Bättre klimat, miljö och hälsa med alternativa drivmedel betänkande. Bilagor

Ur KB:s samlingar

Digitaliserad år 2015

Bättre och hälsa med

klimat, miljö

alternativa drivmedel

bilaga

SOU 1 9962184

Bilagor till

Betänkande av

Alternativbränsleutredningen

KUNGL. BIBLIOTEKET STOCKHOLM

Krim

Statens offentliga utredningar

WM 1996:184

BM Miljödepartementet

Bättre klimat,

hälsa med

och

miljö

alternativa drivmedel

Bilagor

Bilagor till betänkande av

êllernativbränsleutredningen

Stockholm 1997

SOU och Ds kan köpas från Fritzes kundtjänst. För remissutsändningar av SOU och Ds svarar Fritzes, Offentliga Publikationer, på uppdrag av Regeringskansliets förvaltningsavdelning.

Beställningsadress: Fritzes kundtjänst

106 47 Stockholm

Orderfax: 08-690 91 91

Ordertel: 08-690 91 90

ISBN 91-38-20683-8 gotab Stockholm1997 ISSN 0375-250X

TILL STATSRÅDET OCH CHEFEN FÖR MILJÖDEPARTEMENTET

Regeringenbemyndigadede21juni 1995chefenför Miljödepartementet tillkallaatt ensärskildutredaremed uppdragattbelysaalternativabränslenochblandbränslensmiljö- ochhälsoegenskapervid fordonsanvändning. Betänkandetskulle enligt direktivenDir 1995:97 redovisassenastden juli 1996.Regeringenharl efter framställanfrånutredningenmedgettförlängdtid för slutbetänkandetill den december1 1996. Utredningenhar antagitnamnetAltemativbränsleutredningen. Den 28januari 1997överlämnadejag betänkandetBättreklimat, miljö ochhälsamedalternativadrivmedel SOU 1996:184. Härmedöverlämnarjag bilagedelentill ovannämndabetänkande

Stockholmseptember1997

Karin Jonsson

/Björn Rehnlund

Innehåll

Avgasernissionermed alternativadrivmedel.AB SvenskBilprovning, Motortestcenter Miljövärderingssmatrisför alternativabränslensmiljö- ochhälsopâverkan,Altemativbränsleutredningen Jämförandeanalysavproduceraderapporterkring livscykelanalyser drivmedel,av MagnusBlinge,Chalmers TekniskaHögskola Livscykelanalysavdrivmedel,MagnusBlinge, ChalmersTekniskaHögskola Litteratursammanställning:alternativabränslenför motorfordon-korrosionsfrågor,JohanTidblad, Korrosionsinstitutet Provmetoderoch emissionervid användning alternativaav motorbränslen,Karl-Erik Egebäck,Tekniska högskolanLuleå,RogerWesterholm,StockholmsUniversitet. Bedömningavmiljöpotentialenhosdealternativadrivmedlenbiogas,etanol,metanol,naturgas,rapsmetylester ochdirnetyleter,Karl-Erik Egebäck,TekniskaHögskolanLuleå,RogerWesterholm,StockholmsUniversitet. Scenarioför DME, dimetyleter,StratecoUtvecklingAB Erfarenheterfrån metanolintroduktioneni USA, StratecoUtvecklingAB

Avgasemissioner med alternativa drivmedel

AB Svensk Bilprovning, Motortestcenter Stockholm1996

AB GJ SVENSK BILPROVNING MOTORTESTCENTER Februari 1996 Peter Ahlvik Jacob Almén Kerstin Gräg g Anders Laveskog

MED

AVGASEMISSIONER

ALTERNATIVA BRANSLEN

INNEHÅLL

SAMMANFATTNING l INLEDNING D 2 INTRODUKTION F 2.1 Koloxid C0 2.2 Kolväten HC

l 2.3 Kväveoxider NOx 2.4 Koldioxid C02 2.5 Oreglerade föroreningar 3 METODER DAGENS TEKNIKNIVÃ STATE-OF-THE-ART 4 - 4.1 Lätta fordon 4.2 Tunga fordon FRAMTIDA TEKNIKNIVÃ 5 5.1 Lätta fordon 5.2 Tunga fordon 6 REGLERADE EMISSIONER 6.1 Lätta fordon

6.1.1Allmänt oregleradeföroreningar i avgaserfrån bensindrivna personbilar.

om

6.1.2Polyarømatiska kolväten PAH

6.1.3Användning av oxygenater i blandbränslen

6.1.4Metanol och etanol 6.1.5 Maximal syrehalt

6.1.6Gasbränslen 21

6.1.7 Sammanställning oreglerade emissionerför lätta fordon 21

av

6.2 Tunga fordon 22

6.2.1Analysmetoder för oreglerade emissioner 22

6.2.2 M iüöklassat dieselbränsle 23

6.2.3 Etanol 23

6.2.4 RME 23

6.2.5 Gasbränslen 23

6.2.6 Sammanställning oreglerade emissionerför tunga fordon 24

av

7 SLUTSATSER 24

8 REFERENSER 25

TABELLFÖRTECKNING

Tabell 1: Dagens state-of-the-art emissionsnivå för olika drivmedel till lätta fordon. 5

------- -- Tabell 2: Dagens state-of-the-art emissionsnivâ för olika drivmedel till tunga fordon. --11

————— Tabell 3: Framtida state-of-the-art emissionsnivâ för olika drivmedel till lätta fordon. --16

————

Framtida state-of-the-art emissionsnivâ för olika drivmedel till tunga fordon. -----17 Tabell 4 . Tabell 5 Oreglerade emissioner för olika drivmedel till lätta fordon --22

: -------------------------- Tabell 6. Oreglerade emissioner för olika drivmedel till tunga fordon. -----24

--------------------

FIG URFÖRTEC KNING

körcykeln 4 Figur 1 ECE. ------------------------------------------------------------------------------ --

körcykeln 4 Figur 2: FI P-75 --------------------------------------------------------------------------- --

NOx för lätta fordon dagens teknik 6 Figur 3: emissioner - ---------------------------------------- --

4: VOC emissioner för lätta fordon dagens teknik 6 Figur - ---------------------------------------- -- Figur 5 C0 emissioner för lätta fordon dagens teknik 7

. - ------------------------------------------ -- Figur 6. Partikelemissioner för lätta fordon dagens teknik 7

- ------------------------------------ -- Figiir 7: ECE R49 cykeln 9

------------------------------------------------------------------------------ --

körcykeln --10 Figur 8: USA transient ------------------------------------------------------------------

9: Braunschweigcykeln 10 Figur ----------------------------------------------------------------------- --

10. NOX emissioner för fordon dagens teknik --I 2 Figur tunga - ------------------------------------

I 1 :HC emissioner för fordon dagens teknik --l 2 Figur tunga - -------------------------------------

för fordon dagens teknik --1 3 Figur 12: C0 emissioner tunga - --------------------------------------

Partikelemissioner för fordon dagens teknik --—-—-I3 Figur 13: tunga - -----------------------------

BILAGOR

l Inblandning av etrar i bensin

2 PAH och mutagena ämnen från bensin och diesel

3 Utsläpp partiklar, PAH, mutagena ämnen mm från bensindrivna bilar. En

av

jämförelse med dieseldrivna fordon.

4 m bensin

SAMMANFATTNING

Motortestcenter MTC, affärsområde inom AB Svensk Bilprovning ASB, har på uppdrag av Alternativbränsleutredningen sammanställt denna skrift som behandlar avgasemissioner från fordon drivna med alternativa bränslen. Genomgången har begränsats till vårt eget material, litteratur tillhandahållits Altemativbränsleutredningen, samt övrig tillgänglig litteratur

som av på MTC.

En uppdelning fordonstypema har gjorts i lätta och tunga fordon. Såväl reglerade som vissa

av oreglerade avgasemissioner har behandlats. Tidsmässigt har bedömningarna gjorts för dagens state-of-the-art teknik och för den framtida potentialen till år 2005.

Två referensaltemativ har valts för varje kategori av fordon. För lätta fordon har en bensindriven valts, och för tunga fordon en dieselmotor driven med dieselbränsle.

ottomotor Bensinbilen förutsätts ha katalysator med Ä-sond, medan det tunga fordonet med dieselmotor saknar katalytisk rening. Katalysatorer, filter finns även i det senarefallet, men eftersom

mm den tekniken används i begränsad omfattning har vi förutsatt att referensen inte har det. I bedömningarna har hänsyn tagits till att emissionsvärden försämras med tiden på grund av åldring Likaså har vi beaktat att tillverkaren måste ta hänsyn till spridning i produktion

mm.

viss marginal till gränsvärdet. Direkta jämförelser kan därför göras med gränsvärden. och ha en

Lätta fordon idag

fordon har emissionsjärrtförelsema gjorts enligt den amerikanska FTP-75 körcykeln För lätta eftersom gränsvärdena för denna körcykel hittills varit hårdare än för den -europeiska ECE körcykeln. NOx emissionema ligger tämligen lika för alla bränslen till motorer av otto-typ. Alkoholer har potential till något lägre N Ox emissioner än övriga kombinationer. För dieselmotorer ligger NOx emissionema väsentligt högre, och de högsta värdena erhålls med RME dieselbränsle. Ernissionema flyktiga organiska föreningar VOC är lägst för

som av gasbränslen och dieselmotorer. Övriga motor- och bränslekombinationer är tämligen likvärdiga. Kallstartemissionema VOC för alkoholer ligger dock högre än för andra

av

och bör därför beaktas särskilt. CO emissionema är högst för alkoholema på grund drivmedel

startemissionema ligger högre. Lägst är CO emissionema för gasbränslen följt av av att dieselrnotorbränslena och övriga alternativ är tämligen likvärdiga. Panikelemissionema ligger sorBf6rv§ntat högst för dieselrnotorbränslena. Dessa ligger en faktor lO högre än de bästa

och bränslekombinationema. Alkoholema, gasbränslena och de reformulerade motorbensinema ligger lägre än bensin av rniljöklass 2 eller 3.

Tunga fordon idag

för fordon har gjorts enligt den europeiska ECE R49 körcykeln. Emissionsjämförelsema tunga NOx emissionema ligger för alla dieselmotor och bränslekombinationer högre än för

med alla bränslen. RME ligger högst av alla dieselbränslen. Bäst är ottomotorer typer av gasbränslena till medan alkoholema ligger i mitten. Ernissionema av kolväten

ottomotorer HC lägst för bränslen till dieselmotorer och högst för gasbränslen. Partikelernissionema

är

dieselbränsle och RME partikelfrlter i båda fallen. Alkoholer, DME ligger högst för utan

gasbränslen ligger väsentligt lägre än de förta kombinationerna vad gäller dimetyleter och partikelemissioner och hälsofarliga ämnen i partiklarna.

Lätta fordon 2005

För motorer otto-typ har alla bränslen potential att i kombination med

av en motormodifieringar mycket låga NOx emissioner väsentligt lägre än LEV och ULEV

ge gränsvärdena. Allra lägst förväntas alkoholbränslena ligga Dieselmotorer med dieselbränsle och RME ligger väsentligt högre än de tidigare nämnda kombinationerna, och ytterligare förbättringar behövs för att klara LEV/ULEV gränserna. En dieselmotor med DME har dock potential till nästan lika låga NOx emissioner som ottomotorkombinationema. Utsläppen av VOC kommer att ligga ungefär lika för alla motor- och bränslekombinationer och styrs av lagkraven. Emissionema CO kommer att minska för alla bränslen som följd av att åtgärder

av införs för att sänka HC emissionema, och kommer att ligga långt under de föreslagna gränsvärdena. Partikelemissionema kommer för alla motorer av Otto-typ att ligga på en mycket låg nivå. Dieselmotorer med katalysator har rimlig möjlighet att klara ULEV gränsen, och

en med partikelfilter kan nästan nå ottomotoms nivå. En dieselmotor med DME förutsätts

ett man ligga på ottomotoms partikelerriissionsnivå.

Tunga fordon 2005

NOx emissionsnivån för dieselmotorer med dieselbränslen och RME förutsätts ligga i fas med föreslagna gränsvärden. Alkoholer har en potential till mer än en halvering av den nivån. Lägst

för gasbränslen och dieselmotorer med DME ligga. I och med att förväntas ottomotorer katalysatorer i någon form kommer att finnas till lågemissionsfordon för alla motor- och bränslekombinationer kommer HC och CO emissionerna för dessa att ligga mycket lågt. De föreslagna partikelkraven kan klaras med dieselmotorer utan partikelfilter, men med filter minskas nivån avsevärt. Alkoholer, gasbränslen och DME kan ligga ytterligare något lägre.

