Elhybridbilar från miljösynpunkt

Elhybridbilar från miljösynpunkt Jämförelse med konventionella personbilar Elforsk rapport 09:111 Gunnar Hovsenius, Roger Westerholm juni 2009

Elhybridbilar från miljösynpunkt Jämförelse med konventionella personbilar Elforsk rapport 09:111 Gunnar Hovsenius, Roger Westerholm juni 2009

Förord Elforsk bedriver ett omfattande kunskaps- och utvecklingsprogram om elfordon. I programmet ingår ett flertal delprojekt, bl.a. projekt kring kundfrågor, miljöanalyser, styrmedel, elmätning, standardisering av laddningsutrustning, debiteringssystem och laddningsinfrastruktur. Denna rapport är en del av denna satsning. Stefan Montin Programområde Omvärld och system Elforsk

Sammanfattning Bilar som drivs med E85 (85 % etanol och 15 % bensin) kommer att minska utsläppet av CO 2 med cirka 70 % jämfört med om de körs med bensin som drivmedel. Tillgången på E85 är dock begränsad och det är tveksamt om etanol räcker till mer än 10 % av drivmedelsbehovet inom EU. Inblandning av biodiesel i petroleumbaserad diesel är idag begränsad till högst 20 % och därmed CO 2 -fördelen. Biogas som drivmedel reducerar utsläppen av CO 2 med cirka 95 %. Tillgången på biogas kommer dock att i praktiken att begränsa denna fördel. El är det klimatmässigt bästa drivmedlet med den produktionsmix som finns i Sverige. El bedöms inte bli en bristvara och den stora möjligheten att nå stora utsläppsminskningar ligger således i en övergång till eldrivna personbilar. Utsläpp av kolmonoxid har marginell betydelse för den svenska miljösituationen. Även här har biogas och el miljömässigt de bästa egenskaperna. Utsläpp av kolväten som ett samlingsbegrepp beräknas minska sommartid om bensin byts mot E85, men öka vintertid med cirka 30 %. Med biogas som drivmedel beräknas utsläppsminskningarna av icke-metankolväten bli mellan 30 och 50 % under alla årstider. När biodiesel ersätter petroleumbaserad diesel kan marginella utsläppsminskningar uppkomma. För eldrivna fordon blir utsläppen försumbara. När det gäller utsläpp av kolväten kommer: Emissionerna av PAH-föreningar att domineras av de starter som sker under den kalla årstiden. En övergång från bensin till E85 kommer att öka utsläppen av ämnen som bedöms vara cancerframkallande med en faktor 4. För biogas kommer emissionerna sannolikt att minska. Vid en övergång till elbilar skulle utsläppen av PAH-föreningar från vägtrafiken bli helt försumbara. Detta skulle minska risken för cancersjukdomar och underlätta att nå det svenska delmålet för B(a)P-exponering. En övergång från bensin till E85 kommer att öka utsläppen av formaldehyd, acetaldehyd eten, propen och 1,3 Butadien. Samtliga dessa föreningar har negativa egenskaper för hälsa och miljö. En övergång till eldrivna personbilar skulle däremot radikalt minska vägtrafikens utsläpp av dessa ämnen. Emissionen av partiklar från avgasutsläpp kommer att minska till följd av en övergång till alternativa drivmedel. Detta gäller för bensin- och dieselfordon som inte har partikelfilter, men inte för dieselfordon med filter. Att minska utsläppen av partiklar är väsentligt ur hälsosynpunkt. När det gäller partiklar skall man dock hålla i minnet att så kallade slitagepartiklar från exempelvis vägbeläggning och sandning är dominerande för människans exponering. Utsläppen av kväveoxider påverkas i ganska ringa omfattning av om bensin och diesel ersätts med flytande biodrivmedel. Om biogas ersätter bensin förväntas ej heller utsläppen minska i nämnvärd omfattning. En övergång till elfordon beräknas ge utsläppsminskningar på cirka 95 %.

Summary Passenger cars operating on E85 (85 % ethanol and 15 % gasoline) have the potential to reduce the emissions av CO 2 with about 70 % compared to gasoline vehicles. The supply of E85 is, however, a limiting factor and it is an open question if E85 can cover more than 10 % of the need of vehicle fuels for EU. Blending biodiesel with conventional diesel fuel is today limited to a maximum of 20 % which also gives a limiting CO 2 advantage. Biogas as a fuel will reduce the emissions of CO 2 by about 95 %. The supply of biogas will, however, in reality be a limiting factor for this advantage. From a climate point of view electric vehicles operating on the Swedish mix of electricity will be the best choice with non-existent risks for shortage. The emission of carbon monoxide has a marginal influence on the air quality in Sweden. Even in this case biogas and electricity, however, have advantages. The emissions of hydro-carbons as a comprehensive term will be reduced summertime by a change of petrol to E85, but will increase during the winter months by about 30 %. Biogas will reduce the emissions of non-methan hydrocarbons during all seasons with 30 to 50 % compared to gasoline. A blend of biodiesel with conventional diesel will result in marginal reductions of the emissions. The emissions of hydro-carbon from vehicles operated by electricity will be negligible. Concerning hydro-carbons: The emissions of PAH compounds are dominated by cold start situations during the winter months. A change from gasoline to E85 will increase the emissions of compounds with cancer potency by a factor of 4 while a change to biogas probably will lead to a better environmental situation. Vehicles operating on electricity will have negligible emissions of PAH compound and contribute to a lower cancer risk and to the possibilities to match the Swedish environmental objective for B(a)P exposure. A change from petrol to ethanol will increase the emissions of formaldehyde, acetaldehyde, ethene, propene and 1,3 butadiene. All of these compounds have a negative impact on the environment and the health. A change to vehicles operating on electricity will in a radical way reduce the environmental impact from these substances. The exhaust emissions of particles from cars without particle filters will be reduced by a change from gasoline and diesel fuels to the alternatives. For diesel cars with particle filters a change of fuel will only have a marginal influence. To achieve low emissions of particles is of importance from a health perspective. It is, however, to remember that the particle exposure to humans in Sweden is dominated by emissions and reemissions of dust from roadway covering and from sand. The emissions of NO X are more or less the same for gasoline, diesel, ethanol and biodiesel as fuels. A fuel change to biogas is not expected to reduce the emissions of NO X while vehicles operating on electricity may reduce the emissions with 95 % compared to gasoline.

