5 VOC emission fra brændeovne og -kedler – Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen Nr. 5 2009 – Revision af beregninger af danske VOC emissioner fra opløsningsmidler og husholdninger

Revision af beregninger af danske VOC emissioner fra opløsningsmidler og husholdninger

5 VOC emission fra brændeovne og -kedler

VOC-emissionen fra husholdninger, som omfatter brændeovne mv. og redskaber i have/hushold, er opgjort til 20.600 tons for 2006. Heraf er de 17.109 tons fra opvarmning, mens de resterende 3.500 ton er fra Redskaber i have/hushold, mv. som primært er brændstoffer til græsslåmaskiner og lignende.

Andelen af VOC-emissionen fra fyring med træ og halm i ovne og kedler er vist i nedenstående tabel.

Fyring med halm udgør 10 % af VOC emissionen, og da mulighederne for at finde grundlag for at ændre vurderingen til en væsentligt mindre (eller større) emission vurderes at være minimal, og det undersøges derfor ikke nærmere.

DMU har også oplyst, at EF for halm er ændret til 400 g/GJ i EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook[1]. Det anbefales at denne nye og lavere EF for halm anvendes, hvorved VOC emissionen fra halm, vil blive reduceret med 1/3, svarende til ca. 580 t/år.

VOC emissionen fra de øvrige brændsler udgør ca. 2 % af den samlede emission, og da potentialet for opnåelige ændringer er minimalt, undersøges disse kilder ikke nærmere.

5.1 VOC emission fra træfyring i små ovne og kedler

Beregningen af VOC (eller NMVOC) emissionen for fyring med træ og træpiller i forskellige ovne og kedler er vist i Tabel 5-1.

Alle EF er fra CORINAIR og træforbruget er fra Energistyrelsens energistatistik.

Det vil umiddelbart være vanskeligt at ændre NMVOC emissionen ved at justere træforbruget, da Energistyrelsens statistik per definition anses for rigtig. Det er derimod muligt at ændre på de anvendte EF, hvis det kan sandsynliggøres, at andre værdier vil være mere rigtigt.

Det virker umiddelbart mærkværdigt, at der anvendes den samme emissionsfaktor på 1.200 g/GJ for både Gammel ovn og Nyere ovn, hvorefter der er et meget stort spring ned til en emissionsfaktor på 250 g/GJ for Moderne ovn. Gruppen af nyere ovne, har en bedre virkningsgrad end de ældre ovne, og det er bl.a. fordi gasserne fra træet forbrændes mere effektivt, så brændværdien udnyttes bedre.

Opdelingen på de forskellige ovne og kedler stammer fra et DMU notat fra den 7/12 2005, med titlen Opdateret opgørelser over udslip af partikler fra husholdninger i Danmark. Notatets indhold findes også i Miljøprojekt Nr. 1164 2007, Brændeovne og små kedler - partikelemissioner og reduktionstiltag.

I notatet antages at Gammel ovn og Nyere ovn har samme emissionsfaktorer for emissionen af partikler, og den antagelse er videreført til også at gælde for emissionen af NMVOC i DMUs VOC opgørelse. Denne antagelse er meget diskutabel, og problematikken gennemgås derfor nærmere i det følgende, med henblik på en anbefaling for en revurdering og anvendelse af en lavere EF for gruppen Nyere ovn.

Fordelingen og grupperingen af ovne og kedler i notatet kommer oprindeligt fra et notat med titlen ”Brugerundersøgelse for brændeovne og fastbrændselskedler” udført for Miljøstyrelsen af Lars Nikolaisen, Teknologisk Institut, dateret August 2005. Rev 29.05.2006 /18/. I dette notat står der bl.a. følgende:

For at få et bedre beregningsgrundlag for brændeovnes og brændekedlers emission af især små partikler har Miljøstyrelsen igangsat en undersøgelse af hvorledes forbrugsmønstret for brændefyring er samtidig med at der skelnes mellem gamle og nye brændeovne og kedler. Grunden til skelnen mellem gamle og nye anlæg er at emissionerne er meget forskellige. Der er indsamlet data om anlægstype og forbrug fra følgende kategorier:

Gamle brændeovne uden DS mærke fra før 1985-1990
Nyere brændeovne med DS mærke fra perioden 1990 til 2005
Moderne ovne – typisk med tertiærluft – der kan bestå prøvning efter Norsk Standard
Andre ovne (Pejse, masseovne, andet)
Gamle brændekedler (Salamander) med eller uden akkumuleringstank
Ny brændekedler (Som typegodkendt på TI) med eller uden akkumuleringstank
Træpillekedel
Anden kedel der brænder halm, koks, olie, gas, mv.