Oreglerade emissioner

oreglerade emissioner har gjorts enbart för dagens telmiknivå. Eftersom Bedömningarna av erriissionema för många motor- och bränslekombinationema redan i dag ligger på eller

av under detektionsnivån är en uppskattning av den framtida nivån inte relevant. Hälsoeffektema

i effekter på kort sikt lufwägar mm och lång sikt cancer mm. En har delats upp sammanvägning nämnda hälsoeffekter har också gjorts. Något som direkt bör framhållas är

av

k reforrnulering, dvs förbättrad sammansättning ur emissionssynpunkt, av de traditionella ams bräñslena diesel och bensin mycket stor inverkan på dessabränslens hälsoeffekter.

ger en

För lätta fordon reforrnulerade bensinkvaliteter, alkoholer och gasbränslen bättre resultat

ger än bensin miljöklass 2 eller medan dieselbränsle och RME är likvärdiga eller sämre.

av För fordon är referensen miljöklass 3 utan efterbehandlingsutrustning. Alla motor- och

tunga bränslekombinationer har bedömts bättre än denna. Införande av katalysator eller

vara paitikelfilter med katalytiskt beläggning ikombination med miljöklass l diesel ger också en

effekt. Skillnader finns mellan de kombinationer som bedömts vara bättre än referensen, stor och här har möjligen gasbränslena del fördelar framför andra bränslen.

en

Slutsatser

Vad framkommit är att de flesta motor- och bränslekombinationema har stor potential för

som framtida emissionsreduceringar. Att entydigt utse något enskilt bränsle till det miljömässigt bästa altemativet är svårt, särskilt utsläppen bör betraktas i ett livscykelperspektiv. Därtill

som är det underlag finns för reglerade och i synnerhet för oreglerade emissioner alltför

som begränsat. Behovet FoU inom detta område är stort. Med det underlag som finns kan

av

möjligen sägas att gasbränslen i dag har ett viss försteg före andra bränslen. De främsta fördelarna är: kallstartemissioner for lätta fordon, reglerade emissioner för tunga fordon samt oreglerade emissioner för alla typer av fordon. Det relativa försprånget torde i någon mån kunna behållas även inom tidshorisonten till år 2005. Inom överskådlig framtid, troligen förbi år 2005, kommer gamla bilar personbilar utan katalysator att stå för en dominerande del av avgasutsläppen i Sverige, främst när det gäller hälsofarliga föroreningar. För att minska hälsopåverkan från dessa fordon bör de försörjas med reformulerade bränslen. Efter-montering av reningsutrusming för såväl lätta som tunga fordon där så är nödvändigt och möjligt är en kompletterande lösning. En förutsättning för att en positiv utveckling avseende alternativa bränslen skall komma till stånd är att Sverige i internationellt samarbete anger de framtida utvecklingslinjema och kravnivåema. Därigenom kan motor- och fordonstillverkare samt drivmedelsleverantörer koncentrera sina utvecklingsresurser och ges den framförhållning som är nödvändig för att

utveckla och producera kostnadseffektiva och väl fungerande lösningar. Vår bedömning är dock att utvecklingen av motor- och bränslekoncept inte är den egentliga styrande faktorn utan det är i stället drivmedelsproduktion och uppbyggnad av infrastruktur för distributionen.

l INLEDNING Avgasemissionema från transporter står för en stor andel i vissa fall ökande av de totala utsläppen 1-1 l . Alternativa drivmedel kan ha viktig roll i strategi för reducera

en en att emissionema 12-16. Motortestcenter MTC har på uppdrag av Altemativbränsleutredningen sammanställt provningresultat med olika bränsle- och motorkombinationer. Genomgången har begränsats till vårt eget material, det som tillhandahållits av Alternativbränsleutredningen, samt den litteratur funnits tillgänglig på MTC. Eftersom resultat saknas för en del av

som kombinationerna har uppskattningar m h atillgänglig litteratur gjorts i stället. Ett problem i sammanhanget har varit att uppskatta emissionema for blandbränslen med diesel och etanol. Den öppna litteratur som finns inom området är övervägande rätt ålderstigen eller innehåller inte relevanta data 17. De data på MTC och annorstädes inom för

som genererats ramen KFBzs biodrivmedelsprograrn har tyvärr t v belagts med sekretess. Det har därför under rådande omständigheter varit omöjligt för oss att överhuvudtaget göra någon uppskattning av ernissionsbilden för dessa intressanta bränslen. Bedömningama den framtida potentialen blir av förståeliga skäl mindre säkra än for dagens

av tekniknivå. De framtida bedömningama har heller karaktären av en.prognos for vad vi tror kommer att ske, utan är i stället en bedömning av vad som kommer att vara tekniskt möjligt. Framtida avgaskrav, mil jöklasser, mil jözoner mm krävs för att driva fram denna teknik, och en omfattande FoU krävs för att göra denna teknik kostnadseffektiv. Vi har i våra bedömningar försökt ta hänsyn till kostnadseffektiviteten hos framtida teknik och de emissionsnivåer som vi föreslår förutsätter inga extrema ökningar avkostnaderna för fordonen.

2 INTRODUKTION Bilavgaser består till 10% giftiga beståndsdelar, men från en varmkörd katalysatorbil är

av upp halterna kanske lägre än l /100%. Dessutom består bilavgaser till ca 15% av koldioxid som är av intresse genom sitt bidrag till växthuseffekten. Så länge som fordon drivs med bensin och dieselolja är koldioxidutsläppet ungefär detsamma räknat per kilo bränsle och ca 10% högre för dieselolja räknar per liter på grund av dess högre densitet.

om man

2.1 Koloxid CO Koloxid är den avgasförorening som kunnat mätas längst tillbaka i tiden och vars giftverkningar från "kolos" varit välkända i generationer. Koloxid binder till de

och gengas röda blodkropparna och försämrar blodets syretransportförmåga. Även i relativt låga halter är koloxid skadligt för personer med hjärt-kärlsjukdomar. De senaste årens införande av katalysatorbilar har dock gjort problemen mindre uttalade i gatumiljön. På parkeringsplatser och i parkeringshus med omgivningar kan dock problemen fortfarande vara allvarliga. Koloxid är bra indikator på dålig förbränning och indikerar att andra ärrmen, t ex cancerframkallande

en polyaromater, kan finnas i höga halter.

2.2 Kolvaten HC Kolväten är benämning på alla de oförbrända och halvforbrända ämnen som finns i avgaser.

en Somliga, metan, är helt ogiftiga, medan andra är cancerframkallande, som bensen,eller

som

Siffror inom parentesavserreferenserireferenslistani slutetavdennarapport.

-1-

irriterande/allergiframkallande, som formaldehyd. Metan äremellertid en av växthusgasema och därigenom oönskad från miljösynpunkt.

Orsaken till att kolväten redovisas i klump beror på att antalet föreningar 1000-tal eller 10.000-tal gör analys av enskilda ämnen orimlig. Men också på att dagens analysinstrument är "kolräknare" och värderar alla kolväten relativt lika. Det har också visat sig att t ex katalysatorer minskar halten av de flesta föroreningar i samma grad och således att HC-värdet är god indikator hälsofarligheten av avgasemas kolvätedel när jämförelsen görs med

en samma bränsle.

2.3 Kväveoxider NOx De kväveoxider finns i bilavgaser är till ca 90% kvävemonoxid NO och ca 10%

som kvävedioxid N02. Kvävemonoxid är avsevärt mindre hälsoskadlig än kvävedioxid. I atmosfären omvandlas dock NO till NO; under inverkan av ytor, solljus, ozon mm. Kvävedioxiden är i högre halter retande på andningsorganen. Sådanahalter uppmäts då och då

under inversionsförhållanden på västkusten. Även i lägre halter är kvävedioxid i Sverige, tex skadlig och den misstänks förlänga förkylningssjukdomar och orsaka cancer. Kväveoxider skadar också miljön genom såväl övergödning av skogsmark och vatten som försurning. Kvävedioxid potentierar svaveloxidemas frätande effekt på sand- och kalksten vilket över Europa sett troligen en av de dyraste skadorna att åtgärda.

Det finns ytterligare kväveoxid i bilavgaser på senaretid uppmärksammats, nämligen

en som

bidrar till växthuseffekten. Den bildas både i mark och dikväveoxid N20 eller lustgas, som

från "nedregnad" N02 och kommer dessutom ut med avgaserna, speciellt från bilar med vatten gamla och mindre effektiva katalysatorer. Lustgas är inte hälsofarlig som sådan den har länge

-

milt smärtstillande medel inom sjukvården. använts som

2.4 Koldioxid CO2

Koldioxid är ogiftig förening som bildas vid all fullständig förbränning av kolhaltiga ämnen,

en

olja, kol och ved. Den växterna vid fotosyntesen och binds i biomassan. Om som upptas av

utnyttjar biologiska material som ved eller alkoholer som tillverkats av biologiska råvaror man påskyndas naturens omsättning av koldioxid, men man får inget nettotillskott till atmosfären. Om veden skulle fått ligga kvar i skogen eller sädenpå åkern skulle den i alla fall ha ofugandlais och bakterier till koldioxid och vatten inom några år. Om däremot olja

av svampar eller kol geologiskt förbränns frigörs koldioxid som varit bundna i årrniljoner och

av ursprung

förändrar atmosfárens sammansättning på ett sätt som kan förändra jordens klimat. man Koldioxid tillhör växthusgasema, dvs den bromsar upp värmeutstrålningen från jorden vilket höjer jordens medeltemperatur. Halten höjs årligen med 2 á 3 % vilket innebär att det kommer

krävas radikala åtgärder för att minska riskerna för en klimatkatastrof. Detta blir från att världen speciellt allvarligt betraktar U-världens legitima krav på samma tillgång av

sett om man bilar, uppvärmning, kyla och industriproduktion som vi i I-världen har. An exempelvis ersätta 90% dagens fossila bränslen med biobränslen är orealistiskt, det behövs sannolikt också en

av mycket kraftig besparing kombinerad med biobränslen för att uppnå de utsläpp av CO; som jorden långsiktigt klarar.

2.5 Oreglerade föroreningar När talar oreglerade föroreningar menas alla enskilda kolväten och andra ämnen som

man om

lustgas N20 inte har ett i författning fastställt gränsvärde för avgasutsläpp. Av de t.ex. som oreglerade föroreningarna är somliga relativt harmlösa från hälso- och miljösynpunkt, medan vissa bensen och PAH är cancerframkallande och andra. som fonnaldehyd främst

som

allergiframkallande. Bränslet och motor-typen betyder mycket för typen och mängden av oreglerade föroreningar. Även ändringar inom befintliga bränsletyper standardbensin till

som av alkylatbensin och standarddiesel till miljöklass 1- diesel ger 80-9.0% minskningar av utsläppen av flera cancerogena oreglerade kolväten. De reglerade utsläppen av NOx minskar l0-25% och kolväteutsläppen mätt som HC och CO-utsläppen förändras inte alls.

3 METODER Vid utvärderingen av emissionsnivåema har ett referensaltemativ valts för respektive kategori av fordon. För lätta fordon har en bensindriven ottomotor valts och för tunga fordon en dieselmotor driven på dieselbränsle av miljöklass Vissa emissionsförbätuingar p g a reformuleringar av respektive bränsle har därmed intecknats i den framtida potentialen. Som framtida scenario har valts en tidsperiod på ca lO år eller år 2005. Inom denna tidshorisont torde inte referensaltemativen ändras från bensin respektive diesel. När emissionsvärden angesbrukar ofta certifieringsvärden användas. Detta ger en något förskönad bild av verkligheten emedan motorerna och reningstekniken försämras med tiden. De försämringsfaktorer som anges av tillverkarna representerar oftast också idealfallet. I vår sammanställning har vi i stället valt att ange emissionsvärden där en försämring lagts på som mer motsvarar verklig drift. Vi har även beaktat att tillverkaren måste tahänsyn till spridning i produktionen samt ha viss marginal till gränsvärdet. En jämförelse kan därför göras mellan

en våra siffror och respektive gränsvärde. I många fall finner man att det värde vi angett ligger långt under gränsvärdet. Gränsvärdet för denna emissionskomponent är i detta fall redundant, dvs klaras automatiskt eller utan särskilda åtgärder och är inte på något sätt teknikdrivande. Detta beror på att gränsvärdet för en komponent satts med hänsyn till flera motorkoncept som sällan förekommer på marknaden. Det kan också vara så att gränsvärdet för en föroreningskomponent kräver en teknik som är så avancerad att utsläppen av andra komponenter automatiskt minskar mycket mer. För motor- och bränslekombinationer där state-of-the-art data inte finns har motsvarande data "konstruerats utifrån givna förutsättningar. Ett sådant exempel är ex. motorgas LPG, där få relevanta data finns. Vi har i det fallet förutsatt samma utsläpp av vissa avgaskomponenter, bl a NOx, som för naturgas.

