Emissionsberäkningar för järnväg, sjöfart och flyg : en översikt

VTI notat 5-2000

Emissionsberäkningar för järnväg,

sjöfart och flyg - en översikt

O

O

O

N

:0

G

0

Författare

Mari- Ann Gripmark

FoU-en het

Trafiksystem

Projektnummer

12510

Projektnamn

Myndighetsuppgift

Uppdragsgivare

Närngsdepartementet

Distribution

Fri

(db

Väg- och

transport-farskningsinstitutet

I

Förord

Detta notat har sammanställts inom ramen för en myndighetsuppgift med benäm-ningen Konsekvensbeskrivningar av miljö- och trañkpolitiska åtgärder . I myn-dighetsuppgiften ingår att granska och kommentera trafikverkens miljörapporter. Av resursskäl har inte detta dokument inför utgivandet kunnat lämnas till trañkverken för granskning. För ytterligare information hänvisas till Ulf Hammarström, VTI.

Linköping februari 2000 Mari-Ann Gripmark

Innehållsförteckning

Sammanfattning

1

2

3

3.1

3.1.1

3.1.2

3.2

3.2.1

3.2.2

3.2.3

4.1

4.1.1

4.1.2

4.1.3

4.1.4

4.2

4.2.1

4.2.2

5

5.1

5.1.1

5.1.2

5.1.3

5.2

5.2.1

5.2.2

5.2.3

5.2.4

5.3

5.3.1

5.3.2

5.3.3

5.3.4

6

6.1

61.1

6.2

6.2.1

6.2.2

6.2.3

6.3

6.3.1

Syfte

Järnväg

COST 319

Total bränsle- eller energiförbrukning känd

Total bränsle- eller energiförbrukning ej känd

Banverket

Dieselanvändning

Elanvändning

Övrigt

Sjöfart

COST 319 och MEET

Enkel metodik

Detaljerad metodik

Beräkning av bränsleförbrukning

Beräkning av antal dagar i drift

Sjöfartsverket/ MariTerm

Fartyg över 300 bruttoregisterton

Fartyg under 300 bruttoregisterton

Flyg

_

ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank

Bakgrund

Användning av databanken / Begränsningar

Exempel

MEET

lFR-flygningar

Militära flygningar

VFR-flygningar

Emissionsfaktorer

Luftfartsverket/ FFA

Förutsättningar och begränsningar

Dataunderlag

Metoder

LFV Miljödata

Metoder för flera trafikslag

SJ

Källor

EEA - European Environment Agency

Järnväg

Sjöfart

Flyg

NTM - Nätverket för Transporter och Miljön

Allmänt

10

10

10

11

11

12

12

13

13

13

14

15

15

16

16

18

21

21

21

22

22

22

22

24

24

25

26

27

27

29

30

32

32

32

33

34

37

38

42

42

6.3.2

Järnväg

44

6.3.3 Sjöfart 46

6.3.4 Flyg 48

7

Diskussion

50

7.1

Jämförelse mellan 3st och LFV:s beräkningsverktyg

50

7.2

Jämförelse av emissionsfaktorer

51

7.2.1

Järnväg

51

8

Referenser

55

Büagor

A: MEET, emissionsfaktorer för sjöfart.

B: ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank, exempel.

C: EEA, emissionsfaktorer mm. för järnväg, sjöfart och flyg. D: NTM, emissioner från järnväg, sjöfart och flyg.

E: MEET, exempel på emissionsfaktorer för flyg. F: Luftfartsverkets flygplatser.

G: Kommunala trañkñygplatser.

Ordlista

CH4

Fuel consumption , bränsleförbrukning

Kolväten. Samlingsbegrepp för föreningar mellan kol och väte. Ammoniak

Non-methane volatile organic compounds , flyktiga organiska ämnen förutom metan.

Kvävedioxid Dikväveoxid

Samlingsbegrepp för flera olika kväveoxider. Particulate matter , partiklar

Svaveldioxid

Volatile organic compounds . Alla organiska ämnen som deltar i fotokemiska reaktioner i atmosfären. (EPA 1991)

Emissionsberäkningar för järnväg, sjöfart och flyg =- en översikt av MariuAnn Gripmark

Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) 581 95 Linköping

Sammanfattning

I detta notat görs en genomgång av några olika metoder för beräkning av avgas-emissioner från järnväg, sjöfart och flyg. Speciellt har Banverket, Sjöfartsverket och Luftfartsverket granskats, med avseende på hur deras emissionsberäkningar går till och vilka underlagsdata som används. Även de metoder som används av SJ och arbetsgruppen Nätverket för Transporter och Miljön (NTM) redovisas i notatet. Vidare har metodik framtagen inom ramen för de europeiska projekten

COST 319 och MEET studerats, liksom en handbok i att beräkna emissioner,

utgiven av European Environment Agency (EEA).

Det har i vissa fall varit svårt att få fram de emissionsfaktorer och övriga underlagsdata som beräkningarna grundas på. En del jämförelser mellan olika källor har dock kunnat göras. När det gäller flygtrafik är det intressant att notera att samtliga källor i sina beräkningar utgår från en och samma emissionsdatabas.

1 Syfte

Syftet med detta notat är att göra en sammanställning av olika metoder för att beräkna avgasemissioner från järnväg, sjöfart och flyg. Olika myndigheter, före-tag, intressegrupper osv. använder olika metoder. Detta kan göra att man bedömer trañkens miljöpåverkan olika. Avsikten är att beskriva några exempel på hur beräkningarna går till och vilka data de baseras på. Metoder som används i Sverige ska jämföras med sådana som används i övriga Europa. AV speciellt intresse är att studera hur de svenska trafikverken beräknar avgasemissioner.

2 Metod

Undersökningen grundas på genomgång av ett antal hemsidor på W, i kom-bination med personliga kontakter och litteraturstudier. Banverkets, Sjöfarts-verkets och LuftfartsSjöfarts-verkets miljörapporter har granskats och kontakt har tagits med personer på respektive verk för att få utförligare information om beräk-ningsmetoder och dataunderlag. Även de metoder som används av SJ och arbets-gruppen Nätverket för Transporter och Miljön (NTM) redovisas.

När det gäller metoder som används utanför Sverige har material från de båda europeiska projekten COST1 319 och MEET2 använts. Dessa projekt syftar till att ta fram ett gemensamt europeiskt tillvägagångssätt för bedömning av transporter-nas avgasemissioner och energiförbrukning. Förutom material från COST 319 och MEET har en handbok i att beräkna emissionen utgiven av European Environ-ment Agency (EEA), studerats.

1 COST - European co-operation in the field of scientific and technical research. 2 MEET - Methodologies for estimating air pollutant emissions from transport.

3 Järnväg

3.1 COST 319

Den metodik för beräkning av järnvägens emissioner som tagits fram inom COST 319 återges i (Sorenson 1999). Emissionema uppskattas utgående från det all-männa sambandet E=A><E,, där E är emissionen, A är någon form av aktivitet och B är emissionsfaktom för aktiviteten.

3.1.1 Total bränsle- eller energiförbrukning känd Här representeras aktiviteten av konsumtionen av bränsle eller el.

För diesellok uppskattas emissionema under ett Visst tidsintervall enligt följande:

Ei = F X FSEFi

Ei total emission av förorening i under tidsintervallet

F total bränsleförbrukning under tidsintervallet

FSEFi bränslespeciflk emissionsfaktor, typiskt i g förorening per kg bränsle Typiska emissionsfaktorer och bränsleförbrukning för diesellok visas i tabell 1 nedan.

1 Tabell 1 Typiska emissions- och bränsleförbrukningsfaktorer för diesellok.

(Sorenson 1999)

Emission Effektspecifik (g/kWh) Bränslespeciñk (g/kg)

CO 1 -= 10 5 -- 40 VOC 0,5 -- 4,0 3 - 25 NOX 6 - 16 30 - 70 Partiklar 0,2 - 1,2 1 - 6 802 0,2 - 2 1 -- 10 Bränsleförbrukning 190 - 220

--För elektriska lok används följande uttryck: E = E1 >< ElSEFi

Ei total emission av förorening i under tidsintervallet

El total elförbrukning under tidsintervallet

ElSEFi elektrisk specifik emissionsfaktor, typiskt i g förorening per kWh

Man måste för elektriska lok ta hänsyn till om emissionsfaktorema avser den primära energiförbrukningen vid kraftverket, eller den energi som sänds ut i led-ningarna. Dessutom får man transmissionsförluster när energin i ledningarna över-förs till loket.

3.1.2 Total bränsle- eller energiförbrukning ej känd

I detta fall baseras beräkningarna på en uppskattning av energiförbrukningen för en viss typ av tåg, mätt i kJ per tonkm. Energin som krävs för att förflytta tåget är väsentligen oberoende av om tåget drivs med diesel eller el, så samma metodik kan användas i båda fallen. Däremot skiljer sig emissionsfaktorema för diesel-motorer och elproduktion åt.

