Post on 18-Dec-2014
description
10/04/2023
Overzicht nieuwe inzichten houtverbrandingFilip Lefebre, Wouter Lefebvre, Frans Fierens, Nele Renders, Charlotte Vanpoucke
Filip.Lefebre@vito.be
10/04/2023 2© 2013, VITO NV
0: Inleiding: het fijnstofprobleem(aantal / 100000 inwoners)
België W-Eur Globaal USFijnstofvervuiling in de buitenlucht Doden 52.5 39.8 46.8 33.6
YLL 736.8 538.3 1050.4 535.4DALY 830.9 595.6 1105.4 593.9
Verkeersslachtoffers Doden 13.2 9.1 20.3 15.3YLL 517.3 342.2 947.9 653.0DALY 827.9 656.9 1184.1 797.4
Passief Roken Doden 7.9 7.1 8.7 5.0YLL 95.0 84.9 276.3 73.9DALY 112.4 97.0 289.3 84.0
Bron: GBD 2010
10/04/2023 3© 2013, VITO NV
Onderzoeksvraag: effect van houtverbranding op het fijn stof?
» Twee feiten:» Nieuwe inschatting emissies (VITO-studies voor VMM en Eurostat)» Inschatting van concentraties in de lucht (Chemkar-VMM-campagnes)
» Koppeling van beide: bevestigen beide (onafhankelijke) sporen mekaar?
10/04/2023 4© 2013, VITO NV
Eerste spoor: Emissie-inschattingen
» Emissies = Activiteitsdata x Emissiefactor
(gram) (GJ) (g/GJ)
» Houtverbrandingsemissies:Epol= Houtverbruik x EFpol
10/04/2023 5© 2013, VITO NV
Houtverbruik
» Berekening gebaseerd op basis van enquêtes» VMM-studie: Nieuwe enquête in 2010 => onderschatting van het
houtverbruik (nieuwe schatting: ~25 PJ)» Eurostat-studie: Update van het houtverbruik gebaseerd op de resultaten
van de Energy Consumption Survey (ECS, 2012)4.6 PJ 15.6 PJ
x 3.4 Bronnen:
» Emissies door houtverbranding – sectoren gebouwenverwarming en landbouw (VITO, november 2011)
» Energy Consumption Survey for Belgian households, 2012, http://www.energiesparen.be/node/880
10/04/2023 6© 2013, VITO NV
Emissiefactoren
» Vroeger gebruikt door de Belgische Regio’s:» Gebaseerd op FOD studie
Mean EF = Totale emissies/Houtverbruik
Mean EF (ton/PJ) 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010PM2,5 121 122 121 121 121 122 122PM10 128 128 128 128 128 128 128TSP 135 135 135 135 135 135 135NOx 100 79 79 79 79 79 79PAH (kg/PJ) 16695 16697 16695 16698 16695 16696 16696
10/04/2023 7© 2013, VITO NV
Emissiefactoren» Nieuwe emissiefactoren:
» Gebaseerd op literatuur, expert-inschatting» Prioriteit: recent gepubliceerde emissiefactoren,
internationale consensus, en consistentie» Gemiddelde EF varieert doorheen de tijd op basis van
veranderingen in ‘kachelpark’ en wetgeving
Mean EF = Totale emissies/Houtverbruik
Mean EF (ton/PJ) 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010PM2,5 665 583 575 553 550 513 509PM10 666 584 576 554 551 514 510TSP 699 612 604 580 578 539 534NOx 62 68 69 70 70 73 73PAH (kg/PJ) 12995 12995 12995 12995 12995 12995 12995
Bron: Emissies door houtverbranding – sectoren gebouwenverwarming en landbouw (VITO, november 2011)
10/04/2023 8© 2013, VITO NV
Installaties in Vlaanderen
» Verdeling van houtverbrandingsinstallaties en types hout
Aandeel type
installatie
Per type installatie: Aandeel type hout
Houtblokken
houtbriketten Pellets
onbehandeld afvalh
out
behandeld
afvalhout
houtkrullen/chips
snoei/sprokkelhout