DS mærket refererer til test efter DS 887, som bl.a. har krav til virkningsgrad på mindst 70 %, og til CO-indholdet i røggassen på maksimalt 0,3 %.

Baggrunden for grupperingen er TI's store viden om emissioner fra forskellige ovne og kedler, bl.a. fra mange års arbejde med DS prøvning på deres prøvestand i Århus.

DMU har muligvis antaget at emissionsfaktorerne for Gamle ovne og Nyere ovne er ens, fordi CORINAIR ikke umiddelbart har haft emissionsfaktorer der passer med gruppering. Emissionsfaktorerne for ovne og kedler i den nyeste udgave af CORINAIR fra 2007 er vist i Tabel 5-2.

Tabel 5-2. CORINAIR emissionsfaktorer for fyring med træ i små ovne og kedler

CORINAIR indeholder ikke nogen anvisning for hvilke typer ovne og kedler der skal regnes til de enkelte kategorier, og det bemærkes også, at der kun er to kategorier for brændeovne, Domestic stoves og Advance stove, med et stort spring i EF fra 1.200 til 250. Der findes også kun nogle generelle beskrivelse af ovne og kedler, som ikke passer til de enkelte kategorier.

1. Conventional stoves have poorly organized combustion process resulting in low efficiency (40% to 50%) and significant emissions of pollutants mainly originating from incomplete combustion (TSP, CO, NMVOC and PAH). Their autonomy is low, lasting from 3 to 8 hours. Those, which are equipped with hot plate zones, are used also for cooking - kitchen stoves. Some of them could also be used for hot water preparation.

2. Classic energy efficient stoves; due to the utilization of secondary air in the combustion chamber their efficiency is between 55% to 75% and emission of pollutants are lower, their autonomy ranges from 6 to 12 hours.

3. Advanced combustion stoves: These stoves are characterized by multiple air inlets and pre-heating of secondary combustion air by heat exchange with hot flue gases. This design results in increased efficiency (near 70% at full load) and reduced CO, NMVOC and TSP emissions in comparison with the conventional stoves.

Beskrivelsen giver tre kategorier, hvor der kun findes EF for to kategorier, og de to kategorier må anses for bedst at dække den første og sidste kategori, Conventional stoves og Advanced combustions stoves.

Fra TI's opdeling af brændeovne, kan kategorien ”Gamle brændeovne uden DS mærkning” med rimelighed kunne sammenlignes med den første kategori Conventional stoves. Gamle brændeovne har lukkede fyrrum uden glaslåger hvilket gør regulering af forbrændingen vanskelig.

Nyere brændeovne er testet efter DS 887 og her er der krav om mindst 70 % virkningsgrad, og må derfor mindst høre til den anden kategori Classic energy efficient stoves. DS 887 har ikke krav til emissionen af NMVOC, så der findes generelt ikke data for NMVOC emissionen, men en større virkningsgrad og bedre forbrænding vil normalt hænge sammen med en lavere emission af uforbrændte gasser, dvs. NMVOC.

Moderne ovne passer fint med den tredje kategori Advanced stoves. De har typisk mindre brændkamre, høj virkningsgrad, samt både primær, sekundær og tertiær lufttilførsel.

I Miljøprojekt 1139 sammenlignes målinger udført efter EN 13240 med målinger udført efter NS 3058. Undersøgelsen baserer sig på målinger på i alt 26 brændeovne over perioden august 2001 til november 2005. Ud af de 26 brændeovne foreligger der måling af OGC^[3] (totalindhold af flygtig organisk bundet kulstof) på de 20. Disse resultater er vist i Tabel 5-3, sammen med beregnede værdier pr. kg træ og GJ. Beregning af NMVOC er ud fra antagelsen om at det udgør 75 % af OGC (se Tabel 5-3).