För passagerartåg uppskattas emissionema enligt: E = WSEC x (Pkm/ Pps) x W >< BSEFi x 0,00%

Ei total emission av förorening i under tidsintervallet (ton)

WSEC viktspeciñk energiförbrukning för tågtypen (kJ/tonkm)

Pkm antal personkm som transporterats med den aktuella typen av tåg under

tidsintervallet

Pps tågets lastfaktor, antal passagerare per plats

W, tågets vikt i ton per plats

BSEFi den motorspecifika emissionsfaktom för den producerade energin

(g/kWh)

Godstågens emissioner beräknas enligt: E = WSEC x (Tkm / Tpt) >< BSEFi x 0,0036

Ei total emission av förorening i under tidsintervallet (ton)

WSEC viktspecifik energiförbrukning för tågtypen (kJ/tonkm)

Tkm antal tonkm som transporterats med den aktuella typen av tåg under

tidsintervallet

Tpt tågets nyttjandegrad, ton transporterat gods delat med tågets största

möj-liga last

BSEFi den motorspeciñka emissionsfaktorn för den producerade energin

(g/kWh)

Man tar upp två olika metoder för att uppskatta ett tågs energiförbrukning Båda baseras på tågets arbete per massenhet. I det första fallet ges tågets energi-förbrukning i kJ per tonkm som en funktion av genomsnittlig tåghastighet och avstånd mellan stopp. Sambandet är framtaget empiriskt och är olika för olika sorters tåg.

I det andra fallet beräknas energiförbrukningen mer detaljerat Tågets belasta ning vid steady-state , energiåtgången för förflyttning i höjdled och accelera-tionsenergin kombineras och man får energiförbrukningen som en funktion av antalet stopp, höjdskillnaden mellan början och slutet på den körda sträckan? medelhastigheten och maxhastigheten.

32 Banverket

l Banverkets miljörapport för 1998 visas emissioner av koldioxid? kväveoxider? svavel och kolväten från järnvägens dieselanvändning respektive elanvändning.

3°2n1 Dieselanvändning

Banverket tar, förutom utsläppen från de dieseldrivna jämvägsfordonen, även med utsläppen från sina arbetsfordon. Enligt Thomas Ivarsson på Banverket har man använt SJ :s uppgifter för att beräkna emissionema av kväveoxider och kolväten från jämvägsfordonen. C02 och svavel har beräknats utifrån förbrukad diesel-= volym. För Banverkets arbetsfordon har man gjort mera noggranna beräkningar, som grundar sig på:

0 specifika emissionsdata från standardiserad testcykel eller från

motortill-verkare (g/kWh)

0 belastningsgrad (%)

0 motoreffekt (kW) 0 drifttid (h).

3.2.2 Elanvändning

Emissionema från elproduktionen beror ju på hur elen produceras. De emissioner från eldrift som Banverket redovisar i sin miljörapport uppges vara beräknade utifrån en genomsnittlig produktionsmix där fossila energikällor utgör några procent.

För att beräkna emissionerna från eldrift har enligt Thomas Ivarsson

emissions-faktorer från flera olika källor använts, bland andra Naturvårdsverket och

NUTEK. Syftet med beräkningarna har varit att ange emissionernas storleksord-ningar.

3.2.3 övrigt

I Banverkets miljörapport nämns att man för närvarande driver ett forsknings-projekt som syftar till att ta fram representativa och tillförlitliga utsläppsdata från dieseldriven järnvägstraflk. Arbetet utförs av Institutet för vatten- och luftvårds-forskning (IVL).

4 Sjöfart

4.1 COST 319 och MEET

Man har tagit fram två olika metoder för att beräkna sjöfartens bränsleförbrukning och emissioner. De redovisas av Trozzi och Vaccaro (1999 (a) och (b)). Den mer avancerade metodiken tar hänsyn till fem olika operationsmoder, som ger upphov till emissioner:

0 normal förflyttning (cruising) manövrering (manoeuvring)

ligga stilla vid kaj med motorerna igång (hotelling)

lastning och lossning av tankfartyg (tanker loading and off-loading) hjälpgeneratorer (auxiliary generators).

Sj öfarten kan indelas i två grupper, nämligen:

1. typiska fraktfartyg, containerfartyg och liknande som ligger i hamn upp till åtskilliga dagar

2. färjor

För färjetrañk dominerar den normala förflyttningen, så att man för längre rutter ofta kan bortse från emissionema som uppstår i hamn. Då är det lämpligt att använda den enklare metodiken för att beräkna emissionema. Den enklare meto-diken kan också användas då man saknar information om aktiviteter i hamn. För fraktfartyg eller färjor på kortare rutter, använder man om möjligt den mer

detalje-rade metodiken. De emissioner som beräknas är NOX, SOx, CO, VOC, PM och

C02. Man skiljer på en mängd olika typer av fartyg och motorer. De olika fartygstypema framgår av tabell 7 i bilaga Ao Vilka fartyg som ingår i gruppen Other Ships är oklart., Huruvida exempelvis fritidsbåtar finns med framgår inte

Bränsletypema som används är residual oils 9 distillate oil 9 diesel och bensin,

4.1..1 Enkel metodik

Här måste man kunna uppskatta antalet driftdagar för en viss typ av fartyg med en viss typ av motorer som använder ett visst bränslet De totala emissionema av en viss förorening beräknas enligt:

Ei = 2 Eykl med Eijkl : Sjk(GT) X tjkl X Fijl jkl

i förorening

j bränsle

k fartygsklass för bränsleförbrukningsklassificering

l motortyp indelat efter emissionsfaktor

Ei total emission av förorening i

Eijkl total emission av förorening i från användning av bränsle j i fartygsklass

k med motortyp l

Sjk(GT) daglig förbrukning av bränsle j i fartygsklass k som funktion av brutto-tonnage3

3 Bruttotonnaget, som är ett mått på fartygets storlek, mäts i registerton. Det är i princip den sammanlagda volymen av alla fartygets slutna utrymmen. Ett registerton = 100 engelska kubikfot

= 2,83 m3. Mätningen sker dock efter olika regler i olika länder, så det kan vara svårt att jämföra

fartygs bruttotonnage. (Ramberg 1997)

GT bruttotonnage

tjkl antal dagar i drift av fartyg i klass k med motortyp 1 och bränsle j

Fijl genomsnittlig emissionsfaktor för förorening i från bränsle j och

motor-typ 1 (för SOX tas hänsyn till bränslets svavelinnehåll)

Emissionsfaktorerna, som återfinns i tabell 1 i bilaga A, är framtagna inom ramen för MEET-projektet, liksom den dagliga bränsleförbrukningen för de olika

fartygstypema (se avsnitt 4.1.3 nedan).

'

Om man vill använda denna metodik för färjor på kortare rutter, måste man öka

antalet dagar i drift, för att kompensera för manövrering och stillaliggande vid kaj. Bränsleförbrukningen vid dessa aktiviteter är ungefär hälften så stor som vid nor-mal förflyttning, varför man sätter tjkl lika med summan av antalet dagar med normal förflyttning och hälften av antalet dagar för manövrering och stilla-liggande vid kaj.

4.1.2 Detaljerad metodik

För denna metodik krävs statistik om fartygsrörelser, både på själva rutten och i hamnar, som visar fartygens fördelning när det gäller bruttotonnage och bränsle-förbrukning liksom genomsnittliga tider i olika moder. Om ovanstående inte finns tillgängligt kan man använda statistik sammanställd direkt ur registreringar av enskilda fartygs rörelser, för att få detaljerade uppskattningar av emissioner. Ett tredje alternativ, som bara ger en grov uppskattning av emissionerna, är att använda en approximativ fördelning av fartyg och generell statistik om rörelser., Från informationen är det sedan möjligt att uppskatta antalet driftdagar i de olika operationsmodema för varje fartygsklass med en viss motortyp och en viss sorts bränsle. Emissionerna beräknas enligt:

El. = 2 Eüklm med EijklmZ jkm(GT) X tjklmX Fjjlm

jklm

där de nya parametrarna är

m mode

Eijklm total emission av förorening i från användning av bränsle j i fartygs-=

klass k med motortyp l i mode m

Sjkm(GT) daglig förbrukning av bränsle j i fartygsklass k i mode nu som funktion av bruttotonnage

tjklm antal dagar i drift av fartyg i klass k med motortyp 1 och bränsle j i

mode m

Fijlm genomsnittlig emissionsfaktor för förorening i från bränsle j och

motortyp li mode m (för SOX tas hänsyn till bränslets svavelinnehåll) Den huvudsakliga skillnaden mellan den enkla och den detaljerade metodiken, är att den senare tar hänsyn till:

0 emissioner under transienta faser emissioner när fartyget ligger vid kaj emissioner från hj älpgeneratorer

emissioner som uppstår vid lastning och lossning av tankfartyg emissioner från utombords och inombords pleasure craft -motorer. Emissionsfaktorer för de olika moderna återges i tabell 2-6 i bilaga A.

4.11.33 eräkning av bränsleförbrukning

Inom ramen för MEET-projektet har man med hjälp av regressionsanalys tagit fram sambandet mellan bränsleförbrukning och bruttotonnage för varje fartygs-klass. I tabell 7 i bilaga A redovisas uttryck för den dagliga bränsleförbrukningen vid full effekt för olika typer av fartyg. Samma uttryck för bränsleförbrukningen används i både den enkla och den detaljerade metodiken. När skeppstypen är okänd, men bruttotonnaget känt, används funktionen för ett genomsnittligt fartyg ( All ships ). Om information om bruttotonnage saknas, används de genomsnitt-liga värdena ( Average consumption ).

