Norsk institutt for luftforskning. Oppdatering av avsetningsberegninger for utvidelse av metanolfabrikken på og nytt gasskraftverk på Tjeldbergodden.

Transkript

1 orsk institutt for luftforskning OTAT Til: Statoil v/jostein ordland Kopi: Fra: Svein Knudsen Dato: Kjeller, 2. februar 0 Ref.: SK/BKa/O-016/B Oppdatering av avsetningsberegninger for utvidelse av metanolfabrikken på og nytt gasskraftverk på Tjeldbergodden. Statoil har bedt orsk institutt for luftforskning (ILU) om å oppdatere avsetningsberegningene av nitrogen for utvidelse av metanolfabrikken og bygging av et nytt gasskraftverk på Tjeldbergodden. ILU har tidligere utført beregninger av avsetning av nitrogen fra disse utslippene. Sommeren 04 gjennomgikk modellverktøyet en revisjon, der modellene ble omformulert. y viten har ført til at modellen for avsetning av nitrogen trengte en omformulering. Dette fordi det ble klart at modellen over estimerte avsetningen av nitrogen. Dette gjelder spesielt for avsetning av nitrogen som følge av utslipp av H 3 fra SCR rensing av O x. Statoil har i tillegg til å beregne om utslippene beskrevet i rapportene Konsekvenser av utslipp til luft fra utvidelse av metanolfabrikken og nytt gasskraftverk på Tjeldbergodden (Guerreiro et al ILU OR36/03) og Gasskraftverk Tjeldbergodden, Evaluering av avsetning av nitrogen fra forskjellige utslippsalternativer Knudsen et. al. ILU OR 6/03) ønsket å beregne for litt andre utslipp da utslippsestimatene er noe forandret. Forskjellene i beregninger av avsetning av nitrogen som følge av utslipp av O x er ubetydelig forskjellige. Slik at de kjøringene som er rapportert i de to ovenfor nevnte rapportene er gyldige. Figurer og tall vil i den grad det er formålstjenlig også rapporteres her for å få helheten. Utslippsscenarier Statoil har gitt 11 utslippsscenarier. Disse er beskrevet i tabell 1. utslippet av Ox varierer mellom 38 og 264 tonn O x pr. år og 0 til 12. tonn H3 pr år. Kjøringer som er gjort på nytt med den nye modellformuleringen er som følger: Alle utslipp av H 3 Utslipp av O x der utslippene er forskjellige fra tidligere utredninger. Dette gjelder utslippet fra utvidelsen av metanolfabrikken som er nedjustert fra 719 til 29 tonn O x pr år. Et institutt i Miljøalliansen ILU Postboks 0 Instituttveien KJELLER ILU Tromsø Polarmiljøsenteret Hjalmar Johansens gt TROMSØ e-post: nilu@nilu.no nilu-tromso@nilu.no Internett: Bank: Tel: /Faks: Tel: /Faks: Foretaksnr.: Vennligst adresser post til ILU, ikke til enkeltpersoner.