Innehåll 1 Inledning 2 Mål för denna studie 10 11 3 Avgränsningar 12 3.1 Luftföroreningar som ingår i jämförelserna... 12 3.2 Vald körcykel för denna studie är NEDC... 12 3.2.1 Vad NEDC i korthet innebär... 13 3.2.2 Valda temperaturer i NEDC... 13 3.3 Drivmedel och motortyper som ingår i studien... 15 3.4 Eldrift av personbilar... 15 4 Bilavgasers miljö- och hälsoeffekter 17 4.1 Kolmonoxid... 17 4.2 Kolväten... 17 4.2.1 Eten... 17 4.2.2 Formaldehyd... 18 4.2.3 Acetaldehyd... 18 4.2.4 Polycykliska aromatiska kolväten... 18 4.3 Kväveoxider... 20 4.4 Partiklar... 21 4.5 Marknära ozon - en indirekt effekt av avgasutsläpp... 23 5 Utsläpp från personbilar en litteraturgenomgång 25 5.1 EU-krav... 25 5.2 Emissioner vid full arbetstemperatur... 26 5.2.1 Bensin- och dieselbilar utan inblandning av biodrivmedel... 26 5.2.2 Inblandning av etanol i bensin... 26 5.2.3 Inblandning av biodiesel... 27 5.2.4 Biogas som drivmedel... 28 5.3 Emissioner orsakade av kallstart... 29 5.3.1 Bensin- och dieselbilar utan inblandning av biodrivmedel... 30 Utsläppen av NO X till följd av själva kallstarten är enligt Tabell 5 förvånande nog desamma för bensin- som för dieselbilar 0,23 g/start och oberoende av starttemperaturen. Sett över en NEDC-körcykel på 11 km är kallstartsbidraget bara några procent av utsläppen om samma sträcka körs med motor och katalysator vid full arbetstemperatur. Förklaringen kan bero på att katalysatorns funktion för NO X -reduktion numer uppnås mycket snabbt.... 30 Den ökning av partikulärt material som noteras för bensinbilar, när starttemperaturen sjunker till -7 C, innebär i stort att antalet partiklar är en tiopotens större i hela intervallet 0,02 till 10 µm än vid starttemperaturen +22 C.... 30 5.3.2 Utsläppsförändringar när etanol inblandas i bensin... 32 5.3.3 Inblandning av biodiesel... 34 5.3.4 Biogas vid kallstart... 34 6 Tänkbara utsläppsförändringar vid byte av drivmedel 36 6.1 Utsläppsförändringar om bensinbilar ersätts med elbilar... 36 6.2 Utsläppsförändringar om dieselbilar ersätts med elbilar... 38 6.3 Utsläppsförändringar om bensin ersätts med E85... 39 6.4 Utsläppsförändringar om bensinbilar ersätts med biogas... 41

6.5 Utsläppsförändringar om biodiesel ersätter petroleumbaserad diesel... 42 6.6 Diskussion om beräknade emissionsförändringar... 42 7 Slutsatser 8 Tack 9 Referenser 10 Bilagor 44 46 47 49

1 Inledning Att minska biltrafikens utsläpp av koldioxid, CO 2, och av ämnen som försämrar luftkvaliteten blir allt viktigare. EU: s mål för perioden 2020 till 2030 är att minska CO 2 -utsläppen med mellan 20 och 30 %. Om inte transportsektorn medverkar till detta kommer andra sektorer att drabbas av utsläppsbegränsningar på upp till 40 %. För att skydda människors hälsa och miljön har EU infört så kallade luftkvalitetsnormer för utomhusluft, som implementerats i svensk lagstiftning (ref. 6). Normerna gäller i dagsläget bl. a. Kvävedioxid och kväveoxider. En handfull svenska städer har överskridanden eller ligger nära gränsen för överskridanden för NO 2. Orsaken till detta ligger i en kombination av utsläpp från trafiken och lokala meteorologiska förhållanden. Kolmonoxid för vilken vägtrafiken är en väsentlig källa såväl i Sverige som inom EU. Dessbättre klaras normvärdet i hela Sverige. Bensen där krav på mätning införs 2010-01-01. Partiklar, PM10, där situationen liknar den för NO 2. Enligt planerna skall en miljökvalitetsnorm för PM2,5 införas år 2015. Ozon där krav på mätning införs 2009-12-31. Från mätningar som gjorts under många år i Sverige är det känt att halterna av marknära ozon under vår och sommar är så höga att växter skadas och att slemhinnor hos känsliga individer irriteras. Ozon är en indirekt effekt av utsläpp från främst trafiken. Bens(a)pyren, B(a)P där krav på mätning införs 2012-12-31. När det gäller klimatåtgärder är en ökad användning av biodrivmedel t. ex etanol och biogas - en tänkbar delåtgärd. Ett frivilligt EU-mål är att inblandningen av etanol i bensin år 2030 skall vara 10 %. Att öka inblandningen av etanol till över 10 % kan knappast anses möjligt med tanke på att tillgängliga arealer globalt sett inte räcker både till detta och till att klara en större produktion av livsmedel. En annan komplikation med ökad inblandning av etanol är att detta under svenska vinterförhållanden kan leda till ökade utsläpp av ämnen som negativt påverkar vår hälsa (ref. 29). Ett sätt att minska utsläppen från personbilar och lättare transportbilar är att dessa i allt högre grad helt eller delvis drivs med el. Detta kräver batterier som har förmåga att lagra el för 15 20 mils körning om bilarna enbart drivs med el. Om körningen sker med en blandning av el och andra drivmedel (s.k. el-hybridbilar) kan kravet på batteriprestanda reduceras till cirka 4-5 mils eldrift. Sådana batterier har i en Elforskrapport från år 2009 (Elforsk 09:56) bedömts kunna få ett marknadsmässigt genombrott redan om cirka 5 år. I denna studie är huvudintresset riktat mot de fördelar som elfordonen kan ge i tätortsmiljöer avseende avgasemissioner.

2 Mål för denna studie Målen för denna studie är att belysa hur utsläppen av luftföroreningar från personbilar kan minskas genom att använda sig av eldrivna bilar eller av så kallade el- hybridfordon i stället för att de drivs med Otto- eller dieselmotorer och konventionella drivmedel eller biodrivmedel. Särskild uppmärksamhet ägnas åt utsläppsförhållandena under den del av en körning då motor och katalysator inte uppnått full drifttemperatur.

3 Avgränsningar 3.1 Luftföroreningar som ingår i jämförelserna De luftföroreningar som ingår i denna studie är: 1. De reglerade föroreningarna; o o o o Kolmonoxid, CO, Vissa kolväten, HC, Kväveoxider, NO X. I denna studie har både NO och NO 2 studerats. Partiklar 2. De icke reglerade föroreningarna; o o Formaldehyd och acetaldehyd Polycykliska-aromatiska-kolväten, (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAH), dels totalt partikelbundna, dels totalt halvflyktiga Därutöver redovisas cancerpotentialen för PAH-föreningarna jämfört med den för B(a)P, som definitionsmässigt satts till 1. 3.2 Vald körcykel för denna studie är NEDC Utsläppen från biltrafiken påverkas av en mängd faktorer som hänger samman med körmönstret. Till sådana frågor hör hur ofta bilarna startar, hur de accelererar och bromsar in. Vidare har starttemperaturen en stor påverkan. Det finns därför ett behov av att standardisera det sätt på vilket provningar skall gå till så att olika bilar och bränslen kan jämföras. I litteraturen redovisas olika standardiserade provningssätt liksom att resultatet mellan dessa skiljer sig åt på ett icke oväsentligt sätt. Någon absolut sanning när det gäller utsläppsjämförelser finns därför inte. Ett sätt att göra jämförelser på är att utgå från hur personbilar körs under verkliga förhållanden. Ett stort EU-projekt (Artemis) har beskrivit ett sådant angreppssätt med data för 80 bilmodeller och olika EU-städer. Därmed kan projektresultatet användas för att simulera olika trafiksituationer och om förändringar införs t.ex. i form av att el-hybridfordon kommer till användning. Ett annat sätt där olika bilmodeller mer direkt jämförs med varandra är att undersöka bilarna i så kallade körcykler. Inom EU har körcykeln New European Driving Cycle, NEDC, införts för att undersöka utsläppen från verkliga fordon; d.v.s. icke bara motorerna. Något skäl för att frångå NEDC i denna studie har inte funnits och i de fall att refererade undersökningar gjorts med andra metoder har förekommande data omtolkats till NEDC-värden. NEDC återger en körning som både simulerar låga och höga hastigheter och omfattar en provperiod som är längre än i flera andra körcykler. Därför är