Siffrorna i tabell 7 i bilaga A ger bränsleförbrukningen vid full effekt. Dock varierar effekten beroende på operationsmod. Iden enkla metodiken, där man bara tar hänsyn till normal förflyttning, fås den effektiva bränsleförbrukningen enligt:

Sjk(GT) = Cjk(GT) x 0.8

Sjk(GT) daglig konsumtion av bränsle j i skeppsklass k som funktion av

bruttotonnage

Cjk(GT) daglig konsumtion vid full effekt av bränsle j i skeppsklass k som

funktion av bruttotonnage

Även i den detaljerade metodiken utgår man från den dagliga bränsleförbruk-ningen vid full effekt som fås ur tabell 7 i bilaga A. Rätt bränsleförbrukning för de olika operationsmodema tas därefter fram med hjälp av dedefaultandelar för olika moder som visas i tabell 8 i samma bilaga. Den dagliga bränsleförbrukningen beräknas alltså med hjälp av ovannämnda tabeller enligt:

sjkm(GT = Cjk(GT> >< pm

Cjk(GT) daglig konsumtion vid full effekt av bränsle j i skeppsklass k som

funktion av bruttotonnage

Sjkm(GT) daglig konsumtion av bränsle j i skeppsklass k i mod m som funktion

av bruttotonnage

prn andel av maximal bränsleförbrukning i mod m

4.194 Beräkning av antal dagar i drift

Om antalet driftdagar inte är känt, kan det uppskattas med hjälp av marschhastig-heten och tillryggalagd distans. Antalet timmari drift4 beräknas enligt:

hjkl Z djkl/ ij1

där parametrarna är

hj antal timmar i drift av fartyg i klass k med motortyp 1 och bränsle j

dj tillryggalagd distans (i sjömil) av fartyg i klass k med motortyp 1 och

bränsle j

ij1 genomsnittlig marschhastighet (i knop) för fartyg i klass k med motortyp

1 och bränsle j

Antal drifttimmar kan lätt räknas om till antal driftdagar, under förutsättning att man definierat hur många timmar det går på en dag. Uppgifter om detta saknas i källan.

4 I källan (Trozzi och Vaccaro 1999) hävdas att uttrycket djkl/ ij1 ger antalet driftdagar. Enheterna för parametrarna du och vjkl visar dock att det är antalet timmar i drift som erhålls.

Inom MEETprojektet har man använt Lloyds uppgifter om maximala marsch-hastigheter för att beräkna genomsnittligt antal dagar i drift för olika fartygs-klasser. Den verkliga marschhastigheten kan vara betydligt lägre, så värdena kan bara användas som default.

Det krävs ytterligare arbete för att analysera marschhastighetsdata för olika fartygsklasser och ta fram samband mellan den verkliga marschhastigheten och den maximala.

4.2 Sjöfartsverket! MariTerm

I Sjöfartsverkets miljörapport för 1998 finns en tabell som visar sjöfartens

emis-sioner till luft av koldioxid, kväveoxider, svavel och kolväten för åren 1995-1998.

Emissionema kan delas upp på två storleksgrupper av fartyg, även om detta inte syns i miljörapporten. För fartyg över 300 bruttoregisterton har MariTerm på Sjö-fartsverkets uppdrag beräknat avgasutsläpp och energiförbrukning för år 1995. Sjöfartsverket har sedan för åren 1996-1998 uppdaterat siffrorna från 1995 med hjälp av SIKA:s årliga statistik över godsmängder. MariTerms beräkningar för fartyg större än 300 bruttoregisterton har dokumenterats i (Flodström 1997) och redovisas kortfattat nedan.

När det gäller emissionsbidragen från fartyg mindre än 300 bruttoregisterton är det också MariTerm som har stått för beräkningarna. Dessa genomfördes 1992 och är dokumenterade i (SNV 1992). På grund av fritidsbåtsregistrets avskaf-fande, finns idag (enligt Eje Flodström, MariTerm) inget statistiskt underlag som möjliggör en uppdatering av siffrorna. Sjöfartsverket rapporterar därför 1992 års siffror. Hur siffrorna tagits fram redovisas kort nedan.

4.2.1 Fartyg ver 300 bruttoregisterton

4.2.1.1 Geografisk avgränsning

Det område som studeras i MariTerms kartläggning omfattar Bottenviken,

Bottenhavet förutom Finska Viken, Östersjön, Öresund och Bälten samt Kattegatt

4.2.1.2 Ingående fartyg

I kartläggningen har alla handelsfartyg större än 300 bruttoregisterton som angör svensk hamn tagits med. Fartygsrörelsema delas in i de tre kategorierna inrikes-trafik, utrikestrafik och färjetraflk. Samtliga ingående fartyg drivs av diesel-motorer. Dessa är antingen långsamtgående tvåtaktsmotorer eller medelvarvs fyr-taktsmotorer, Tvåtaktsmotorer finns i stort sett bara på större fartyg, medan mindre fartyg och färjor mestadels har fyrtaktsmotorer.

4.2.1.3 Inrikestrafikens omfattning

I en tidigare undersökning, gällande år 1987 (Alexandersson et al. 1991), erhölls

uppgifter från hamnama om fartygens bruttotonnage, ursprungshamnar och desti-nationer. Dessa uppgifter användes tillsammans med SCB:s statistik över hamn-anlöp för att fördela fartygstrafiken på delsträckor längs kusten samt in- och

utfartssträckor till hamnar. Samma fördelning har använts för 1995, men

belast-ningen på de olika sträckoma har räknats om till 1995 års nivå med hjälp av SCB:s statistik över hamnanlöp för 1995. I några få fall, då

statistiken visar på stora förskjutningar i storleksfördelning, har justeringar av storleksfördelningen gjorts.

Ingen passagerartrañk ingår i inrikestrafiken. Anledningen till detta är att den antingen utgörs av färjetrañk eller av mindre passagerarbåtar under 300 brutto-registerton.

Definitioner av typfartyg samt motoreffekter och fördelningen mellan tvåtakts-och fyrtaktsmotorer har behållits från den tidigare undersökningen.

4.2.1.4 Utrikestrafikens omfattning

Även för utrikestrafiken utnyttjas 1987 års kartläggning av fartygsrörelserna. Den baserades på tullens register över inkommande och avgående fartyg. Med hjälp av SCB:s statistik över fartygsrörelser för 1995 har in- och utfarter i varje hamn proportionerats om. Dessutom har belastningen på delsträckoma längs kusten räk-nats om proportionellt mot utrikestrafikens totala omfattning 1995.

4.2.1.5 Färjetrafikens omfattning

Vid undersökningen 1987 fick färjerederiema besvara frågor om antal turer, far-tygsdata, svavelhalter i bränsle, installerade respektive utnyttjade effekter samt tider för olika driftfaser. I de fall då man inte fick fullständiga svar, bestämdes belastningstider och antal turer med hjälp av turlistor och statistik ur Car Ferry Info., För övriga parametrar användes medelvärden från frågeformulären. Utifrån detta beräknades sedan utsläppen för varje enskild färjelinje.

I beräkningarna för 1995 används data från den tidigare undersökningen vad gäller färjornas körsätt, exempelvis pådragsnivåer och tider för hamnmanövrering, utlöp och anlöp. Dessa data har kompletterats med uppgifter om ändrade färje-linjer och överfartstider samt ändrat tonnage på färje-linjerna. För nya färjefärje-linjer, som

tillkommit sedan 1987, används antingen kända data, medelvärden eller värden

från linjer i parallell trafik. Hänsyn har i förekommande fall tagits till landanslut-ning och avgasrelandanslut-ning,

När det gäller färjetrafikens omfattning 1995 har uppgifterna i första hand hämtats från statistik i Car Ferry Info/Cruise & Ferry Info. Denna information har kompletterats med och kontrollerats mot turlistor för de större färjelinjemai Man har också kontrollerat att uppgifterna stämmer överens med SCB:s statistik över passagerartrafik i hamnarna. Kontakt med rederierna har gett kompletterande information.

4.2.1.6 Specifika emissionsnivåer

Man har i stort sett använt samma specifika emissionsnivåer för 1995 som för 1987. Undantaget är de totalt tre färjor som installerat avgasrening, vilket man tagit hänsyn till i beräkningarna. Vilka emissionsfaktorer som använts för dessa fartyg framgår inte, men effekten på de totala emissionema uppges vara liten. Emissionsfaktorema från 1987 (Alexandersson et al. 1991) redovisas i tabell 2 nedan.

Tabell 2 Speegfika emissioner från fartygsmotorer, g/kWIh. (Alexandersson et al. 1991)

Motortyp Last (%) NOX C0 C0; THC PM

Långsamtgående 80 17,7 0,2 600 0,8 0,9

tvåtakt 20 17,1 0,6 1000 1,3 0,9

Medelvarvs fyrmkt 80 14,0 1,0 620 0,2 0,4

20 21,0 2,2 1120 0,4 0,6

I beräkningarna har 20 % belastning på huvudmaskinen använts vid in- och utlöp samt på färjomas huvudmaskin vid ankomst och avgångsmanövrer. I Övrigt används belastningsnivån 80 %.