Open haard 8,49% 51,41% 4,93% 1,90% 10,01% 5,29% 0,74% 25,72%Cassette 33,19% 61,93% 1,58% 0,78% 13,34% 1,56% 0,13% 20,68%Kachel 39,80% 53,06% 0,99% 7,62% 15,19% 0,68% 0,37% 22,08%
Accumulatiekachel 14,04% 51,56% 0,42% 1,75% 26,19% 0,96% 0,00% 19,11%
Ketel 4,48% 92,54% 1,63% 3,67% 1,63% 0,00% 0,00% 0,53%
Aandeel houttype 57,42% 1,47% 3,86% 15,08% 1,37% 0,26% 20,54%
Bron: Emissies door houtverbranding – sectoren gebouwenverwarming en landbouw (VITO, november 2011)
10/04/2023 9© 2013, VITO NV
Installaties in Vlaanderen (emissiefactoren)
Installatie PM/TSP (g/GJ) PM10 (g/GJ) PM2,5 (g/GJ)Open haard 900 860 850Moderne open haard 250 240 240Houtkachel ouder type 850 810 810Houtkachel modern 250 240 240Houtketel ouder type 900 850 850Houtketel manueel 80 76 76Houtketel automatisch 70 66 66Pelletkachel 80 76 76
Type installatie Gemiddelde leeftijd (jaar)
Centrale verwarming, ketel
11
Open haard 25
Cassette 13
Kachel 15
Accumulatiekachel 7
Grootteordes ook bevestigd door ander Europees onderzoek (met andere categorieën, wel afwijkingen voor pellets):EMEP emission inventory Guidebook 2013
Bron: Emissies door houtverbranding – sectoren gebouwenverwarming en landbouw (VITO, november 2011)
10/04/2023 10© 2013, VITO NV
• Vroeger:
• Nu:
Mean EF = Total emissions/total wood consumption
Emissiefactoren
Mean EF (ton/PJ) 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010PM2,5 121 122 121 121 121 122 122PM10 128 128 128 128 128 128 128TSP 135 135 135 135 135 135 135NOx 100 79 79 79 79 79 79PAH (kg/PJ) 16695 16697 16695 16698 16695 16696 16696
Mean EF (ton/PJ) 2000 2005 2006 2007 2008 2009 2010PM2,5 665 583 575 553 550 513 509PM10 666 584 576 554 551 514 510TSP 699 612 604 580 578 539 534NOx 62 68 69 70 70 73 73PAH (kg/PJ) 12995 12995 12995 12995 12995 12995 12995
x4
Bron: Emissies door houtverbranding – sectoren gebouwenverwarming en landbouw (VITO, november 2011)
10/04/2023 11© 2013, VITO NV
Gecombineerd effect
» Totale PM10 emissies van huishoudelijk houtverbruik :» Stijging met een factor 13,5 in 2010 (3,4 door houtverbruik, 4
door emissiefactoren)
10/04/2023 12© 2013, VITO NV
Een zijsprongetje
» 50g fijn stof (PM2.5) wordt uitgestoten door:
» 3,8 kg hout te verbranden in open haard (850 g PM2,5/PJ houtblokken, 15,47 MJ/kg warmte-inhoud)
» 13,5 kg in een moderne houtkachel (240 g/PJ houtblokken, 15,47 MJ/kg warmte-inhoud)
» 40 à 105 kg pellets (29-76 g/PJ pellets, 16,3 MJ/kg)» 1443 km met een gemiddelde Vlaamse wagen» 420 km met een gemiddelde Vlaamse vrachtwagen
10/04/2023 13© 2013, VITO NV
Effect van de nieuwe emissies
» Aandeel van de residentiële sector in de totale primaire fijnstofemissies stijgt van 11% naar 41% voor 2010
Bron: Lozingen in de lucht 2000-2011 (VMM, 2012)
Residential11%
Industry20%
Energy2%
Traffic27%
Off road1%
Agriculture21%
Commercial1%
Resuspension17%
'Old' primary PM10 emissions
Residential41%
Industry13%
Energy1%
Traffic18%
Off road1%
Agriculture14%
Commercial0%
Resuspension11%
'New' primary PM10 emissions
10/04/2023 14© 2013, VITO NV
Effect van de nieuwe emissies
