Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten Scenarier för Stockholmsområdet

Transkript

1 Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten Marie Haeger-Eugensson, Karin Sjöberg, Gun Lövblad, Marcus Liljeberg, IVL Björn Dahlroth, Stoseb B 1500 Göteborg, oktober 2002

2 Organisation/Organization IVL Svenska Miljöinstitutet AB IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd. Storstockholms Energi AB, Stoseb Adress/address IVL Box Göteborg RAPPORTSAMMANFATTNING Report Summary Projekttitel/Project title Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten - scenarier för Stockholmsområdet Stoseb: Göta Ark 190; Stockholm Anslagsgivare för projektet/ Project sponsor Telefonnr/Telephone Stor-Stockholms Energi AB, Stoseb IVL Stoseb Stiftelsen Institutet för Vatten- och Luftvårdsforskning Rapportförfattare/author Marie Haeger-Eugensson, Karin Sjöberg, Gun Lövblad, Marcus Liljeberg och Björn Dahlroth (Stoseb) Rapportens titel och undertitel/title and subtitle of the report Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten - scenarier för Stockholmsområdet Sammanfattning/Summary Den framtida energiproduktionen i Sverige står inför stora förändringar, vilket i hög grad kommer att inverka på uppvärmningen av landets bebyggelse. Elvärme och oljeeldning kommer sannolikt att till stor del ersättas med förbränning av förnyelsebara biobränslen både i fjärrvärmeproduktion och i pannor för enskild uppvärmning. Syftet med projektet har varit att dels ta fram en metod för att utvärdera hur en tänkbar framtida energiutveckling kan inverka på luftkvaliteten och risken för överskridanden av miljökvalitetsnormer (MKN) och miljömål, dels tillämpa metoden på Storstockholmsregionen för att belysa hur luftkvaliteten påverkas beroende på hur energiförsörjningen för uppvärmning arrangeras. Metoden och resultaten är tänkta att kunna användas av aktörer på kommunal och regional nivå för att ta fram underlag inför planering och bedömning den framtida energiförsörjningen. Den framtagna metoden har utgjorts av beräkning av emissioner till luft från små- och storskalig uppvärmning i ett antal tänkbara uppvärmningsscenarier för år 2020 i kombination med emissioner från trafik och industri. Även ett naturgasscenario har studerats. Jämförelse har gjorts dels med dagens situation, dels med framtida emissioner vid ett s.k. nollalternativ, i vilket trafikens påverkan på luftkvaliteten är påtagligt reducerat jämfört med idag. Halter i luft av bensen och inandningsbara partiklar (PM 10) har, med hjälp av spridningsmodeller, beräknats för olika geografiska skalor. I regionala skalor för Stockholms län och för Storstockholmsområdet, samt i lokal skala representerad av ett småhusområde som placerats i en för Sverige typisk förort med huvudsakligen småhusbebyggelse. Det verkar inte föreligga någon risk för överskridanden MKN för bensen i något av scenarierna. Motsvarande jämförelse är svårare att göra avseende PM 10 eftersom resuspension från biltrafiken inte är inkluderad i spridningsberäkningarna. Vid en jämförelse mellan årsmedelvärden av beräknad och uppmätt halt av PM 10 i urban bakgrund (dagens situation beräknad=12.5 och mätt=15 µg/m 3 ) så är överensstämmelsen bra. Detta antyder att andelen resuspension av PM 10 är relativt liten i denna tidsskalan. Vidare visar resultaten att den högsta beräknade urbana bakgrundshalten (14.5 µg/m 3 ) endast utgör ca 35 % av MKN (40 µg/m 3 ) varför risken för överskridande bedöms som liten även om resuspensionen skulle medräknas. Vad gäller miljömålen finns enligt de flesta scenarier en risk för att de inte kommer att nås för partiklar. I naturgasscenariet blir dock bensen- och partikelhalterna från uppvärmning så låga att även risken för överskridanden av miljömålen avseende luftkvaliteten kan anses eliminerad. Resultaten från spridningsberäkningen i den mycket lokala skalan antyder att en kraftigt ökad biobränsleanvändning (80% av uppvärmningsbehovet), inte kan ske utan risk för överskridanden av såväl MKN som miljömål. Nyckelord samt ev. anknytning till geografiskt område eller näringsgren /Keywords Biobränsle, luftföroreningar, luftkvalitet, PM10, bensen, bensen, energiscenarier, spridningsmodellering, Stockholmsområdet, energi Bibliografiska uppgifter/bibliographic data IVL Rapport/report B 1500 Beställningsadress för rapporten/ordering address IVL, Publikationsservice, Box 21060, S Stockholm fax: , publicationservice@ivl.se, eller via

3 Innehållsförteckning Sammanfattning... 3 Summary Inledning och målsättning Emissioner från förbränning Metod Beräkningsområden Energiscenarier Energifördelningen Anslutningsgrad till fjärrvärme Beskrivning av energifördelningen i respektive framtidsscenario Emissionsberäkning Enskild uppvärmning Fjärrvärme Trafik Industri Modifiering av emissionerna från individuell uppvärmning Spridningsmodellering regional skala Bakgrundshalter Gränsvärden och miljökvalitetsnormer Sammanfattande metodbeskrivning Resultat Totala emissioner Emissioner från enbart energisektorn Emissioner från individuell uppvärmning Spridningsberäkningarna i regional skala Bensenhalten i Storstockholm vid samtliga scenarier PM 10 -halten i Storstockholm vid samtliga scenarier Översiktlig jämförelse mellan de olika scenarierna Fallstudier - beräkning i lokal skala Fallstudier Spridningsmodellering lokal skala Resultat lokalskala Diskussion Slutsatser

4 8 Referenser Bilaga 1 Kommuner i Stockholms län Bilaga 2 Fjärrvärmekonvertering Bilaga 3 Värmemixen för den individuella uppvärmningen i respektive scenario Bilaga 4 Metodbeskrivning databaskonvertering Bilaga 5 Beräknade halter jämfört med upp-mätta halter år Bilaga 6 Haltkartor för Stockholms län Bilaga 7 Detaljerad beskrivning av MISKAM

5 Sammanfattning Den framtida energiproduktionen i Sverige står inför stora förändringar, vilket i hög grad kommer att inverka på uppvärmningen av landets bebyggelse. Elvärme och oljeeldning kommer sannolikt att till stor del ersättas med förbränning av förnyelsebara biobränslen både i fjärrvärmeproduktion och i pannor för enskild uppvärmning. Syftet med projektet har varit att dels ta fram en metod för att utvärdera hur en tänkbar framtida energiutveckling kan inverka på luftkvaliteten och risken för överskridanden av miljökvalitetsnormer (MKN) och miljömål, dels tillämpa metoden på Storstockholmsregionen för att belysa hur luftkvaliteten påverkas beroende på hur energiförsörjningen för uppvärmning arrangeras. Metoden och resultaten är tänkta att kunna användas av aktörer på kommunal och regional nivå för att ta fram underlag inför planering och bedömning den framtida energiförsörjningen. Den framtagna metoden har utgjorts av beräkning av emissioner till luft från små- och storskalig uppvärmning i ett antal tänkbara uppvärmningsscenarier för år 2020 i kombination med emissioner från trafik och industri. Även ett naturgasscenario har studerats. Jämförelse har gjorts dels med dagens situation, dels med framtida emissioner vid ett s.k. nollalternativ, i vilket trafikens påverkan på luftkvaliteten är påtagligt reducerat jämfört med idag. Halter i luft av bensen och inandningsbara partiklar (PM 10 ) har, med hjälp av spridningsmodeller, beräknats för olika geografiska skalor. I regionala skalor för Stockholms län och för Storstockholmsområdet, samt i lokal skala representerad av ett småhusområde som placerats i en för Sverige typisk förort med huvudsakligen småhusbebyggelse. Det verkar inte föreligga någon risk för överskridanden MKN för bensen i något av scenarierna. Motsvarande jämförelse är svårare att göra avseende PM 10 eftersom resuspension från biltrafiken inte är inkluderad i spridningsberäkningarna. Vid en jämförelse mellan årsmedelvärden av beräknad och uppmätt halt av PM 10 i urban bakgrund (dagens situation beräknad=12.5 och mätt=15 µg/m 3 ) så är överensstämmelsen bra. Detta antyder att andelen resuspension av PM 10 är relativt liten i denna tidsskalan. Vidare visar resultaten att den högsta beräknade urbana bakgrundshalten (14.5 µg/m 3 ) endast utgör ca 35 % av MKN (40 µg/m 3 ) varför risken för överskridande bedöms som liten även om resuspensionen skulle medräknas. Vad gäller miljömålen finns enligt de flesta scenarier en risk för att de inte kommer att nås för partiklar. I naturgasscenariet blir dock bensen- och partikelhalterna från uppvärmning så låga att även risken för överskridanden av miljömålen avseende luftkvaliteten kan anses eliminerad. Resultaten från spridningsberäkningen i den mycket lokala skalan antyder att en kraftigt ökad biobränsleanvändning (80% av uppvärmningsbehovet), inte kan ske utan risk för överskridanden av såväl MKN som miljömål. 3