DAGENS TEKNIKNIVÅ STATE-OF-THE-ART 4

-

4.1 Lätta fordon Vid jämförelsen för lätta fordon har amerikanska normer och körcykler federalt och Kalifornien använts. Orsaken till detta är att dessahittills varit mer frarnåtsyftande än de europeiska, samt att vi i Sverige har lång erfarenhet av dessa genom att vi tillämpat samma regler. För miljöklass 2 användas idag EU gränsvärden, men för miljöklass l används fortfarande som i Kalifomien, nämligen TLEV. I figurerna nedan visas de

samma norm körcykler som används för de nämnda proven.

AB° SVENSK ECE "korcykeln WFRJOVNWG .varm:uran-ru

SN ‘W KD eoo 7oo BW coo 1000 H00 1200 I300 O im 200 11aa

Figur 1: ECE körcykeln

FTP-75UrbanDrivingCycle

f : geo so . 7 a §40 w 1 s .å z zo :o x

I00 Kn am 400 50° 30°W Di 900 1000H001200130°I40 0 unna ,o...n r :denna-n was usesn sos-1:71. ... u l

HighwayDrivingCycle å l

S

S

å

B

o o 100 200 300 I00 S00 500 700 D00 TidI

Figur 2: FT P-75 körcykeln

I tabell l nedan visas en sammanställning av de emissionsnivåer vi bedömt möjliga för

som vara olika drivmedel till lätta fordon med dagens tekniknivå.

Gräns Års

Emissionskomponenter g/krn Bränsle modz NOx VOC3 CO Part Rening Anm

Tier 0 Mk3 78 0,62 0,41 2,1 0,124

Hc Tier 1 Mk25 93 0,25 0,25/0,16 2,1 0,05

HC/NMHC

Motorer av otto-typ Bensin 95 0,10 0,08 0,5 0,01 BAT‘ Bensin Mk3 Bensin 95 0,08 0,08 0,5 0,005 BAT Alkylatbensin Bensin 95 0,08 0,075 0,45 0,005 BAT 5% EtOH i Mk2 Bensin 95 0,08 0,075 0,45 0,005 BAT

Etrar, 2% syre Metanol FFV 93 0,12 0,15 1,5 0,01 TWC7 Bensin Metanol FFV 93 0,11 0,12 1,5 0,007 TWC M50 Metanol FFV 93 0,10 0,10 1,5 0,005 TWC M85 Etanol FFV 96 0,06 0,08 1,1 0,01 TWC Bensin Mk2 Etanol FFV 96 0,055 0,07 1,0 0,007 TWC E50 Etanol FFV 96 0,05 0,06 0,9 0,005 TWC E85 Biogas 95 0,08 0,05 0,10 0,005 TWC Naturgas 95 0,08 0,05 0,10 0,005 TWC Motorgas 95 0,08 0,05 l 0 0,005 TWC Motorer av diesel-typ Diesel 93 0,62 0,05 0,4 0,06 Ox. kate Mk3 diesel RME9 93 0,70 0,05 0,4 0,05 0x. kat dieselmotor

7551411 I: Dagens state-of-the-art emissionsnivâ för olika drivmedel till lätta fordon.

z Årsmodell införande gränsvärdeniUSA/Kalifornien successivti vissafall. årsmodell

avser av samt närden tekniknivåsomavsesi tabellenharuppnåtts. 3 VOC: Volatile OrganicCompounds flyktiga organiskaföreningar.VOC sesi dettafall somett

samlingsnamnför deolika benämningarsomgällerför utsläppavdennatyp. För respektivegränsvärdei tabellenfinns striktaredefinitioner, vilket angettsi anmärkningskolumnen.För motor-bränslekombinationema i tabellenavsesalla emissionersomkan klassassomVOC. 4 Tier Motsvararutgångslägetför gränsvärden,dvsUS -87steg 0, eller miljöklass3 i Sverige. 5 Tier Steg l iskärpningenavgränsvärdenaiKalifomien. Motsvararmiljöklass 2 i Sverige. ° BAT: BestAvailable Technology,bästatillgängligateknik. DettainnebärTWC teknik plusytterligare åtgärdersombehövsför attklarakravenför miljöklass 1 TLEV. 7 TWC: Threewaycatalyst.Närmotornreglerastill lambda minskasl utsläppenavCO,HCochNOx simultant. ROx. kat: Katalysatorsomvid lambdal ochfrämstvid luftöverskottminskarutsläppen C0 ochav HC. Användstill lättafordonnumerafrämstpådieselmotorer. ° RME: Rapsmetylester.

Nedan visas emissionsvärden ur tabellen i diag-ramfonn.

AB SVENSK° nuFEovN|Nc N0x emissionermed ,olikamotor-ochbranslekomblnatloner. . dagensteknik - .varoaI’.T.£nu 0.7 o.7

i I j

m o 1

Figur 3: N0x emissioner för lätta fordon dagens teknik -

a{;:‘OsxEN:‘,§§VOCemissionermedolikamotor-och bränslekombinationerdagensteknik - MOrmYLTC£VITA

0.44:

asså

ion

e. g:oz : 2

I 80.15

0.05 Å I I m3.§63 ä oh. t... .z o .. . 7 AAA —.. 3

;g;§§§‘%;aEEEEEE§’3%.s2

3c3’E3zs157.5a E5355 i v —- åå

gig åg-ågâiâååg

‘g‘§§z§z""’ s-s--s-

Figur 4. VOC emissioner för lätta fordon dagens teknik -

AB SVENSKQ4 olika och brånslekomblnationerdagensteknik C0 emissionermed motor- - HHPROVN|NG .normmrczvru

. .

. M.

. . .H .. .. . H. .. O x E E E E

Figur 5: C0 emissioner för lätta fordon dagens teknik -

ÅK;SSVENSK Partikelemissionermedolikamotor-och bränslekombinationer dagensteknik BIlPROVNINC wormmrcznm

anikolornlsslonor

. . .n..

Figur 6 Parti. kelemissioner för lätta fordon dagens teknik -

Kommentarer

Bensinmotom utgör referensen för lätta fordon, och här har en typisk bil för rniljöklass l 0 TLEV förutsätts. I tabellen framgår att alla emissioner utom kolväten ligger väsentligt under gränserna. Alkylatbensin minskning av NOx emissionema med ca 20 %, vilket

ger en indikerats i tabellen 18. Partikelemissionema, som f ö är låga för bensinmotorer och

ovan övriga ottomotorer, kan minska till hälften. Övriga reglerade emissioner påverkas marginellt. Den stora fördelen med alkylatbensin är dock minskningen av hälsofarliga oreglerade emissioner, vilket närmare kommenteras nedan. Etrar i bensin torde ge ungefär likvärdiga emissioner reglerade komponenter jämfört med normal bensin 18-25.

av Erfarenheter från det Amerikanska Auto-Oil programmet samt VII'i Finland tyder på att

kan minskning kolväten THC och NMHC och CO, men i vissa fall etrar ge en av tendentiellt högre NOx inom felmarginalen.

För alkoholfordonen avses egentligen bränsleflexibla bilar, sk FFV 33-44 som kan 0 använda maximalt 85 % alkohol i bränslet M85 eller E85. De flesta resultat som finns tillgängliga idag härrör nämligen från sådana fordon dedicerade fordon för alkoholer har

inte utvecklats till förfrning. Trots det borde potentialen vara större för den senare

samma

eftersom inte behöver göra lika många kompromisser. För de data som redovisas typen man gäller att metanolbilen är en äldre generation -93 än etanolbilen -96 och jämförelsen

av blir därför något haltande. Det torde vara möjligt att uppnå minst lika låga NOx emissioner med metanol med etanol. Emissionema VOC och CO kan ansesungefär likvärdiga.

som av

de bränsleflexibla bilarna har något sämre emissioner när de körs på bensin Notera även att jämfört med bensinbilen. Detta beror bl på att M85 E85 drift prioriterats inom de

a

funnits för utvecklingen. En viktig aspekt för alkoholdrivna begränsade ramar som personbilar med ottomotorer är kallstartemissionema, som i vissa fall är väsentligt högre

än för bensindrivna bilar 45-47.

Gasbränslena överlag de lägsta emissionema av VOC, CO och partiklar samtidigt som 0 ger

50-52, certifieringsdata. Orsakema till de i även NOX emissionema tillhör de lägsta 47, samt låga emissionema är framförallt de goda kallstanegenskapema, som f n inte överträffas av något annat bränsle 47. En aspekt som dock bör beaktas är de diffusa utsläpp av gas som förekommer i distributionssystemet och som kan vara väsentligt högre än för flytande j bränslen. VOC utsläppen i LCA perspektiv kan därför öka markant jämfört i

De totala ett med våra värden.

Diesel i förhållande till bensin något lägre emissioner av VOC och CO men väsentligt 0 ger högre NOx och partiklar 26-32.

Resultaten för RME är väldigt osäkra, beroende på litet relevant underlag 48. Utifrån 0 erfarenheter med RME för tunga fordon 49satnt nivåerna från dieselbilar med dieselbränsle 26-32 kan föreliggande värden i tabellen konstrueras.

4.2 Tunga fordon

För tunga fordon används f i Sverige en stationär körcykel, ECE R49 eller A30 med Svensk

n beteckning. Denna körcykel med olika belastningssteg vid konstanta varvtal är bl a p g a

transienter inte representativ för normal körning. För dieselmotorer kan dock frånvaron av utsläppsvärden jämföras mellan olika körcykler tämligen väl utan alltför stora avvikelser, förutom för partikelemissioner och i viss mån HC. Anledningen är att de specifika emissionema inte varierar nämnvärt med olika belastningar och varvtal. Det är dock svårare att jämföra emissionema från andra och motorer med alternativa bränslen då dessa inte alls

motortyper

uppför sig på ett likartat sätt i de olika körcyklema. Reglenekniken har t ex en avgörande betydelse för emissionema från motorer med trevägskatalysator TWC eller ottomotorer med ston luftöverskott s k lean burn. Hållbarheten för dessa systemhar likaså ännu inte dokumenterats väl. Ett omfattande arbete pågår f n för att ta fram en ny körcykel till år 2000 som med viss sannolikhet kommer att ha transienta inslag dvs steglösa ändringar av belastning och hastighet på det sätt som sker i verklig trafik. Vi har därför försökt ta hänsyn till sådana effekter. Den s k busscykeln Braunschweig cykeln som frekvent används på MTC är f ö också transient varför dessa värden är representativa än motsvarande värden från

av typ, mer R49. Emedan ernissionsvärdena i Braunschweigcykeln angesi g/km i stället för g/kWh som i R49 har omräkningsfalctorer använts. Onträkmngsfaktorema baserar sig på mätningar vid MTC med olika motor- och bränslekombinationer i de nämnda körcyklema.

I ñgurema nedan visas de olika körcykler som på ett eller annat sätt beaktats vid sammanställningen av emissionsnivåema.

GASVENSK

ECE R49 körcykeln

UNIIIUIYHTII

100 100

9° H Malanvawtal

. . -

so t I ‘ IMaxettektvaMaI

g p

. : .. .

7°

.

% 60

Q,-;4°v~5"‘§3"}: Vlktstaktorer i ECER49 körcykeln

-

-lwyxwrnwn

25 z 1

: .

§20 EMellanvarvtal

E15 i I Maxeffektvarvtal 5

E p

I ElTomgang

g 8.33

w

o.

