Protocol voor de jaarlijkse bepaling van de emissies van specifieke defensie-activiteiten conform de IPCC-richtlijnen

Transcriptie

1 Nederlandse Organisatie voor toegepast-natuurwetenschappelijk onderzoek / Netherlands Organisation for Applied Scientific Research Laan van Westenenk 501 Postbus AH Apeldoorn TNO-rapport R 2004/405 Protocol voor de jaarlijkse bepaling van de emissies van specifieke defensie-activiteiten conform de IPCC-richtlijnen T F info@mep.tno.nl Datum Deccember 2004 Auteurs Ir. J.H.J. Hulskotte Projectnummer Trefwoorden Bestemd voor Defensie Broeikasgasemissies De heer F. Hartkamp (SenterNovem) Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor onderzoeksopdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belanghebbenden is toegestaan TNO

2 TNO-MEP R 2004/405 2 van 26 Inhoudsopgave 1. Omschrijving emissiebronnen/activiteiten Bijdrage aan de totale nationale emissies Algemeen Gedetailleerde beschrijving van bron/activiteit en emissies Maatregelen van invloed op de emissieberekening Berekeningsmethode en processen Methode Relevante statistische gegevens Bepaling van de emissieverklarende variabele Tijdreeks van 1990 tot heden Jaarlijkse bepaling Puntbroncriteria Emissiefactoren Methodiek bepaling emissiefactoren Jaarlijkse bepaling Stofprofielen Emissies Emissiecijfers Verschil in methodiek Verschil in cijfers Onzekerheidsinschatting Verbeterpunten t.a.v. huidige berekeningsmethode Zwakke punten Belangrijkste verbeterpunten Regionalisering Tijdgebonden variaties in bronsterkte Aanvullende informatie...21

3 TNO-MEP R 2004/405 3 van Aanvullende documenten Verificatieprocedures Referenties Bibliografie Verantwoording...26

4 TNO-MEP R 2004/405 4 van Omschrijving emissiebronnen/activiteiten Protocol Broeikasgassen uit specifieke defensie-activiteiten IPCC Categorie: 1 A 5 a NFR Code: 1 A 5 a NOSE Code: NACE Code: SBI Code: (Zee en kustvisserij) SenterNovem heeft aan TNO-MEP opdracht verstrekt om na te gaan welke methode kan worden toegepast om jaarlijks de emissies ten gevolge van militaire activiteiten te bepalen voor zover deze emissies niet reeds via andere routes worden meegenomen. Voor zover bekend zijn in de huidige Emissieregistratie de emissies van stationaire verbrandingsinstallaties van Defensie reeds inbegrepen evenals de emissies van mobiele werktuigen en andere militaire voertuigen. Hiermee blijven de emissies van militaire vliegtuigen en schepen nog over. In dit rapport is er van uit gegaan dat laatstgenoemde categorieën voldoende worden afgedekt met de brandstoffen scheepsbrandstof en vliegtuigbrandstof. In het IPCC-rapport Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories (IPCC, 2001) staat in paragraaf beschreven dat in principe alle brandstof die wordt gebruikt voor militaire operaties moet worden meegenomen bij de emissie-inventarisatie edoch dat multilaterale operaties niet behoeven te worden meegenomen. Indien het onderscheid niet is te maken moet alle brandstof worden meegerekend. Dit rapport geeft een beschrijving van de methode die wordt gevolg voor de berekening van de emissies van broeikasgassen koolstofdioxide (CO 2 ), lachgas (N 2 O) en methaan (CH 4 ). Tevens worden de emissies van de overige stoffen zoals stikstofoxiden (NO x ), koolstofmonoxide (CO), Vluchtige organische koolwaterstoffen (VOS), en zwaveldioxide (SO 2 ) en Fijn stof (PM 10 ) gerapporteerd. Defensie rapporteert in haar milieujaarverslag over de verbruiken en emissies en levert op basis van deze rapportage een bijdrage aan de jaarlijkse rapportage van emissies door de taakgroep Verkeer. Het betreft hier uitsluitend de emissies als gevolg van het Defensie gebruik van vliegtuigbrandstof en het gebruik van scheepvaartbrandstof. Defensie rapporteert in het milieujaarverslag over het totale gebruik door Defensie zowel op de Nederlandse bodem als tijdens militaire operaties buiten Nederland. De emissies, die worden berekend volgens de methode die in dit rapport wordt beschreven, zullen jaarlijks worden verwerkt in de landelijke Emissiejaarrapportage. Vervolgens worden deze cijfers verwerkt in de zogenaamde CRF-tabellen, die