6 Summary The future energy production in Sweden is facing great changes, and this will to a large extent have an impact on the space heating of buildings in the country. Electric heating and oil firing will most likely be replaced by burning renewable bio-fuels in both district heating and boilers for private houses. The objectives of this project have been to develop a method for evaluating how a possible future change of fuels in space heating will affect the air quality, and the risk of exceeding present and future national air quality standards and goals. to apply the method in the Greater Stockholm area to demonstrate the impact on air quality depending on the arrangement of energy supply for space heating. The method and the results are intended for use at local municipal and at regional level for planning and evaluating different alternatives for the future energy supply. The tested method comprises calculations of emissions to ambient air from large- and smallscale space heating in a number of possible scenarios for year The scenarios also include emissions from traffic and industry. In addition, a natural gas scenario has been studied. Comparisons have been made both to the present situation and a future so-called zero-scenario. In the zero-scenario the influence from traffic is strongly reduced compared to the situation of today. The concentrations in air of benzene and respirable particles (PM10) have been calculated, using dispersion models, for different geographical scales. Regional scales for the whole Stockholm county and the Greater Stockholm area, and a local small scale represented by a single family house area that was placed in a typical Swedish residential suburb. There does not seem to be any risk of exceeding the present Swedish ambient air quality standards for benzene. In the calculations of PM 10 resuspension from traffic is not included, which possibly results in an underestimation of the concentration of this parameter. However, when comparing calculated and measured concentrations (yearly means of PM 10 ) in urban background the accuracy is good (calculated=12.5 and measured=15 µg/m 3 ), indicating that the resuspension part is rather small in this time scale. The highest calculated yearly mean concentration of PM 10 (about 14.5 µg/m 3 ) is only 35% of the present Swedish ambient air quality standards (40 µg/m 3 ). Even if the resuspension should be included there is still a margin before exceeding the standard value (of yearly averages). However, there is a risk that the future environmental goals for particles can not be reached. An important condition for this is that the traffic emissions decrease as in the zero-scenario. In the natural gas scenario the air concentrations of benzene and PM 10 will be substantially reduced, and even the risk of exceeding the future air quality goals can be considered eliminated. The results from the scenario calculations at the local smallest scale indicate that with a very strongly increased use of bio-fuel (80%), there will be a clear risk of exceeding both present and future air quality standards and goals. 4

7 1. Inledning och målsättning Den framtida energiproduktionen i Sverige står inför stora förändringar, där uppvärmning med direktverkande el i stor utsträckning planeras att ersättas med andra energikällor. Samtidigt skall en minskning ske av koldioxidutsläpp till luft och dess bidrag till växthuseffekten. Allt fler regioner och kommuner i Sverige kommer inom en snar framtid att besluta om den framtida energiförsörjningen, med stor sannolikhet omfattande både förändring av lokala uppvärmningssystem samt storskalig utbyggnad av fjärrvärmesystem och nybyggnad av biobränsleeldade anläggningar. Fossila bränslen kommer delvis att bytas ut mot förnybara biobränslen vid uppvärmning och elproduktion i såväl fjärrvärmeanläggningar som i enskilda villapannor. Kunskapen är idag bristfällig om hur ovan nämnda lokala och regionala förändringar kommer att påverka den framtida luftkvaliteten. IVL Svenska Miljöinstitutet har, i samarbete med Stor-Stockholms Energi AB (Stoseb), studerat hur en rad olika alternativ till energiomställning i Stockholmsområdet inverkar på den framtida luftkvaliteten, samt hur väl detta överensstämmer med de krav och strategier som anges såväl nationellt som inom EU. Underlaget har utgjorts av emissioner till luft från ett antal tänkbara energiscenarier, inkluderande både stor- och småskalig uppvärmning, för år 2020 i kombination med emissioner från trafik och industri. Jämförelse har gjorts med såväl dagens situation som framtida emissioner vid ett s.k. nollalternativ. Projektets målsättning har varit att dels ta fram en metodik för att utvärdera hur en tänkbar framtida energiutveckling kan inverka på luftkvaliteten och därmed bl.a. kunna bedöma risker för överskridanden av Miljökvalitetsnormer (MKN) och miljömål, dels tillämpa metodiken på Storstockholmsregionen för att belysa hur luftkvaliteten varierar beroende på hur energiförsörjningen för uppvärmning arrangeras. Metoden är tänkt att kunna användas av aktörer på kommunal och regional nivå för att ta fram underlag inför bedömning och planering av den framtida energiförsörjningen. 2 Emissioner från förbränning Utsläpp till luft från förbränning, framför allt från småskalig förbränning av biobränslen, är endast delvis kvantifierade och karaktäriserade. Sannolikt är dock utsläppen av såväl partiklar som kolväten från småskalig förbränning redan idag betydande. Beträffande partiklar uppskattas de årliga utsläppen i Sverige från vedeldning till mellan och ton, vilket kan jämföras med utsläppen från trafikavgaser som upp- 5