Figur 7. ECE R49 cykeln

AB SVENSKG4 USAtranslentkörcykelnför motorertill tungafordon BIIPROVNINC normaliseradevärden .uunurLm:£.ru

Figur 8: USA transient körcykeln

A8 SVENSKG4 Braunschvveigcykeln KILPROVNINC .wormr.x1cz.7rn

eo

0 21 4X 607 GW 1030 1200 I400 10 10

Tlds

Figur 9: Braunschweigcykeln

I tabell 2 nedan visas en sammanställning av de emissionsnivåer som vi bedömt vara möjliga för olika drivmedel till tunga fordon med dagens tekniknivå.

Gräns Arso Emissionskomponenter g/kWh Bränsle mod NOx HC CO Part Rening Anm Euro lm 92/93 8,0 1,1 4,5 0,36 ECE R49 Euro 2 95/96 7,0 1,1 4,0 0,15 ECE R49 Euro 3 2000 5,0 0,6 2,0 0,10 7 Ny körcykel Motorer av diesel-typ Diesel 90-96 7,0 0,2-0,5 1,5 0,12 BAT Mk3 diesel Diesel 90-96 6,5 0,1 0,1 0,10 Ox. kat Mkl diesel Diesel 90-96 6,5 0,1 0,1 0,02 Kat filter Mkl diesel Metanol ca-913,0 0,2 0,1 0,02 Ox.kat glödstift Etanol 90-95 4,0 0,2 0,1 0,02 Ox. kat etanol m tändförst. RME 90-96 7,5 0,1 0,1 0,10 Ox. kat 100 % RME RME 90-96 7,0 0,1 0,1 0,10 Ox. kat 30 % RME +Mk1 RME 90-96 6,6 0,1 0,1 0,10 Ox. kat 5 % RME +Mk1 RME 90-96 6,7 0,1 0,1 0,10 Ox. kat Scañ 101 RME 90-96 7,5 0,1 0,1 0,02 Kat filter l0O%RME DME ca-95 2-3 0,1 0,1 0,02 Ox.kat uppsk. fr. un. Motorer av atto-typ Biogas 93-95 2,0 0,5 0,02 0,02 Ox. kat lean bum Naturgas 93-95 2,0 0,5 0,02 0,02 Ox. kat lean burn Motorgas 93-95 2,0 0,5 0,02 0,02 Ox. kat lean burn Motorgas 93-95 1,1 0,7 2,1 i.d. TWC data från Sisu Tabell 2: Dagens state-of-the-art emissionsnivâ för olika drivmedel till tunga fordon.

° Euro l motsvararmiljöklass3 förutom hállbarhetskrnvsomtillkommeri Sverige.

Euro 2motsvararmiljöklass 2 förutomhállbametskravsomtillkommeri Sverige. 1:Ox.kat: Katalysator vid lambdal ochfrämstvid luftöverskottminskarutsläppenavCO ochHC.

som Användstill tungafordonbåde dieselmotorerochottomotorermedleanbumt exgasmotorer.

DME: Dimetyleter.

-11-

Nedan visas cmissionsvärden ur tabellen idiagramform.

A m N NOxemissionermedolikamotor-och bränslekombinationerförtungafordon m r a a a WW

ENOxövreintervall----—‘ ENOx .

I

71.5.á 1.5-2Ls-af v .

. N m 8 s

Figur 10: NOx emissioner tunga dagens teknik -

AB W. bränsle-kombinationerför fordon 8 HCemissionermedolikamotor-och tunga M .m wm m. k EHCövreintervall - - EHC

M

n.

u.

.ma.. 0m m oo.n m.. On mJ

o N 8

Figur 11 HC emissioner för tunga fordon dagens teknik . -

A8 SVENSKmu:,{0vN|Nc C0 emissioner. medolika- motor-ochbranslekomblnatloner~ ~ - .IIOrmm-rc:Wu

COemissioner

8 I 2 3 5

Figur 12. CO emissioner för tunga fordon dagens teknik -

f,‘.{§.{g:,’ENrfiKcPartlkelemisslonermedollkamotor-ochbrânslekombinatloner .normrzrrcavru 0.4

ä Partlkøleriüsslonerowe lnlevvall Panlkeiomissioner u

6 1

—

.o8 v o.2. d m:

S 2 3 å iêêêê

3 §a’5§§ 2

w å

Figur 13: Partikelemissionerför tunga fordon dagens teknik -

Kommentarer

Emissioner under Euro 2 gränserna demonstrerades med diesel för stadsbussar redan 1990 v 53. Sedan dess har inga motorer med nämnvärt lägre emissioner introducerats i

nya Sverige 54-65. I USA finns däremot motorer med avsevärt lägre emissioner av HC och

partiklar. Den använda tekniken är självfallet också tillärnpbar på europeiska motorer om

kravnivåema skärps.

De etanolmotorer säljs till bussar i Sverige representerar p s s som för dieselbussarna ca 0 som 1990 års tekniknivå 10-1 66-68. Nyligen har en etanolrnotor till lastbilar introducerats av Volvo, den bygger också på enkla typ konvertering, varför emissionsnivån är

men samma av snarlik 69. I USA har Detroit Diesel DDC sålt metanolrnotorer till bussar, där

emissionsnivån för NO; varit avsevärt lägre motsvarande ca 2 g/kWh 70. Med hänsyn

-

till inverkan körcykel, marginaler har vi dock bedömt 3 g/kWh som mera taget av mm representativt för europeiska förhållanden. Samma motor har också certifierats för etanol,

optimering varför emissionsnivån varit snarlik de svenska motorerna 70-73. men utan Avgasåterföring extern EGR har trots den stora potentialen inte introducerats på någon av

de nämnda DDC motorn har i viss mån intern EGR vilket förklarar en del av

motorerna. skillnaden. Övriga publikationer alkoholrnotorer indikerar att ungefär samma

om emissionsnivå kan nås 74-82. Utvecklingen på alkoholrnotorer med

som nämnts ovan dieselprincip har inte drivits lika långt tekniskt för gasmotorer med ottoprincip.

som

RME generellt alltid något högre NOx än dieselbränsle 49. HC emissionema är 0 ger sett lägre i vissa fall mycket lägre. Om HC mäts på samma sätt som i dieselavgaser, erhålls ett

lågt värde RME:s höga kokintervall, 300-350 9C. Ledningen till instrumentet värms

p g a

till 180 9C. HC kondenseras i avgassystemet och på vägen till mätutrustningen. upp Instrumentet mäter således endast gasformiga kolväten. En del av HC mäts istället som

partiklar.

DME är relativt bränsle rönt stor uppmärksamhet under det senaste året SAE 0 ett nytt som kongressen 1995 FoU-insatser bl l-laldor Topsøe, Tekniska Högskolan i

genom av a Danmark, Navistar, AVL och Amoco 88-91. Detta projekt är ett utmärkt exempel på j

samarbete mellan högskola, motorindustri, oljebolag och ett konsultföretag. DME kan

‘ tillverkas eller syntesgas framställd från biomassa. Processen påståsvara

av naturgas energieffektivare och billigare än motsvarande för att tillverka metanol från

processer g

råvaror. Eftersom inga kommersiella motorer finns i dag för DME kan endast en samma uppskattning emissionema göras utifrån de ovan nämnda referenserna. Eftersom

av

inte använts vid dessa har inverkan katalysator inkluderats vid vår katalysator tester av en värdering emissionspotentialen. Ytterligare fördel är att bulleremissionema kan

av en komma ligga på låga nivå för ottomotor. Detta beror på minskad

att samma som en tändfördröjning p g a att bränslet har såhögt cetantal.

Volvo har kommersialiserat de bästa gasmotorema med s k lean bum teknik 0 en av

dvs luftöverskott. Volvo själva NOx nivå under 2 g/kWh i magermotor, stort anger en ECE R49 83. Tester på MTC konfirmerar med bred marginal underskrider den

att man nivån ej publ. än. Biogas och LPG har förutsättningar att nå samma emissionsnivåer. De

biogasbussar MTC har gjort har i samtliga fall uppvisat högre nivåer beroende tester på som

teknik 84. Dessa värden har därför inte tagits med här. Motorer med

sämre trevägskatalysator TWC har potential till ännu lägre NOx emissioner än lean burn

teknik,85 Publicerade emissionsdata för LPG med TWC från finska Sisu och VTT har

tagits med i tabellen 86, 87. En lastbil från Sisu kommer inom kort att testas på MTC. Ytterligare fördel med gasdrift jämfört med diesel är att gasmotorema är ottomotorer med

mycket lägre ljudnivå än diesel. En aspekt som dock bör beaktas är de diffusa utsläpp av en

förekommer i distributionssystemet och kan vara väsentligt högre än för gas som som flytande bränslen. De totala VOC utsläppen i ett LCA perspektiv kan därför öka markant jämfört med våra värden. Slutligen ska nämnas att alla motorer med ottoprincip har en avsevärt lägre energiverkningsgrad än motorer med dieselprincip.

5 FRAMTIDA TEKNIKNIVÅ

5.1 Lätta fordon Vår bedömning av den framtida potentialen framgår av tabell 3 nedan. I övrigt har samma kriterier använts som tidigare. Värt att notera är att nivåerna i tabellen avser vad som kan uppnås tekniskt. I det fall avgasreglema inte skärps iden omfattning som indikerats i tabellen, minskar också sannolikheten för att de emissionsnivåer som avsesför den bästa tillgängliga tekniken inte heller kommer att finnas i kommersiellt tillgängliga fordon.

Kommentarer 0 För bensindrift kommer alla emissionsgränsvärden utom gränsen för kolväten att vara redundanta. Detta beror på gränsen för kolväten skall klaras måste teknik användas

att om för att minska kallstartemissionema, vilket samtidigt kommer att ge en kraftig minskning av övriga emissioner. Samma resonemang gäller även för övriga ottomotorer. De åtgärder för att minska kallstartemissionema som används på bensinmotorer kommer att ha god effekt även alkoholrnotorema. Även lösningar speciella för alkoholbränslen

en kan komma i fråga 93, 94. VOC och CO kan därför sänkas avsevärt. NOx ligger med likvärdig teknik generellt något lägre för alkoholer än för bensin p g aden lägre förbränningstemperaturen 50. En annan möjlig teknik för alkoholmotorer till personbilar är att konvertera en dieselmotor till alkoholdrift 95-97. Sannolikt kan en väsentligt lägre NOX- och partikelnivå nås än med dieselbränsle, och därmed kan i stort sett ottomotors emissionsnivå och dieselrnotoms verkningsgrad kombineras. Trots den intressanta potentialen har den dock vissa nackdelar, vilket gör att vi betvivlar att den kommer att användas kommersiellt i större skala under denna tidsperiod. Motorn kan inte göras bränsleflexibel FFV, varför den inte kan användas annat än i speciella flottor innan ett distributionssystem för alkoholer byggts upp. Gasbränslena ger en emissionsnivå minst lika låg som bensin, med undantag av totalkolväten som för natur- och biogas kan ligga något högre p g a låg metankonvertering i katalysatom. Katalysatorer med högre aktivitet på metan håller på att utvecklas men torde under en överskådlig framtid inte kunna nå samma aktivitet som katalysatorer anpassade för tyngre kolväten. En fördel i sammanhanget för gas är dock de bättre kallstartegenskapema som ger lägre emissioner av HC och CO under kallstartfasen när katalysatom ännu inte fungerar 47. Kolväten från gasmotorer är också mindre hälsofarliga än från bensin och diesel. Utsläpp av gas i distributionssystemet bör också beaktas enligt tidigare kommentarer.

Gräns Års Emissionskomponenter, g/km Bränsle mod NOx voc CO Part Rening Anm Tier 78 0,62 0,41 2.1 0,124 HC Tier 93 0,25 0,25/0,16 2,1 0,05 HC/NMHC

Motorer av Otto-typ BAT Bensin 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Bensin Mk2 Metanol FFV 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Bensin Mk2 MetanolFFV 2005 0,04 0,025 0,2 0,005 TWC M50 MetanolFFV 2005 0,03 0,025 0,2 0,005 TWC M85 Etanol FFV 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Bensin Mk2 Etanol FFV 2005 0,04 0,025 0,2 0,005 TWC E50 Etanol FFV 2005 0,03 0,025 0,2 0,005 TWC E85 Biogas 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Naturgas 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Motorgas 2005 0,05 0,025 0,2 0,005 TWC Motorer av diesel typ BA T Diesel 2005 0,25 0,025 0,1 0,025 Ox. kat Mkl diesel Diesel 2005 0,25 0,025 0,1 0,01 Kat filter Mkl diesel RME 2005 0,25 0,025 0,1 0,02 Ox. kat RME 2005 0,25 0,025 0,1 0,01 Kat filter DME 2005 0,1 0,025 0,1 0,005 Ox. kat uppsk. fr. litt. Tabell 3: Framtida state-of-the-arr emissionsnivâ för olika drivmedel till lätta fordon.