emissioner, uttryckta per km under en körcykel, ofta lägre vid provningar enligt NEDC än vid körcykler som omfattar kortare tider och i huvudsak lägre hastigheter (ref. 6, 25). 3.2.1 Vad NEDC i korthet innebär NEDC går ut på att under kontrollerade former låta bilen prestera en testcykel med två olika slags körning; Urban Driving Cycle (UDC) som är indelad i fyra delcykler som är identiska, samt Extra Urban Driving Cycle (EUDC) som är ett landsvägsprov. Bilen kallstartas och går på tomgång i 11 sekunder för att sedan under 780 sekunder, med en högsta hastighet på 50 km/h, köras genom de fyra första delcyklerna. Därefter följer landsvägsprovet där bilen under 400 sekunder körs med en hastighet på upp till 120 km/h. Som komplement finns i EU-kraven numera också gränsvärden för CO- och HC-emissioner vid start vid temperaturen -7 C men dessa kraven gäller bara under den första fasen av körcykeln och för motorer med tändstift. Man har i NEDC också möjlighet att välja starttemperatur för hela provet, vilket är viktigt för att kunna förstå vilken betydelse som temperaturen har för utsläppen av olika föroreningar. Den körcykel som beskrivits i föregående stycke återges grafiskt i Figur 1. Figur 1. I körcykeln NEDC körs motorn först på tomgång i 11 sekunder. Därefter följer 4 prov under 780 sekunder som skall simulera tätortskörning och slutligen ett prov under 400 sekunder som representerar landsvägskörning. 3.2.2 Valda temperaturer i NEDC De temperaturer som valts som utgångspunkt för de jämförelser som gjorts i denna studie har varit + 20 C respektive - 7 C. Detta innebär att hela fordonet liksom omgivningen har dessa alternativa temperaturer när provet startar.

3.3 Drivmedel och motortyper som ingår i studien Den matris av drivmedel och motortyper som ingår i denna studie framgår av Tabell 1. Tabell 1. Kombinationer av drivmedel och motortyper som ingår i denna studie. Drivmedel Ottomotor Dieselmotor Elmotor Bensin X Diesel X E85 X Biodiesel X Biogas X X El x Den el som används för att driva bilens elmotor har miljöegenskaper motsvarande svensk elmix. För år 2008 bestod den av 1,3 % vindkraft, 49,2 % vattenkraft, 43,8 % kärnkraft och 5,6 % värmekraft. Detta är i enlighet med Miljöstyrningsrådets sätt att ta fram miljövarudeklarationer för produkter och tjänster i de fall att den el som används inte är ursprungsmärkt. Den svenska elmixen innebär i ett Livs Cykel Analys perspektiv följande utsläpp per levererad kwh el: CO 2 37 g NO X 0,06 g Stoft 0,012 g Som jämförelse till den svenska elmixens utsläpp av CO 2 kan nämnas att: o o o Moderna kolkondensanläggningar emitterar cirka 650-700 g CO 2 /kwh i ett LCA-perspektiv Äldre kolkondensanläggningar kan släppa ut 900 1000 g CO 2 /kwh i ett LCA-perspektiv Naturgaskombianläggningar emitterar cirka 400 g CO 2 /kwh i ett LCAperspektiv. Samtliga elproduktionsanläggningar ingår i EU:s system med handel med utsläppsrätter. Under utsläppstaket, med en förutbestämd minskning fram till 2020, sker handel med utsläppsrätter mellan de företag som ingår i handelssystemet. En ökad användning av el ger med detta synsätt inte upphov till vare sig mer eller mindre utsläpp av koldioxid utan en ökad efterfrågan driver snarare upp priset på utsläppsrätter. Dyrare utsläppsrätter driver fram effektiviseringar för att minska utsläppen och de sker där det är mest kostnadseffektivt. Det kan vara inom industrin eller någon annanstans. 3.4 Eldrift av personbilar De batterier som bedöms komma till användning i plug-in fordon är av Li-jon typ och har en laddning som räcker till cirka 50 km körning. Detta täcker

närmare tre fjärdedelar av den dagliga genomsnittliga körsträckan för personbilar i Sverige och öviga Norden (ref 4). Av den anledningen är det rimligt att här utgå från att eldrift sker inom tätorterna och att förbränningsmotorer eller elbilar används för resterande 25 % som är landsvägskörningar.

4 Bilavgasers miljö- och hälsoeffekter Många av de luftföroreningar, som ingår i denna studie och som nämnts under punkt 3.1, ingår i det svenska miljöpolitiska målet Ren Luft. Utvecklingen mot måluppfyllelsen rapporteras regelbundet från Naturvårdsverket till regeringen. Från den senaste rapporten (ref. 21) har där inte annat anges följande kunskapsöversikt hämtats. 4.1 Kolmonoxid I förordningen om Miljökvalitetsnormer (ref. 11) fastläggs att CO-halten i utomhusluft inte får överskrida 10 mg/m 3 som ett genomsnitt under 8 timmar. Normvärdet är främst uppställt för att skydda människors hälsa. Belastningen av kolmonoxid är dessbättre inte längre något problem i Sverige. De svenska utsläppen av CO uppgick år 2007 till strax över 550 000 ton/år (ref. 22). Cirka 80 procent av CO-utsläppen i Sverige härrör från trafiken. Kolmonoxid bidrar i viss mån till bildningen av marknära ozon (O 3 ) som påverkar klimatet, hälsan och vegetationen. 4.2 Kolväten Flyktiga organiska ämnen, exklusive metan, Non Methane Volatile Organic Compounds (NMVOC) utgör en stor och heterogen grupp av ämnen. Vissa NMVOC är mycket aktiva i bildningen av marknära ozon, andra är cancerklassade eller utgör betydande hälsorisker av andra orsaker. Vissa stabila NMVOC bidrar till växthuseffekten. De totala utsläppen i Sverige av NMVOC uppgick år 2005 till cirka 200 000 ton varav vägtransporternas andel var cirka 40 000 ton. Naturvårdsverkets prognos är att utsläppen från vägtransporter reduceras till 26 000 ton år 2010 och till knappt 17 000 ton/år år 2020. 4.2.1 Eten Naturvårdsverket noterar att det finns väldigt få uppgifter om halter och exponering av eten i den svenska utomhusluften. Mätningar av timmedelvärden av eten i närheten av PREEM:s raffinaderi i Lysekil 2006 visade på genomsnittsvärden på 0,5 μg/m 3 och cirka 0,25 μg/m 3 vid en mätperiod 2001 respektive 2005. Snarlika halter har mäts upp i Göteborg. Förekomsten av eten i tätortsluften antas främst komma från vägtrafiken och från småskalig vedeldning. Det målvärde för utomhusluft som satts upp av Naturvårdsverket är 1 μg/m 3 som årsmedelvärde. Naturvårdsverket konstaterar att det är svårt att avgöra om det klaras och hur en prognos till 2020 ser ut. Eten har en stor förmåga att bilda oxidanter och ozon. Eten misstänks vara cancerframkallande. Mycket av kunskapen kring eten baseras på extrapole-