2 2 Tabell 1: Utslippsscenarier for utvidelse av metanolfabrikken og gasskraftverk på Tjeldbergodden. Utslipp t/år Utslipp ppm for gasskraftverket O x H 3 O x H 3 Alt1 Dagens situasjon 90 0 Alt2 Utvidelse av Metanol fabrikken 719 Alt3 Utvidelse av metanolfabrikk gasskraftverk med SCR, ppm O x + 2ppm H 3 Alt4 Utvidelse av metanolfabrikk gasskraftverk, 1 ppm O x Alt Utvidelse av metanolfabrikk gasskraftverk, 2 ppm O x Alt6 Gasskraftverk med SCR, ppm O x ppm H 3 Alt7 Gasskraftverk 1 ppm O x Alt8 Gasskraftverk 2 ppm O x Alt9 Utvidelse av metanolfabrikk , + gasskraftverk med SCR, ppm O x + ppm H Alt Utvidelse av metanolfabrikk+ gasskraftverk med SCR, ppm O x +2 ppm H 3 Alt11 Utvidelse av metanolfabrikk+ gasskraftverk med SCR men en økning av utslippet med 7% fra gasskraftverket , Resultater fra spredningsberegningene Resultatene av spredningsberegningene er vist i tabell 2. Tabell 2 gjengir også resultatene fra de gamle beregningene. Resultatene for alternativene 6-8 framkommet ved bruk av nye modellberegninger for avsetninger fra H 3 -utslipp, og gamle beregninger for O x -utslipp. For alternativene 9-11 er det benyttet nye modellberegninger for avsetninger fra H 3 -utslipp, og både nye og gamle beregninger for O x -utslipp. Det som er fremtredende er at beregningene av nitrogenavsetningen som følge av utslipp av H 3 er gått betydelig ned. Dette er også som forventet ut fra den forandrede modellformuleringen. Beregningene av avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp er de samme. For utslippene fra metanolfabrikken er avsetningen i maksimalsonen omtrent lik, da det kun er små utslipp av H 3. For gasskraftverket er avsetningen lavere, da spesielt for de alternativene som har størst utslipp av H 3. Avsetningskart for beregningene ligger i vedlegg. O-016/B

3 3 Tabell 2: Resultater fra avsetningsberegninger for forskjellige utslippsscenarier for utvidelse av metanolfabrikken og nytt gasskraftverk på Tjeldbergodden. De gitte verdiene er maksimal beregnet avsetning. Tall i parentes er gamle verdier. Maks avsetning i mg/m 2 O x H 3 O x Alt1 Dagens situasjon (11) Alt2 Utvidelse av Metanol fabrikken (13) Alt3 Utvidelse av metanolfabrikk (28) gasskraftverk med SCR, ppm O x + 2ppm H 3 Alt4 Utvidelse av metanolfabrikk (36) gasskraftverk, 1 ppm O x Alt Utvidelse av metanolfabrikk (49) gasskraftverk, 2 ppm O x Alt6 Gasskraftverk med SCR, ppm O x (32.9) ppm H 3 Alt7 Gasskraftverk 1 ppm O x (21.7) Alt8 Gasskraftverk 2 ppm O x (34) Alt9 Utvidelse av metanolfabrikk (4.9) gasskraftverk med SCR, ppm O x + ppm H 3 Alt Utvidelse av metanolfabrikk(oppdaterte utslipp for metanolfabrikken)+ gasskraftverk med SCR, ppm O x +2 ppm H 3 Alt11 Utvidelse av metanolfabrikk gasskraftverk med SCR (ppm+ppm) men en økning av utslippet med 7% fra gasskraftverket Evaluering av modellresultater Det er alltid knyttet usikkerheter til modellberegninger. Usikkerheter kommer av at enhver modell er en tilnærming av virkeligheten. Samtidig er det ofte usikkerheter i forbindelse med inngangsdata til modellene og kvaliteten på utgangsdata kan aldri bli bedre enn kvaliteten på inngangsdata. I dette kapittelet vil vi drøfte avsetnigsnivå i forhold til andre modeller. Sammenligning med litteraturen Det er tatt utgangspunkt i avsetning beregnet i EMEP modellen fra litteraturen. Denne modellen brukes til å beregne bidraget til avsetning fra ett land i andre land. For å få en best mulig sammenligning i forhold til Tjeldbergodden, er det tatt utgangspunkt i små land som Luxemburg, Litauen og Latvia. Utslipp fra disse landene har en betraktet som ett punktutslipp, og så har en beregnet hvor stor andel av O 2 -utslippet herfra som blir avsatt som nitrogen innenfor områder på hhv ca km 2 og ca km 2. Til sammenligning er arealene av disse landene på hhv ca 0 km 2 (Luxemburg) og ca km 2 (Litauen og Latvia). Forskjellene mellom et punktutslipp og utslippet fra et land er at utslippene er over et område og ikke fra et punkt. Dette fører til at utslippet er bedre spredt utover. EMEP modellen er en modell der det beregnes med en O-016/B