4.2.1.7 Resultat

Utsläppen av NOX, S, CO, HC, PM och C02 redovisas på två olika sätt:

1. Totala utsläpp inom kartläggningsområdet från sjöfart på svenska hamnar 1995, uppdelat på inrikestrañk, utrikestrafik och färjetrañk.

2. Utsläpp från svenska sjötransporter 1995. Som svenska utsläpp räknas hela inrikestrañkens utsläpp, hälften av utsläppen från utrikestrafik mellan svensk och utländsk hamn i det aktuella området samt hela mängden utsläpp från utrikestrafik som lämnar eller inkommer i området. Utsläpp från färjetrañk inkluderas enligt samma princip.

För svenska sjötransporter har även energiförbrukningen, räknat som bränsle

energi, tagits fram.

4.2.2 Fartyg under 300 bruttoregisterton

Kartläggningen 1992 av fartyg under 300 bruttoregisterton baseras främst på skeppsregistret, yrkesbåtsregistret samt fritidsbåtsregistret, som idag är avskaffat. Den största osäkerheten i kartläggningen beror på svårigheten att bedöma hur mycket de olika fartygen används. Dessutom finns ett stort antal fritidsbåtar som inte är med i något register. De små fartygen under 300 bruttoregisterton kan indelas i tre grupper, nämligen fritidsbåtar, ñskefartyg och arbetsfartyg.

4.2.2.1 Fritidsbåtar

I denna grupp används både högvarviga dieselmotorer och två och fyrtakts bensinmotorer. Med hjälp av fritidsbåtsregistret har fördelningen mellan de olika motortypema för olika effektintervall tagits fram för motorbåtar respektive segel= båtar. Ett stort antal båtar är inte registrerade eftersom de har en motor vars effekt understiger 10 kW. Antalet sådana båtar har uppskattats med hjälp av båt= branschen. Samtliga antas ha tvåtakts utombordsmotor.

Det är osäkert hur mycket effekt som tas ut ur motorn och hur många timmar per år motorn används. Man har valt att räkna med ett genomsnittligt effektuttag på 50 % av maxeffekten. När det gäller nyttj andetiden har följ ande antagits:

0 Segelbåtar: 10 timmar per år.

0 Motorbåtar med motoreffekt över 10 kW: 40 timmar per år. 0 Motorbåtar med motoreffekt under 10 kW: 20 timmar per år.

4.2.2.2 Fiskefartyg

Uppgifter om hur många registrerade fiskeskepp och fiskebåtar det finns hämtas ur Sveriges skeppslista. Av dessa är det bara en del som används yrkesmässigt. De som används yrkesmässigt är licensierade av Fiskeristyrelsen och används betyd-ligt mer än de som inte har licens.

En del av fiskefartygens utsläpp sker utanför svenskt territorialvatten. Det har man dock inte tagit någon hänsyn till här, utan det är de svenska ñskefartygens totala utsläpp som beräknas, oavsett var utsläppensker.

Fiskefartyg har sällan motorerna igång för att få energi när de ligger i hamn. Istället utnyttjas energi från land.

Det finns många olika typer av fiskefartyg. Både högvarviga dieselmotorer och

tvåtakts bensinmotorer används, men dieselmotorema dominerar. Beräkningen av

utsläpp baseras på bränsleförbrukningen för olika typer av ñskefartyg. Man har räknat med att samtliga fartyg med licens har dieselmotorer. När det gäller de icke licensierade fartygen har hälften antagits ha dieselmotor och hälften tvåtakts bensinmotor.

Genom att bearbeta data för slumpvis valda fartyg ur skeppslistan har man fått fram approximativa siffror på antal fartyg och årlig bränsleförbrukning indelat i klasser efter motoreffekt.

4.2.2.3 Arbetsfartyg

Alla fartyg som är definierade som arbetsfartyg finns registrerade. 1 Sveriges skeppslista finns de indelade i tre tabeller:

0 registrerade skepp utom ñskeskepp

0 statsskepp, dvs. främst marinens, Sjöfartsverkets och Tullverkets fartyg 0 registrerade båtar utom fiskebåtar.

Ur tabellerna har fartyg över 300 bruttoton samt fartyg utan motor (oftast pråmar) plockats bort.

I stort sett samtliga arbetsfartyg drivs av högvarviga dieselmotorer., Man har valt att bortse från att flera av marinens fartyg har gasturbinmotorer och räknar som om hela marinens konsumtion av dieselolja sker i dieselmotorer.

För bogserbåtar har den totala bränsleförbrukningen uppskattats med hjälp av det i Sverige dominerande bolagets bränsleförbrukning och marknadsandel. Tank-fartygens bränsleförbrukning har uppskattats med hjälp av statistik från SCB och samtal med branschfolk. Bränsleförbrukningen hos de större passagerarrederiema, som har åretrunttrafik, har också gått att få fram med hjälp av telefonsamtal.

För många arbetsfartyg varierar nyttjandegraden under året. Detta gäller exem-pelvis många passagerarfartyg. Många utflyktsbåtar och liknande är organiserade i en förening med vars hjälp man har fått en uppfattning om utnyttjande och bräns-leförbrukning.

En stor del av arbetsfartygen är utrustade för en speciell uppgift, såsom mudderverk, dykerifartyg, pontonkranar och liknande. Dessa används i allmänhet inte lika ofta som passagerarfartygen.

Man har alltså kunnat få information om vissa grupper av arbetsfartyg. Reste-rande arbetsfartyg har sorterats i grupper efter motoreffekt och för varje effekt-intervall har en årlig medelförbrukningen av dieselolja ansatts. Arbetsfartygen har delats in i olika effektklasser på samma sätt som ñskefartygen, så att antal fartyg och årlig bränsleförbrukning anges för varje effektklass. Man skiljer på

arbetsfartyg registrerade som skepp och arbetsfartyg registrerade som båtar. Proportionerna har kontrollerats mot kända uppgifter.

4.2.2.4 Avgasemissioner

Man har antagit att samtliga fartyg bunkrar sitt bränsle i Sverige. Emissions-nivåerna av bly och svavel är direkt beroende av bränslet. Den övre gränsen för svavelinnehåll i bränslet är 0,1 viktsprocent, men den typiska halten i levererat

bränsle är 0,08 viktsprocent. För att få fram Övriga emissionsnivåer har varierande

källor använts. Detta är orsaken till att emissionsfaktorema för dieselmotorer uttrycks i g/kg bränsle, medan de för bensinmotorer uttrycks i g/kWh. Emissions-faktorerna visas i tabell 3-4 nedan.

Tabell 3 Emissionsfaktorer för två- och jjørtakts bensinmotorer (g/kWh). (SNV

1992)

Motortyp NOX HC CO PM C02

Fyrtakt 5 15 150 0,5 1200

Tvåtakt < 10 kW 3 150 250 5 1100

Tvåtakt > 10 kW 1 100 250 4 1100

Tabell 4 Emissionsfaktorer för högvarvs dieselmotorer (g/kg bränsle). (SNV

[992)

NOX HC C0 PM C02

70 3 9 1,5 3200

5 Flyg

5.1 ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank

ICAO står för Intemational Civil Aviation Organization och är FN:s fackorgan

för internationell civil luftfart. ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank, som

finns tillgänglig på WWW, innehåller emissionsdata för ett stort antal olika flyg-motorer. Inga turbopropmotorer finns dock med i databasen. Mätningarna har gjorts i samband med ICAO:s certifiering av motorn.

Mätningarna grundas på den standardiserade LTD-cykeln. ICAO definierar LTO-delen (Landing and Take-Off) av en flygning som aktivitet under 3000 fot (ca 914 m). Den standardiserade LTO-cykeln har fastställda tider och gaspådrag

för varje fas, enligt tabell 5.

Tabell 5 Den standardiserade LTO-cykeln. (Luftfartsverkets hemsida)

Fas Tid Motorpådrag

Take-Off 0,7 min 100 %

Climb 2,2 min 85 %

Approach 4 min 30 %

Taxi 26 min 7 %

Enligt Fitzgerald et al. (1999) inkluderas inte utsläpp som beror på: åldrande av motorn

underhåll

trängsel och väntetider vid inflygning (llinflight conditionll) tankning av flygplanet

hjälpmotorer som används för energiförsörjningen ombord

start och uppvärmning av motorer, då oförbränt och bara delvis förbränt flyg-bränsle släpps ut.

Fitzgerald et al. (1999) menar vidare att varje blad i databasen består av tre

huvud-delar, nämligen:

0 Motoridentitet och data om prestanda.

0 Emissionsdata. Här beskrivs effekt och tid för varje mod i LTD-cykeln. Vidare redovisas mätningar av bränsleflöde, emissionsindex och partiklar, liksom antal motorer som testats och antalet test av varje motor.

0 Ytterligare data såsom atmosfäriska förhållanden, bränslespeciñkation, datum, plats, vilken organisation som utfört testet och ev, ytterligare anmärkningar.