ring från djurförsök och kunskapen om sambandets styrka är därför osäker. Den beräknade lågrisknivån är 1,2 μg/m 3. Leukemi är den cancerform som är av störst intresse i samband med etenexponering. 4.2.2 Formaldehyd Det långsiktiga målet för formaldehyd i utomhusluft är 10 µg/m 3, uttryckt som timmedelvärde, och 1 µg/m 3, uttryckt som årsmedelvärde. Mätningar av formaldehyd i urban bakgrund i svenska städer visar på halter runt 3 μg/m³. Vid mätningar i Stockholm på två högtrafikerade gator (ref. 19) uppmättes halter på mellan 2,3 och 3,5 µg/m 3 och vid samma tillfälle 1,8 µg/m 3 cirka 10 km från Stockholm City. Exponeringen av formaldehyd i allmänbefolkningen bedöms vara 20-25 μg/m³. Avgörande för exponeringsnivåerna är halterna inomhus med medianvärden kring 25 μg/m³. Den exponering som rökare utsätts för är troligen bara obetydligt högre än för icke-rökare. Formaldehyd är svårt att riskbedöma då olika studier ger vitt skilda resultat. En del personer är extra känsliga t.ex. har personer med ögonsjukdom eller allergi ökad känslighet i slemhinnor och luftvägar. Halter kring 100-300 μg/m 3 ger upphov till irritation i näsa och hals hos de allra flesta, ögonirritation har dock observerats redan vid 10 μg/m 3. The International Agency for Research on Cancer (IARC) har klassat formaldehyd som cancerframkallande (typ 1) för människa. Institutet för Miljömedicin (IMM) angav 1998 en lågrisknivå på 12-60 μg/m 3. 4.2.3 Acetaldehyd Något långsiktigt mål för acetaldehyd i utomhusluft finns inte uttryckt i miljömålet Frisk Luft. Acetaldehyd misstänkts vara cancerframkallande (IARC grupp 2B). Vid mätningar i Stockholm på två högtrafikerade gator (ref. 19) uppmättes halter på mellan 0,7 och 2,2 µg/m 3 och vid samma tillfälle 0,2 µg/m 3 cirka 10 km från Stockholm City. Vid mätningar i Göteborg på urban bakgrundsluft fann man att halten i medeltal var < 1 µg/m 3 och i Helsingfors 3 µg/m 3. Vid den omtalade mätningen i Stockholm fann man att försökspersonernas genomsnittliga exponering var 13 μg/m³. Den exponering som rökare utsattes för var närmast fördubblad jämfört med icke-rökarna. Vid en jämförbar studie i Finland uppmättes 14 µg/m 3 och i en fransk studie 19 µg/m 3. 4.2.4 Polycykliska aromatiska kolväten Inom gruppen polycykliska aromatiska kolväten (PAH) finns flera kända och misstänkta cancerframkallande ämnen av vilka bens[a]pyren B(a)P är den mest omtalade. Det svenska målet för B(a)P är att halten 0,3 ng/m³, uttryckt som årsmedelvärde, i huvudsak skall underskridas år 2015. PAH-föreningar binds ofta på partiklar i omgivningsluften. Naturvårdsverket uppskattar att utsläppen från vägtrafik och arbetsmaskiner sannolikt var mindre än 1 ton/år

år 2005 och att emissionerna från andra källor var cirka 17 ton/år. Uppskattningsvis inhaleras 2-3 μg/dygn, det mesta i partikulär form. B(a)P uppskattas utgöra cirka ¼ - ½ av de mest hälsopåverkande PAHföreningarna. B(a)P är cancerframkallande för människa (IARC grupp 1) och kan orsaka bl.a. lungcancer, urinblåsecancer och hudcancer. WHO har uppskattat att livstidsrisken för lungcancer är 1 per miljon vid en genomsnittlig lufthalt av cirka 0,01 ng/m 3 B(a)P. Flera andra riskbedömningar har gett liknande resultat. Det finns dock en osäkerhet i lågdosområdet för att WHO: s bedömning är en underskattning. I Sverige har B(a)P uppskattats stå för cirka hälften av den cancerframkallande effekten av PAH i tätortsluft. Lågrisknivån är 0,1 ng/m 3, vilken överskrids för delar av befolkningen. Tobaksrök ger ett betydande tillskott till det sammanlagda intaget av B(a)P. Även kosten innehåller B(a)P och intaget via kost är normalt betydligt högre än via inandning. Dock finns indikationer på att intag via inandning ger högre risk än via kosten. I Sverige är halterna av B(a)P lägre under sommaren än under vintern. Detta har bland annat sin förklaring i att bilar inte startas vid låg omgivningstemperatur, att ingen vedeldning äger rum och att luften omblandas bättre under den varma årstiden. Mätningar från tätorter från åren 2003 och 2004, som ingår i Naturvårdsverkets lägesrapportering, sammanfattas i Figur 2. Hornsgatan i Stockholm brukar exemplifiera hårt trafikerade miljöer med en sammanlagd PAH-halt av 10-15 ng/m 3. Härav utgör B(a)P cirka 0, 3 ng/m 3 ; d.v.s. tangerar delmålet för år 2015. Sannolikt är halterna av B(a)P inte högre i någon annan trafikmiljö i Sverige utom möjligen i södra Sverige där påverkan från kontinenten är större. Figur 2. Halter av B(a)P i svenska tätorter från åren 2003 och 2004. Ljusa staplar är årsmedelvärden och därmed jämförbara med målvärdet (ref. 21).