4 avansert fotokjemisk rutine. Oppløsningen i modellen på * km 2 noe som er av samme størrelsesorden som hele beregningsområdet for Tjeldbergodden. Gradienter innenfor en slik rute vil ikke bli beskrevet. Beregningsområdet for Tjeldbergodden er lagt slik at det dekker den maksimale avsetningen. Det er derfor forventet at avsetningen i % av utslippet vil være høyere i forhold til areal på Tjeldbergodden enn det som avsettes fra de tre landene som det her sammenlignes med. Eksempel Luxemburg: Det er beregnet midlere avsetning av oksydert nitrogen som følge av utslipp i perioden Utslippene fra Luxemburg i denne perioden var gjennomsnittlig 230 tonn O 2, pr. år, som utgjør 7030 tonn pr. år. Innenfor et areal på 0 km *0 km (10km 2 ) er avsetningen av nitrogen beregnet ved å summere opp avsetningen (mg/m 2 ) innenfor hver av de * km rutene som inngår i dette området. (gjennomsnittlig 118 mg/m 2 ). Dette gir en avsetning på 26 tonn nitrogen pr år, som utgjør 38% av den nitrogenmengden som var sluppet ut. Utvides arealet til 160* km 2 (346000km 2 ) vil den tilsvarende prosentandelen stige til 7%. 4 Tilsvarende beregninger er gjennomført også for Latvia og Litauen. Resultatene er oppsummert i tabell 3, og sammenlignet med beregninger gjort for hhv Tjeldbergodden, Kårstø og Kollsnes Tabell 3: Oversikt over avsetningen i prosent av utslippet innen visse arealer for Tjeldbergodden, Areal Kollsnes, Kårstø, Luxemburg, Latvia og Litauen. Inpuff-modellen EMEP-modellen Tjeldbergodden Kårstø Kollsnes Luxemburg Litauen Latvia t /år t /år t 7år km 2 26% km 2 32% 21% km 2 38% 33% 30% km 2 7% km 2 60% 49% For Tjeldbergodden er beregningen gjort med utgangspunkt i et utslipp bare for gasskraftverket, med 1 ppm O x. Dette utgjør 329t /år. Hvis vi tar utgangspunkt i det høyeste utslippet fra Tjeldbergodden som er utvidelse av metanolfabrikken og et gasskraftverk med 2 ppm O x utslipp vil den tilsvarende prosentandelen være 32%. Deleted: Oppsummering Øvelsen ovenfor har en svakhet i at eksemplene fra litteraturen gjelder utslipp fra hele land. De aktuelle landene er imidlertid små i forhold til det avsetningsområdet som er betraktet, slik at eksemplene som er gitt burde gi en pekepinn på hvor mye som avsettes i et område rundt en punktkilde. For Tjeldbergodden er det gjort beregninger for et betydelig mindre avsetningsområde på km 2. (0*0 km 2 ). Dette er litt under 30 ganger mindre enn det minste området som er vurdert i eksemplene ovenfor. Beregningene viser at ved et utslipp bare for gasskraftverket, med 1 ppm O x utslipp, har en avsetning innenfor beregningsområdet på 26 % av utslippet. På Kårstø var av setningen i et område på 400km*400km ( km 2 ) som er fire ganger så stort på 32 % og på Kollsnes 21%. Dette er i samme størrelse som avsetningen på Tjeldbergodden. Dette tilsier at det er en prosentvis høyere avsetning på Tjeldbergodden enn på Kollsnes og Kårstø. Det må imidlertid tas i betraktning at området det er beregnet for på Tjeldbergodden er maksimalsonen O-016/B

