Environmental Project No. 1092 2006 – Fuel use and emissions from non-road machinery in Denmark from 1985-2004 - and projections from 2005-2030

Fuel use and emissions from non-road machinery in Denmark from 1985-2004 - and projections from 2005-2030

Sammendrag

Denne rapport indeholder de opdaterede danske opgørelser af energiforbrug og emissioner for non road arbejdsredskaber og maskiner samt fritidsfartøjer for perioden 1985-2004. Rapporten indeholder emissionsresultater for SO₂, NO_x, NMVOC, CH₄, CO, CO₂, N₂O, NH₃ og TSP, og derudover præsenteres en emissionsfremskrivning for perioden 2005-2030. Resultaterne er grupperet indenfor sektorerne landbrug, skovbrug, industri, have- og hushold samt fritidsfartøjer, der benyttes af CollectER databasen i det nationale system for emissionsopgørelser.

I Rapporten gennemgås også den eksisterende EU emissionslovgivning for non road maskinel og fritidsfartøjer samt de benyttede faktorer for brændstof og emissioner. Derudover dokumenteres opgørelsens aktivitetsdata og -kilder, samt beregningsmetoden og de beregnede energi- og emissionsresultater.

EU emissionslovgivning

Den eksisterende EU emissionslovgivning for motorer der benyttes i non road maskiner og fritidsfartøjer omhandler både diesel og benzin. De enkelte emissionsdirektiver anviser specifikke emissionsgrænseværdier for NO_x, VOC (i visse tilfælde NO_x + VOC), CO og partikler. Grænseværdierne (g/kWh) afhænger af motorstørrelse (kW for diesel og ccm for benzin) og implementeringsdato (henført til markedsføringstidspunkt).

For dieselmotorer generelt (undtagen motorer installeret i traktorer) anvises emissionsgrænseværdier i EU direktiverne 97/68 (emissionstrin I og II) og 2004/26 (emissionstrin IIIA, IIIB og IV). For motorer installeret i traktorer reguleres emissionerne i direktiv 2000/25 (emissionstrin I og II) og 2005/13 (emissionstrin IIIA, IIIB og IV). For benzinmotorer opdeles emissionsgrænseværdierne efter håndbåret og ikke håndbåret maskinel i EU direktivet 2002/88 (emissionstrin I og II).

For fritidsfartøjer indeholder EU direktivet 2003/44 emissionsgrænseværdier for dieselmotorer samt 2- og 4-takt benzinmotorer. Grænseværdierne for CO og VOC afhænger af motorstørrelsen (kW), mens der anvises en konstant emissionsgrænseværdi for NO_x (en for hver motortype) og TSP (kun diesel).

Brændstof- og emissionsfaktorer

De benyttede emissionsfaktorer er grupperet efter EU lovgivningens kategorier. For at repræsentere de motorer der er ældre end først gældende implementeringsår, er der lavet yderligere tre aldersgrupperinger, sådan at en komplet matrix af brændstof- og emissionsfaktorer understøtter projektets beregninger.

For det nutidige materiel stammer faktorerne for brændstofforbrug, NO_x, VOC, CO og TSP fra faktiske målinger (IFEU, 2004). Den samme kilde indeholder data for emissionsændringer som følge af forværrelse, transient drift og benzinfordampning. Kilden til N₂O og NH₃ emissionsfaktorerne er EMEP/CORINAIR (2003), og opdelingen af VOC i CH₄ og NMVOC er taget fra USEPA (2004). Bestemmelse af emissionsfaktorerne for det fremtidige maskinel er gjort ud fra egne vurderinger, hvor der er taget højde for emissionsfaktorerne i dagens situation samt de fremtidige EU emissionsgrænseværdier.