5 TNO-MEP R 2004/405 5 van 26 ten grondslag liggen aan de verplichte rapportages zoals de National Inventory Reports (NIR: Geen onderdelen van dit protocol zijn: De emissies van andere brandstoffen die worden gebruikt door het ministerie van defensie. De emissies van andere dan bovengenoemde stoffen.

6 TNO-MEP R 2004/405 6 van Bijdrage aan de totale nationale emissies De totale bijdrage aan de broeikasgasemissies is minder dan 1 procent van het landelijke totaal uitgedrukt in broeikasgasequivalenten.

7 TNO-MEP R 2004/405 7 van Algemeen 3.1 Gedetailleerde beschrijving van bron/activiteit en emissies De voortstuwing van Defensie vaartuigen en vliegtuigen vindt plaats door middel van verbrandingsmotoren die gebruik maken van fossiele brandstoffen. De verbranding van fossiele brandstoffen gaat gepaard met emissies van broeikasgassen koolstofdioxide (CO 2 ), lachgas (N 2 O) en methaan (CH 4 ) en overige stoffen zoals stikstofoxiden (NO x ), koolstofmonoxide (CO), Vluchtige organische koolwaterstoffen (VOS), en zwaveldioxide (SO 2 ) en Fijn stof (PM 10 ). Kooldioxide en zwaveldioxide worden veroorzaakt door de oxidatie van in de brandstof aanwezige zwavel en koolstof. De emissies van deze stoffen zijn daardoor volledig afhankelijk van de gehaltes koolstof en zwavel en de hoeveelheid brandstof die wordt verbrand. Stikstofoxiden worden voornamelijk veroorzaakt door de hoge temperaturen en drukken in de verbrandingsmotoren waardoor de in de lucht aanwezige stikstof zich verbindt met zuurstof. Koolmonoxide, koolwaterstoffen en deeltjes ontstaan als product van onvolledige verbranding. De emissies van de laatstgenoemde stoffen zijn grotendeels afhankelijk van de technische eigenschappen van de verbrandingsmotoren en de wijze waarop deze motoren worden ingezet. Aangezien de emissiefactoren die in dit protocol worden gebruikt uitsluitend brandstofafhankelijke emissiefactoren zijn, worden de technische eigenschappen van de ingezette motoren impliciet als gemiddelde schatting over alle motoren per brandstof genomen. 3.2 Maatregelen van invloed op de emissieberekening Voor verbrandingsmotoren die door defensie worden gebruikt gelden geen speciale maatregelen. De emissiefactoren van de door defensie ingezette technologie zal op termijn dezelfde trend doormaken als de trends van de civiele technologie die onderhevig is aan de effecten van de certificering van de motoren door IMO (marine) en ICAO (luchtvaart). Hierbij is van belang te vermelden dat de afschrijvingstermijnen van vliegtuigen en vaartuigen bij defensie algemeen veel langer is dan wat gebruikelijk is in de civiele sector waardoor de introductie van schonere technologie jaren of soms zelfs decennia kan achterblijven op de civiele sector.

8 TNO-MEP R 2004/405 8 van Berekeningsmethode en processen 4.1 Methode De berekening van de emissies vindt plaats op basis van de jaarlijks door Defensie geregistreerde verbruikte hoeveelheden van brandstoffen. In dit geval gaat het om scheepsbrandstof en vliegtuigbrandstof. De algemene formule voor het berekenen van de emissies is dan: Emissie = Brandstofhoeveelheid. Emissiefactor Specifiek per stof en per brandstof geldt: EM f,s = V f. EF f,s Waarbij: EM f,s = Emissie van stof (s) en brandstof (f), (kg) V f EF f,s = Brandstofhoeveelheid van brandstof (f), (eenheid) = Emissiefactor van stof (s) voor brandstof (f), (kg/eenheid)