» Aandeel van de residentiële sector in de totale primaire fijnstofemissies stijgt van 11% naar 41% voor 2010
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
'old' primary PM10 emissions
'new' primary PM10 emissions
tonn
es
Residential
Commercial
Agriculture
Off road
Traffic
Resuspension
Energy
Industry
Bron: Lozingen in de lucht 2000-2011 (VMM, 2012)
10/04/2023 15© 2013, VITO NV
Tweede spoor: concentratiemetingen
» 2 ‘Chemkar’ campagnes met metingen van levoglucosan (= tracer voor houtverbrandingsemissies)
PM10,wood = 10.7 x levoglucosan10.7 is vermoedelijk aan de lage kant
» Feb 2010 - Feb 2011» Jun 2011 - Jul 2012
Bronnen:• VMM (2011), Chemkar PM10, Chemische karakterisering van fijn stof in
Vlaanderen - 2010 • VMM (2013), Chemkar PM10, Chemische karakterisering van fijn stof in
Vlaanderen, 2011-2012
10/04/2023 16© 2013, VITO NV
Tweede spoor: concentratiemetingen
» In de winter: ongeveer 10% van de gemeten concentraties te wijten aan houtverbranding
» In de zomer: veel lager
» Jaargemiddeld: 6%.
» Bij overschrijdingsdagen van de dagnorm: significante bijdrage door houtverbranding!
10/04/2023 17© 2013, VITO NV
41% in de emissies en slechts 6% in de concentraties? Hoe kan dit nu?
» Fijn stof bestaat uit primair en secundair fijn stof:» Primair: rechtstreeks uitgestoten als fijn stof» Secundair: uitstoot als andere stoffen (NOx, NH3, …), door chemische
transformaties omgezet naar fijn stof
» Daarenboven: invoer uit het buitenland => mogelijks in andere verhoudingen.
10/04/2023 18© 2013, VITO NV
Zijn de twee sporen verzoenbaar?
» In andere woorden: zijn de nieuw ingeschatte emissies voor fijn stof realistisch?
» Om deze vraag te beantwoorden :» Modeloefening met oude en nieuwe emissies» Vergelijking met de metingen
Emissies ↔ Concentraties
10/04/2023 19© 2013, VITO NV
Measurements
» Monitoring sites : Antwerpen (AT30), Brugge (BB26), Hamme (HA02), Lier (LR02), Mechelen (ML01), Houtem (N029), Oostende (OS09), Gent-Baudelo (R701) (2x), Borgerhout (R801), Retie (RT01)
Hamme (HA02): Belangrijke bron van houtverbranding dicht bij de meetpost
10/04/2023 20© 2013, VITO NV
Modelopzet
» Gebruik van IFDM, een bi-gaussiaans dispersiemodel» Vlaamse ruimtelijke verdeling van houtverbruik» Totaal ‘nieuw’ houtverbruik op basis van ECS, 2012» Oude emissiefactoren (EIL-EF): EFEIL= 128 ton/PJ
» Nieuwe emissiefactoren (WoET-EF): EFwoet= 510 ton/PJ
» Modelberekening van de PM10-concentraties door houtverbranding op de meetlocaties
» Geen bronnen buiten Vlaanderen(achtergrond = 0)
Bron: Deeltaak houtverbrandingsemissies uit Referentietaak Luchtkwaliteitsmodellering (VITO, 2013)
10/04/2023 21© 2013, VITO NV
Modelresultaten• Ruimtelijke validatie
N029
OS09
AT30
RT01
R801
R701BB26R701
LR02
ML01
HA02
N029
OS09AT30RT01
R801R701BB26R701LR02ML01
HA02
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0
Mo
de
l (µ
g/m
³)
Observations (µg/m³)
WoET-EF
EIL-EF
Bron: Deeltaak houtverbrandingsemissies uit Referentietaak Luchtkwaliteitsmodellering (VITO, 2013)
10/04/2023 22© 2013, VITO NV