8 skattats till ton (Areskoug, 2000). Införandet av gränsvärden för utsläpp till luft har medfört en positiv teknikutveckling beträffande villapannor och kaminer, och emissionerna från moderna pannor är mycket lägre än från äldre pannor. Vid förbränning bildas flera olika ämnen. Utsläppen från en förbränningsanläggning beror i huvudsak på vilket bränsle som används, förbränningsteknik och förekomst av reningsteknik. Bildningen av vissa utsläpp är direkt kopplade till elementsammansättningen i bränslet och har ingen eller liten koppling till förbränningsbetingelserna. Detta gäller exempelvis för svaveloxider (SO 2, SO 3 ), koldioxid (CO 2 ) och tungmetaller. CO 2 bildas direkt ur kolet i bränslet. För vissa andra komponenter beror bildningen främst på förbränningsbetingelserna. Exempel på sådana ämnen är kolmonoxid (CO), polycykliska aromatiska kolväten (PAH) och andra organiska föreningar. Utsläppen av kväveoxider (NO X ; NO, NO 2 ) och dikväveoxid (N 2 O) är beroende av både bränslets sammansättning och förbränningsbetingelserna. De organiska ämnen som emitteras vid förbränning av biobränslen omfattar ett brett kokpunktsintervall samt olika fysikaliska och kemiska egenskaper. Medan VOC (flyktiga organiska ämnen) enbart förekommer i gasfas, är många vedeldningsrelaterade ämnen semivolatila, vilket innebär att de förekommer i luften både i gasfas och bundna till partiklar. Exempel på sådana är bland andra PAH och metoxyfenoler. Fördelningen mellan gas- och partikelfas beror på faktorer som ämnets ångtryck, temperatur och luftens partikelhalt, men även bärarmaterialet, dvs. partikelns egenskaper, har betydelse. På lokal skala uppträder hälsoeffekter, akut framför allt genom partikelexponering, på längre sikt genom ökad cancerrisk (bensen, vissa PAH). Regionalt och globalt bidrar utsläppen till bildning av marknära ozon och en förstärkning av växthuseffekten (metan, VOC). Tillgängliga uppgifter om emissioner är i stor utsträckning fortfarande mycket osäkra, men inom bl.a. Energimyndighetens forskningsprogram Biobränsle, Hälsa, Miljö pågår för närvarande en omfattande verksamhet för att öka kunskapen inom området genom framtagande av emissionsfaktorer från småskalig förbränning. Bensen och partiklar (PM 10, partiklar med en aerodynamisk diameter < 10 µm) är två komponenter som i stor utsträckning emitteras från förbränning och för vilka man har fastlagt miljökvalitetsnormer avseende halter i utomhusluft. För dessa ämnen finns också en del mätdata tillgängliga för jämförelse. Dessa komponenter har därför valts som indikatorer i denna studie. Forskningsintresset för kolväten och mindre partiklar (PM 2.5 ) är idag stort, men underlaget är ännu otillräckligt. 6

9 Figur 1 Karta över beräkningsområdena, Stockholms län respektive Storstockholm. Siffrorna (1-4) i figuren representerar platser där jämförelser har gjorts mellan haltnivåerna i de olika scenarierna. 7

10 3 Metod Fyra olika scenarier avseende en tänkbar energiomställning år 2020 har utarbetats. Ett referensscenario, baserat på dagens utsläpp, har dessutom inkluderats som underlag för jämförelse. Utsläpp från industri och trafik har inkluderas i scenarierna för att kunna göra en bedömning av risken för eventuella överskridanden av MKN i regionen vid de olika scenarierna. Studien har begränsats till att endast innefatta beräkningar utifrån emissioner av bensen och PM 10. Utifrån de totala emissionerna för respektive scenario har föroreningshalterna, som årsmedelvärden, i regionen därefter beräknats med hjälp av en spridningsmodell, avsedd för regionalskala, för två områden. Modellberäkningar har även genomförts för ett typfall med högre detaljeringsgrad. För detta har använts en lokalskalemodell som beräknar årsmedel- respektive maxhalter i kvartersskala. Dessa resultat redovisas separat i kapitel Beräkningsområden Spridningsberäkningar i regional skala har genomförts för två områden med olika detaljeringsgrad. Stockholms län har studerats med en rutnäts(grid)-upplösning på 2000x2000 m och Storstockholmsområdet med 500x500 m (figur 1). Valet att använda en högre upplösning i Storstockholm är att emissionerna per ytenhet är större. Noggrannheten i spridningsberäkningarna ökar om emissionerna presenteras med så hög geografisk upplösning som möjligt. Ytterligare detaljer om beräkningsområdena återfinns i bilaga Energiscenarier De fyra olika scenarierna, som har utarbetats med avseende på energisituationen år 2020, presenteras översiktligt i nedanstående tabell 1 tillsammans med Referensscenariot avseende år Bedömningen av energifördelningen mellan de olika uppvärmningstyperna i respektive scenario har gjorts i samråd med Stoseb. Följande generaliseringar och antaganden har gjorts för scenarioberäkningarna. 1. Energiförbrukningen år 2020 antas vara samma som idag. 2. Emissionerna från industriella processer har inte framskrivits eftersom dessa är mycket svåra att överblicka. Samtidigt står de för en mycket liten del av de totala utsläppen av bensen och partiklar. 3. För framtidsscenarierna till år 2020 görs en framskrivning av emissionen från trafiken enligt Vägverkets prognos. Denna innefattar endast ålderssammansättning av Sveriges vagnpark och därmed förändrade emissionsfaktorer. Prognosen inklude- 8

11 rar ingen procentuell förändring av trafikmängden, och hänsyn har inte heller tagits till eventuella lokala förändringar av trafikflöden då planerna för dessa bedömdes vara alltför osäkra (se vidare avsnitt 3.4.3). 4. Prognoser visar att det kommer att ske en fortsatt minskning av bakgrundshalterna i framtiden, men eftersom storleken av denna är osäker har bakgrundshalterna antagits vara samma i framtidscenarierna som de är idag. Rimligen sker i scenarierna en likartad utveckling i omvärlden som har antagits för Stockholmsområdet, vilket bör påverka bakgrundsnivåerna och leda till något större skillnader mellan scenarierna även inom Stockholms län. Tabell 1 De fyra energiscenarierna (2020) samt Referensscenariot (2000). Scenario Emissioner från Industri Trafik Energiproduktion Referensscenario 2000 Dagens 2000 Dagens 2000 Dagens 2000 Scenario Nollalternativ 2020 Dagens 2000 Vägverkets prognos Dagens 2000 Scenario Storbio 2020 Dagens 2000 Vägverkets prognos Ökad andel fjärrvärme, främst med biobränsle* Scenario Decentraliserat 2020 Dagens 2000 Vägverkets prognos Ökad andel lokal uppvärmning främst med biobränsle* Scenario Gas 2020 Dagens 2000 Vägverkets prognos Ökad andel fjärrvärme, främst med gas *) Energimängd från biobränslen är av samma storleksordning i scenarie Storbio och Decentraliserad. 3.3 Energifördelningen För att kunna göra realistiska scenarier var det nödvändigt att använda en relativt hög detaljeringsnivå för olika uppvärmningsformer. Uppgifter om emissioner från större punktkällor, såsom fjärrvärmeverk, har inhämtats från Stockholms och Uppsala läns Luftvårdsförbunds databas, EDB99 (Larnesjö m.fl.2000) som administreras av Stockholm luft- och bulleranalys (Slb-analys) vid Miljöförvaltningen i Stockholm. I denna databas finns även information om emissioner från individuell uppvärmning, jämnt fördelad på all låghusbebyggelse oavsett uppvärmningssätt. Detaljeringsgraden var dock för låg för att kunna användas i detta projekt varför istället Stosebs energidatabas Värmeatlas för Stockholms län användes (Masterfile-data 1997). Denna är baserad på uppgifter från en rikstäckande energidatabas för bebyggelse Masterfile. Denna databas medger att energianvändningen för uppvärmning kan uppskattas tämligen noggrant för nästan alla bebyggda fastigheter i Sverige och dessa data kan sammanställas till uppvärmningsbehov för områden fördelat på olika uppvärmningssätt. För Stockholms län har en speciell databas skapats med hjälp av Masterfile, där uppvärmningsdata har tagits fram för de 570 basområden som länet är indelat i, och man har även beräknat värmetätheten som uppvärmningsbehov dividerat med den tätortsbebyggda markytan. 9