För dieseldrift kommer NOx och partiklar fortfarande attvara ett problem 27-29, 32.

Partikelproblemet kan lösas med partikelfilter 58. NOx kan minskas med mera EGR 92

och på sikt NOx reducerande katalysator 59. 65. Vår bedömning är dock att NOx

även en

nivån fortsättningsvis kommer ligga högre än för Övriga emissioner medför

att ottomotorer.

inga nämnvärda problem.

RME utsläppsbild snarlik en dieselmotor körd på dieselbränsle. NOx emissionema

ger en

brukar ligga något högre, med anpassning EGR finns potential till ungefär

men av mm

samma emissionsnivå.

En motor speciellt utvecklad for DME kan finnas tillgänglig med denna tidshorisont om en

viss efterfrågan finns 88-91. I princip rör det sig om en dieselmotor vars

insprutningsutrustning för DME. Denna konvertering är enklare än motsvarande

anpassats

dieselmotorer till alkoholdrift. Tankar och tankningsutrustning är dock

konverteringar av

1‘ Årsmodell införande gränsvärdeniUSA/Kzuifomiensuccessivti vissafall, samtårsmodellnär

avser av dentekniknivzlsomavsesi tabellenharuppnåtts, S VOC: Volatile OrganicCompounds llyktigu organiskaföreningar.Sevidarefotnot

-

-16-

mer komplicerad och dyrare än för diesel och bensin. Komplexiteten är här av samma

storleksordning för LPG. Ytterligare fördelar med DME är tystare gång än diesel och

som

ingen sotbildning vilket medför låga partikelutsläpp.

5.2 Tunga fordon Vår bedömning den framtida potentialen framgår av nedanstående tabell. I övrigt har samma

av kriterier använts tidigare. Värt att notera är att nivåerna i tabellen avser vad som kan

som uppnås tekniskt. I det fall avgasreglerna inte skärps iden omfattning som indikerats i tabellen, minskar också sannolikheten för att de emissionsnivåer som avsesför den bästa tillgängliga tekniken inte heller kommer att finnas i kommersiellt tillgängliga fordon.

Gräns Års Emissionskomponenter g/kWh Bränsle mod N0x HC CO Pan Rening Anm Euro 1 92/93 8,0 1,1 4,5 0,36 ECE R49 Euro 2 95/96 7,0 1,1 4,0 0,15 ECE R49 Euro 3 2000 5,0 0,6 2,0 0,10 ny körcykel Euro 4 2004 3,5 0,5 1,5 0,08 uppsk. gräns Motorer av diesel-typ Diesel 2005 3,0 0,10 0,5 0,05 BAT Mkl diesel Diesel 2005 3,0 0,02 0,05 0,04 Ox. kat Mkl diesel Diesel 2005 3,0 0,02 0,05 0,01 Kat filter Mkl diesel Metanol 2005 1,0 0,02 0,1 0,01 Ox. kat Etanol 2005 1,0 0,02 0,1 0,01 Ox. kat RlVIE 2005 3,0 0,02 0,05 0,04 Ox.kat 100%RME RME 2005 3,0 0,02 0,05 0,01 Kat filter 30 % RME RME 2005 3,0 0,02 0,05 0,01 Kat filter 5 % RME RME 2005 3,0 0,02 0,05 0,01 Kat filter Scafi 101 RME 2005 3,0 0,02 0,05 0,01 Kat filter 100 % RME SME 2005 1,0 0,1 o,o1o,o1 Ox.kat Motorer av otto-typ Biogas 2005 1,0 0,1 0,01 0.0l Ox. kat Naturgas 2005 1,0 0,1 0,010.01 Ox.kat Motorgas 2005 1,0 0,1 0,010,01 Ox.kat Tabell 4: Framtida state-of-rlze-art emissionsnivå för olika drivmedel till tunga fordon.

Kommentarer

Framtida gränsvärden är osäkra och kommer saken att sättas efter vad som är möjligt med 0

dieselteknik. I Europa diskuteras fortfarande kravnivån för Euro 3 till år 2000. Inte

framtida

USA eller Kalifornien har ännu föreslagna nivåer sträcker sig så långt som till år

ens som

2005. I Kalifornien torde N0x störst intresse, och gränser på 1,5-2,5 g/bhp-hr 2-

vara av

3.4 g/kWh, till 3,5 g/bhp-hr 4.7 g/kWh. har diskuterats.

ev upp

För dieselmotorer kommer troligen EGR avgasåterföring att introduceras till USA 1998 och tillEuro 3 år 2000, vilket ger en NOx sänkning med ca 30 % om måttlig EGR används 62, 64. Med den tekniken kan 5 g/kWh nås. EGR används f ö redan i dag i personbilsdieslar, där NOx kan reduceras med faktor l,5-3i i den amerikanska körcykeln. en Körcyklema för lätta fordon är ganska låglastbetonade, och vid höga laster används idessa motorer i dag ingen EGR. Tunga fordon arbetar vid högre laster än lätta fordon, varför potentialen med måttlig EGR inte är riktigt lika Ökade EGR-mängder till fordon stor. tunga möjliggör en ytterligare sänkning av NOx, varvid ca 3 g/kWh kan nås 62, 64, 92, 93. Dessa sänkningar av NOx ernissionema kan sannolikt nås utan att bränsleförbrukningen ökar 62, 64. En kompletterande teknik kan vara s k DeNOx teknik, där NOx kan reduceras i syrerik miljö m h akolväten. Denna teknik håller nu på att kommersialiseras för personbilar, och är även användbar for ottomotorer. l detta fallet krävs dock att tyngre kolväten än gaser metan, LPG m fl används som bränsle t ex bensin. - 0 För alkoholmotorema antas att EGR införts p s s som för diesel 77, 99. Emedan alkoholer inte ger några problem med sotbildning kan dock högre EGR flöden användas utan att det ställer till problem i motorerna, varför även NOx reduktionen blir mycket större. En nivå under l g/kWh torde inte medföra några större problem. Tunga motorer kan självfallet också konverteras till ottomotorer på samma sätt som tunga gasmotorer. Både TWC 100 och lean burn förbränningssystemen är möjliga. Genom att förbränningstemperaturen är lägre än för de flesta andra bränslen och på grund av att alkoholema kan förbrännas vid högt luftöverskott och/eller stora EGR mängder kan NOx emissionema bli väsentligt lägre än för gasbränslena och bensin. Det hittillsvarande låga intresset för denna typ av motoroch bränslekombination har dock medfört att alternativet inte tagits med i tabellen. 0 RME ger ungefär samma utsläppsbild som diesel. NOx emissionema brukar ligga något högre, men med anpassning av EGR mm finns potential till ungefär samma emissionsnivå. 0 För DME kan här den fulla potentialen realiseras. Genom att EGR tillämpas kan NO; g emissionema sänkas under l g/kWh 88-91. Genom att det fortfarande är fråga om en dieselmotor kan låga HC och CO emissioner erhållas, samtidigt som bränslet p s s som alkoholer inte ger upphov till några sotemissioner och har därmed låga partikelutsläpp. l Bulleremissionema kan ligga på samma nivå som en ottomotor. 0 Gasbränslena har i ottomotorer potential till avsevärt lägre NOx emissioner än diesel. Detta oberoende om lean bum dvs förbränning med stort luftöverskott, 101-103 eller TWC teknik 85 används. Den senare kan ge de lägsta NOx emissionema, men har en del andra nackdelar som ext de höga terrniska belastningar som uppstår vid förbränning vid stökiometriskt förhållande mellan luft och bränsle. Emissionema av totalkolväten THC och CO ligger för en ottomotor före kat generellt alltid högre än för en dieselmotor. Eftersom kolvätena från en gasmotor är av en mera harmlös karaktär, och CO från tunga fordon inte är något stort problem, innebär inte detta någon nämnvärd nackdel. Katalysatorer som är effektiva att oxidera metan har varit svåra att utveckla. Det är möjligt att framtida europeiska avgasregler tillåter att metan räknas bort från totalkolvätena NMHC, vilket gör det lättare att klara kolvätegransvärdet. Emedan metan är en mycket potent växthusgas är det dock viktigt att minimera utsläppen. Partikelutsläppen är i gengäld alltid mycket låga för gasmotorer av ottotyp. För motorer med TWC finns möjlighet att nå ännu lägre emissionsnivåer än med lean bum. Detta gäller framförallt för NOx, där nivåer under 0,1 g/kWh vid stationära förhållanden har demonstrerats under laboratorieförhållanden. Huruvida denna nivå kan åstadkommas i en transient körcykel och med hänsyn till åldring etc. är lika självklart. Utsläpp av gas i distnbutionssystemet bör

.18-

också beaktas enligt tidigare kommentarer. Slutligen ska nämnas att alla motorer med ottoprincip har en avsevärt lägre energiverknings grad än motorer med dieselprincip.

6 OREGLERADE EMISSIONER Nedan har en sammanställning gjorts för oreglerade emissioner med olika drivmedel till lätta och tunga fordon. Ytterligare fördjupning i ämnet görs i bilagoma l och där bl a inblandning av etrar i bensin samt refonnulerade kvaliteter av bensin och diesel diskuteras. Vi vill dock med kraft framhålla att detta område är mycket svårare än det tidigare och att de slutsatser som kan dras inte är lika självklara och entydiga som för reglerade emissioner 104-108. Stora kunskapsluckor finns alltjämt, och särskilt gäller det för de alternativa bränslena. Behovet av FoU-insatser här är stort. Bedömningama gäller endast for dagens telmiknivå. Eftersom nuvarande state-of-the-art tekniknivå för ett flertal av motor- och bränslekombinationema givit så låga emissioner av oreglerade emissioner att dessa ofta ligger på eller under detektions gränsen torde den framtida tekniknivån med generellt sett lägre reglerade emissioner även minska de oreglerade ernissionema markant. När mätningar görs vid MT C av oreglerade emissioner med olika bränslen körs fordonen ofta katalysator för öka mämoggrannheten 18, 49. Även

utan att om mätmetodema med all säkerhet också kommer att förfinas i framtiden har vi inte bedömt det möjligt att uppskatta den framtida nivån för oreglerade emissioner. I de sammanfattande tabellerna har avsiktligt inga numeriska värden använts, emedan vi med hänvisning till ovanstående inte anser det vara möjligt att kvantifiera de oreglerade ernissionema med tillräcklig noggrannhet. Med nuvarande kunskapsbas kan detta möjligen göras för ett fåtal motor- och bränslekombinationema, som t ex för diesel och etanol l 13.

av Förbättrade dieselbränslen och i synnerhet bensiner mycket stor effekt ur hälsosynpunkt

ger en på befintliga fordon med dålig avgasrening och för tvåtaktsmotorer av alla typer. Utsläppen av cancerframkallande ämnen kan i många fall minskas 5-l0 ggr vid övergång från konventionella bränslen till dieselbränsle Mkl respektive alkylatbensin. På köpet erhålls också en sänkning

av av NOx-utsläppen med 5-25 % på befintlig fordonspark.