5 og at noen av sektorene har meget lav avsetning og at kurvene for prosentvis avsetning er flate etter at arealet har passert maksimumsonen (40000 km 2 ). oe av forskjellen mellom beregningene for de tre gasskraftverkene vil skyldes meteorologiske forhold, slik som nedbørsmengder, nedbørs intensitet, antall timer med over 2mm nedbør. Beregningene er dessuten gjort med forskjellige år som bakgrunn. Videre er beregningene ikke lineære. Dette betyr at større utslipp vil ta litt lengre tid før det er avsatt. Det er forskjellig bakgrunn for de fotokjemiske beregningene. Luxemburg er VOC begrenset, mens Tjeldbergodden er O x begrenset! Det regner mer på ord-vestlandet( mm pr.år) enn det gjør i Luxemburg og Baltikum ( mm pr. år), slik at avsetningen nær utslippet blir høyere. Det vil også avsettes forholdsvis mest nitrogen fra utslippet innenfor et 0*0 km 2 slik at den prosentvise andelen som avsettes skal være forholdsvis høyere i dette området enn for et stort område. Konklusjon Analysen over viser at avsetningen på Tjeldbergodden er noe større i prosent av utslippet sammenlignet med landene Litauen, Latvia og Luxemburg. Dette kan skyldes forskjellige meteorologiske forhold, som for eksempel en lavere transporthastighet av utslippene, forskjeller i nedbørsmengder og forskjell i forurensningsnivå. Forskjellene kan også skyldes størrelsen av arealene som det er sett på. Forskjellene er imidlertid relativt små slik at avsetningen fra modellberegningene på Tjeldbergodden er sammenlignbare med avsetningene som er foretatt med EMEP modellen. Sammenlignes resultatene med tilsvarende beregninger for Kårstø og Kollsnes er Tjeldbergodden beregningene noe høyere når en sammenligner resultatene for samme areal. Dette kan skyldes forskjeller i meteorologiske forhold. Forskjellene ligger i at det er brukt meteorologi fra forskjellige år og at det dermed er forskjellige ozonkonsentrasjoner, spredning og nedbør som ligger til grunn. For at dette skal være direkte sammenlignbart vil det være nødvendig å beregne for det samme året eller at det beregnes for flere år for å midle ut de meteorologiske forskjellene som vil kunne forekomme. Beregningene viser imidlertid at estimatene for Tjeldbergodden er av samme størrelse som for Kårstø og Kollsnes tatt i betraktning forskjellene i meteorologi og ozonkonsentrasjon. Det er imidlertid ikke mulig å sammenligne modell resultatene direkte med målinger da det ikke er mulig å måle bidraget til avsetningen fra et enkelt anlegg direkte fordi det vil drukne i bakgrunnskonsentrasjonene og den naturlige variasjonen i bakgrunnen. O-016/B

6 6 Vedlegg A: Avsetningskart for alternativ 1-. O-016/B

7 7 Figur 1: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra metanolfabrikken (Alt1 dagens situasjon). Enhet mg/m 2. Figur 2: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 2: Utvidelse av metanolfabrikken. Enhet mg/m 2. O-016/B

8 Figur 3: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 3: Utvidelse av metanolfabrikk + gasskraftverk med SCR, ppm O x + 2ppm H 3. Enhet mg/m Figur 4: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 4: Utvidelse av metanolfabrikk + gasskraftverk, 1 ppm O x. Enhet mg/m 2. O-016/B

9 Figur : Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt : Utvidelse av metanolfabrikk + gasskraftverk, 2 ppm O x. Enhet mg/m 2. Figur 6: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 6: Gasskraftverk med SCR, ppm O x + ppm H 3. Enhet mg/m 2. O-016/B

10 1 Figur 7: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 7: Gasskraftverk 1 ppm O x. Enhet mg/m 2. Figur 8: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 8: Gasskraftverk 2 ppm O x. Enhet mg/m 2. O-016/B

11 Figur 9: Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt 9: Utvidelse av metanolfabrikk+ gasskraftverk med SCR, ppm O x + ppm H 3. Enhet mg/m Figur : Avsetning av nitrogen som følge av O x utslipp fra Alt : Utvidelse av metanolfabrikk(oppdaterte utslipp for metanolfabrikken)+ gasskraftverk med SCR, ppm O x +2 ppm H 3. Enhet mg/m 2. O-016/B

12 O-016/B 12