12 Värmetätheten är ett mått på bebyggelsens täthet och en viktig variabel för att avgöra lämpligheten att bygga ut fjärrvärmenätet. Värmetätheten ger också en indikation på möjligheten att installera värmepumpar av typ bergvärme eller ytjordvärme För varje basområde har antagits benägenhet för husägare att ändra sin uppvärmningsform från dagens existerande till fjärrvärme, värmepump, pelleteldning och vedeldning. I varje basområde har antagits att benägenheten att övergå från en uppvärmningsform till en annan, är beroende av den så kallade värmetätheten för årsenergi (GWh/km 2 ). Denna beräknades för alla områden genom att använda energidatabasens uppskattade värde på det lokala uppvärmningsbehovet i varje basområde, som sedan delades med områdesytan. Tre värmetäthetsklasser har använts enligt tabell 2 nedan. Tabell 2 Indelningen av värmetätheten (VT) med tillhörande bebyggelsetyp. Värmetäthet (kwh/m 2 ) Typ av bebyggelse i området VT 30 30>VT 20 VT < 20 Större affärer och lokaler, större andel flerfamiljshus och radhus Färre flerfamiljshus, men mer radhus och tättliggande kedjehus Huvudsakligen friliggande småhus Inom respektive basområde och för varje värmetäthetsklass fördelades värmebehovet i underklasser beroende på uppvärmningstyp. Detta gjordes utifrån fastighetstyp såsom villor, fritidshus, lantgårdar, flerbostadshus samt lokaler av olika slag. För vardera fastighetstyp finns olika typer av uppvärmning (braskamin, vedpanna, direktverkande el m.m.). En sammanslagning av uppvärmningsbehovet (MWh/år) för utsläppsmässigt likartade uppvärmningsformer har därefter gjorts för varje basområde, se tabell 3. Byggnaderna har även lagts ihop till småhus och övriga, se tabellerna 3.1 a-c i bilaga 3. Tabell 3 Sammanslagning av värmebehovet från emissionsmässigt likartade källor vid individuell uppvärmning. Uppvärmningsform Fastigheter med kombipanna**hus Småhus Jordbruksfastighet Fritidshus Flerbostads- Privata lokaler Offentlig a lokaler Oljepanna större X X X Oljepanna mindre X X X Elpanna* större X X X X Elpanna* mindre X X X X Direktel** större X X X Direktel** mindre X X X Värmepump X X X X X X Vedpanna X X X X X X X Pelletpanna X X X X X X Braskamin ved X X X Braskamin pellet X X X Gaspanna X X X X X X X * i vattenburet system, ** direktverkande elradiatorer, *** avser både småhus, flerbostadshus och lokaler 10

13 Värmebehovet som täcks av fastigheter med kombipannor fördelades på ved-, el- och gaspannor. Sammanslagningen genomfördes för Referensscenariot och är utgångspunkt för övriga scenarier, där procentuella övergångar antogs mellan de olika uppvärmningstyperna baserat på ovan nämnda förändringsbenägenhet Anslutningsgrad till fjärrvärme Anslutningsgraden till fjärrvärmenätet i Scenario StorBio och Scenario Gas varierar också beroende på värmetäthetsklass (tabell 2) i respektive område. Den ökade fjärrvärmeutbyggnaden som antagits jämfört med dagens situation presenteras i figur 2. En mer detaljerad redovisning av fjärrvärmeanslutningen för Scenario StorBio och Scenario Gas redovisas i bilaga 2. Anledningen till att det för vissa kommuner har antagits en relativt begränsad övergång till fjärrvärme kan antingen bero på att det redan idag är en hög anslutningsgrad till fjärrvärmenätet alternativ att värmetätheten (kwh/m 2, år) är låg. En anslutning i sådana områden blir medför höga kostnader. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Figur 2 BOTKYRKA DANDERYD EKERÖ HANINGE HUDDINGE JÄRFÄLLA LIDINGÖ NACKA NORRTÄLJE NYNÄSHAMN SALEM SIGTUNA SOLLENTUNA SOLNA STOCKHOLM SUNDBYBERG SÖDERTÄLJE TYRESÖ TÄBY UPPLANDS-BRO UPPLANDS-VÄSBY VALLENTUNA VAXHOLM VÄRMDÖ ÖSTERÅKER Den procentuella ökningen av fjärrvärmeanslutning i respektive kommun i Scenario StorBio och Scenario Gas Beskrivning av energifördelningen i respektive framtidsscenario Nedan redovisas en översikt av energifördelningen i respektive scenario. I bilaga 3 ges en mer detaljerad beskrivning i form av transfereringsscheman. 11

14 Scenario Nollalternativ 2020: I Nollalternativet har Referensscenariots emissioner från stor- och småskalig uppvärmning används. Scenario StorBio 2020: I detta scenario har antagits både en hög anslutningsgrad till fjärrvärme och stor biobränsleanvändning. Hus med individuell uppvärmning kommer i de mest värmetäta områdena att kopplas till fjärrvärme, men en relativt stor andel kommer att ha egen biobränsleeldning, huvudsakligen med pellets. I de områden där värmebehovet är lågt (kwh/m 2, år) antas en ökning av andelen värmepumpar, men också en betydande övergång till bl.a. pellets. I områden med mellanstort till stort värmebehov antas en ökad övergång till fjärrvärme. För detaljer i konverteringen hänvisas till bilaga 3. Scenario Decentraliserat 2020: I detta scenario har en mycket hög andel av värmebehovet antagits täckas av småskalig biobränsleanvändning för den bebyggelse som idag inte är eller har planerats bli ansluten till fjärrvärme. Konvertering kommer att ske från bl.a. oljepannor, vattenburen elvärme och direktverkande el, till olika former av biobränsleeldning och till värmepumpar. Vedeldade braskaminer i småhus är en omdebatterad uppvärmningsform. Det är bara 10% av de elvärmda småhusen som överförts till detta. Den övervägande delen av biobränslekonverteringen antas ske till olika former av pelleteldning. Scenario Gas 2020: I Scenario Gas är anslutningen till fjärrvärme motsvarande den som antogs för Scenario StorBio, men här antas naturgas vara infört i alla panncentraler samt delvis i existerande kraftvärmeverk. Individuell naturgaseldning har antagits införas i en stor del av den bebyggelse som har en värmetäthet högre än 20 GWh/km 2. Alla värmepumpar finns kvar i drift. Fjärrvärmekonverteringen sker enligt detaljuppgifter i bilaga 3. Den beräknade energifördelningen mellan olika uppvärmningsformer i de olika scenarierna illustreras i figur 3 nedan. 12

15 Scenario Ref/Noll Scenario Stor Scenario Dec Scenario Gas Energi MWh Fjärrvärme Olja större Olja mindre Vattel större Vattel mindre Direktel större Direktel mindre Värmepump Vedpanna Braskamin Pelletpanna+kamin Naturgas panna Figur 3 Energifördelningen för respektive uppvärmningsform i de olika scenarierna. Av figur 3 framgår det att andelen energi från fjärrvärme är fyra till fem gånger större än någon annan energiform i alla scenarier. Det framgår även att det sker en stor övergång från olja och elvärme till huvudsakligen fjärrvärme i Scenario StorBio och gas i Scenario Gas. I Scenario Decentraliserat sker däremot en övergång främst till uppvärmning med pellets i pannor och kaminer. En ökning av andelen producerad energi från värmepumpar sker i olika grad i de olika scenarierna. Förändringarna av energifördelningen kan i vissa fall ur energisynpunkt tyckas små, men resultatet i form av ökade emissioner till följd av en övergång till mindre värmeeffektiva alternativ kan vara betydande. 3.4 Emissionsberäkning Enskild uppvärmning Emissionen av bensen och PM 10 beräknas för varje uppvärmningstyp (tabell 3) med det allokerade uppvärmningsbehovet och med en emissionsfaktor för respektive uppvärmningstyp. Emissionsfaktorer för beräkning av emissioner från individuell uppvärmning är i flera fall bristfälliga, men de faktorer som anges i tabell 4 baseras på dagens kunskap utifrån de studier som för närvarande pågår inom en rad olika forskningsprojekt (Boström m.fl. 2002). Uppgifter i litteraturen för emissionsfaktorer för bensen vid oljeeldning är idag bristfälliga varför dessa har baserats på emissionsfaktorn för VOC. Dessa kan därför 13