5.1.1 Bakgrund

All information i databanken kommer från motortillverkama själva. Vid den tid-punkt då certifieringen görs, har ofta inte så många exemplar av den aktuella motorn hunnit tillverkas. Tillverkaren bestämmer hur många motorer som testas. Det står honom fritt att bara testa en enda motor.. Statistiskt framtagna

koeffrci-enter, som beror på hur många motorer som testats, används för att med stor

säkerhet förvissa sig om att medelvärdet för de motorer som kommer att tillverkas inte kommer att överskrida gränsvärdena.

Informationen i databasen har till största delen tagits fram i samband med certi-ñeringsmätningar på nytillverkade motorer. I vissa fall har dock data uppdaterats

som resultat av senare mätningar, då motorn är i produktion. Databasen innehåller också mätningar på äldre motorer, som inte behövde uppfylla några emissionskrav då de tillverkades, samt data från några få motorer där mätningar gjorts i samband med service.

5.1.2 Användning av databanken I Begränsningar

Emissionsvärdena baseras på en idealiserad LTO-cykel i standardiserad atmosfär. Om man vill beräkna exempelvis de totala utsläppen vid en viss flygplats, måste man ta hänsyn till hur väl gaspådrag, tider och Övriga villkor stämmer med den verkliga situationen.

Eftersom LTO-cykeln bara bedömer utsläppen under 3000 fot, är det inte säkert att dessa data kan användas för att jämföra utsläppen från olika motorer under andra faser i flygningen, som under marschflygning på högre höjd.

5.1.3 Exempel

I bilaga B visas exempel på den information som kan hämtas ur ICAO:s databas. Ur LFV Miljödata (se längre fram) har några flygplanstyper som används i

Sverige hämtats. Dessa är Boeing 737-600, DC9, MD81, Fokker 100 och Fokker

28. Ett urval av data för deras motorer har tagits med i bilagan.

5,2 MEET

MEET-projektets metodik för flygtransporter redovisas i (Fitzgerald et al, 1999), Man skiljer på tre olika klasser av flygningar:

l, flygtransporter som lyder under Instrumental Flight Rules (IFR) 2, militär operativ flygtrafik

3. flygtransporter som lyder under Visual Flight Rules (VFR),

Ungefär 60-80 % av de totala emissionema från flygtrafiken härstammar från [FR-flygningar. IFR-planen är typiskt stora, kommersiella flygplan, jet-, turbofan= eller turbopropdrivna, som flyger långa sträckor på förutbestämda rutter. Detalje-rad information om flygplanstyper och rutter finns tillgänglig. VFR-flygningarna har man inte lika mycket information om, men de står å andra sidan för mindre än 5 % av flygtrafikens bränsleförbrukning och utsläpp. Även när det gäller den militära flygtrafiken, saknas tillräcklig information.

5.2,1 iFR-flygningar

För IFK-flygningar finns emissionsindex, dvs. massan förorening producerad per massenhet förbrukat bränsle, framtagna för åtta typiska operationsmoder. Dessa kan kombineras och täcka det mesta av ett flygplans rörelser under en flygning. Emissionsindex skiljer sig mellan olika flygplanstyper och inom MEET-projektet har data för cirka 35 olika flygplanstyper, som tillsammans uppges stå för cirka tre fjärdedelar av den europeiska flygtrafiken, tagits fram. I bilaga E visas databladet för den vanligaste flygplanstypen i Europa, Boeing 737. Där beskrivs också hur emissioner och bränsleförbrukning för de olika operationsmoderna beräknas (Kalivoda och Kudrna 1997). I vissa fall är emissioner och bränsleförbrukning funktioner av höjden vid marschflygning. För aktiviteter då flygplanet står på marken (t.ex. vid tankning, då hjälpmotorer körs eller då motorerna startas) finns bara få data för tre kombinationer av flygplanstyp och motor. Dessa visas inte i bilagan. Standardoperationsmodema är:

0 taxa ut ( taxi out )

lyfta ( take off ) stiga ( clim ) marschflygning ( cruise ) sjunka ( descent ) landa ( landing ) taxa in ( taxi in ).

Emissionsfaktorema baseras på data från ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank. Databanken innehåller uppgifter om motorns prestanda, bränsleflöde och emissioner av CO, NOX och VOC för fyra olika effekter, Mach 0 (dvs. flygplanet står stilla) och höjden 0 m. Emissionssimuleringsmodellen ATEMIS5 används för att beräkna genomsnittliga emissionsindex. Dessa är oberoende av flyghöjden,

med undantag för emissionsindex för NOX, som är starkt beroende av

förbrän-ningstemperaturen.

I denna metodik beräknas bränsleförbrukning samt utsläpp av H20, C02, CO, NOx, VOC och 802. Metodiken, i kombination med de data som finns tillgäng-liga, gör det möjligt att:

0 inventera emissionema från flygtraflk i en viss region (upplösning > 10 km) 0 bedöma effekten av ändringar i antal flygningar

0 bedöma effekten av ändringar i flugen distans (t.ex, genom att reducera vänte-tidema, då flygplanen mäste cirkla runt ovanför flygplatserna).

Emissionsindex innehåller agregerade data för genomsnittliga kombinationer av flygplan och motorer. Det kan leda till fel vid vissa tillämpningar. Exempelvis bör man inte använda dessa emissionsindex för att:

O Bedöma effekten av tekniska ändringar av en viss flygplanstyps motorer. Detta är möjligt bara om man har tillgång till ytterligare information om den nya kombinationen av flygplan och motortyp.

0 Bedöma effekten av ändrad genomsnittlig flyghöjd vid marschflygning. o Använda resultaten som indata för lokala spridningsmodeller.

5.2.1.1

Metodik

Metodiken för IFR=flygningar baseras på standardflygprofller för ungefär 35 olika flygplan/motorkombinationer. Dessa representerar ungefär tre fjärdedelar av Europas flygtrafik. Varje flygning delas in i ett antal olika delar, som var och en har konstant prestanda och emissionskarakteristik. Detta gör att samma metodik kan anpassas till olika situationer. Emissionerna uppskattas enligt:

D2(A)

TEI, = 2 ZSEW >< NJ.,

där SELN = J FCJ. (Dr) >< Elm (Dr)a'Dr

r p _D104)

TEp total emission av förorening p (kg per period)

SEJ-,1),r specifik emission av förorening p, från

flygplan/motor-kombination j på rutt r (kg per flygplan)

Nj; antalet flygplan av kategori j på rutt r per period

FCj(Dr) bränsleförbrukningen för flygplanskategori j per km

(kgbränsle/km

EIj,p(Dr) emissionsindex för förorening p (kgemsioner/kgbränsle) SATEMIS - Air Traffic Emission Simulation

Dr avståndet mellan två städer (rutt r) (km)

D2(A) -- D1(A) flugen distans inom arean A (km)

j flygplan/motorkategori

p förorening

r rutt från flygplats till flygplats

SEW har genererats med hjälp av ATEMIS motormodell. Man använder en motormodell med 12 parametrar, vilket gör det möjligt att uppskatta motorns prestanda och drivkraft ( thrust ). Från detta kan man sedan beräkna det momen-tana bränsleflödet för en flygplan/motorkombination.

5.2.2 Militära flygningar

Emissionsindex för militära flygningar baseras på antal flygtimmar och genom-snittlig bränsleförbrukning per timme, beroende på den begränsade tillgången på data. Beräkningarna görs för H20, C02, C0, N0x, VOC och 802.

5.2.2.1 Metodik

För militära flygningar används sambandet:

TMEP = 2 Elm, x FCm >< Hm

TMEp total militär emission av förorening p (kg per period)

Hm antal timmar i drift av flygplansklass 111 per period (timmar per period)

FCm bränsleförbrukning för flygplansklass m per timme (kgbränslejh)

Elmp emissionsindex för förorening p (kgemsioner/kgbränsle)

m militär flygplansklass

p förorening.

5.2.3 VFRufygningar

Även för VFR saknas data. Man har ingen detaljerad information om flygrutter och specifika emissioner. Därför baseras emissionsindex även här på antal flyg-timmar och genomsnittlig bränsleförbrukning per timme. Beräkningarna görs för H20, C02, C0, NOX, VOC och 802.

5.2.3.1 Metodik

Här används samma algoritm som för militära flygningar:

TVEP = 2 Elm >< FCV x H,

TVEp total emission av förorening p från VFR=flygningar (kg per period)

HV antal timmar i drift av flygplansklass v per period (timmar per period)

FCV bränsleförbrukning för flygplansklass v per timme (kgbränsle/h)

EIV,p emissionsindex för förorening p (kgeisioner/kgbränsle)

v VFR-flygplansklass

p förorening.

5.2.4 Emissionsfaktorer

5.2.4.1

IFR=fIygningar

CO, VOC, NOX

För CO, VOC och NOX har, som tidigare nämnts, emissionsfaktorer för olika

flygplanstyper beräknats med hjälp av data från ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank och emissionssimuleringsmodellen ATEMIS.

C02, H20 och SO;

Emissionema av vissa ämnen beror inte på motorn, utan bara på bränslets sam-mansättning. I tabell 6 nedan visas några exempel på emissionsfaktorer för C02, H20 och 802, som har tagits fram i olika undersökningar.