Bestands- og driftsdata

Data for totalbestanden af landbrugstraktorer og mejetærskere er oplyst af Danmarks Statistik, og nysalg pr. motorstørrelse er fremskaffet fra Dansk Maskinhandlerforening. Den sidstnævnte brancheforening har også angivet det samlede nysalg for de vigtigste typer af entreprenørmateriel. Data for nysalg af gaffeltrucks (pr. løfteevne) er oplyst af IFAG. For haveredskaber og -maskiner samt fritidsfartøjer er totalbestande og motorstørrelser anslået ud fra diskussioner med brancheorganisationer, store maskinforhandlere, forskningsinstitutioner m.v.

Data for lastfaktorer, årlige driftstimer og levetider stammer hovedsageligt fra den eksisterende non road model. I visse tilfælde er der dog sket opdateringer eller tilføjelser af nye data ud fra diskussioner med eksterne eksperter for de konkrete typer af materiel.

Beregningsmetode

Energiforbrug og emissioner beregnes som produktet af antal maskiner, gennemsnitlig motorstørrelse, lastfaktor, årlige driftstimer og brændstof/emissionsfaktor. For diesel og benzinmotorer inkluderes emissionsforværrelse i beregningerne ved at bruge forværrelsesfaktorer der afhænger af motorens type, størrelse, alder, levetid og emissionstrin. For dieselmotorer før trin IIIB og IV justeres for varierende motordrift ved brug af gennemsnitlige transientfaktorer.

Fordampningen af kulbrinter fra benzinmotorer beregnes for brændstofpåfyldning og tankfordampning. For brændstofpåfyldning beregnes emissionerne pr. maskintype som produktet af det totale benzinforbrug og fordampningsfaktoren (g NMVOC/kg brændstof), mens tankfordampningsemissionerne findes som antal maskiner gange fordampningsfaktoren (g NMVOC/år).

Resultater

De dieseldrevne maskiner i landbrug og industri har de største energiforbrug og er de vigtigste non road emissionskilder for SO₂, NO_x, CO₂, N₂O, NH₃ og TSP i 2004. Landbrugstraktorer er den største enkeltkilde med energiforbrugs- og emissionsandele på omkring en tredjedel af den samlede totaler for de landbaserede non road maskiner.

For dieselmotorerne falder det samlede energiforbrug med 6%, og SO₂, CO₂, NMVOC, CH4, CO og TSP emissionerne falder med hhv. 91, 6, 43, 43, 33 og 54%, fra 1985 til 2004. I samme periode stiger NO_x, N₂O og NH₃ emissionerne med hhv. 4, 2 og 2%.

Udviklingen i det samlede dieselforbrug (og CO₂ emission) drives hovedsageligt af et fald i energiforbruget for landbrugsmaskiner og en stigning i energiforbruget for entreprenørmateriel og gaffeltrucks. Det markante SO₂ emissionsfald skyldes en stor reduktion af svovlindholdet i diesel. Grunden til den lille stigning i NO_x emissionen er de relativt store emissionsfaktorer for 1991-trin I motorer. De store emissionsfald for NMVOC, CH₄, CO og TSP skyldes den gradvist forbedrede motorteknologi mht. disse emissionstyper.

Udviklingen mod renere dieselmotorer fortsætter i fremtiden, og pga. de gradvist skærpede EU emissionsnormer falder totalemissionen for NO_x, NMVOC, CH₄, CO og TSP med hhv. 81, 78, 78, 63 og 85% fra 2004 til 2030. En markant reduktion af svovlindholdet i diesel (fra 2005) får de dieselrelaterede SO₂ emissioner til at falde med hele 98% i samme periode. Samtidigt ses et lille fald i dieselforbruget samt CO₂, N₂O og NH₃ emissionerne, hvilket hovedsageligt skyldes en mindre brug af landbrugstraktorer.

Størsteparten af NMVOC, CH₄ og CO emissionerne kommer fra de benzindrevne motorer. NMVOC emissionsandelen for kædesave (skovbrug og havebrug) er 26%, og CH₄ og CO emissionsandelene for riders (privat og professionel) er hhv. 34 og 53%, set i forhold til de samlede totaler for alle landbaserede non road maskiner.