16 vara något överskattade. Nedanstående sammanställning av emissionsfaktorer avser dagens förhållanden, d.v.s. inte bästa tillgängliga teknik Skälet till detta är att livslängden på uppvärmningskällor är mycket lång och dessutom är emissionsdata starkt beroende av hur anläggningen sköts och drivs, vilket i sig resulterar i stor variabilitet i utsläppen. Eftersom dagens normala emissionsfaktorer har tagits fram under kontrollerade former vid Statens provnings- och forskningsinstitut (SP) har därför antagits att mer realistiska emissioner erhålls även för en framtidsstudie om dessa användes. Tabell 4 Ämne Emissionsfaktorer (mg/mj tillförd energi) för respektive uppvärmningsform. Oljepanna Oljepanna Vedpanna större mindre Pelletpanna Braskamin Braskamin Naturgaspanna ved pellet Bensen * PM 10 7 *** 15 * 35 ** * enligt Karlsson (1992), ** enligt Karlsson (1991), *** Naturgas hälsa och miljö (1984) Fjärrvärme Vid beräkning av emissioner från fjärrvärmeverk som konverterat från olika bränslen till biobränsle eller naturgas har emissionsfaktorerna presenterade i tabell 5 används. Emissionsfaktorerna för biobränsle har hämtats från tidigare utredningar (Larnesjö m.fl. 2000) samt för naturgas från Environmental Protection Agency i USA (EPA, 1998). Tabell 5 Emissionsfaktorer (mg/mj tillförd energi) för respektive bränsle. Biobränsle Naturgas Bensen PM Trafik Emissioner från trafik har beräknats av Slb-analys, där trafikarbetet (fordonsmängden) är hämtat från EDB-99 (Slbs emissionsdatabas från 1999). De emissionsfaktorer för PM 10 som ingår i EDBn härrör från Vägverkets EVA 2.2 modell (Vägverket 1996), medan det för bensen har används en kombination av EVA 2.2 och Copert III modellen (Johansson och Burman, 2001). PM 10 -emissionerna från trafik omfattar endast partiklar från avgasröret, då kunskap om resuspensionen (uppvirvlingen) är alltför bristfällig för att kunna inkluderas. Idag är vare sig storleken på emissionen eller fraktionsfördelningen kända för de uppvirvlade partiklarna, varför inte heller antagande kan göras om deras hälsoeffekter. Man känner inte heller till hur stor andel partiklar som härrör från resuspenderade partiklar kontra avgaspartiklar, varför ett generaliserat påslag inte kan göras. Det är dock känt att resus- 14

17 pensionen ofta dominerar över emissionen via avgasröret, samt att den varierar kraftigt under året Industri Slb-analys har även beräknat emissionerna från industriella källor baserade på de uppgifter som kommunerna lagt in i databasen EDB-99. Dessa beskrivs antingen som större punktkällor eller som mindre ytutsläpp. 3.5 Modifiering av emissionerna från individuell uppvärmning I Stosebs databas anges värmebehovet geografiskt till en punkt i centrum av polygoner som motsvarar varje basområde. Stosebs databas anpassades till AIRVIRO-systemet genom konvertering från dessa polygoner till rutor i ett koordinatnät över regionen. Därigenom utarbetades en ny databas med uppgifter om den individuella uppvärmningen i upplösning 250x250 m (dvs en finare upplösning än vad som senare användes i spridningsberäkningen) för Storstockholm och 2000x2000 m för Stockholms län. Motsvarande konvertering är alltså möjlig att göra även för andra delar av Sverige där tillgång finns till den s.k. Masterfile-databasen. En mer detaljerad beskrivning av konverteringen redovisas i bilaga 4. Osäkerheten i data till följd av denna konvertering uppgår till mindre än 2 %. 3.6 Spridningsmodellering regional skala Spridningsmodellering i regional skala har genomförts av Slb-analys där det s.k. AIRVIRO-systemet används. Detta system består av två spridningsmodeller; dels en meteorologisk vindmodell, dels en Gaussisk spridningsmodell (Johansson m. fl. 2000). Vindmodellen genererar ett vindfält över hela beräkningsområdet baserat på meteorologiska data från en 50 m hög mast i Högdalen i Stockholm från perioden Mätningarna inkluderar horisontell och vertikal vindhastighet, vindriktning, temperatur, temperaturdifferens mellan tre olika höjder samt solinstrålning. Vindmodellen tar även hänsyn till variationerna i lokala topografiska förhållanden. Den Gaussiska spridningsmodellen använder det simulerade vindfältet för att beräkna halterna under angiven tidsperiod. I tättbebyggda område är de, för denna modell, beräknade halterna endast representativa ner till taknivå eftersom modellen inte kan beräkna vindfältet runt hus eller i gaturum. I ytterområden, med gles bebyggelse eller över öppna ytor, är beräknade data dock representativa även för halter ner till markplan. Slb-analys har gjort en jämförelse mellan uppmätta och beräknade halter avseende både PM 10 och bensen på regionalskalan (se vidare bilaga 5). De med modellen beräknade halterna är något underskattade jämfört med uppmätta halter. Detta kan delvis förklaras av osäkerheter i emissionsdata. För PM 10 tas heller ingen hänsyn till resuspensionen, och för bensen är kallstartsandelen inte medtagen i underlaget för beräkningarna. Det 15

18 sistnämnda innebär att jämförelse inte kan göras med resultaten från Referensscenariet, där kallstartsandelen är inräknad. 3.7 Bakgrundshalter För att kunna uppskatta förekommande haltnivåer och bedöma risken för att lufthalterna i regionen överskrider miljökvalitetsnormer eller gränsvärden behövs, förutom haltbidraget från trafik, industri, energiproduktion inom länet, information från källor som ligger utanför beräkningsområdet (se kapitel 3.1). Slb-analys använder därför bakgrundshalter uppmätta i renluftsområden i länens ytterområden som adderas till de i modellen beräknade haltbidragen. Med bakgrundshalt menas här den halt av respektive ämne som transporteras in över tätortsområdet, dvs. innan lokalt emitterade föroreningar har hunnit adderas till halten. Bakgrundshalten för PM 10 (11.5 µg/m 3 ) har hämtats från Aspvreten, strax utanför Nyköping, och för bensen (0.6 µg/m 3 ) från Norr Malma, strax utanför Norrtälje, för år 2000 (Larnesjö m.fl, 2000). 3.8 Gränsvärden och miljökvalitetsnormer Till EUs nya ramdirektiv för luftkvalitet (EU, 1996) finns dotterdirektiv för bl.a. PM 10 (EU, 1998) samt för bensen (EU, 2000). Som en anpassning av EUs direktiv till svenska förhållanden har miljökvalitetsnormer (MKN) fastställts inom svensk lagstiftning. MKN avseende halten av PM 10 (SFS 2001:527) innebär att angivna haltnivåer inte får överskridas efter 1 januari 2005 och motsvarar det första steget i EU-direktivet för PM 10. EU har också preliminärt infört ett andra steg, som skall gälla från Dessa nivåer skall dock omvärderas baserat på den nya kunskap som erhålls bl.a. om partiklars hälsoeffekter. En miljökvalitetsnorm för bensen är nu (september 2002) ute på remiss (Naturvårdsverket, 2002) och kommer att fastställas under I april 1999 antog riksdagen mål för miljökvaliteten inom femton områden. För miljömålet Frisk luft anges generationsmål bl.a. för partikel- respektive bensenhalten i utomhusluft. I tabell 6 redovisas aktuella haltnivåer för gällande MKN, EU-direktiv respektive miljömål. Tabell 6 Miljökvalitetsnorm (MKN), EU-direktiv respektive miljömål för halten (µg/m 3 ) av bensen och PM 10 i utomhusluft. MKN 2005 EU 2005 EU 2010 Miljömål PM 10 Dygnsmedelvärde PM 10 Årsmedelvärde Bensen Årsmedelvärde ) som 90 percentil, får överskridas 35 gånger per år 2) som 98-percentil, får överskridas 7 gånger per år 16