9 TNO-MEP R 2004/405 9 van Relevante statistische gegevens 5.1 Bepaling van de emissieverklarende variabele In het kader van het milieujaarverslag rapporteert defensie in mei over de milieubelasting van de brandstofverbruiken van het voorgaande jaar. In april kan reeds een concept totaalverbruik van defensie brandstoffen aan de taakgroep verkeer worden aangeleverd. De taakgroep Verkeer ressorterend onder de CCDM (Coördinatie Commissie Doelgroepmonitoring) die het mandaat heeft om de officiële emissiecijfers vast te stellen stelt vervolgens de bijbehorende emissies vast en rapporteert deze in het kader van de landelijke Emissieregistratie. 5.2 Tijdreeks van 1990 tot heden In onderstaande tabel staan de brandstofgegevens van Defensie samengevat. Deze reeks werd verkregen door de opgegeven hoeveelheden (uitgedrukt in liters) te vermenigvuldigen met de door Defensie gehanteerde energiehoeveelheid per liter brandstof [1]. Tabel 1 Brandstof jaarlijks gebruikt door defensieonderdelen (TJ/jaar). Jaar Vliegtuigbrandstof 1 Scheepsbrandstof Bestaande uit kerosine, F65 en SFC

10 TNO-MEP R 2004/ van Jaarlijkse bepaling In het kader van het milieujaarverslag rapporteert defensie in mei over de milieubelasting van de brandstofverbruiken van het voorgaande jaar. In april kan reeds een concept totaalverbruik van defensie brandstoffen aan de taakgroep verkeer worden aangeleverd.

11 TNO-MEP R 2004/ van Puntbroncriteria De aard van de emissiebron is diffuus en is in het kader van de rapportage over broeikasgassen niet relevant.

12 TNO-MEP R 2004/ van Emissiefactoren 7.1 Methodiek bepaling emissiefactoren De oorspronkelijke door het ministerie van Defensie gebruikte emissiefactoren zijn uitgedrukt in kg/liter brandstof. Internationaal is het echter meer gebruikelijk om emissiefactoren uit te drukken in eenheden die aan energie zijn gerelateerd bijvoorbeeld gram/gigajoule ofwel /Terajoule. Dit heeft het bijkomende voordeel dat verschillende brandstoffen gemakkelijker kunnen worden samengevat onder 1 type, zoals bij kerosine het geval is en daardoor kunnen worden voorzien van 1 uniforme reeks emissiefactoren. Er is namelijk geen aanleiding om verschillen in emissiefactoren te veronderstellen. In onderstaande tabellen staan de voorgestelde emissiefactoren vermeld inclusief referenties. De emissiefactoren die in onderstaande tabellen staan zijn zoveel mogelijk overgenomen van het ministerie van Defensie[1]. De IPCC-richtlijnen laten het gebruik van specifieke emissiefactoren voor militaire activiteiten toe. Waar emissiegegevens bij Defensie ontbraken zoals van de stoffen VOS, methaan en PM 10 zijn eigen referenties gebruikt om emissiefactoren te schatten. Daar waar eigen recente inzichten in emissiefactoren afwijken van de emissiefactoren van Defensie, zijn eigen referenties gebruikt. Dit laatste is het geval bij het zwavelgehalte van de kerosine dat rond 0,2 gram/kilogram brandstof schommelt en de recente waarde van lachgas uit scheepsmotoren uit TNO-onderzoek [3]. Tabel 2 Emissiefactoren van vliegtuigbrandstof * (/TJ). Stof Emissiefactor Referentie CO Defensie standaard [1] CO 0.29 Defensie standaard [1] NO x 0.3 Defensie standaard [1] SO Taakgroep verkeer [4] N 2 O Defensie standaard [1] VOS 0.1 UBA berichte 6/89 [5] CH Shareef et. al &) [8] PM Taakgroep verkeer [4] *) &) Vliegtuigbrandstof 42,5 MJ/kg 10% van VOS