6.1 Lätta fordon 6.1.1 Allmänt oreglerade föroreningar i avgaser från personbilar med ottamotor.

om Många oreglerade föroreningar i personbilsav gaser förekommer i låga halter, särskilt från katalysatorbilar. Eftersom många är cancerfrarnkallande utan någon tröskelnivå för effekter är det dock viktigt att de reduceras till lägsta tekniskt möjliga nivå. För att få väl mätbara mängder och hålla osäkerheten i mätningarna på acceptabel nivå utförs ofta mätningarna på

en fordon med syresondsstyrd bränsletillförsel men med katalysatom bortmonterad. Detta ger utsläpp under längre mätperiod väl motsvarar utsläppen under de första minuterna efter

en som kallstart då katalysatom ännu inte nått full driftstemperatur. Vid de mätningar som utförts på MTC i två olika projekt och tidigare utförts bilavgaslaboratoriet i Studsvik kan man dra följande slutsatser när normal handelsbensin jämförs med alkylatbensin och metanol: CO- liksom HC- utsläppen varierar i ringa omfattning mellan bränslena medan NOx-utsläppen sänks med 25% vid användning alkylatbensin jämfört med standardbensin. För metanol

ca av bör också NOx-utsläppen minska enligt teoretiska överväganden och enligt andra laboratoriers resultat. Den relativt största rniljövinsten med metanol, etanol och alkylatbensin som bränslen i ottomotorer ligger dock i den kraftiga minskningen av främst partikelbuma mutagena ämnen

olika PAH liksom for bensen och andra där reduktionen utsläppen är 90% som aromater av

eller jämfört med normal bensin. Däremot ökar utsläppen av vissa aldehyder ca 20% för

mer alkylatbensin och till 5 för metanol vid drift utan katalysator vilket dock inte bedöms

upp ggr utbalansera miljövinsten på övriga områden. Påverkan på utsläppen av l,3-butadien är osäker

teoretiska grunder bör metanol och naturgas ge i princip nollutsläpp av denna på men ren sistone uppmärksammade Utsläppen av fotokemiskt aktiva ämnen minskar kraftigt

cancerogen. med alla nämnda alternativ till dagens bensin, men några siffror kan inte ges då nästan

tre ovan alla resultat från forskning utomlands har utförts på sk M85- respektive E85-bränslen där 15 %

vanlig handelsbensin inblandats i alkoholen. Det E85-bränsle som saluförs i Sverige för

försöksbilar har ingen inblandning av handelsbensin utan i stället en inblandning av isomerat, dvs lätta isoparaffiniska kolväten. Därmed torde ytterligare miljövinster uppstå och minska

väsentligt jämfört med E85 med handelsbensin. hälsofarligheten

6.1.2 Polyarømatiska kolväten PAH

Det är tidigare visat begränsning PAH-halten i bensin kraftigt reducerar PAH-

att en av utsläppen med Med ledning uppgifter från bilavgaslaboratoriet i Studsvik torde

avgaserna. av med normal bensin 50% PAH-utsläppen komma från bensinens PAH-innehåll l 13. Med

ca av

bensin enbart bestod av alkylat isoparaffiner minskades PAH- och en extrem som partikelutsläppen, liksom effekt och TCDD-receptoipåverkan med 90%. Detta

mutagen innebär och olefiner kan beräknas stå för ca 40% av AH-utsläppen

att aromater

Eftersom det viktigt begränsa utsläppen av bensen, som genom exponering

man anser att utanför yrkesmiljön upphov till storleksordningen 10 leukemifall per år i Sverige,

antas ge av borde det minst lika viktigt att begränsa aromat- och polyaromathalten i bensin. Enbart

vara

lungcancerfall i Sverige orsakade luftföroreningar är flera hundra och en stor andel antalet av

kan orsakade PAH-utsläpp från bensindrivna bilar. Imiljöklass 1-bränslen är av dessa vara av det således självklarhet att reglera PAH-halten.

en

Den del bensinen är katalytiskt reformerad får under processen sin PAH-halt

av som mångdubblad och eftersom ingen destillation förekommer efter reformeringsprocessen hamnar

alla dessaPAH-kolväten i den färdiga bensinen. En destillation av reformatet skulle kunna

halten PAH drastiskt dock naturligtvis till extra investerings- och driftskostnad. minska av en

Reformulerad bensin är försvenskning det amerikanska refonnulated gasoline som

en av innebär ändring sammansättningen såatt mängden giftiga ämnen i bensinen minskas

en av liksom mängden ämnen upphov till marknära ozon och fotokemisk smog. I

av som ger praktiken innebär detta sänkning och olefinltalttl bensinen liksom en sänkning av

en av aromat ångtrycket för minska avdunstningen. En detaljerad beskrivning av bensin finns i

att mera

bilaga

6.1.3 Användning oxygenater i blandbränslen

av När det gäller inblandning oxygenater i bensin framhålls ofta att NOx-utsläppen ökar. I ett

av

genomfördes vid bilavgaslaboratoriet SNV PM 1812 prövades att använda 5% projekt som

bensin omställning bränsletillförseln. För 5 olika bilar utan katalysator fick etanol i utan av

genomsnitt vid +22°C, +5°C och -10°C signifikant 90% sänkning av CO-utsläppen man i en

sänkningar HC och NOx-utsläppen signifikanta. Det synes därför medan mindre av var

låginblandning kan signifikant sänkning av CO-utsläppen sannolikt att av oxygenater ge en medan HC och NOx-utsläppen knappast påverkas mätbart.

gäller inblandning alkoholer i bensin är det väsentligt att detta utförs under sådan När det av

faller utanför specifikationerna. Ångtrycks- och kontroll att ångtrycken inte förångningsspecifikationema måste uppfyllas även vid utminutering i detaljhandeln såatt inte

alkoholer blandas i vid pump eller i distributionssystemet i en basbensin som inte är avsedd for ändamålet.

6.1.4 Metanol och etanol Båda dessa alkoholer ger jämfört med dagens bensin upphov till mycket låga utsläpp av PAH, bensen och andra aromater, och för metanol även obetydliga utsläpp av olefrner. Med dagens motortelmologi är dock utsläppen av formaldehyd och for etanol även av acetaldehyd större. Det totala utsläppet av aldehyder från bensin inkluderat aromatiska aldehyder och aldehyder med fler än 2 kolatomer är dock inte mycket lägre och toxiciteten för många av dessa aldehyder är dåligt känd. Sammanfattningsvis kan man anta att rena alkoholer använda i dedicerade motorer ger upphov till en totalt sett mycket mindre hälsopåverkan än dagens motorbensin. Alkoholema också upphov till lägre utsläpp fotokemiskt aktiva substanser.

ger av

6.1.5 Maximal syrehalt Det finns redan idag fordon som i sitt styrsystem för bränsleinsprumingen klarar av väsentligt större utmagring högre syrehalt än vad som kan komma att anges i framtida miljöklasser. Bränslen med höga oxygenathalter kan ge positiva effekter på avgasemas hälso- och miljöfarlighet, främst genom minskat aromatbehov. För gamla fordon utan katalysator minskar också utsläppen av hälsofarliga kolväten p g aden utmagring som åstadkoms genom högre syrehalt. Det vore därför lämpligt att även bränslen med hög eller mycket hög oxygenathalt skulle kunna få en plats i miljöklassningssystemet om de används för en sluten krets av lämpliga fordon och bränslet i övrigt uppfyller kriterierna för miljöklassifrceringssystemet.

6.1.6 Gasbränslen Vid drift med metan som bränsle i lätta fordon används normalt ottomoâ urer försedda med trevägskatalysator TWC. Det bildas mycket små mängder av kolväten med mer än 1 kolatom och i praktiken är det endast oförbränd metan och formaldehyd som är bränsleberoende avgasföroreningar. I den mån andra föroreningar uppmätts är det sannolikt förbränningsprodukter härstammande ñån smörjolja, eller möjligen härrörande från de tyngre kolvätena i naturgas. Detta innebär att metandrivna motorer har potential för att ge extremt låg hälsopåverkan från oreglerade avgasföroreningar. För propandrift förmodas att valet av motor-typ blir drivs ekvivalent bränsle-luftförhållande och avgasrening sker med

ottomotor som 3‘3x2igskatalysator.Även här får räkna med mycket låga utsläpp av hälsofarliga ämnen i

man seiriivolatil fas och partiklar, medan det finns flera gasformiga hälsofarliga ämnen dock i mycket låga halter när katalysatom är driftvarm och i gott skick. De hälsofarliga ämnen som kan förekomma är aldehyder med l till 3 kolatomer och dessutom eten och propen. 6.1.7 Sammanställning av oreglerade emissioner för lätta fordon I tabell 5 nedan har en sammanställning gjorts av några av de oreglerade emissionerna för olika motor- och bränslekombinationer till lätta fordon.

Avgas- Luftvägar Långtidseffekter Hälsoeffekter Bränsle rening NOx Panik- Aldehy- PAH Alkener summering

der 7 8

lar mut. Motorer av otto-typ Bensin Mk3 TWC iO i0 i0 i0 :0 :tO referens

TWC -° + Alkylatbensin + + + - 5% etanol TWC :tO + - + + + Etrar TWC i0 + - + i0 + FFV bensin TWC :o 21:0 :o :tO :o m

-

+2

Motorer av diesel-typ

Tabell 5: Oreglerade emissioner olika drivmedel till lätta fordon

6.2 Tunga fordon

6.2.1 Analysmetoder för oreglerade emissioner Analys oreglerade utsläpp från fordon har främst inriktats på att identifiera och

ax tunga kvaiitifiera effekt, i sin tur kanleda till cancer. Ett testbatteri har

ämnen, som ger mutagen som

Tätortsprojektet. I detta testbatteri spelar polycykliska aromatiska kolväten en utvecklats av

roll vid sidan de biologiska korttidstester. Arnes test och TCDD- receptorbindningstest. stor av

visat sig lämpliga. Alkener och aldehyder ingår i testbatteriet. Utöver de ämnen. som ger som

effekt, finns i från fordon ämnen, är irriterande på slemhinnorna mutagen avgaserna tunga som

5 Formaldehyd,acetaldehydochacrolein 7 PolyaromatiskaföreningarPAC ochPAH, samtmutagenicitetenligt AmestestochTCDD.

Alkener eller oletiner someten,propenochl.3-butadien 9 Parentesinnebäratteffektenärsäkerställdmenringa. m FFV bilarnainte optimeratsför bensinochdärförärnågotsämreänreferensen.

Observeraatt 2 AvdunstningenfrånM50 ökarjämfört medbensin. n FFVbilarnainteoptimeratsför bensinochdärförärnågotsämreänreferensen.

Observeraatt 3 AvdunstningenfrånE50ökardock någotmindreänför M50 jämfört medbensin. u Resultatenför biogasärosäkrapg abegränsatunderlag.

l :5 Resultatenförnaturgasärosäkrap g abegränsatunderlag. i Resultatenförmotorgnsärosäkrap gabegränsatunderlag.

och påverkar sjukdomar i de övre luftvägama. Kvävedioxid. partiklar och formaldehyd är exempel på sådana ämnen.

6.2.2 Miljöklassat dieselbränsle Övergången från traditionellt dieselbränsle till dieselbränsle miljöklass l Nlkl har minskat av utsläppen av mutagena ämnen som ext PAH med minst 80 %. Likaså har den mutagena effekten minskat med minst 80 % 49. Fordonen, som ingår i undersökningen 49, är från 1989 och nyare. Kväveoxid- och partikelutsläppen minskade med 5 10 respektive 10 15 %. - - Aldehydutsläpp är mera fordonsberoende än brånsleberoende. En oxiderande katalysator minskar utsläppen av mutagena ämnen ytterligare. Partikelutsläppen minskar med upp till 20 % och även aldehydutsläppen minskar med en oxiderande katalysator. En oxiderande katalysator kan öka kvävedioxidandelen N02 av kväveoxidema kraftigt, även om summan kväveoxider NOx inte påverkas. Det finns dock katalysatorer, inte har som denna omvandling av NO till N02. Ett panikelfilter kan filtrera bon över 90 % partiklarna. av I det följande görs jämförelse med NIkl-dieselbränsle i konventionell dieselmotor, dock utan katalysator.

6.2.3 Etanol Etanoldrivna fordon utan katalysator har undersökts vad gäller PAH-utsläpp och mutagen effekt med resultatet att de inte är sämre än Mkl-drivna fordon. Resultaten är osäkra låga p g a nivåer 42 eller l8. Med katalysator ligger mutagena effekten nära detekterbarhetsgränsen. Etenutsläppet kan vara förhållandevis högt utan katalysator. Oxiderande katalysator har god effekt på eten. Lägre NOx- och partikelutsläpp ger mindre påverkan på övre luftvägar. Det bör också påpekas att etanolen har haft tillsats av tändforbättrare. Två tändforbättrare, typer av Avocet® och Beraidø, har med ungefär likvärdiga resultat. testats

6.2.4 RME RME ger låga PAH-utsläpp, men visade sig trots det ge något högre mutagena effekter än Mkl 27. Det ökade kväveoxidutsläppet med RME bör påpekas. Partiklama består till största delen av adsorberade bränsledroppar, varför en oxiderande katalysator troligen ger en panikelminskning med uppskattningsvis 50 %.