19 3) Naturvårdsverkets förslag (Naturvårdsverket, 2002) Årsmedelvärden är satta med hänsyn till långsiktiga hälsoeffekter såsom cancer, medan risken för akuta effekter, t.ex. luftvägsbesvär, skall kunna minskas genom att man även har krav på dygnsmedelvärden. 3.9 Sammanfattande metodbeskrivning I detta avsnitt har utförligt redogjorts för en lämplig metodik vid framtagande av den information som behövs för att erhålla ett tillfredsställande planeringsunderlag för lokal/regional bedömning av den framtida energiförsörjningen. Tillvägagångssättet kan sammanfattas enligt nedan. Inventering av nuvarande energibehov för uppvärmning i olika områden i kommunen, energibehovstäthet i kwh/m 2,år. Uppdatering av sotarregister, eventuellt med kompletterande protokollering, för att kunna lokalisera/identifiera befintliga lokaleldstäder. Framtagande av energiplaner för kommunen (utbyggnad av fjärrvärme, potentiell övergång till enskild uppvärmning etc). Framtagning av emissionsdata för relevanta föroreningskomponenter från energiproduktion för värme avseende såväl nuvarande som planerade (en/flera) situationer. Framtagning av övriga emissionsdata (trafik, industri, ev. andra källor) avseende aktuella föroreningskomponenter, geografiskt fördelade, samt generell bedömning av framtida emissionsutveckling. Översiktlig bedömning av nuvarande luftföroreningssituation, baserat på mätningar alternativt annan typ av utvärdering (t.ex. jämförelse med liknande områden) och/eller modellberäkningar. Översiktlig lokalklimatbedömning, eventuellt sammanställning av befintlig lokalklimatdata. Bestämmelser/lagar/föreskrifter, miljöbalken. Underlaget kan sammanställas på olika sätt, gärna i form av ett kartmaterial i olika transparenta skikt som kan behandlas i ett GIS-system, där man kan illustrera bl.a. värmebehovstäthet (i kwh/m 2 ), lokaleldstäder i bostadsområden, emissionskällor, nuvarande luftföroreningsituation i halter av kritiska parametrar, lokalklimatkarta som t.ex. beskriver kalluftsjöar och vindfält, etc. Utifrån detta underlagsmaterial kan sedan beräkningar (spridningsmodeller/andra uppskattningar) göras för hur olika emissionsscenarier kommer att påverka den framtida luftkvaliteten i kommunen/regionen, och kritiska områden, där ytterligare utsläpp kan innebära överskridanden av MKN eller andra olägenheter, kan identifieras. 17

20 4 Resultat 4.1 Totala emissioner De beräknade totala emissionerna (inkluderande energi, trafik och industri) för respektive scenario för Stockholms län presenteras i figur 4 nedan. Den högsta PM 10 -emissionen återfinns i Scenario Decentraliserat. Jämfört med dagens situation ökar PM 10 -emissionen nästan tre gånger i Scenarierna Decentraliserat och StorBio till följd av antagandet om en stor övergång främst från direktverkande el till kaminer. Jämfört med dagens situation minskar bensenemissionen i samtliga scenarier, främst beroende på framtida avgaskrav för biltrafik. Av figuren framgår att Scenario Gas år 2020 ger upphov till de lägsta emissionerna av såväl bensen som PM Industri Energianläggn. Vägtrafik Indiv.uppvärmn 1500 emission (ton/år) Ref Noll StorBio Bensen Dec Gas Ref Noll StorBio PM10 Dec Gas Figur 4 Beräknade emissioner, uppdelat på respektive källors bidrag, av bensen och PM 10 vid de olika scenarierna. Relationerna mellan emissionerna i respektive scenario varierar. I Referensscenariot härrör största delen av bensenemissionen från trafiken, medan PM 10 till ungefär lika delar härrör från trafikavgaser och individuell uppvärmning. I övriga scenarier härrör den största delen av bensen och PM 10, i varierande grad, från individuell uppvärmning med undantag för bensen i Scenario Gas där andelen från trafik är störst. 18

21 4.2 Emissioner från enbart energisektorn I figur 5 och 6 presenteras emissionerna av PM 10 och bensen från enbart energisektorn, uppdelade på individuell uppvärmning och stora energianläggningar PM10 anläggning PM10 individuell 2000 Emission (ton/år) Referens Nollalternativ StorBio Decentraliserat Gas Figur 5 Emissioner av PM 10 från energisektorn fördelat på individuell uppvärmning och större anläggningar. Av figur 5 framgår att i scenarierna Decentraliserad och StorBio härrör största delen av PM 10 från den individuella uppvärmningen bensen anläggning bensen individuell Emission (ton/år) Referens Nollalternativ StorBio Decentraliserat Gas Figur 6 Emissioner av bensen från energisektorn fördelat på individuell uppvärmning och större anläggningar. Ovanstående förhållande ses även för bensen, om än inte lika uttalat, se figur 6. Andelen av den totala emissionen som härrör från större anläggningar i respektive scenario är mindre för PM10 än för bensen, främst beroende på att PM 10 avskiljs ur rökgaserna i 19

22 stora anläggningar vilket inte görs med bensen. För individuell uppvärmning sker idag ingen rening alls. 4.3 Emissioner från individuell uppvärmning I nedanstående figur 7 och 8 presenteras emissionerna av bensen och PM 10 för respektive kommun för Scenario Decentraliserad Figur 7 ton/år BOTKYRKA DANDERYD bensen EKERÖ HANINGE HUDDINGE JÄRFÄLLA LIDINGÖ NACKA NORRTÄLJE NYNÄSHAMN SALEM SIGTUNA SOLLENTUNA SOLNA STOCKHOLM SUNDBYBERG SÖDERTÄLJE TYRESÖ TÄBY UPPLANDS-BRO UPPLANDS-VÄSBY VALLENTUNA VAXHOLM VÄRMDÖ ÖSTERÅKER Emissioner av bensen från individuell uppvärmning från respektive kommun i scenario Decentraliserad. Siffran (35) i figuren avser emissionen i Stockholms kommun. Variationen i emissionsökning mellan kommunerna beror främst på vilken värmetäthetsklass som förekommer. I områden där värmetätheten (kwh/m 2, år) idag är låg och/eller andelen direktverkande el är hög har en stor andel antagits övergå till braskaminer, vilket ger ökade emissioner. Kommunernas storlek påverkar naturligtvis också emissionens storlek. 20

23 Figur 8 ton/år BOTKYRKA DANDERYD partiklar EKERÖ HANINGE HUDDINGE JÄRFÄLLA LIDINGÖ NACKA NORRTÄLJE NYNÄSHAMN SALEM SIGTUNA SOLLENTUNA SOLNA STOCKHOLM SUNDBYBERG SÖDERTÄLJE TYRESÖ TÄBY UPPLANDS-BRO UPPLANDS-VÄSBY VALLENTUNA VAXHOLM VÄRMDÖ ÖSTERÅKER Emissioner av PM 10 från individuell uppvärmning från respektive kommun i scenario Decentraliserad. Siffran (272) i figuren avser emissionen i Stockholms kommun. Fördelning av emissionerna mellan de olika uppvärmningsalternativen för individuell uppvärmning presenteras i nedanstående figur 9 för PM 10 och figur 10 för bensen Bas Scen StorBio Scen Dec Scen Gas 800 ton/år Olja övrig Olja små Vedpanna Vedkamin Pelletpannor Pelletkamin Nat.gas Figur 9 Emissioner av PM 10 för individuell uppvärmning från respektive uppvärmningsform och scenario. 21