13 TNO-MEP R 2004/ van 26 Tabel 3 Emissiefactoren van scheepsbrandstof *) (/TJ). Stof Emissiefactor Referentie CO Defensie standaard [1] CO 0.25 Defensie standaard [1] NO x 1.5 Defensie standaard [1] SO Defensie standaard [1] N 2 O TNO R2002/294, advieswaarde [3] VOS Lloyds MERP [6] CH TNO R2002/294, advieswaarde&) [3] PM Taakgroep verkeer [4] *) #) &) Scheepsbrandstof 42,7 MJ/kg Deze brandstof bestaat uit 100% MGO (marine gasoil) 4% van VOS 7.2 Jaarlijkse bepaling De jaarlijkse bepaling van emissiefactoren is niet nodig. Wel zal gelet moeten worden op eventuele bijstelling van emissiefactoren van broeikasgassen (CO 2, N 2 O en CH 4 ) die worden geadviseerd in IPCC-kader.

14 TNO-MEP R 2004/ van Stofprofielen De standaard stofprofielen uit de Emissieregistratie voor koolwaterstoffen uit straalmotoren en de koolwaterstoffen uit zware dieselmotoren kunnen worden toegepast op VOS uit respectievelijk vliegtuigbrandstof en scheepsbrandstof. Hierbij moet worden gewaakt voor dubbeltellingen van methaan. Dit betekent dat bij toepassing van de stofprofielen de aparte emissiefactor van methaan genegeerd kan worden. Tabel 4 Profielen voor nadere specificering van de VOS-emissies. Stof Koolwaterstoffen verbranding zware diesel motoren Koolwaterstoffen verbranding straalmotoren Methaan 4% 10% Formaldehyde 5,8% 15% Acrylaldehyde 1,4% 2% Etheen 11,5% 15% Benzeen 1,9% 2% Tolueen 1,4% 0,5% Xyleen (Totaal) 1,9% 0,5% Styreen - 0,4% Naftaleen 0,24% 0,31% Fenanthreen 0,03% 0,02% Fluorantheen 0,0040% 0,0006% Anthraceen 0,0026% 0,0002% Benzo(a)anthraceen 0,0006% 0,0001% Chryseen 0,0018% 0,0001% Benzo(a)pyreen 0,0006% 0,0001% Benzo(b)fluorantheen 0,0005% 0,0001% Benzo(g,h,i)peryleen 0,0002% 0,0001% Benzo(k)fluorantheen 0,00023% 0,00003% Indeno(1,2,3-c,c)pyreen 0, % 0,00004%

15 TNO-MEP R 2004/ van Emissies 9.1 Emissiecijfers Hieronder worden de emissiecijfers gepresenteerd per brandstof. Tabel 5 Emissies ten gevolge van het verbranden van scheepsbrandstof. Jaar CO 2 k CO NO x SO 2 N 2 O VOS CH 4 PM Tabel 6Emissies ten gevolge het verbranden van vliegtuigbrandstof. Jaar CO 2 k CO NO x SO 2 N 2 O VOS CH PM Verschil in methodiek Er is geen verschil in methodiek te constateren omdat bovenstaande emissies niet eerder werden meegenomen in de Emissieregistratie.

16 TNO-MEP R 2004/ van Verschil in cijfers Er is geen verschil in cijfers omdat bovenstaande emissies voor het eerst zijn bepaald in het kader van de Emissieregistratie.

17 TNO-MEP R 2004/ van Onzekerheidsinschatting De onzekerheden van de verschillende onderdelen van de emissieberekening kunnen worden uitgedrukt in de classificatiesystematiek die wordt gebruikt in de publicatiereeks Emissieregistratie [7]. Deze werkwijze is gebaseerd op de methodiek van CORINAIR (CORe emission INventories AIR). Hierbij worden de volgende kwaliteitsclassificaties aangehouden: A: een getal gebaseerd op een groot aantal metingen aan representatieve locaties; B: een getal gebaseerd op een aantal metingen aan een deel van de voor de sector representatieve locaties; C: een getal gebaseerd op een beperkt aantal metingen, aangevuld met schattingen op basis van de technische kennis van het proces; D: een getal gebaseerd op een gering aantal metingen, aangevuld met schattingen op basis van aannames; E: een getal gebaseerd op een technische berekening op basis van een aantal aannames. Onderdeel emissieberekening Emissieverklarende variabele Parameter Hoeveelheid ingekochte brandstof Emissiefactoren CO 2 SO 2 NO x N 2 O CO VOS CH 4 PM 10 Betrouwbaarheid A A B B E D D E E