Tabell 6 Emissionsfaktorer (g/kg bränsle) jiån nationella undersökningar.

(Fitzgerala' et al. 1999) Källa C02 H20 S02 ECAC 3 100 1240 -TUv - - 0,9789 Olivier 3220 1250 1,0000 Schweiz - - 0,9844 Nederländerna 3 168 1242 0,2070 EEA (Guidebok) 3133 1266 1,0000 Norge - -=- 0,3200 Markbundna aktiviteter

Emissionema från start av flygmotorer och hjälpmotorer (auxiliary power units, APU) samt tankning ger ett betydande bidrag till de totala emissionema. Emis-sioner från hjälpmotorer och tankning är inte inkluderat i LTD-cykeln. En schweizisk studie visar att bara ungefär en åttondel av de totala utsläppen av VOC under ett flygplans besök på en flygplats, täcks av LTD-cykeln.

5.2.4.2 Militära flygningar

Information om militära ilygmotorer saknas i lCAOzs databank. l tabell 7 nedan visas en sammanställning av genomsnittliga emissionsfaktorer för några väst-europeiska länder.

Tabell 7 Emissionsindex för militära jlygmotorer. (g/kg bränsle? Enheter

anges inte i källan!) (Fitzgerald et al. 1999)

Germany Nature offlight CO VOC N0x 502 H20 C02

LTO-cycle 39,3 10,9 8,3 1,1 Helicopter cruise 38,8 8,0 2,6 1,0 Combat jet 10,0 1,2 10,9 0,9 Cruise 0,46-3 km 12,4 1,6 10,7 0,9 Cruise >3 km 8,2 1,1 8,5 0,9 Netherlands Total 126 4,0 15,8 0,2 1250 2942 F-16 102 3,36 15,3 0,2 1224 2959 Switzerland LTO-cycle 33,9 2,59 4,631 1,025 Cruise 14,95 0,67 5,034 0,999 VTI notat 5-2000 25

52.4.3 VFR-flygningar

Emissionsindex för VFR-flygningar, som tagits fram med hjälp av data från olika nationella undersökningar, redovisas i tabell 8-10 nedan.

Tabell 8 Emissionsindex för VFR-flygnz'ngar i Tyskland (g/kg). (Fitzgerald et

al. 1999)

CO VOC NOX S02

VFR-flight 798 18,867 3,140 0,420

Tabell 9 Emissz'onsindex för helikoptrar

Schweiz (g/kg). (Fitzgerald et al. 1999) i Tyskland, Nederländerna och

VOC CO NOX CC; 802 H20

Germany, cruise 7,99 39,79 2,65 0,99

Netherlands, 3,65 11,06 3,14 3,14 0,20 1,25

cruise

Switzerland 0,26 1,10 13,31 0,97

Tabell 10 Emissz'onsindex för VFR-flygningar i Nederländerna (g/kg).

(Fitzgerald et al. 1999)

VOC CO NOX C02 H20 802

Flight level 0-30

Light Propellers 20,09 1054,07 2,70 , 0,21 1255,81 0,21

Light Turbo Jets 18,30 35,10 7,30 0,20 1300,00 0,20

Medium Turbo Jets 7,05 21,84 7,19 0,19 1245,61 0,19

Flight level 30-180

Light Propellers 12,50 1080,00 4,00 0,17 1333,33 0,17 Light Turbo Jets 0,89 2,89 13,05 0,21 1263,16 0,21 Medium Turbo Jets 1,04 5,13 8,04 0,20 1254,10 0,20

Flight level 180-360

Medium Turbo Jets 0,79 4,59 7,64 0,21 1256,41 0,21

5.3 Luftfartsverket / FFA

De siffror på utsläpp och bränsleförbrukning som Luftfartsverket (LFV) redovisar i sin miljöårsredovisning för 1998, baseras på beräkningar gjorda av Flygtekniska Försöksanstalten (FFA). De har dokumenterats i (Pålsson 1999) och redovisas

kortfattat nedan.

Till grund för beräkningarna ligger alla flygningar som startar eller landar på Luft-fartsverkets flygplatser. Den information man får fram inkluderar följ ande:

totala antalet flugna kilometer ' totala antalet passagerarkilometer totala antalet flygningar

totala mängden utsläpp av C02, NOx, HC, CO och 302 totala mängden förbränt bränsle

totala mängden använd energi.

Ovanstående data kan fördelas på olika poster. Exempelvis kan man titta på utsläppen vid flygplatserna vid rörelser under 3000 fot, utsläppen uppdelat på

internationella och nationella flygningar eller utsläppen som sker i svenskt luft-rum.

Luftfartsverket driver 19 flygplatser, som finns listade i bilaga F. För varje flygning som ankommer till eller avgår från någon av dessa flygplatser registreras ett antal parametrar. Utgående från statistik om flygplanstyp och flygbolag Väljs ett representativt flygplan med tillhörande motortyp, som emissionsdata är fram-taget för. För att kunna beräkna utsläppen för varje flygning, krävs också upp-gifter om startvikt och avstånd till slutdestinationen. Här har man valt de flyg-plan/motorkombinationer som är vanliga i de svenska flygbolag som står för största delen av flygtrafiken.

5.3.1 Förutsättningar och begränsningar

För att ta fram underlag till emissionsberäkningarna används mjukvaruverktyget PIANO (se referens). Detta innehåller en stor databas med olika flygplans-modeller och tillhörande aerodynamiska data, design och motorer. En stor del av de flygplan som trafikerar Sverige finns med. De som saknas kan skapas i pro-grammet, förutsatt att man känner till deras geometri, aerodynamik och motor-karaktäristik. Bränsleförbrukning och emissioner beräknas med hjälp av enkla flygbanor som konstrueras i programmet. Programmet PIANO har kunnat använ-das för majoriteten av emissionsberäkningama, men inte de som gäller turbo-propmotorer. Detta beror på att programmet använder emissionsdata från ICAO Engine Exhaust Emissions Data Bank, vilken inte innehåller turbopropmotorer. Underlag för turbopropmotorer har istället hämtats från de olika motortill-verkarna.

Flygningar mellan flygplatser som inte drivs av Luftfartsverket, exempelvis kommunala trafikflygplatser (se bilaga G) och militära flygflottiljer, finns inte med i beräkningarna. Dock ingår de flygningar som antingen 'startar eller landar på en av Luftfartsverkets flygplatser. Eftersom den allra största delen av allt civilt flyg går via Luftfartsverkets flygplatser, anses en för noggrannheten till-räckligt stor del av flygtrafiken ingå i statistiken. Enligt Anette Pålsson på FFA finns ca 95 % av alla inrikes flygningar med, eftersom de antingen startar eller landar på någon av LFV:s flygplatser.

Emissionsekvationerna baseras på att flygplanen har 65 % beläggning. Flyg-banorna har rätats ut såatt start- och landningsbanoma ligger i linje med varandra. Det sistnämnda, samt att man för distansen mellan två flygplatser använder det beräknade storcirkelavståndet, ger en viss underskattning av det totala antalet flugna kilometer.

5.3.2 Dataunderlag

5.3.2.1

Avstånd

Avstånden mellan alla Luftfartsverkets flygplatser, liksom avstånden från dessa svenska flygplatser till olika regioner utomlands, finns lagrade i km. Även avstån-den mellan Luftfartsverkets flygplatser och svenska gränsen finns lagrat. Distan-sema har tagits fram med hjälp av SAS, Luftfartsverkets datafiler och FFA:s egna uppskattningar. I de fall där det varit alltför tidskrävande att ta fram de exakta distansema, har 300 km använts för inrikes flygning och 1000 km för utrikes.

5.3.2.2 Emissionsdata

När emissionsdata tagits fram har störst vikt lagts vid de vanligaste flygplanen, som utför den största delen av trafikarbetet och därmed har stor inverkan på utsläppsmängden. Resterande flygplanstyper som trafikerar Sverige har viktats mot dessa flygplan med hänsyn till startvikt och antal motorer.

Sammanlagt är emissionsdata framtagna för 51 olika flygplanstyper. Av de flygplan som finns i PMNOzs databas har de som är vanligast i Sverige valts. Ytterligare flygplan av vikt har skapats i PLÅNO. Dessutom finns sju militära flygplanstyper beskrivna i underlag från Försvarets Materielverk (FMV). Dessa data har inte lika hög noggrannhet som PIANO-data och omfattar bara den del av flygningen som sker på under 3000 fots höjd.

5.3.2.3 Kompletta flygningar

För hela flygningar, från en flygplats till en annan, är bränsleförbrukning och emissioner funktioner av startvikten. Startvikten är i sin tur beroende av den planerade flygdistansen, eftersom denna avgör hur mycket bränsle som tas med. För en viss flygplanstyp och ett visst utsläppsslag finns ett linjärt samband mellan emissioner och distans. Ekvationema för sambanden finns lagrade och används för att beräkna emissionerna genom att sätta in önskad distans. För flygningar till nationsgränsen finns motsvarande ekvationer lagrade. I figur 1 nedan visas ett exempel på emissionsekvationer för en komplett flygning.