Modelresultaten
» Ruimtelijke validatie zonder Hamme (HA02)
N029
OS09
AT30
RT01
R801
R701BB26
R701
LR02
ML01
N029
OS09AT30
RT01
R801
R701BB26R701LR02
ML01
y = 1,4408x - 0,8326R² = 0,4896
y = 0,3786x - 0,2249R² = 0,5407
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Mo
de
l (µ
g/m
³)
Observations (µg/m³)
WoET-EF
EIL-EF
Lineair (WoET-EF)
Lineair (EIL-EF)
Bron: Deeltaak houtverbrandingsemissies uit Referentietaak Luchtkwaliteitsmodellering (VITO, 2013)
10/04/2023 23© 2013, VITO NV
ModelresultatenTemporele validatie:
gemiddelde van de daggemiddelde concentraties op alle locaties (periode 1)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
µg/m
³
Measurement
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
µg/m
³
Measurement
Model EIL EF
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
µg/m
³
Measurement
Model WOET EF
Model EIL EF
10/04/2023 24© 2013, VITO NV
ModelresultatenTemporele validatie:
gemiddelde van de daggemiddelde concentraties op alle locaties (periode 2)
0
2
4
6
8
10
12
µg/m
³
Measurement
Model WOET EF
Model EIL EF
10/04/2023 25© 2013, VITO NV
Ontbrekende bronnen in model
» Biomassa elektriciteitcentrales» Emissies afhankelijk van de brandstofmix» % houtverbranding niet gekend» Totale PM10 emissies biomassa elektriciteitscentrales in 2010:
162 ton
» Totale residentiële houtverbrandingsemissies (2010):nieuw houtverbruik, oude EF: 2005 tonnieuw houtverbruik, nieuwe EF: 7991 ton
Bijdrage van elektriciteitscentrales op biomassa is heel klein tov totale residentiële houtverbrandingsemissies.
10/04/2023 26© 2013, VITO NV
Ontbrekende bronnen
» Onbekende bronnen (?)» Achtergrond (incl. Brussel, Wallonië)
» Emissies van lokale bronnen zijn heel waarschijnlijk veel belangrijker dan de bijdrage door lange-afstandstransport
» Moeilijk om de impact van buitenlandse bronnen in te schatten» “expertschatting” : 0.2 – 0.4 µg/m³ (jaargemiddeld)
10/04/2023 27© 2013, VITO NV
Ontbrekende bronnen
• Modelberekeningen met oude emissiefactoren : 80% van PM10 afkomstig van houtverbranding in Vlaanderen te wijten aan bronnen buiten Vlaanderen? Zeer onwaarschijnlijk
• Ook spreiding in metingen tussen Vlaamse stations kan niet verklaard worden
all sources1,46
Domestic wood burning
0,30
Domestic wood burning
1,19
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
µg/m³ PM10 (wood burning)
18% other
80% other
Observations Model (new EF)Model (old EF)
10/04/2023 28© 2013, VITO NV
Conclusies
» Modelberekeningen gebruik makend van de oude emissiefactoren (met de nieuwe houtverbruikscijfers) verklaren slechts 20% van de gemeten PM10-concentraties
» Deze onderschatting kan niet verklaard worden door onbekende bronnen en/of import van lange-afstandstransport
» Modelresultaten met de nieuwe PM10 emissies van houtverbruik zijn consistenter met de metingen:» 41% van de primaire fijnstofemissies : residentiële
houtverbranding» 6% van de fijnstofconcentraties, in de winter 10%,
significante bijdrage aan overschrijdingen» Verder onderzoek naar de achtergrondconcentraties is nodig