24 Bas Scen StorBio Scen Dec Scen Gas ton/år Olja övrig Olja små Vedpanna Vedkamin Pelletpannor Pelletkamin Nat.gas Figur 10 Emissioner av bensen för individuell uppvärmning från respektive uppvärmningsform och scenario (OBS annan skala än figur 9). Även om andelen tillförd energi från vedkaminer och pelletpannor i scenarierna Storbio och Decentraliserad är begränsad, framgår av figurerna att detta ändå resulterar i en kraftig ökning av emissionerna. Den relativa skillnaden i emission mellan de olika uppvärmningsformerna är inte lika stor för bensen som för PM 10. I Scenario Decentraliserad ger pelletpannorna störst bidrag till bensenemissionen tätt följd av vedkaminer, medan det för Scenario StorBio är vedkaminerna som ger de högsta totala emissionerna. 4.4 Spridningsberäkningarna i regional skala Resultatet från spridningsberäkningarna för de olika scenarierna presenteras i kartform med totalt fyra kartor för respektive scenario; Storstockholm respektive Stockholms län för vardera bensen och PM 10. Haltkartorna för Storstockholm presenteras nedan, medan resultatet för Stockholms län återfinns i bilaga 6. Haltkartorna inkluderar haltbidrag av emissioner från trafik, industri och energi samt bakgrundshalter in till området. Samtliga haltberäkningar avser årsmedelvärden. De halter som beräknats i tätbebyggd miljö är relevanta ned till taknivå, och halterna i gaturum är oftast högre Bensenhalten i Storstockholm vid samtliga scenarier Halten av bensen i Storstockholmsområdet för samtliga scenarier presenteras i figur 11a-e. I Referensscenariot 2000 (figur 11a) förekommer de högsta bensenhalterna längs de större trafiklederna. Högst halter, >2.5 µg/m 3, återfinns på Norrmalm och Södermalm 22

25 Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten IVL-Rapport B 1500 a) b) Figur 11a-e Bensenhalter. Figuren fortsätter på nästa sida. 23

26 c) d) Figur 11a-e Bensenhalter. Figuren fortsätter på nästa sida. 24

27 e) Figur 11a-e Haltkartor (µg/m 3 ) avseende bensen i Storstockholm, samtliga scenarier. (Slussen) samt vid knutpunkten södra infartsleden av E4/E20 (Essingeleden/Södertäljevägen/Årstalänken). För de centrala delarna av Stockholm avser den beräknade halten situationen i taknivå, vilket innebär att halten i gaturum är högre (ofta minst en faktor 2, Persson m.fl. 2000). Enligt dessa beräkningar finns det idag en risk för överskridanden av den föreslagna MKN för bensen, 2.5 µg/m 3, på flertalet platser i gatunivå i innerstadsområden. Halterna av bensen för Nollscenariot presenteras i figur 11b. Här framgår inget trafikrelaterat mönster för bensen eftersom emissionerna från trafiken minskar drastiskt. Maximala halter återfinns geografiskt i samma områden som i Referenscenariot, men i betydligt lägre nivåer, som högst µg/m 3. Haltnivåerna inne i de centrala delarna av Stockholm avseende bensen ligger under föreslagen MKN, men nära miljömålet, 1 µg/m 3. I Scenario StorBio är halterna av bensen presenterade i figur 11c. Haltfördelningen påminner om Nollalternativet, med likartade maximalhalter på ca 1 µg/m 3 i taknivå inne vid Slussen och Norrmalm. Halterna av bensen för Scenario Decentraliserad presenteras i figur 11d. Haltnivåerna från Scenario Decentraliserad är något högre än nivåerna för Scenario StorBio. De högsta halterna för bensen är µg/m 3 återfinns fortfarande i hårt trafikerade områden. Om en jämförelse görs med föreslagen MKN bedöms inga överskridanden att ske, men miljömålet kommer att bli svårt att uppfylla. 25

28 Halterna av bensen för Scenario Gas presenteras i figur 11e, där bensenhalten är betydligt lägre än i övriga scenarier. En trafikrelaterad haltfördelning kan dock skönjas. Skälet till detta är att energiemissionerna i detta scenario är så låga att trafikemissionerna dominerar. De högsta halterna för bensen, µg/m 3 återfinns även här i ett fåtal hårt trafikerade områden. Trots att halterna i detta scenario är lägre än i övriga scenarier kommer risken för överskridanden av miljömålen tangeras PM 10 -halten i Storstockholm vid samtliga scenarier Belastningsmönstret för PM 10 i Referenscenariot (figur 12a) liknar det för bensen. De högsta förekommande haltnivåer är ca µg/m 3. Halterna ligger långt under MKN som årsmedelvärde, 40 µg/m 3. Nollscenariot för PM 10 (figur 12 b) uppvisar samma belastningsmönster som för bensen. Det högsta förekommande halten är ca µg/m 3 lägre än i Referensscenariot. Halterna av bensen för Scenario StorBio (figur 12c) uppvisar en något förändrad bild än vid Nollscenariot med separata "öar" av förhöjda halter i flera förortsområden, avskilda från de centrala delarna av Stockholm, t.ex. i Järfälla eller Täby, till följd av ökade emissioner från individuell uppvärmning. De högsta halterna av PM 10 inom beräkningsområdets är ca µg/m 3 inne vid Slussen och Norrmalm. Dessa haltnivåer ligger långt under MKN/EUs gränsvärde för år 2005, 40 µg/m 3, men nära miljömålet, 15 µg/m 3. Halterna av PM 10 i Scenario Decentraliserad (figur 12 d) ger en bild av "öar" med högre halter av PM 10 som är ännu mer uttalad än i StorBioscenariet. Halterna här ligger mellan µg/m 3 i t.ex. Järfälla och Täby. Även i områden som ligger långt ifrån annan tätortsbebyggelse, så som Österåker, uppstår dessa haltnivåer. En jämförelse med Nollalternativet visar på en haltökning i dessa områden på mellan µg/m 3. De högsta halterna för PM µg/m 3 återfinns fortfarande i hårt trafikerade områden. Om en jämförelse görs med MKN/EUs gränsvärden kommer inga överskridanden att ske, men miljömålen för PM 10 kommer blir svårare att uppfylla. I Scenario Gas är halterna av PM 10 betydligt lägre än i övriga scenarier (figur 12e). En trafikrelaterad haltfördelning kan dock skönjas. De högsta halterna för PM 10 är µg/m 3, återfinns även här i hårt trafikerade punkter. Trots att halterna i detta scenario är avsevärt lägre än i de övriga scenarierna föreligger risk för att miljömålen tangeras Översiktlig jämförelse mellan de olika scenarierna För att visa på skillnaden mellan haltnivåerna i de olika scenarierna har fyra gridrutor valts ut för olika typlägen enligt nedan. Två av dessa har valts i förortsområden och två inne i Stockholm: 1. Norrmalm 2 Slussen 3 Täby 4 Järfälla 26