18 TNO-MEP R 2004/ van Verbeterpunten t.a.v. huidige berekeningsmethode 11.1 Zwakke punten Aangezien er wordt uitgegaan van brandstof als emissieverklarende variabele, zonder onderscheid te maken naar techniek, zijn alle emissiefactoren die niet direct aan de brandstof zijn gekoppeld (alle stoffen behalve CO 2 en SO 2 ) inherent zwak. Het gebruik van brandstof tijdens multilaterale operaties is niet expliciet onderscheiden Belangrijkste verbeterpunten De huidige methodiek is uitsluitend geschikt om minimaal te voldoen aan internationale rapportageverplichtingen. Nederland hoeft het brandstofgebruik tijdens multilaterale operaties niet mee te tellen met het IPCC-totaal. Daarom is te overwegen om het brandstofgebruik tijdens multilaterale operaties apart te registreren zodat hiervoor gecorrigeerd kan worden in de NIR (National Inventory Reports).

19 TNO-MEP R 2004/ van Regionalisering Regionale opsplitsing van emissies van Defensie is met de huidige methodiek niet mogelijk.

20 TNO-MEP R 2004/ van Tijdgebonden variaties in bronsterkte Niet van toepassing

21 TNO-MEP R 2004/ van Aanvullende informatie Niet van toepassing

22 TNO-MEP R 2004/ van Aanvullende documenten Niet van toepassing

23 TNO-MEP R 2004/ van Verificatieprocedures Zie apart beschreven QA/QC-procedures (nog niet voltooid).

24 TNO-MEP R 2004/ van Referenties [1] Oord, J.C.M van, (Ministerie van Defensie), Persoonlijke Mededelingen, Excel bestand per van 13 april 2004 [2] IPCC, Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Volume 3, Inventory Reference Manual, Revised 1996 Bracknell (UK): IPCC WGI Technical Support Unit, 1996 [3] Denier van der Gon, H.A.C, Hulskotte, J.H.J., Emissiefactoren voor methaan en lachgas uit de luchtvaart en scheepvaart, TNO-MEP R2002/294, juni 2002 [4] Klein, J.A.P. et al, Methoden voor de berekening van de emissies door mobiele bronnen in Nederland t.b.v. Emissiemonitor, jaarcijfers 2000 en ramingen 2003, Rapportagereeks MilieuMonitor, Nr. 10, februari 2003 ( [5] Weyrauther G. et.al., Ertmittlung der Abgasemissionen aus dem Flugverkehr über der Bundesrepublik Deutschland, UBA-Berichte 6/89 [6] Lloyds Register, Marine Exhaust Emissions Research Programme, Steady Operations,London, 1990 [7] Harmelen, A.K. van et al., Emissiemonitor, jaarcijfers 1999 en ramingen 2000 voor emissies en afval, Rapportagereeks milieumonitor nr. 2, november 2001 [8] Shareef, G.S., W.A. Butler, L.A. Bravo, M.B. Stock, Air emissions species manual. Vol I: Volatile organic compound (VOC) species profiles, Radian corp. 1988, EPA report 450/ a

25 TNO-MEP R 2004/ van Bibliografie Diverse milieujaarverslagen van diverse defensie-onderdelen. Zie hiervoor: en zoek vervolgens op milieujaarverslag

26 TNO-MEP R 2004/ van Verantwoording Naam en adres van de opdrachtgever: De heer F. Hartkamp, SenterNovem Namen en functies van de projectmedewerkers: Ir. J.H.J. Hulskotte projectleider, onderzoeker Met hartelijke dank aan de onontbeerlijke bijdragen van: Ir. J.C.M. van Oord (Ministerie van Defensie) Ir. M.G. Gijsbers (Ministerie van Defensie) Drs. F.J. Huisman (VROM Inspectie) Voor het vrijgeven en het verstrekken van de gegevens en het leveren van commentaar op het conceptrapport. Datum waarop, of tijdsbestek waarin, het onderzoek heeft plaatsgehad: april - december 2004 Ondertekening: Goedgekeurd door: Ir. J.H.J. Hulskotte Projectleider Ir. H.S. Buijtenhek Hoofd Expertiseteam