C0 y = 0,019lx - 0,9985

C02 y = 11,6X + 2263

HC y = 0,0072x - 0,6325

NOX y = 0,045x. + 21,183

Figur .I Totala emissioner (y, enhet kg) för flygplanslypen MD82 somjämktiorz

aijygdistansen (x, enhet km).

När det gäller de militära flygplanstyperna, omfattar emissionsdata från FMV som tidigare sagts bara den del av en flygning som sker på under 3000 fots höjd. Dessa data har dock även använts för att representera hela flygningar för militära flyg-plan, eftersom PLÅNO endast innehåller data för kommersiella flygplan.

FFA har haft möjlighet att jämföra sina resultat med data från verkliga flyg-ningar. Vid jämförelsen framkom att motståndet i PLÅNOzs aerodynamiska modeller är för lågt. Sedan detta korrigerats anser FFA att överensstämmelsen är så god att de avvikelser som finns kvar kan anses bero på skillnader i belägg-ningsgrad, flygsätt, väderförhållanden och liknande.

5.3.2.4 Lto-delen

ICAO definierar LTO-delen (Landing and Take-Off) av en flygning som aktivitet under 3000 fot (ca 914 m). I landing (ankomst) ingår plane (glidflykt) från 3000 fot, landning och intaxning. I take-off (avgång) ingår uttaxning, start och stig-ning upp till 3000 fot. ICAO:s definition avser en standard-LTO-cykel med fast-ställda tider och gaspådrag för varje fas. För att bättre återspegla flygplanets prestanda, använder FFA istället begreppet lto-cykel, där gemenema används för att markera att den skiljer sig från ICAO:s definition. Även i lto-cykeln är

gräns-höjden 3000 fot, men utsläppsberäkningama baserade på flygningar som

stäm-mer bättre överens med prestanda för de aktuella flygplanstypema. Istället för att

använda de standardiserade tiderna har FFA bedömt lto-»cykelns tider med hjälp av en särskild, av FFA framtagen, beräkningsgång (HARP), som tar hänsyn till klaffsättningar. Emissionsdata för lto har tagits fram med hjälp av aerodynamiskt underlag och motorkaraktäristik från PIANO.

Även för lto-data har samband mellan emissioner och distans tagits fram. Emissionerna för startdelen av flygningen (0-3000 fot) beror av flyplanets vikt och alltså i sin tur av distansen. Vid landningen däremot antas att den extra bränslemängden är förbrukad. Flygplanets vikt då det går in i landningsfasen är

alltså alltid densamma, varför emissionema i landningsfasen är oberoende av

distansen.

FMst lto-data för militära plan ger totalutsläppen per lto och utsläppsslag. Dessa data är alltså oberoende av startvikt och flygdistans.

5.3.2.5 Taxningsdata

Taxningsdata är framtagna som utsläpp per tidsenhet och anses i detta fall inte vara beroende av flygdistansen. Emissionernas beroende av taxningstiden är betydligt starkare än deras beroende av startvikten. Man har använt en medelflyg-sträcka för flygplanet för att ta fram sambanden vid taxning.

De taxningstider som används i beräkningarna är både flygplans- och flyg-platsberoende.

5.3.3 Metoder

Varje rad i LFV :s statistik innehåller uppgifter om flygningar som är lika med avseende på flygplanstyp, destination, startvikt, flygbolag osv. Beräkningar utförs för varje sådan rad, dvs. antalet landningar eller starter multipliceras med emis_ sionsdata för den flygning som beskrivs av radens parametrar. Vilka emissions-data sOm ska kopplas till raden bestäms med utgångspunkt från flygplans-modellen. Saknas emissionsdata för den aktuella flygplansmodellen, viktas flyg-planet mot ett bestämt jämförelseflygplan, med hänsyn till startvikt och antal motorer. Sedan distansen räknats ut kan alla utsläpp beräknas.

För hela flygningar som startar och landar på samma flygplats känner man inte till distansen. Därför räknas endast emissioner från en lto.

Antalet passagerarkilometer får man genom att multiplicera antalet passagerare med flugen sträcka.

5.3.3.1

Flygningar till slutdestination i Sverige

Här ingår uttaxning, en hel flygning och intaxning räknat på endast ankomster, för att undvika att samma flygning räknas två gånger.

5.3.3.2 Flygningar till nationsgränsen

De emissioner som sker i svenskt luftrum kommer från inrikestrafiken, första

delen av internationella flygningar som startar i Sverige och sista delen av inter-nationella flygningar som landar i Sverige. I de interinter-nationella startema ingår emissionema från uttaxning, start och stigning upp till marschhöjd samt den del av marschflygningen som sträcker sig fram till svenska gränsen. De internatio-nella landningama består av motsvarande marschsträcka från nationsgränsen, plané och landning samt intaxning.

5.3.3.3 Flygningar till slutdestination utomlands

När det gäller utrikes trafik redovisas bara de flygningar som startar i Sverige. Med intemationella flygningar avses alltså uttaxning, flygning till destination utomlands och intaxning vid flygplats i utlandet. FFA har även gjort beräkningar för internationella flygningar som landar i Sverige, men de redovisas inte i rap-porten.

5.3.3.4 Flygningar inom Ito-cykeln

Här ingår all aktivitet på upp till 3000 fots höjd, enligt avsnitt 5.3.2.4.

5.3.3.5 Emissionsfaktorer för utsläpp som direkt beror av

bränsle-förbrukningen

Mängden utsläppt koldioxid och svaveldioxid, liksom energiförbrukningen, är proportionell mot bränsleförbrukningen. För bränslet Jet-A1 gäller sambanden i tabell 11.

Tabell 1] Samband mellan C02, 502, mängd använd energi och förbränd bräns-lemängd. (Pålsson 1999) Formel Enhet C02 = (förbränt bränsle) x 3,16 kg 802 = (förbränt bränsle)/ 1000 kg Energi = (förbränt bränsle) x 11,95 kWh

5.3.4 LFV Mi Ijödata

På Luftfartsverkets hemsida finns möjlighet för vem som helst att beräkna utsläp-pen från en flygresa° Luftfartsverket (LFV) har i samarbete med Flygtekniska för-söksanstalten (FFA) tagit fram en miljödatabas som resenärer kan använda för att se vilka utsläpp deras flygresa ger upphov till. Beräkningarna som redovisas ovan och i (Pålsson 1999) ligger till grund även för denna miljödatabas.

De siffror på utsläpp och bränsleförbrukning som man får gäller fören genom-snittlig flygning. Inte bara motorns storlek och typ, utan också faktorer som start-vikt, den tid flygplanet rullar på marken före och efter flygning, temperatur och lufttryck är viktiga faktorer som påverkar utsläppen och som man tagit hänsyn till i modellen.

De utsläpp som beräknas är C02, NOX, HC och CO. Dessutom beräknas mängden bränsle som förbrukas under flygningen° Utsläppsberäkningama kan utföras för hela flygningen eller för bara lto-delen.

När man utför en beräkning, väljer man först avreseflygplats, ankomstflygplats och flygbolag. Därefter kan man välja flygplanstyp och beläggning. Slutligen väljer man hur resultatet ska presenteras. Man kan antingen få utsläpp och bräns-leförbrukning totalt för en hel flygning, för bara flygplatsområdet (dvs. start- och landningsfasen) eller per passagerarkilometer (pkm).

Siffrorna i databasen är baserade på en beläggning på 65 %, vilket innebär att flygplanets startvikt baseras på denna last samt den mängd bränsle som behövs. När man gör en beräkning, är det möjligt att ändra beläggningen. Det ändrade värdet används då när utsläpp per passagerarkilometer beräknas, medan ningen 65 % fortfarande används för att ta fram de totala utsläppen. Om

belägg-ningen vid beräkbelägg-ningen ändras till ett värde större än 65 %, kommer man alltså att

räkna med en för låg startvikt (baserad på beläggningen 65 %) Och få en under-skattning av de totala utsläppen. På motsvarande sätt kommer de totala utsläppen att Överskattas om beläggningen ändras till ett värde mindre än 65 %. Felet ligger dock, enligt LFV, inom felmarginalen så länge beläggningen väljs inom angivet intervall.

6 Metoder för flera trafkslag

6.1 SJ

Via 8st hemsida hittar man SJ Miljödata , som är ett verktyg för beräkning av utsläpp och miljökostnad för de olika trafikslagen. Enligt SJ ska resultaten, som bygger på genomsnittliga utsläppsvärden för olika trafikslag, ses som skillnader i storleksordning, snarare än som exakta data.

Ingångsdata och avstånd i systemet är baserade på uppgifter från bl.a. VTI, KTH, SIKA, Naturvårdsverket, Luftfartsverket och NTM (Nätverket för Transporter och Miljön), se nedan. De miljökostnader som används idag är följande:

0 Koldioxid (C02) 1,50 kr/kg

0 Kolväten (HC) 30,00 kr/kg

0 Kväveoxid (NOX) 60,00 kr/kg

0 Svaveldioxid (802) 20,00 kr/kg

Verktyget tar fram miljöeffekterna av en resa eller transport mellan två punkter, inklusive anslutningsresor och byte av transportmedel. Däremot tas inte hänsyn till körstil, fordonets servicestatus, väderlek med mera.