29 Den procentuella skillnaden mellan Nollalternativet och Scenario StorBio och Decentraliserad redovisas i tabell 7 nedan. Punkterna är även markerade på kartan i figur 1. Tabell 7 Skillnad mellan haltnivåerna av bensen (från figur 11a-d) vid olika jämförelsepunkterna. Jämförelsepunkt Ökning mellan scenario Nollalternativet och Storbio Decentraliserad 1 Norrmalm ±0% ±0% 2 Slussen ±0% ±0% 3 Täby +14% +25% 4 Järfälla +14% +14% Om bensenhalterna i Scenario Decentraliserad och Scenario StorBio jämförs med halterna i Nollalternativet ses ingen skillnad alls i de centrala delarna av Stockholm, punkt 1 och 2 medan det i ytterområdena, punkt 3 och 4, blir en avsevärt högre bensenhalt. Ökningen är dessutom större i Scenario Decentraliserad, 25%, jämfört med ökningen i Scenario StorBio, 14%, trots att emissionerna (figur 4) totalt inte skiljer sig speciellt mycket mellan dessa scenarier. Bensenemissionen är cirka 60 ton/år lägre i Scenario StorBio än i Scenario Decentraliserad. Motsvarande jämförelse har gjorts för PM 10 i tabell 8. Tabell 8 Skillnad mellan haltnivåerna av PM 10 (från figur 12a-d) vid olika jämförelsepunkter. Jämförelsepunkt Ökning mellan scenario Nollalternativet och StorBio Decentraliserad 1 Norrmalm +4% +7% 2 Slussen +4% +4% 3 Täby +4% +12% 4 Järfälla +8% +12% Jämförelsen av PM 10 -halten mellan Nollalternativet och Scenario StorBio respektive Decentraliserad visar att haltskillnaden även för denna komponent är högre i Scenario Decentraliserad, 7-12%, jämfört med StorBio, ca 4-8%. Även här är ökningen större i ytterområdena jämfört med de centrala delarna av Stockholm. 27

30 a) b) Figur 12a-e PM 10 -halter. Figuren fortsätter på nästa sida. 28

31 Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten IVL-Rapport B 1500 c) d) Figur 12a-e PM10-halter. Figuren fortsätter på nästa sida. 29

32 e) Figur 12a-e Haltkartor avseende PM 10 i Storstockholm, alla scenarier. 5 Fallstudier - beräkning i lokal skala Eftersom många klagomål inkommer till kommuner runt om i landet rörande störande lukt från individuell uppvärmning i småhusområden genomfördes även en undersökning i lokal skala av spridningen av utsläpp enbart från braskaminer. I småhusområden där en stor del av den individuella uppvärmningen sker med biobränsle, kan det lokalt uppkomma höga halter även om det för övrigt är låga halter i omgivningarna. Detta kan bero på att det är höga emissioner inom en liten yta eller att det ur spridningssynpunkt ofta råder ogynnsamma lokalklimatförhållanden här. Beräkningar av lokala emissioner från vedeldning har därför genomförts i ett småhusområde där en stor andel av värmebehovet antas täckas av biobränsle-användning. Bebyggelsestrukturen i området är schematisk, ett för Sverige typiskt småhusområde, vilket lokaliserats till ett basområde i Järfälla (där emissionerna är kända) och antas vara representativt för ett ytterområde i Stockholm. Storleken på beräkningsområdet är ca 360x160 m med 95 relativt tätt liggande hus med en storlek på ca m 2 där gatorna är ca m breda. 30

33 En detaljerad spridningsberäkning för beräkningsområdet har genomförts för emissionerna i två olika fallstudier, men här med en annan typ av spridningsmodell än vad som har användes i den regionala skalan för hela Stockholm. 5.1 Fallstudier Fallstudie 1 20 % av värmebehovet har antagits täckas via uppvärmning med braskamineldning, enligt Scenario Decentraliserad, med emissioner från vedeldade braskaminer i ett i övrigt elvärmt tänkt basområde i södra Järfälla. Området hade även kunnat ligga någon annanstans i regionen. Själva bebyggelsen är hypotetisk. Emissionerna av bensen i området är beräknade till 510 kg/år och av PM kg/år, vilka har fördelats på drygt hälften av antalet husen. Detta ger genomsnittlig emission på ca 0.22 mg/s för bensen och 2.35 mg/s för PM 10, vilken motsvarar en moderat användning av kaminen. Fallstudie 2 I de fall elpriserna skulle höjas drastiskt antogs att användandet av befintliga kaminer ökar samt att fler nyinstallationer görs. Här antogs därför 80 % av värmebehovet täckas av eldning med biobränsle i braskaminer. 5.2 Spridningsmodellering lokal skala Om en spridningsmodell skall kunna ta hänsyn till turbulens t.ex. runt hus krävs beräkningar med hög detaljeringsgrad eftersom dessa processer är småskaliga (virvlar på ett fåtal meter). Dessa typer av beräkningar ger relevanta resultat ända ner till markplan även i tätbebyggt område. Här har den s.k. MISKAM-modellen (se vidare bilaga 7) används, vilken ger ett tredimensionellt vindmönster och därmed kan återge vindflödet runt byggnader på ett realistiskt sätt. För att återge de meteorologiska processerna i denna lilla skala krävs en upplösning på ca ¼ av husens storlek. I detta beräkningsfall är upplösningen på beräkningsrutorna 5x5 m. Meteorologin definieras i modellen genom en vindfrekvens/år, här fördelat på 12 respektive vindriktningar med tillhörande vindhastighet beräknat för platsen med en meteorologisk modell (TAPM-modellen). Föroreningskällorna återges här som punktkällor på varje hus. De har markerats med stjärnpunkter på husen i figurerna. Beräkningarna har gjorts för årsmedelhalter av bensen respektive PM 10 samt för maximala halter för dygn för PM 10. Ovanstående beräkningar inkluderar endast bidraget till halten i luft av bensen och PM 10 från den lokala uppvärmningen. För dessa fallstudier har inte något haltpåslag från vare sig långtransport eller från den regional bakgrunden gjorts eftersom det ej varit möjligt att särskilja detta bidrag från övrig energiproduktion. 31

34 5.3 Resultat lokalskala I figurerna 13 och 14 representerar de vita rektanglarna hus och de röda stjärnorna emissionskällor. Bensen Beräkningarna av årsmedelvärdet av bensen för fallstudie 1 presenteras i figur 13a och för fallstudie 2 i figur 13b. Resultatet från fallstudie 1 uppvisar relativt låga haltbidrag från uppvärmning i området och är som högst ca 0.3 µg/m 3. Haltbidraget av bensen från fallstudie 2 är som högst ca 0.7 µg/m 3, en faktor 2 högre än i fallstudie 1. Även om ett tillägg skulle göras av bensen som långtransporteras in till området, skulle sannolikt dessa halter med marginal underskrida dagens föreslagna MKN (2.5 µg/m 3 ). Det är dock mycket svårt att veta hur stort tillskott som kan erhållas via närtransport från andra delar av Stockholmsområdet. Figur 11 c och d ger en antydan om möjlig lokal bakgrundsnivå, vilken varierar med läget i regionen. Eftersom det kan antas vara betydande i vissa fall kan ovanstående beräknade haltbidrag vara något underskattade. Det är idag inte möjligt att jämföra beräknade halter i fallstudie 1 med uppmätta halter eftersom inga mätningar finns att tillgå i ett motsvarande område. Det föreligger dock redan idag, enligt ovanstående beräkning, en risk för att generationsmålet (1 µg/m 3 ) inte kommer att klaras, eftersom enbart det lokala haltbidraget, utan något bidrag utifrån, redan är så högt. PM 10 Årsmedelvärden Beräknade haltbidrag av PM 10 för fallstudie 1 presenteras i figur 14a och för fallstudie 2 i figur 14b. Haltbidraget vid fallstudie 1 är ca µg/m 3, medan det i fallstudie 2 är 13 µg/m 3. Dessa halter ligger relativt långt under MKN för årsmedelvärde (40 µg/m 3 ) även om haltbidrag från lång- och närtransport inkluderats. Det föreligger dock en risk, redan utan ovan nämnda haltpåslag, för att miljömålet (15 µg/m 3 ) ej kan uppnås. 32

35 Den framtida energins påverkan på luftkvaliteten IVL-Rapport B 1500 a) b) Figur 13a-b Haltbidraget för bensen (µg/m3) som årsmedelvärde i en Stockholmsförort figur 13a vid 20% biobränsle och figur 13b vid 80% biobränsle. 33