormen for EURO VI til 20 % af EURO V.

4.2.3 Direkte emission af NO₂

Antagelser omkring den direkte NO₂ emission for de forskellige køretøjsgrupper har afgørende betydning for koncentrationsberegninger af NO₂.

I tidligere beregninger af effekten af SCR katalysatorer på tunge køretøjer (Palmgren et al. 2007) var den direkte NO₂ andel vurderet ud fra litteraturen, herunder fra en konference i Bruxelles ”The impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations” 19. September, 2006. Øvrige referencer var Gense et al. (2006) og Lambrecht et a. (2006). I de opdaterede beregninger heraf fra marts 2008 (Ketzel & Palmgren 2008) var antagelserne opdateret ved hjælp af Dünnebeil und Lambrecht, (2007). Disse tal er usikre og kan variere en del mellem de forskellige bilmærker og teknologier. Især er den direkte NO₂ andel for de nyeste tunge køretøjer (EURO IV og nyere) usikker, fordi der kun er få EURO IV køretøjer på gaden, og fordi det ikke er afklaret, hvilke teknologier de forskellige fabrikanter vil anvende i fremtiden.

I regi af COPERT 4 er der i august 2007 publiceret et bud på direkte NO₂ andele for de forskellige køretøjsgrupper og Euronormer (EEA 2007). Da COPERT 4 har officiel status er det valgt at tage udgangspunkt i disse anbefalede værdier. Der er dog stadigvæk stor usikkerhed på disse værdier og COPERT giver også for nogle køretøjskategorier store mulige intervaller. Der er endnu ikke en standardiseret målemetode, hvilket kan give variationer fra laboratorium til laboratorium. Der kan endvidere være et stort spænd for den samme euroklasse afhængig af hvilken teknologi der anvendes, idet der ikke er krav til direkte NO₂ men kun til massen af NO_x. Vi har anvendt de anbefalede værdier i COPERT 4 med følgende modifikationer. For Euro IV diesel person- og varebiler er der anvendt en direkte NO₂ andel på 55%, da det skønnes at mange af disse køretøjer er udstyret med DPF (Diesel Particle Filter), som øger andelen af direkte NO₂ pga. platinbelægninger i filteret, som oxiderer NO til NO₂. For Euro III diesel busser er anvendt de anbefalede 14% selvom dette måske er for lavt. En del bybusser er udstyret med CRT partikelfiltre (Continuously Regenerating Trap), som også øger andelen af direkte NO₂. For Euro IV diesel busser og lastbiler bruger vi ligeledes de anbefalede 14%, da det formodes at de fleste køretøjer vil være forsynet med SCR-katalysatorer (Selective Catalytic Reduction), som reducerer både NO_x og NO₂. (Personlig kommunikation med Udo Lambrecht fra IFEU Heidelberg og Niels Anders Nielsen fra Færdselsstyrelsen). De anvendte forudsætninger er vist i nedenstående tabel.

Tabel 4.4 Direkte NO₂ andele af NO_x for forskellige køretøjsgrupper og euronormer anvendt i nærværende analyse (%)

Tabel 4.5 Tidligere anvendte direkte NO₂ andele af NO_x (Ketzel & Palmgren 2008)

I Figur 4.6 er vist forskellen mellem de tidligere og de nuværende antagelser om direkte NO₂ andele illustreret for to gader i København Jagtvej (JGTV) og H.C. Andersens Boulevard (HCAB). Det ses, at NO₂ procentdelen falder lidt i 2010 fra omkring 19% til 18%, i 2015 fra 25% til 24%, og i 2020 fra 24% til 23%.

Figur 4.6 Sammenligning af udviklingen af direkte NO₂ andele for H.C. Andersens Boulevard og Jagtvej i København under forudsætning af en mætning på 60% dieselpersonbiler i 2020. Den stiplede lyseblå kurve viser de tidligere forudsætninger i Ketzel & Palmgren (2008). Målte værdier fremkommet ved analyse af måledata er også vist. Forskel mellem målt og modelleret kan skyldes at forudsætningerne om bilparkens sammensætning ikke er præcist som på disse to gade

Disse data indgår nu i DMU/ATMI’s beregningsmodel og er blevet anvendt til alle følgende beregninger. Der er ikke fuld overensstemmelse mellem modelberegningerne og den målte andel af NO₂, hvilket fx kan skyldes, at vi ikke kender aldersfordelingen af køretøjerne, men kun fordelingen mellem personbiler, varebiler, lastbiler og busser på Jagtvej og H.C. Andersens Boulevard. Der kan således være en større andel af dieselpersonbiler på disse gader end svarende til den beregnede andel ud fra nyvognssalget, fordi de nye biler (større dieselandel) bliver brugt forholdsvis meget i dette område.

4.2.4 Modelresultater sammenlignet med målinger

Med henblik på at validere modellerne har vi foretaget sammenligninger mellem eksisterende målinger på Jagtvej og beregninger udført med den nyeste opdaterede udgave af OSPM, målte data for bybaggrund (H.C. Ørsted Institutet), de nyeste emissionsfaktorer, herunder flere dieselpersonbiler og tilhørende højere direkte NO₂ andel. Trafikmængden er som nævnt antaget konstant i hele perioden. Der er en tendens til at modellen overvurderer både NO_x og NO₂ indtil omkring 2003, se Figur 4.7. Dette kan skyldes ændringer i trafikken, fx stigning i trafikken eller anden køretøjssammensætning. Der foreligger dog ikke tilstrækkeligt gode trafikdata for hele perioden, som kan dokumentere dette.

Figur 4.7 Sammenligning mellem modeller og målinger på Jagtvej. Grafen øverst er NO_x og grafen nederst er NO₂. I modelberegningerne anvendes målt bybaggrund på H.C. Ørsted Instituttet.

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

Version 1.0 Marts 2009, © Miljøstyrelsen.