4.3 Kväveoxider I fordonsavgaser domineras kväveoxiderna av kvävemonoxid (NO), som i luften blandas med ozon och oxideras till kvävedioxid (NO 2 ). Intill vägar och i slutna gaturum är detta påtagligt. Andelen kvävedioxid av den totala mängden kväveoxider (NOx) i avgaserna har troligen ökat de senaste 10 åren. En förklaring till detta är att katalysatorerna i dieselbilar mer än tidigare oxiderar NO till NO 2. Samtidigt har halterna av ozon ökat i städerna, vilket bidrar till att ytterligare öka andelen kvävedioxid av den totala mängden kväveoxider i omgivningsluften. Kväveoxidutsläppen i Europa är reglerade under det så kallade Takdirektivet (2001/81/EG). Sverige har förbundit sig att till år 2010 ha minskat utsläppen till 148 000 ton medan Naturvårdsverket befarar att de blir ca 154 000 ton. De största utsläppen av kväveoxider sker idag från trafiken. Detta gäller både i Sverige och inom EU. För skydd av människors hälsa och av naturen stipuleras i miljökvalitetsnormerna att halten av kvävedioxid inte får överstiga 40 µg/m 3 som ett årsmedelvärde. Delmålet för 98-percentilen är 60 µg NO 2 /m 3 vilket inte klaras i alla tärorter idag se Figur 3. Någon tidsmässig trend när det gäller kvävedioxidhalter i de stora svenska städerna har inte funnits under de senaste åren och problemen med höga NO 2 -halter beräknas därför finnas kvar åtminstone till år 2020. I Stockholm finns möjligen en liten minskning i urban bakgrund men konstanta halter i gaturummet. I Göteborg är halterna konstanta men på några stationer finns tendenser till en ökning. För Malmös mätstationer finns ingen tydlig trend. Figur 3. Miljömålet för kvävedioxid klaras inte i alla svenska tätorter (ref. 21). Det finns många studier där samband mellan uppmätta NO 2 -nivåer och hälsoeffekter påvisats. Den bild dessa ger är att en ökning av NO 2 -halten med 10

μg/m 3 ger en ökad förtida dödlighet på 12-14 procent. Beräknat för svenska förhållanden innebär det cirka 3 000 förtida dödsfall varje år (ref. 21). De negativa hälsoeffekterna av kvävedioxid består i att känsliga personer kan drabbas av astmabesvär, nedsatt lungfunktion och sämre försvar mot infektioner. Allergiska astmatiker kan också få förvärrade reaktioner eller ökad känslighet. WHO har år 2005 fastställt medicinskt baserade riktvärden för NO 2 till 40 μg/m 3 som årsmedelvärde och 200 μg/m 3 som taktimmedelvärde. Vissa studier tyder dock på hälsoeffekter under 40 μg/m 3 som årsbelastning. Samtidigt är det svårt att säkert slå fast att hälsoeffekterna enbart beror på kvävedioxid, då de kan samspela med partiklar och andra luftföroreningar. 4.4 Partiklar De effekter som inandning av partiklar (PM) leder till beror till stor del på partiklarnas storlek. Större partiklar med en storlek på 10-15 µm avsätts till viss del i luftstrupe och bronker medan mindre partiklar i högre grad förs ner i lungorna där de kan hamna i lungblåsorna. De allra minsta partiklarna kan också penetrera kroppens membran och därmed komma in i t.ex. blodomloppet. De halter av inandningsbara partiklar som finns i utomhusluften bedöms i Sverige medföra cirka 5 300 förtida dödsfall per år varav 1 800 är relaterade till utsläpp från trafiken (ref. 24). WHO har slagit fast att det inte gått att fastställa en tröskel där de skadliga effekterna börjar. Därför har varje utsläpp en hälsomässigt negativ effekt. I Miljökvalitetsnormerna för utomhusluft fastslås att halten av PM10 (partiklar med en aerodynamisk diameter av högst 10 µm) skall underskrida 35 μg/m 3 som dygnsmedelvärde och 20 μg/m 3 som årsmedelvärde år 2010. Vidare skall halterna 20μg/m 3 som dygnsmedelvärde och 12 μg/m 3 som årsmedelvärde underskridas år 2010 för PM2,5. De båda dygnsmedelvärdena får överskridas högst 37 dygn per år. Naturvårdsverkets bedömning är att det blir mycket svårt att klara de två delmålen. En dominerande källa till höga partikelhalter av PM10 och PM2,5 i gatumiljön i våra tätorter är slitage av vägbeläggning, bromsar, däck och vägsand. Slitagepartiklarna är relativt stora med en storlek på 1-10 µm och dominerar därför den totala partikelmassan för PM10. I svenska städer är PM10-halterna ca 2,5 ggr högre i gatumiljön än vid motsvarande trafikmängder i Köpenhamn. Detta beror på vår användning av dubbdäck. De svenska utsläppen av PM2,5 bedöms av Naturvårdsverket uppgå till drygt 17 000 ton år 2010. Härav bidrar vägtrafiken med drygt 1 500 ton. Partiklar som bildas vid förbränning och från vägfordon är mycket små - så kallade ultrafina partiklar - med diametrar som är mindre än 0,2 μm. Därför är bidraget till ultrafina partiklar från fordonens avgaser väsentligt större än för PM10 och PM2,5 även om denna andel än så länge inte är så väl kvantifierad. Till stor del består de av sot och oförbrända organiska ämnen. Ett sätt att mäta nybildade ultrafina partiklar på är att mäta antalet. I gatunivån på Hornsgatan i Stockholm är de finaste partiklarna igenomsnitt ca 4 gånger fler än i takhöjdsnivå.

För partikelhalterna i regional bakgrund finns en tydlig nord-sydlig gradient. Vid Vavihill i Skåne var årsmedelvärdet år 2006 av PM10 17,3 μg/m 3. Vid de mellansvenska stationerna i Aspvreten och Norra Malma låg halterna på 12-13 μg/m 3 och vid Vindeln norr om Umeå var årmedelvärdet 8,6 μg/m 3. Mätningar av PM10 visar att delmålet överskrids i en mängd städer, men att överskridanden också sker i urban bakgrundsluft. Detta framgår av Figurerna 4 och 5. Figur 4. Årsmedelvärden av PM10 i svenska tätorter 2006. Ljusa staplar visar mätningar i gaturum och mörka staplar mätningar i urban bakgrund. Delmålet om 20 μg/m3 överskrids i samtliga gaturumsmätningar (ref. 21). Figur 5. Dygnsmedelvärden av PM10 uttryckt som 90-percentil. Ljusa staplar visar mätningar i gaturum och mörka staplar visar mätningar i urban bakgrund (ref. 21). Den främsta riskgruppen för partikelexponering är äldre personer. Emellertid grundläggs orsakerna långt tidigare i livet. Den minskning av lungfunktionen som observerats hos barn till följd av exponering för luftföroreningar är en