Fra 1985 til 2004 stiger NMVOC, CH₄ og CO emissionerne fra benzinmotorer med hhv. 18, 12 og 8%. Overordnet set er motorerne blevet gradvist renere i perioden, da benzinforbruget stiger med 39%. I prognoseperioden fra 2004 til 2030 forventes et fald i benzinforbruget og NMVOC and CH₄ emissionerne med hhv. 5, 34 og 11%, hvorimod CO emissionerne forventes at stige med 9%. For CO gælder, at små eller slet ingen basisemissionsforbedringer for trin I og II motorer kombineret med relativt store forværrelsesfaktorer får de samlede emissioner til at stige, selv efter tidspunktet hvor trin I og II maskinerne bliver taget i brug.

For fritidsfartøjer beregnes det største energiforbrug og størsteparten af SO₂, NO_x, CO₂, N₂O, NH₃ og TSP emissionerne for dieselmotorer, mens hovedparten af NMVOC, CH₄ and CO emissionerne kommer fra benzinmotorerne, ganske som for de landbaserede non road maskiner. Sammenlignet med denne maskingruppe er energiforbruget og emissionerne fra fritidsfartøjer dog små.

Fra 1985 til 2004 har der været en stor stigning i sejlaktiviteten, mest markant for både med dieselmotorer. Derudover er sket et gradvist skifte i de solgte benzinmotorer fra 2-takt til 4-takt. Disse ændringer afspejles i stigningen for det samlede energiforbrug (188%), og emissionerne af N₂O (300%), NH₃ (258%), NO_x (239%), SO₂ (201%), CO₂ (189%), TSP (106%), CO (81%), CH₄ (75%) og NMVOC (13%). Den generelle stigning i dieselforbruget er hovedårsagen til emissionsvæksten for SO₂, NO_x, CO₂, N₂O, NH₃ og TSP, mens emissionsstigningerne for CO og CH₄ hovedsageligt skyldes væksten i benzinforbruget. Den begrænsede stigning i NMVOC emissionen skyldes skiftet til den mere miljøvenlige 4-takt motorteknologi, idet det samlede benzinforbrug er steget med 50% fra 1985 til 2004.

Fra 2004 til 2030 falder NMVOC og CO emissionerne markant, dels pga. skiftet fra 2- til 4-takt motorer (især NMVOC) og dels pga. den relativt lave fremtidige EU 2003/44 emissionsnorm. Den sidstnævnte emissionsnorm giver også et beregnet emissionsfald for NO_x og TSP i prognoseperioden (mest markant for diesel).

Konklusion

Dette projekt har tilføjet ny vigtig viden om bestands- og driftsdata, faktorer for brændstofforbrug og emissioner, og samlede emissioner og energiforbrug for non road maskiner og fritidsfartøjer i Danmark. Den nye non road model er skabt til at beregne emissioner og energiforbrug både for historiske år og prognoseår, på en måde der sikrer opfyldelsen af de forskellige nationale forpligtigelser.

Et vigtigt udbytte af projektet har også været de kontakter der er knyttet til danske eksperter indenfor statistiske data, forskningsinstitutioner, forskellige brancheorganisationer, store maskinforhandlere, osv. For at sikre en kontinuerlig opdatering af emissionsopgørelsen, er det målet at fremskaffe årlig information om nysalg og totalbestande. I det omfang at data er tilgængelige, skal data indhentes for nysalget af traktorer, mejetærskere, entreprenørmateriel og gaffeltrucks, samt totalbestanden for haveredskaber og fritidsfartøjer.

På europæisk plan er formålet med EMEP/CORINAIR guidebogen at understøtte beregningen af nationale emissionsopgørelser, men for non road maskiner er de publicerede brændstof- og emissionsdata mere end ti år gamle. Der er med andre ord et stort behov for en opdatering af EMEP/CORINAIR guidebogen på dette område. Databehovet kan dækkes at de brændstof- og emissionsdata der bruges af IFEU (2004) og i nærværende rapport, og et arbejde bør derfor gøres for at inkludere disse i en ny version af guidebogen.