62:5 Gasbränslen Gasbränslen biogas och CNG i ottomotor med lean bum ger mutagen effekt lika som eller lägre än Mkl diesel MTC 9434 och publicerat material. Kolväteutsäppet består till största delen av metan, som från hälsosynpunkt är harmlöst. Låga NOx- och låga partikelutsläpp. liksom låga formaldehydutsläpp ger mindre påverkan på övre luftvägar. De provade gasdrivna fordonen var försedda med katalysator. Teoretiskt borde ren metan huvudbeståndsdelen i - CNG ge nollutsläpp av PAH och mutagena ämnen från förbränningen. I den mån andra föroreningar uppmätts är det sannolikt forbränningsprodukter härstamrnande från smörjol eller möjligen härrörande från de tyngre kolvätena i naturgas. För att få extremt lågförorenande metanmotor for tunga applikationer måste oljeförbrukningen sänkas. Detta innebär att metandrivna motorer har potential för att ge extremt låg hälsopåverkan från oreglerade avgasföroreningar. En generell kommentar om ottomotorer som antingen drivs vid lambda l eller som lean burn motorer är att om bränsletillförselregleringen fallerar, speciellt när katalysatom är eller blir skadad så kan emissionema av oreglerade föroreningar öka mycket kraftigt. Detta observeras inte lätt. eftersom körbarheten inte nödvändigtvis påverkas negativt. För dieselmotorer kan i

-23-

dag mycket god långtidsstabilitet förväntas, och i de fall de drivs med dieselolja uppstår

en oftast klan synlig rök i de fall där utsläppen av oreglerade föroreningar är förhöjda.

en 6.2.6 Sammanställning oreglerade emissioner tunga fordon

av I nedanstående tabell har en sammanställning gjorts av några av de oreglerade emissionema för olika motor- och bränslekombinationer till tunga fordon.

Avgas- Luftvägar Långtidseffekter Hälsoeffekter Bränsle rening NOx 27 Partik- Aldehy- PAH Alkener summering

lar der 28 29 30

mut. Motorer av diesel-typ

Motorer av otto-typ

Tabell 6: Oreg/erade emissioner olika drivmedel till tunga fordon.

7 SLUTSATSER

Som har de flesta motor- och bränslekombinationema stor potential for framtida

synes emissionsreduceringar. Att entydigt utsenågot enskilt bränsle till det miljomassigt basta alternativet är svårt, särskilt som utsläppen bör betraktas i ett livscykelperspektiv. Det sistnämnda har dock legat utanför for denna sammanställning. Därtill är det underlag

ramen

finns för reglerade och i synnerhet för oreglerade emissioner alltför begränsat. Behovet av som FoU inom detta område är stort. Med det underlag som finns kan möjligen sägas att

Z7För dekombinationersombedömtstill +eller+ för inverkanavNOXpå luftvägarförutsättsattden oxiderandekatalysatominteökarNO; andelenavNOX,KatalysatoremapåfordonsomtestatspåMTC har ibland haft högNOz-;tndel is Formaldehyd,acetaldehydochacrolein 29PolyaromntiskaföreningarPAC ochPAH. samtmutagenicitetenligtArnestestochTCDD. 30Allcenereller oletiner och 1,3-butadien

someten.,propen 3‘ lvlkl genomsin lågasvavelhaltmöjlighetattanvändaeneffektiv oxiderandekatalysator.

ger 32Mkl sin lågasvavelhaltmöjlighetatt användaeneffektiv oxiderandekatalysatorkombinerad

ger genom medpzutikelñltret.

gasbränslen idag har ett viss försteg fore andra bränslen. De främsta fördelarna är: kallstanemissioner for lätta fordon, reglerade emissioner för tunga fordon samt oreglerade emissioner för alla typer av fordon. Det relativa forsprånget torde i någon mån kunna behållas även inom tidshorisonten till år 2005. Inom överskådlig framtid, troligen förbi år 2005, kommer gamla bilar personbilar utan katalysator att stå för en dominerande del av avgasutsläppen i Sverige, främst när det gäller hälsofarliga föroreningar. För att minska hälsopåverkan från dessa fordon bör de försörjas med reformulerade bränslen. Eftermontering av reningsutrustning för såväl lätta som tunga fordon där så är nödvändigt och möjligt är en kompletterande lösning. En förutsättning för att en positiv utveckling avseende alternativa bränslen skall komma till stånd är att Sverige i internationellt samarbete anger de framtida utvecklingslinjema och kravnivåema. Därigenom kan motor- och fordonstillverkare samt drivmedelsleverantörer koncentrera sina utvecklingsresurser och ges den framförhållning som är nödvändig för att utveckla och producera kostnadseffektiva och väl fungerande lösningar. Vår bedömning är dock att utvecklingen av motor- och bränslekoncept inte är den egentliga styrande faktorn utan det är i stället drivmedelsproduktion och uppbyggnad av infrastruktur för distributionen.

8 REFERENSER

Naturvårdsverket: Trafik och miljö. Naturvårdsverket Rapport 4205, 1993.

Banverket, Luftfartsverket, Sjöfartsverket, Vägverket: Trafikverkens Miljörapport

1993, Publikation 1994:92, 1994.

Banverket, Luftfartsverket, Sjöfartsverket, Vägverket: Trafikverkens Miljörapport

1994, 1995.

Luftfartsverket: Beskrivning av emissionsberäkningar för trañkverkens miljörapport

1994.

Vägverket: Miljörapport 1994, Publikation 1995:14, 1995.

Vägverket: Miljörappon 1994, underlagsrapport, Publikation 1995:15.

International Energy Agency IEA: Cars and Climate Change. OECD, Paris. 1993.

Gadefelt B.: Dieselrnotom och dess avgasemissioner. Dieselrnotom och miljön, Scania

Miljöseminarium om Dieselavgaser, Scania, 1988.

Nylin Editor.: Dieselrnotom och miljöfrågan. Scania, 1991.

lO. Sjöström S.: Bilen, flyget och miljön. Scania.

ll. Sjöström S.: Bilen, flyget och miljön inför 2000-talet. Scania, 1990.

12. Brandberg Å., Ekelund M., Johansson A.. Roth A.: The Life of Fuels. Ecotraffrc,

1992.

l3. Organisation for Economic Cooperation and Development OECD: Choosing an

Alternative Transportation Fuel. OECD. Paris. 1993.

International Energy Agency IEA: Biofuels. IEA Paris, 1994. . 15. Michaelis L.: The Transport Sector in OECD Europe. OECD, Paris 1995. 16. Bucksch S.: The Swedish Demonstration Program for Alcohol-Based Motor Fuels. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993. 17. Berg R.: Blandbränsle: diesel-emulgator-etanol. Etapp KFB-diarienummer 93-126- 742, KFB, 1995. Laveskog A.: Emissions of unregulated compounds from five different gasoline . qualities. MTC report 9308, 1995. 19. Brandberg Ä. och Sävbark B.: Oxygenater i motorbensin. Konsekvensanalys

- en förstudie. NUTEK rapport R 1994:5, 1994. 20. Kirchenblatt M., Burelle C. and Prakash C.: Low ambient Temperature Effects with Oxygenated Gasolines. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993. 21. Nylund N.-0., Kytö M., Ikonen M., Rautiola A. och Kokko J.: Uusien oksygenaattien käyttö bensijnikomponentteina. V I Tiedotteital 1364, Osa Valtion Telcnillinen Tutlcimuslceskus V I I, 1993. 22. Kytö M., Nylund N.-O., Kivi Rautiola A. och Orre K.: Uusien oksygenaattien käyttö bensiinikomponentteina. V l l Tiedotteita 1521, Osa Valtion Telcnillinen Tutkimuskeskus V I I, 1993. 23. Graham A. Gerriry T. R. and Davis M. J.: Potential Health Risks of Gasoline Oxygenated with Methyl Tertialry Bytyl Ether. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993. A24. Springer K. and Smith L. R.: Experiments with MTBE-100 as an Automobile Fuel. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993. 25. Cirna F. and Sposini M.: ETBE: Ecofue1’s Experience. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993. 26. Bauder R., Dorsch W., Dotzauer H., Pölzl H. W., Ståhle H. Audi: Audi- Turbodieselmotor mit Direkteinspritzung -leise und schadstoffarm nach MVEG II. MTZ 55. 1994. 27. Wünsche, P. und Wojik K.: AVL LEADER: Die neue PKW Dieselgeneration konstruiert für niedrige Ernissionen. 14 Intemationales Motorensymposium, Wien 1993. 28. Wünsche P. und Glanz R.: Vier Ventile fijr den PKW-Dieselmotor mit Direkter Einspritzung. Tagung Mehrventiltechnik im Motorenbau, Haus der Technik Essen. 1994. 29. Chickocki R., Hetzog P. und Schweinzer F.: Neueste Entwicklungsergebnisse an schnellaufenden direkteinspritzenden Dieselrnotoren im PKW. 15 Intemationales Motorensymposium, Wien, 1994. 30. Herzog P. and Burler L.: Recent Developments in High Speed Diesel Engines, JSAE 9302574. Spring Convention Yokohama. 1993.

.

Meme R. J.. Rechs M., l-lorrocks R. und Harbolla B.: Entwicklungstendenzen bei . PKW-Dieselmotoen. MTZ Motortechnische Zeitschrift 55, 1994.

Ricardo Consulting Engineers: Automotive Diesel Engines the Future, Ricardo, . 1994.

Baudino H., Voelz F. and Marek N.J.: Emissions from Three Illinois E85 . Demonstration Fleet Vehicles. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels.

November 7-10, DOE, 1993.

Bechthold R. L. and PeresW. B.: M85 Lifetime Emissions and Operating Experience. . Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Hoekman K. S. and JensenT. E.: Methanol Vehicle Emissions Round Robin Test . Program. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE,

1993.

Decker G., Heinrich H., Kröll M. and Loeck H.: Field Experience and Progress of . Vo1kswagen’s Multi Fuel Vehicles. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels.

November 7-10, DOE, 1993.

Gabele P. and Black F.: Emissions and Fuel Economy of Federal Alternative Fueled . Fleet Vehicles. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10,

DOE, 1993.

Maxwell T. T. and Jones J C.: Long-Tenn Methanol Test Program: Tenth . . International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-l0, DOE, 1993.

Mettrick C. and Schwartz S. E.: A Study of the Effects of Extended Oil-Drain Periods . Engine Oil Degradation and Engine Durability in a Fuel-Flexible Vehicle. Tenth on International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Huff S. P., and Hodgson W.: Demonstration of the Fuel Economy Potential of a . Vehicle Fueled with M85. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels.

November 7-10, DOE, 1993.

Hoekman S. K. and JensenT. E.: Methanol Vehicle Emissions Round Robin Test . Program. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE,

1993.

Browning L. H. and McCormack M. C.: A Technology Assessment of Light-Duty . Methanol Vehicles. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-

10, DOE, 1993.

Marshall W. F.: Reaktivity Adjustment Factor for Vehicles Operating on E85. Tenth . International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-l0, DOE. 1993.

Bin Han S., Soo Mun S., Lee N.. Lee J.. T. and Lee S.: Characteristics of the Engine . Performance of the Methanol Fueled Spark Ignition Engine by the Fuel Vaporizing

Device. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE,

1993.

Maxwell T. T,. Jones C.. Shah P. S., Boyce C. and Parker H. W.: Cold-Starting . Engines Fueled With Neat Methanol. Tenth International Symposium on Alcohol

Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Quissek F., Zelenka P., Hulak K. And Kapus P.:C0ld Stan Performance Comparison . of Alcohol-Fueled Engines with In—Cy1inderand Port Fuel Injection. SAE paper 920003.

Nylund N.-O, Ikonen M., Kytö M., Lappi M., Westerholm M. and Laurilcko J.: . Performnace Evaluation of Alternative Fuel/Engine Concepts. IEA Alternative Motor Fuels, Annex V, Final Report, IEA 1995.

Weidrnarm K.: Anwendung von Rapsöl in Fahrzeug-Dieselmotoren. ATZ . Automobiltechnishe Zeitschrift 97, 1995.