varning när det gäller en riskökning för sjuklighet och dödlighet i lungsjukdomar senare i livet. Det är också visat att luftföroreningar kan öka risken för pollenallergi. Barns känslighet hänger samman med flera saker. Exempelvis utvecklas deras organ, de inandas mer luft per kroppsvolym och är mera kroppsaktiva än vuxna. Det finns många epidemiologiska studier som visat att långvarig exponering för trafikrelaterade utsläpp påverkar befolkningens hälsa i form av t.ex. förtida död i hjärt- kärlsjukdomar eller försämrad utveckling av lungfunktionen hos barn. Ingen studie har entydigt kunnat peka ut vilken partikelfraktion som orsakar effekterna, även om de ultrafina avgaspartiklarna sannolikt är viktiga. Studier på senare år antyder en större hälsorisk med lokalt genererade (färska) partiklarna än med de som kommer från avlägsna källor. 4.5 Marknära ozon - en indirekt effekt av avgasutsläpp Marknära ozon bildas genom reaktioner mellan flyktiga organiska ämnen (VOC) och kväveoxider i luftlagret närmast jorden. Reaktionerna sker vid solinstrålning och påskyndas vid höga temperaturer. Halten av ozon är i allmänhet högre på sommaren än på vintern och högre på eftermiddagen jämfört med tidigt på morgonen eftersom reaktionen är beroende av solljus. Ozonbildningen tar en viss tid vilket innebär att höga ozonhalter kan uppträda långt från källan. I södra Sverige är halterna av marknära ozon högre än i norra delen av landet vilket till stor del beror på den långväga intransporten av ozon och ozonbildande ämnen. Till följd av att ozon bryts ner av kvävemonoxid är halterna lägre på trafikbelastade platser och ofta högre på landsbygden än i tätorterna. Det maximala 8-timmarsmedelvärdet för ozon inom miljömålet Frisk Luft för år 2010 är 120 μg/m 3. Det överskrids vid alla mätplatser i Sverige under de flesta år under perioden 1990-2006. Minst har överskridandena varit i vissa tätorter, såsom Stockholm. Det maximala en-timmes-medelvärdet för ozon har överskridit det långsiktiga målet 80 μg/m 3 vid alla mätplatser i Sverige, såväl i landsbygdsmiljö som i urban bakgrund, under alla år under perioden 1990-2005. Överskridandena har varit minst 20 μg/m 3 över målvärdet och flera år så stort som 120 μg/m 3 över målvärdet. Överskridandena sker vid de flesta mätplatser under 50 till 250 dagar årligen. På EU-nivå har det beräknats att marknära ozon år 2000 gav upphov till 21 000 förtida dödsfall. WHO:s rekommenderade riktlinje för ozon är 100 μg/m 3 som maximalt 8-timmarsmedelvärde. Marknära ozon är den mest växtskadande luftföroreningen i Sverige och beräknas årligen kosta jordbruket 160 miljoner kronor och skogsbruket 340 miljoner kronor. Effekterna har en stor variation över landet. Kustnära och högt belägna platser i södra Sverige är mest utsatta. I norra Sverige är ozonhalterna och därmed skadeverkningarna betydligt lägre.

Marknära ozon är också en gas som bidrar till växthuseffekten. Naturvårdsverket befarar att skadorna orsakade av ozon nära marken förvärras av klimatförändringarna.

5 Utsläpp från personbilar en litteraturgenomgång Utsläppen av föroreningar från personbilar har varit föremål för flera EUfinansierade studier. En generell slutsats från dessa är att emissionerna under kallstart är betydligt större än när motorn och katalysatorn nått sina arbetstemperaturer. Miljö- och hälsokonsekvenserna av detta förvärras under de kalla årstiderna och även av att avgaserna då får en sämre blandning med omgivningsluften (ref. 7). I körcykeln NEDC uppnås erfarenhetsmässigt arbetstemperaturen i motor och katalysator efter cirka 15 minuters körning, om starten sker vid en temperatur på cirka -7 C. Detta är i början av det fjärde provfältet i Figur 1. Katalysatorn når betydligt tidigare (ofta < 2 minuter) en temperatur när den tänder och börjar minska utsläppen av vissa föroreningar. Under de varma årstiderna nås motorns arbetstemperatur tidigare medan katalysatorns tändning förblir relativt opåverkad av omgivningstemperaturen. Med eldrift av en personbil går det således i normala fall att helt undvika kallstartens extra utsläpp i tätortsmiljöer liksom i 75 % av normalbilistens körningar. För att ge läsaren möjlighet till att formulera egna scenarier över vad elbilar kan innebära i form av minskade utsläpp redovisas i det följande, dels utsläpp per kilometer från traditionella bilar som nått sin fulla arbetstemperatur, dels utsläpp från själva startepisoden; d. v. s. innan motorn och katalysatorn nått full arbetstemperatur. 5.1 EU-krav Utsläppen av föroreningar brukar vanligen indelas i reglerade och icke reglerade emissioner. För de reglerade emissionerna är gränsvärdena gemensamma inom EU se Tabell 2. Tabell 2. Emissionsstandarder för personbilar inom EU uttryckt i g/km Diesel Datum CO HC NO X HC+NO X PM Euro 4 2005-01 0,50-0,25 0,30 0,025 Euro 5 2009-09 0,50-0,18 0,23 0,005 Euro 6 2014-09 0,50-0,08 0,17 0,005 1 Bensin Euro 4 2005-01 1,0 0,10 0,08 - - Euro 5, 6 2009-09 1,0 0,10 0,06-0,005 1 För fordon med partikelfilter. De flesta dieselbilar certifieras idag på 1 mg/km eller lägre. 2 För fordon med direktinsprutande motor

De värden som anges i Tabell 2 för Euro 4 avser de fyra första cyklerna i NEDC medan de kommande Euro 5 och Euro 6 avser hela NEDC. De skillnader som anges i Tabell 2 mellan Euro 4 och Euro 5 och 6 återspeglar i huvudsak skillnaderna mellan de något olika körcyklerna. 5.2 Emissioner vid full arbetstemperatur I detta avsnitt redovisas emissioner från fordon för vilka motor och katalysator uppnått sina respektive arbetstemperaturer. 5.2.1 Bensin- och dieselbilar utan inblandning av biodrivmedel Emissioner från bensin- och dieselbilar som körs utan inblandning av biodrivmedel har bedömts med ledning av en engelsk modell (ref. 26) till de värden som anges i Tabell 3. För NO X har beräkningarna inte använts då modellen uppenbart ger alltför höga värden i förhållande till annan litteratur. Detta gäller också för partikelutsläpp från dieselfordon. I stället anges i Tabell 3 EUkraven för Euro 5 respektive Euro 6, korrigerade för själva kallstartsbidraget. Tabell 3. Specifika emissioner för bensin- och dieselbilar, som körs utan inblandning av biodrivmedel. Enhet g/km Motortyp CO HC PM NO X Bensin Dagens bilmodeller 0,90 0,09 0,0030 0,23 Bilmodeller 2010-2015 0,75 0,07 0,0025 0,06 Diesel Dagens bilmodeller 0,06 0,015 <0,005 0,06 Bilmodeller 2010-2015 0,036 0,005 <0,001 0,04 5.2.2 Inblandning av etanol i bensin Inblandning av etanol i bensin innebär att bränslet innehåller mer syre. I tidiga studier över vilken inverkan detta har på avgasutsläppen har man funnit lägre halter av bland annat kolmonoxid och kolväten. Vid en konferens 2007 fastslog dock Health Canada (ref. 14, 15) att inblandning av 10-20 % etanol har en försumbar inverkan på emissionerna av bl.a. CO, HC, NO X, bensen, 1,3-butadiene och formaldehyd jämfört med utsläppen från bilar som drivs med enbart bensin. Hur en inblandning av 85 % etanol påverkar utsläppsförhållandena har inte gått att finna i litteraturen, som dock ger antydningar om att emissionen av CO och HC skulle kunna vara av storleksordningen 15 % lägre än för bensinbilar. I en rapport till Vägverket (ref. 10) anges däremot att emissionen av HC och partiklar är densamma för E85- som för bensindrivna personbilar medan emissionen av NO X är halverad. Vägverket använder idag som normalvärden i sitt eget analysarbete att utsläppen, inklusive kallstartsfasen, är för:

CO 0,55 g/km, vilket är 1/3-del av Vägverkets värde för en bensinbil. HC 0,13 g/km, vilket är cirka 40 % av Vägverkets värde för en bensinbil. Partiklar, PM, är 0,0012 g/km, vilket är detsamma som Vägverkets värde för bensindrivna bilar NO X 0,11 g/km, vilket är 1/3-del av Vägverkets värde för bensinbilar. I det fortsatta analysarbetet har utgångspunkten varit att emissionerna från bilar som drivs med E85 och som uppnått full arbetstemperatur uppgår till de värden som anges i Tabell 4 för dagens bilmodeller. Tabell 4. Beräknade emissioner från dagens personbilar drivna med E85. Enhet g/km CO HC PM NO X (ej beräknat) 0,30 0,04 0,0030 0,11 5.2.3 Inblandning av biodiesel Biodiesel har sitt ursprung i olika energigrödor och är därmed inte ett lika enhetligt drivmedel som etanol. För personbilar och lättare lastbilar begränsas ofta inblandningen till 5 % (B5). I litteraturen finns dock artiklar som beskriver att inblandningen skulle kunna uppgå till 20 % (B20). En blandning med 20 % biodiesel har dock högre viskositet än ren diesel och kan därför bli trögflytande vid låga temperaturer. Bilaga 3 är en sammanställning över emissioner som rapporterats i litteraturen från personbilar och lättare lastbilar som drivs med inblandning av biodiesel. Databasen är liten och uppgifterna skall därför uppfattas som osäkra. För de reglerade emissionerna HC, CO, NO X och PM ges sammantaget en bild av att emissionerna inte ändras nämnvärt i förhållande till ren petroleumbaserad diesel när inblandningen begränsas till mellan 5 och 20 %. Därför kan de data som anges här i Tabell 3 för dieselfordon anses som representativa också för B5 och B20. De icke reglerade emissionerna av formaldehyd, acetaldehyd och PAH beskrivs bara i en referens, som visar på att emissionen av: formaldehyd i stort sett är densamma (~ 0,43 mg/km) som för ren petroleumbaserad diesel. acetaldehyd minskar från ~ 0,4 mg/km för petroleumbaserad diesel till 0,23 mg/km för B5 och till 0,32 mg/km för B20. PAH troligen är densamma som för ren petroleumbaserad diesel cirka 60 µg/km.

5.2.4 Biogas som drivmedel Biogas framställs genom rötning av organiskt material såsom olika grödor, avloppsslam och matavfall. Förutom metan består biogas av koldioxid, gasformiga svavelföreningar och andra gaser som kan uppstå vid rötningen eller frigöras ur avfallen. Biogas måste därför först renas till att i huvudsak bestå av metan innan den används i förbränningsmotorer. På grund av den energi som går åt för gasreningen och komprimeringen belastas biogas med ett CO 2 - utsläpp som motsvarar 7,5 g/km. Metan (biogas) har följande egenskaper i förhållande till bensin: Marginellt högre flamtemperatur Gasinblåsning är något svårare att reglera än bensininsprutning Metandrivna motorer får inte den kylning som minskar NO X - emissionerna vid kallstart med bensinmotorer Katalysatorer för metandrivna motorer har ett mindre fönster för luft-bränsleförhållandet än bensindrivna bilar, vilket kan öka NO X - emissionen Metan kan tolerera något högre avgasåterföring än (EGR) än bensin, vilket kan minska NO X -emissionen Ovan uppräknade faktorer ger i fyra fall av fem högre NO X -emissioner. Skillnader i teknik kan dock vara mer betydelsefullt. I de flesta fall får man ungefär samma NO X -emission för biogas- som för bensinbilar. Flera studier som gjorts över emissioner från personbilar som drivs med naturgas eller biogas nöjer sig med att konstatera stora emissionsminskningar i förhållande till andra drivmedel. Exempel på vanliga slutsatser är att COemissionen minskar med 70 % och flyktiga kolväten (förutom metan) med ~90 % jämfört med att fordonet körs på bensin. Detta skulle för naturgasdrivna personbilar ge 0,25 0,30 g CO/km och 0,009 g HC/km. I en översiktsartikel till Vägverket (ref 10) uppges bland annat emissionen av NO X till 0,02 g NO X /km samt av partiklar till 0,002 g/km. I två studier från år 2008 (ref. 6, 28) återges emissioner från körcykeln NEDC vid temperaturen +22 C, vilket ger något högre värden än från körning med en motor som från början var varm. De data som rapporteras är att: 1. CO-emissionen uppgick till 0,56 g/km. Det skall i sammanhanget noteras att bilen i samband med provningen behövde lämnas in för service och att den inte gick att starta vid låga temperaturer på biogas. Det höga värdet skall därför betraktas som osäkert. Det används dock av Vägverket i dess analysarbete över utsläpp från vägtrafik. 2. HC-emissionen uppgick till 0,07 g/km (ref. 29) respektive 0,06 g/km (ref. 3). 3. NO X - emissionen uppgick till 0,02 g/km (ref. 29) respektive <0,05 g/km (ref. 3). 4. PM-emissionen uppgick till 0,1 mg/km (ref. 29).

De data som här använts i den fortsatta analysen är med stöd av ovanstående underlag följande; CO 0,56 g/km, HC 0,06 g/km, NO X 0,05 g/km och partiklar 1 mg/km. 5.3 Emissioner orsakade av kallstart I Bilaga 1 redovisas en litteraturöversikt när det gäller emissioner under kallstart av fordon när petroleumbaserade drivmedel används utan inblandning av biodrivmedel. Bilaga 2 redovisar förhållandena när etanol inblandas i bensin och bilaga 3 konsekvenserna av att biodiesel inblandas i petroleumbaserad diesel. Med kallstart menas i denna utredning att motor och katalysator i startögonblicket har omgivningens temperatur. Konsekvensen av detta blir att de emissioner som sker innan motor och katalysator når full arbetstemperatur är avhängiga den aktuella starttemperaturen. Vissa studier anger det totala utsläppen under en standardiserad körcykel medan andra anger de emissioner som är utöver de som följer av en varmkörd motor/katalysator för samma körsträcka. För att få jämförbarhet mellan de olika proven har dessa i det följande korrigerats till de extra utsläpp, som följer av den direkta kallstarten. Hur detta gått till illustreras i Figur 6. Figur 6. De extra utsläpp som sker till följd av att motor och katalysator inte har sin arbetstemperatur vid start har beräknats som skillnaden mellan uppmätta utsläpp under en körcykel och de utsläpp som skulle ha skett om fordonet körts samma sträcka med motor och katalysator vid arbetstemperatur. Emission mängd/körsträcka Extra emission förorsakad av själva kallstarten Emission vid arbetstemperatur 0 Körsträcka