De beregnede OGC og NMVOC emissioner i g/GJ er meget lave, men ved sammenligning med kravene til emission af OGC i Tabel 5-4, ses de at være omkring de angivne grænseværdier. Halvdelen af målingerne kan overholde alle de angivne grænseværdier, og vil kunne godkendes efter de respektive standarder og kriterier.

5.2 Vurdering og anbefaling for emissionsfaktorer

Emissionsfaktorerne i CORINAIR er baseret på aktuelle målinger, uden at de dog er specificeret nærmere, hverken med hensyn til prøvebetingelse eller hvilke ovne og kedler der er testet. Der er stor forskel på traditionen for udformning af brændeovne og brændekedler i forskellige lande, og derfor kan der også være meget stor forskel på de generelle emissionsniveauer for bl.a. NMVOC. Det betyder, at repræsentative måleresultater på brændeovne fra et land ikke nødvendigvis vil gælde for andre lande, fordi brændeovnene kan være meget forskellige. CORINAIRs emissionsfaktorer kan derfor afvige meget fra niveauerne i Danmark. På den baggrund anbefales det, at der foretages undersøgelser og målinger til fastlæggelse af nationale emissionsfaktorer for brændeovne og brændekedler.

DMU anvender den samme høje emissionsfaktor for grupperne Gammel ovn og Nyere ovn, hvor Teknologisk Institut, der har foretaget opdelingen i grupper, tydeligt forudsætter, at emissionerne fra Nyere ovn er væsentligt lavere end fra Gammel ovn, samt at effektiviteten er væsentligt større. Det hænger i høj grad hænger sammen med at Nyere ovne er testet efter DS 887.

De relativt få målinger der er fundet som dækker Nyere ovne, viser langt lavere emissioner af NMVOC, end den anvendte emissionsfaktor på 1.200 g/GJ fra CORINAIR. Middelværdierne for NMVOC emission i de to undersøgelser er henholdsvis 240 g/GJ og 60 g/GJ, og på den baggrund burde de klassificeres som CORINAIRs Advanced stoves, med en emissionsfaktor på 250 g/GJ. Derved vil den samlede emission for brændefyring i opgørelsen for 2006 reduceres med ca. 6.146 t, fra 15.027 til 8.881 t, dvs. næsten en halvering.

VOC emissionen fra træfyring udgør en stor del af det danske emissionsloft, og der er pt. meget stor usikkerhed om de anvendte emissionsfaktorer. Det anbefales derfor, at Miljøstyrelsen iværksætter et projekt, som dels samler op på eksisterende målinger af VOC fra danske ovne og kedler, og dels supplerer med målinger på et relevant udsnit af ovne og kedler, specielt indenfor kategorierne Gammel ovn og Nyere ovn, så der på den baggrund kan fastsættes og anvendes bedre og mere realistiske emissionsfaktorer for VOC emissionen fra fyring med træ. En sådan undersøgelse må forventes at kunne medføre en betragtelig reduktion af den beregnede VOC emission i forhold til det nuværende niveau.

5.3 Brændeforbrug

Forbruget af brænde er ikke baseret på faktuelle tal for import, produktion, salg eller forbrug, for de tal findes ikke. Forbruget er fundet ved en telefonisk undersøgelse, hvor der er ringet til et større antal fastnettelefonnumre, og respondenten er interviewet om de har brændeovn/-kedel, og i givet fald hvor meget brænde de bruger om året.

Denne type undersøgelse blev første gang udført i 2006 (Brændeforbrug i Danmark /14/), og resultatet gav anledning til en stor opjustering af brændeforbruget, ligesom antallet af brændeovne og brændekedler blev bestemt til ca. 600.000 stk.

Undersøgelsen er blevet gentaget i august 2008, og den viste et stærkt forøget brændeforbrug, som i den netop offentliggjorte Energistatistik har resulteret i en opjustering af brændeforbruget i 2007 med knap 29 % i forhold til 2006.

Tabel 5-5. Energistatistik for forbrug af træ og halm til opvarmning i enfamiliehuse

Den store stigning i brændeforbruget medfører en næsten tilsvarende stigning i den beregnede VOC emission, så emissionen fra brændefyring øges til omkring 21.000 t/år. Det svarer til knapt 25 % af det danske emissionsloft på 85.000 t/år.