Man kan välja mellan att se avstånden från en ort till ett stort antal andra orter med olika transportmedel, eller att se utsläppen för transport av personer eller gods mellan två orter., Man kan också se utsläpp per personkilometer eller ton-= kilometer., De transportmedel som kan väljas i modellen är för persontransporter bil, buss, flyg och tåg. För godstransporter är alternativen lastbil, fartyg, flyg och tåg.

Enligt SJ själva innebär verktyget ett nytt sätt att räkna på utsläpp från trafik, eftersom indata grundas på ett livscykelperspektiv. Man tar hänsyn till utsläpp som uppstår vid produktion av el och bränslen och även till transporter och för» luster. När det gäller tåg, är utsläppsdata beräknade under förutsättning att den eldrivna tågtrafiken drivs av Bra Miljöval vattenkraftsel, vilket SJ skrivit avtal om.

Inom varje trafikslag kan man välja flera olika alternativ. Exempelvis finns ett flertal olika flygplansmodeller inlagda. För persontransporter kan man välja olika beläggning, För godstransporter däremot baseras indata på genomsnittlig fyll-nadsgrad för respektive trafikslag.

6.1,1 Källor

6,1.,131 Godstransporter

För godstransporter har NTM:s uppgifter använts genomgående.

6.1.1.2 Persontransporter

Dieseltåg

För dieseltåg har emissionsuppgifter och energiförbrukning hämtats från VTI (Lenner 1993). SJ håller på att ta fram nya uppgifter, men de ingår ännu inte i verktyget. Använda data visas i tabell 12 nedan.

Tabell 12 Långväga persontransporter, Avgasekvivalenter (gÅpersonkm) och energiekvivalenter (kWh/personkm) för dieseldrivenjärnvägstrajik. (Lenner 1993)

HC CO NOX C02 Energi

Motorvagn Yl 0,54 1,40 3,13 122 0,46

Motorvagn Yl, 0,10 0,20 1,67 104 0,40

ombyggd

Eltåg

Uppgifter om eltågens energiförbrukning härstammar från KTH (Andersson 1994). I tabell 13 nedan redovisas specifik energiförbrukning per personkm för framdrivning och komfort under färd. Energiförbrukningen avser energiuttaget från allmänna elnätet.

När det gäller utsläpp från elproduktionen har man använt en livscykelinven-tering av vattenkraftsel, utgiven av Vattenfall 1996 (Brännström-Norberg, B-M et al., Livscykelanalys för Vattenfalls elproduktion, Sammanfattande rapport. Vattenfall, Stockholm 1996).

Tabell 13 Eldriven persontrafzk. Specifik energiförbrukning år 1993/1994 per personkm förframdrivning och komfort under färd. (Andersson 1994)

Största tillåtna Beläggningsgrad Energi elnätet

hastighet (km/h) (kWh/personkm) X2000, affärsresetåg 200 0,50 0,121 X2000, normalutförande 200 0,44 0,100 InterCity 160 0,44 0,106 InterCity 130 0,44 0,094 Normalpersontåg 130 0,35 0,1 19

Regionaltåg, Skåne

140

0,42

0,110

Här används data från Luftfartsverket. För flyg är situationen speciell, eftersom utsläpp per personkm för flygplan beror av sträckan (mängden bränsle påverkar flygplanets vikt). Enligt Camilla Melkersson på SJ har man löst detta genom att ljuga om sträckan , så att utsläppen per personkm kan betraktas som konstanta. Man ser alltså till så att slutsumman för exempelvis en flygning mellan Stockholm och Göteborg blir rätt, även om utsläpp per personkm egentligen inte är konstant utan varierar med hur långt man har flugit och ska flyga° Tyvärr finns det inte dokumenterat exakt hur dessa beräkningar görs., Dock håller SJ på med en över-syn av hur utsläppen för flyg beräknas, så metoden kommer att ändras.

Övrigt

NTM arbetar med en liknande sammanställning. Så snart den är klar tänker SJ ta Över deras data istället för att använda ovanstående källor.

6.2 EEA - European Environment Agency

Via EEA:s hemsida hittar man Atmospheric Emission Inventory Guidebook. Det är en handbok i hur man kan beräkna utsläpp till luft från en mängd olika källor.

Beräkningsmetoder för utsläpp från dieseldriven järnväg, sjöfart och flyg återfinns i gruppen Other Mobile Sources and Machinery. Eldriven järnväg tas inte upp, eftersom de utsläpp den ger upphov till räknas in under elkraftverkens utsläpp. För varje traflkslag föreslås 2-3 beräkningsmetoder, med olika detaljnivå. Till-gången på data avgör om man kan välja den mer detaljerade modellen eller om man måste hålla tillgodo med en enklare. Osäkerheten i de olika metoderna anges också.

OBS! Allt i detta notat som handlar om EEA och deras metoder för emissions-beräkningar, grundas på denförsta upplagan avAtmospheric Emission Inventory Guidebook, som gavs ut 1996. När notatet var i princip klart, kom en andra upp-laga av guideboken. En hastigjämförelse mellan de båda upplagorna visar att

omfattande ändringar g'ortsför såväl sjöfart som flyg. Ändringarna gäller både

6.2.1 Järnväg

Dieseldriven jämvägstrafik inkluderas i handboken i avsnittet OjfRoad Transport. De beräkningsmetoder som gås igenom här används inte bara för lokomotiv, utan även för diverse andra maskiner. Man delar in de dieseldrivna loken i tre grupper:

1. Växellok som används vid växling av vagnar och har dieselmotorer med en uteffekt på mellan 200 och 2000\ kW,

2. Mindre lok som mest används på korta sträckor, t.ex. för att dra lokaltåg. Dessa har dieselmotorer med en uteffekt på 150 till 1000 kW.

3. Större lok som används på långa sträckor., Deras dieselmotorer har en uteffekt på 400 till 4000 kW,

6.2.1.1 Enkel metodik

Den totala bränsleförbrukningen multipliceras med lämpliga volymemissions-faktorer:

Ei = FC X EFi

Ei massan av emissioner av förorening i under mätperioden

FC bränsleförbrukning

EFi genomsnittliga emissioner av förorening i per enhet förbrukat bränsle

Eftersom den enkla metodiken medelvärdesbildar över olika typer av motorer och bränslen, kan den, enligt EEA, bara användas för grova uppskattningar.

Ekvationer för C02, 802 och bly

Den maximala mängden C02i avgaserna fås om allt kol i bränslet antas oxideras

till C02:

Massan C02 = 44,011 X (massan bränsle/ (12,011 + 1,008 X rH/c))

rH/c förhållandet mellan väte- och kolatomer i bränslet (4,8 för bensin och 2,0 för diesel)

Med hänsyn tagen till att en del av kolet bildar C0, VOC och partiklar istället för

C02, blir mängden C02 i avgaserna istället:

Massan C02 : 44,011 X (massan bränsle/ (12,011 + 1,008 >< rH/C) -- (massan CO/ 28,011) _- (massan VOC/ 13,85) - (massan partiklar/ 12.011))

Emissionerna av 802 beräknas, under antagandet att allt svavel i bränslet

om-vandlas till 802, enligt formeln:

ESO2 = 22 2 kSJ x b

J' 1

kSJ viktrelaterat svavelinnehåll i bränsle av typ 1 [kg/kg]

ij total årlig konsumtion av bränsle av typ 1 i [kg] av källkategori j

När emissionerna av bly beräknas, antas att 75 % av blyet i bränslet emitteras till luften. Då blir formeln:

15,, = 0,752 2 km >< b

j 1

kPbJ viktrelaterat blyinnehåll i bränsle av typ 1 [kg/kg]

6.2.1.2 Detaljerad metodik

Ifall man inte har tillgång till bränsleförbrukningen på en tillräckligt detaljerad nivå, föreslår EEA en annan metodik. Man utgår då från följande formel:

E=N><HRS><HP><LF><EFi

E massan av emissioner av förorening i under mätperioden

N källpopulation (antal)

HRS årlig användningstid

HP genomsnittlig effekt för populationen

LF karakteristisk lastfaktor

EFil genomsnittliga emissioner av förorening 1 per enhet användning (tex.

[g/kWhl)

Parametrarna N, HRS, HP och EFi delas in i klasser enligt följande: N Populationen delas in i klasser efter ålder och effekt.

HRS Den årliga användningstiden är beroende av lokomotivets ålder. Därför

kan individuella åldersberoende användningsmönster definieras för varje underkategori.

HP Den genomsnittliga effekten är en funktion av effekterna hos de enskilda

loken. Därför kan en individuell effektfördelningen definieras för varje underkategori.

EFi För varje typ av förorening är emissionsfaktom en funktion av ålder och

uteffekt, och för dieselmotorer även av vilka typer av motorer som används. Därför modifieras emissionsfaktorema när man tar med denna

påverkan i beräkningarna.

6.2.1.3 Emissionsfaktorer

Enkel metodik

Den enkla metodiken använder emissionsfaktorema som redovisas i tabell 1 i bilaga C. Inga emissionsfaktorer ges för C02, 502 och bly, eftersom emissionema av dessa ämnen helt beror på den faktiska bränslekompositionen och bränsle-förbrukningen.