5.3.1 Bensin- och dieselbilar utan inblandning av biodrivmedel De lagstadgade kraven på mindre föroreningsutsläpp från bilar har särskilt under 2000-talet skärpts bl. a inom EU och i USA. Den litteraturgenomgång som gjorts i Bilaga 1 har därför i stort uteslutit data före sekelskiftet. Vissa av de primära data som redovisas i Bilaga 1 har avsett totala emissioner från olika körcykler. De har i sådana fall räknats om till att avse den extra emission som är förknippade med att fordonet startas vid omgivningstemperaturen, som vanligen är +22 eller -7 C. I Tabell 5 sammanfattas dataunderlaget för de föroreningar som är reglerade. Tabell 5. Extra emissioner av reglerade utsläpp som uppkommer till följd av själva starten vid omgivningstemperaturen, gram/start för bensin- och dieselbilar. Underlaget till angivna värden är hämtade ur Bilaga 1. Förorening/motortyp + 22 C +10 C 7 C CO 2 Bensinmotor 40 85 140 Dieselmotor 70 107 177 CO Bensinmotor 5-6 ~9 20-30 Dieselmotor 2 2 2 HC Bensinmotor 0,9 2,2 ~5 Dieselmotor 0,1 0,1 0,2 NO X Bensinmotor 0,23 0,23 0,23 Dieselmotor 0,23 0,23 0,23 PM Bensinmotor ~0,003 ~0,005 ~0,02 Dieselmotor med partikelfilter 0,005 0,005 0,005 Utsläppen av NO X till följd av själva kallstarten är enligt Tabell 5 förvånande nog desamma för bensin- som för dieselbilar 0,23 g/start och oberoende av starttemperaturen. Sett över en NEDC-körcykel på 11 km är kallstartsbidraget bara några procent av utsläppen om samma sträcka körs med motor och katalysator vid full arbetstemperatur. Förklaringen kan bero på att katalysatorns funktion för NO X -reduktion numer uppnås mycket snabbt. Den ökning av partikulärt material som noteras för bensinbilar, när starttemperaturen sjunker till -7 C, innebär i stort att antalet partiklar är en tiopotens större i hela intervallet 0,02 till 10 µm än vid starttemperaturen +22 C. I Bilaga 1 redovisas en studie (ref 29) som på uppdraget av Vägverket undersökt hur emissionerna av icke reglerade föroreningar påverkas av kallstarttemperaturen +22 C respektive -7 C för bensindrivna bilar. De ämnen som

studien omfattade var bl. a. formaldehyd och acetaldehyd, eten, propen, 1-3 butadien, PAH och cancerpotential hos PAH-föreningarna. De emissionsresultat som erhölls när det gäller kolväten har sammanfattats i Tabell 6 medan utsläppens cancerpotential sammanfattas i Tabell 7. De PAH-föreningar som uppmättes indelades i partikelbundna respektive halvflyktiga. PAH-föreningarnas cancerpotential bestämdes genom att jämföra PAH-föreningarna med bens(a)pyren, B(a)P. Tabell 6. Utsläpp per test av formaldehyd, acetaldehyd, eten, propen och 1,3 butadien för bensindrivna bilar. Cirka 60 % av de funna utsläppen torde kunna hänföras till själva kallstartsfasen; d. v. s. från det att motor och katalysator hade omgivningstemperatur tills det att full arbetstemperatur nåtts. Ämne Genomsnittligt utsläpp per start mg vid temperaturen +22 C 7 C Formaldehyd 10 20 Acetaldehyd 15 70 Eten 35 150 Propen 33 70 (osäkert värde) 1,3 Butadien 4 9 Tabell 7. Utsläpp per test av totalt partikelbunden PAH samt Totalt halvflyktiga PAH µg/start samt cancerpotential relativt B(a)P för bensindrivna bilar. Cirka 60 % av de funna utsläppen kan hänföras till själva kallstartsfasen; d. v. s. från det att motor och katalysator hade omgivningstemperatur tills det att full arbetstemperatur nåtts. PAH-typ Genomsnittligt utsläpp per start vid temperaturen Cancerpotential +22 C 7 C Totalt partikelbundet PAH µg/test Cancerpotential 18 1,8 420 120 Totalt halvflyktiga PAH µg/test Cancerpotential 95 1,4 4100 48 Den information som erhålls ur Tabell 7 kan också uttryckas i de ekvationer som ställts samman i Tabell 8.

Tabell 8. Utsläpp av PAH-föreningar vid start av motor och katalysator med omgivningstemperatur. Körsträckan uttrycks i km. PAH-typ Totalt partikelbunden PAH µg Totalt halvflyktiga PAH µg Genomsnittligt utsläpp per start vid temperaturen +22 C 7 C 9,3+0,604x(körsträcka) 279+21,9x(körsträcka) 56+4,0x(körsträcka) 1933+151,6x(körsträcka) Den slutsats som kan dras av ekvationerna i Tabell 8 är att utsläppen av PAHföreningar i allt väsentligt sker när ett fordon startas vid låga temperaturer. 5.3.2 Utsläppsförändringar när etanol inblandas i bensin Med etanol som bränsle måste bränsleflödet ökas jämfört med när bensin eller diesel används. Det lägre ångtrycket och högre ångbildningsvärmet för etanol gör att kallstarterna blir besvärligare och uppvärmningen mer utdragen. Kallstart med ren etanol är oftast inte möjlig vid lägre temperatur än +10 C. Av denna orsak inblandas minst 15 % bensin i etanolen. Vintertid är det vanligt att andelen bensin höjs över 15 % för att undvika kallstartsproblem. I en studie från USA rapporteras inga kallstartsproblem om etanolinnehållet begränsas till högst 20 % (ref. 2). I Bilaga 2 refereras tre studier som gjorts under åren 2005 2008 och som därför kan anses ha stor relevans för nyare bilar. För reglerade ämnen har de extra utsläpp som är förenade med själva kallstarten sammanfattats i Tabell 9. Tabell 9. Extra utsläpp av reglerade ämnen i gram per kallstart vid angivna temperaturer för bilar som drivs med E70 eller E85. Förorening + 22 C -7 C och -10 C CO ~6 ~ 20 HC <0,1 ~ 9 PM 0,00064 0,0072 NO X Ingen förändring till följd av ändrad inblandning eller lägre temperatur. Av partiklarna emitterades cirka 60 % under 4 minuters körning vid starttemperaturen +22 C (motsvarar 1 km) för att därefter vara konstant per km. Vid starttemperaturen -7 nåddes fortfarighetstillståndet efter cirka 5 minuter eller 1,5 km körning. Detta indikerar att själva kallstartsbidraget för partiklar var cirka 0,6 mg vid +22 C och cirka 4,3 mg vid -7 C. Vid körning vid upp-