Undersøgelsen af brændeforbruget fra 2008 er ikke offentliggjort endnu, men en del af resultaterne er tilgængelige i en præsentation fra et seminar om brændeovne den 26/2 2009 i Odense /26/. Antal og fordeling af brændeovne og brændekedler på boligtyper fra begge undersøgelser er til sammenligning vist i Tabel 5-6.

Undersøgelserne viser, at det estimerede samlede antal brændeovne og brændekedel er steget fra knap 600.000 til godt 800.000 (~ 38 % stigning) i løbet af to år.

Personlig kontakt til nogle brændeovnsforhandlere og skorstensfejermestre, kunne slet ikke bekræfte en stor stigning i antallet af nye brændeovne og brændekedler. Meningerne var divergerende, idet der var meldinger om både uændret, faldende og svagt stigende salg og installation af nye brændeovne.

Den voldsomme store stigning i antallet af brændeovne og kedler i løbet af kun to år må betegnes som urealistisk stor, og der er med meget stor sandsynlighed tale om meget stor unøjagtighed i den ene eller begge opgørelser.

Opgørelserne kan tænkes at overvurdere antallet af brændeovne, fordi der kun ringes til fastnettelefonnumre, og med den stigende udbredelse af mobiltelefoner på bekostning af fastnettelefoner, er fastnettelefonnumre måske slet ikke repræsentative for fordelingen af brændeovne i danske hjem.

Det anbefales at Miljøstyrelsen søger at tilvejebringe en mere sikker opgørelse over det samlede antal brændeovne og brændekedler i Danmark, samt fordelingen på forskellige typer, f.eks. som opdelingen foretaget af Teknologisk Institut. VOC opgørelsen er direkte proportional med antallet af ovne og kedler, så det er meget vigtigt for opgørelsen af den danske VOC emission, at antallet af ovne og kedler er så pålideligt som muligt. Den nuværende opgørelsesmetode er baseret på telefoninterviews, og det anbefales undersøgt, om opgørelse af antallet af ovne og kedler kan erstattes af oplysninger fra alle landets skorstensfejere eller andre kilder.

5.4 Opsummering for brændeovne og -kedler

De EF der anvendes for Gammel ovn og Nyere ovn i DMUs opgørelse over VOC emissionen, er ikke i overensstemmelse med definitionen og opdelingen af brændeovne, som er foretaget af Teknologisk Institut. Nyere ovn har ifølge opdelingen klaret lavere emissioner, også af NMVOC, og den gruppe bør derfor tildeles en lavere EF end Gammel ovn.

CORINAIR har ikke nogen EF der passer til den danske opdeling af brændeovne, men på baggrund af en række målinger på almindeligt forekommende brændeovne i Danmark, der svarer til kategorien Nyere ovn, er der fundet EF i størrelsen mindre end 2509 g/GJ. Den anvendte EF er 1.200 g/GJ.

Derved vil den samlede emission i opgørelsen for 2006 falde med ca. 3.880 t, fra 15.027 t til 11.146 t.

Det anbefales, at Miljøstyrelsen iværksætter et projekt, som dels samler op på eksisterende målinger af VOC fra danske ovne og kedler, og dels supplerer med målinger på et relevant udsnit af ovne og kedler, specielt indenfor kategorierne Gammel ovn og Nyere ovn, så der på den baggrund kan fastsætter og anvende bedre og mere realistiske emissionsfaktorer for VOC emissionen fra fyring med træ. En sådan undersøgelse må forventes at kunne medføre en betragtelig reduktion af den beregnede VOC emission i forhold til det nuværende niveau.

Den store stigning i brændeforbruget medfører en stigning i den beregnede VOC emission fra 15.027 t i 2006 til knap 21.000 t i 2007. Denne stigning svarer næsten til reduktionen fra den anbefalede nedsættelse af EF for Nyere ovn.

VOC opgørelsen fra brændefyring er direkte proportional med antallet af ovne og kedler, så det er meget vigtigt for opgørelsen af den danske VOC emission, at antallet af ovne og kedler er så pålideligt som muligt. Det anbefales derfor, at Miljøstyrelsen eller Energistyrelsen arbejder på at tilvejebringe en mere sikker opgørelse over det samlede antal små ovne og kedler i danske hjem, samt fordelingen på forskellige typer, f.eks. som opdelingen foretaget af Teknologisk Institut.