49. Grägg K.: Effects of Environmentally Classified Diesel Fuels, R.ME and Blends of Diesel Fuels and RME on the Exhaust Emissions. MT C report 9209B, l994.

50. Ekelund M., Egnell R. och Gabrielsson R.: Naturgas som kolvmotorbränsle, STU Information nr 751-1989, STU numera NUTEK, 1989.

51. Edited by Sypher:Mueller International Inc. and Ecotraffic AB: Methane as a Motor Fuel. IEA Alternative Motor Fuels Annex VI, IEA, 1992.

52. van der Weide J Berendsen M., de Roos M., Moreau F.m Griesemann C. and ., Allard G.: Development of an Optimized CNG Passenger Car with Petrol Limp—Home System. SAE paper 940760, 1994.

53. Grägg K.: "Lågemitterande" bussar, dieselkatalysator från Degussa, Volvos cityfilter. MTC rapport 9006, 1992.

54. Grägg K.: Kemiska analyzer och biologiska test avgaseri från färgat och ofárgat dieselbränsle. MT C rapport 9431, 1995.

55. Grägg K.: Emissionsmätningar med och utan katalysatorljuddämpare. MTC rapport 943OA, 1994.

56. Grägg K.: Chemical Characterisation and Biological Testing of Exhaust Emissions from aTruck Fueled with ECl and EPEFE Reference Fuel. MTC report 9510, 1995.

57. Grägg K.: The Effect on the Exhaust Emissions of Changing to a Low Aromatic , Low PAC and Low Sulfur Diesel Fuel. MTC report.95 17, 1995.

58. Grägg K.: Emissionsmätningar med en prototyp till ett CRT-avgasfilter. MTC rapport 94303, 1994.

59. Grägg K.: Reduction of diesel engine emissions. MTC report 9405 A, 1995.

60. Hedbom A.: Emissions of Two Volvo/VME Heavy Duty Off Road Engines. MTC report 9307A, 1994.

61. Hoepke E.: Euro Ein Höhepunkt nach 70 Jahren Dieselmotor im Lastwagen. ATZ - 96, 1994.

62. Needharn R., Doyle D. M. and Nicol A. J.: The Low NOX Truck Engine. SAE Paper 910731, 1991. 63. Rieck G. and Ubelacker A.MAN: Die schwere Lastkraftwagen-Baureihe F2000 neue von MAN. ATZ 97, 1995.

Broome D.: Reduction of exhaust emissions from the diesel engine state of the art . research. International Scientific Conference: The motor Vehicle of Tomorrow and Environmental Protection. The Italian Mont Blanc Tunnel Company, Courmayeur, 23- 24 jan. 1992.

Zelenka P. Reduction of Diesel Exhaust Emissions by Using Oxidation Catalyst. . Meeting and Exposition: International Fuels and Lubrications, 22-25 Oct. 1990, Tulsa, Oklahoma, 1990.

Rydén C.: Flottförsök med 32 etanolbussar vid AB Storstockholms Lokaltrafik. . Utgiven av KFB och NUTEK: NUTEK rapport R 1995:6 ,KFB-rapport 1994:2, 1995

67. Berg R.: Demonstration Program for Heavy Duty Vehicles Equipped with Ethanol Powered Diesel Engines. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

68. Egebäck K. E.: Avgasemissioner från etanoldrivna bussar. MT C rapport 9056, 1995.

69. Gjirja S. and Olsson E.: Development of an Ethanol Fueled Version of the Volvo TD73 Diesel Engine. KFB Dnr: 92-230-742, 1995.

70. Parry R. E., Miller S. M., and Walker L. W.: Detroit Diesel Corporation Alcohol Engines and Field Experience. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

71. King L. J., James B., Smyth T. and Prakash C.: Service Trials of Ethanol City Transit Buses. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

72. Marek N.. Brown M. L. and Weinzierl R. M.: The Peoria Ethanol Bus Fleet Demonstration Project. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

73. Marek N. Stamper K. R. and Miller S.: The Ethanol Heavy Duty Truck Fleet Demonstration Program. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

74. Seko T., Tsuchiya K. Kim E. and Yamada H.: Perfoimances and Emissions of Methanol City Bus Engines. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10. DOE. 1993.

75. Gandhi K. K., Singhal S. Aigal A. K. Shanna and Dutta S.: Demonstration Trials on Dual-Fuel Operated Buses on Alcohol. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

76. Uematsu S., Hikino K. Suzuki T. and Yabuuchi S.: Development of an Autoignition Heavy Duty DI Methanol Engine with aCatalyst System. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

77. Jackson M. D. Pellegrin V. and Ikeda R.: The Viability of Methanol as a Fuel for Heavy-Duty Applications. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Bartunek B., Schom N., Scholz V. and Last R.: Development of a Glow Plug . Assisted Heavy-Duty Methanol Engine for Low NOX emissions. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, L993.

79. Weins J., Sullivan C. and Jackson M. D.: Californias Methanol Truck Demonstration. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Nakashima N., Katafuchi M., Nakajima H., and Imoto K.: Development of a Glow- . Assisted Methanol Engine for Light-Heavy Duty Trucks. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

81. Kusaka J., Daisho Y. and Saito T.: Ignition and Combustion in a Glow Assisted D.I: Methanol Engine. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

82. Tsuchiya K. And Seko T.: Combustion Improvement of Heavy-Duty Methanol Engine by Using Autoignition System. SAE paper 950060.

83. Larsson H. and Karlsson L.: The Volvo THGlO3 low -emission CNG Engine. Volvo Technology Report No. 1992.

84. Grägg. K.: Provningar med en biogasdriven buss från LITA. MTC rapport 9434, 1995.

85. Corbo P., Garnbino M. and Unich A.: Comparison Between Lean-Bum and Stoichiometric Technologies for CNG Heavy-Duty Engines. SAE Paper 950057, 1995.

86. Nylund N.-O., Hietanierni A. och Riikonen A.: Véihiisaasteinen nestekaasukäyttöinen linja-auto lähiliikenteessä. V l l Tiedotteita 1456, Valtion Teknillinen Tutkirnuskeskus V I I, 1993. l 87. Nylund N .-0, and Kytö M.: Propane Fueled Heavy-Duty Vehicles. SAE paper 932817, 1993.

l

88. Fleisch T., McCarthy C., Basu A., Udovich C.. Charbonney P., Slodowske W., l Mikkelsen S.-E., and McCandless J.: A New Clean Diesel Technology: Demonstration i of ULEV Emissions on aNavistar Diesel Engine Fueled with Dirnethyl Ether. SAE 1 Paper 950061, 1995. l I 89. Hansen Bz, Voss B., Joensen F..Sigurdz1rdottirI. D.: Large Scale Manufacture of I Dimetyl Ether New alternative Diesel Fuel from Natural Gas. SAE Paper 950063, - a 1995.

90. Kapus and Ofner H.: Development of Fuel Injection Equipment and Combustion System for DI Diesels Operated on Dimetyl Ether. SAE Paper 950062, 1995.

91. Sorenson S., and Mikkelsen S.-E.: Performance and Emissions of a 0.273 Liter Direct Injection Diesel Engine Fuelled with Neat Dirnetyl Ether. SAE Paper 950063, 1995.

92. Mitchell D., Pinson A. and Litzinger T. A.: The Effects of Simulated EGR via Intake Air Dilution on Combustion in an Optically Accessible Engine. SAE paper 932798.

Egnell R.: Dieselmotom och dessutvecldingspotentiul. NUTEK B 1992:4, 1992, .

Gong R. and Waring P.: Improvement of Ether "Chemical Spar " Ignition in . Methanol Diesel Engine. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Karo S. and Onishi S.: Performance of Direct Injection Methanol Engine Using Fuel . Jet Impingement and Diffusion. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

Bartunek B., Schmidt R., Last R. Rogers G., Heinrich H. and Weidman K.: . Development of a Spark Ignited DI Methanol Engine for Passenger Car Application. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

97. Bartunek Band Schom N.: Utilization of Methanol in Passenger Car Engines. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

98. Zelenka P. and Kapus P.: Development and Vehicle Application of aMulti-Fuel DI Alcohol Engine. XXIV FISITA Congress 7-11 June 1992, IMechE, London., 1992.

99. Kapus P., Chmela F.: Concept study of a heavy-duty bus engine operated on ethanol. NUTEK rapport R 1995:9, KFB-rapport 1994:24., 1995.

100.Niemi S. A. Pitkänen A. and Tarnrninen B.: Development of Different Neat Ethanol Driven Direct-Injection Truck and Tractor Engines. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. November 7-10, DOE, 1993.

101. Chmela F. and Kapus P.: The New AVL High-Turbulence Lean-Burn Natural Gas Engine. Seminar on Gas Engines and Co-Generation, lmechE, London, June 17, 1993.

102. Kapus P. and Chmela F.: The New AVL Gas Engine Combustion System. ICE-Vol 20, Alternate Fuels, Engine Performance and Emissions. ASME, 1993.

103. Chrnela F. und Kapus P.: Das TRI-FLOW-Verbrennungsverfahren für den Magerbetrieg von Gasmotoren. MTZ Motortechnishe Zeitschrift 55, 1994.

104. Almén J.: Analysis of Some Nitrogen Containing Compounds from Vehicle Exhaust Emissions. MTC report 9309, 1995.

105. Almén J.: Dikväveoxid- och metanmämingar i emissionenfrån 20 katalysator-försedda personbilar och 2 tunga dieselfordon. MTC rapport 9215, 1992.

106. Egebäck K.E., Bertilsson B.-M.: Chemical and Biological Characterization of Exhaust . Emissions from Vehicles Fueled with Gasoline. Alcohol. LPG and Diesel. SNV PM 1635, 1983.

I 107. Egebäck K.E. Tejle G., Laveskog A., Undersökning av reglerade och icke reglerade , föroreningar vid olika bränsle/motorkombinationer och olika temperaturer. SNV PM 1812, 1984.

g 108. Egebäck K.E. and Westerholm R.: Sampling and Analysis of Pollutants in the Exhaust from Heavy-Duty Motor Vehicles. MTC report 9329, 1994.

109. Egnell R., Eriksson K.: Energiomvandlare under olika driftsförhållanden. STU dnr 742-89-4095, 1990 ej publicerad projektrapport.

l 10.Egnell: Motor—och fordonsteknislca möjligheter att reducera utsläppen av växthusgaser från vägtrafiken. NUTEK rapport R 1991:29. 1991.

31-

lll. Heywood B.: Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Inc., 1988

112. Kawaguchi A., Sato Y., Yanagihara H. and Ishiguro T.: A Study of Soot Formation

Processes in Dual Fueled Compression Ignition Engine. SAE paper 922304.

a 113. Westerholrn R. N., Alsberg T. E., Frommelin B., Strandell M. E. Rarmung U.,

Winquist L., Grigoriadis V. and Egeback K.-E.: Effect of Fuel Polycyclic Aromatic

Hydrocarbon Content on the Emissions of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and

Other Mutagenic Substances from aGasoline-Fueled Automobile. Environmental

Science Technology, Vol. 22, Page 925, August 1988.

114. Rantanen L., Mikkonen S., Nylund L., Kociba P., Lappi M. and Nylund N.-O.: Effect

of Fuel on the Regulated, Unregulated and Mutagenic Emissions of DI Diesel Engines. SAE paper 932686, 1993.

Inblandning etrar i bensin Bilaga l

av

INBLANDNING AV ETRAR I BENSIN

Bakgrund och introduktion

I det följande redovisas de resultat framtagits på dessalaboratorier på bilar av den typ som

som rullar på svenska vägar. De utförts har alla körts med alkoholblandade bränslen med

prov som varierande alkoholkoncentration. Eftersom alkoholer har 2-3 ggr högre ångbildningsvärme än

bensinkomponenter och MTBE, kan detta påverka förbränningsförloppet. De skillnader i

emissioner visats är således inte bara en följd av syrehalt eller energiinnehåll per liter.

som Man kan MTBE vid inblandning till samma syrehalt på grund av sitt lägre

anta att ångbildningsvärme mindre påverkan körbarhet än alkoholen För bilar utan katalysator

ger som kommer rulla vägarna i Sverige i 10 till 15 år till har mätningar utförts.

att Emissionema vid körning på bensin, E5 och M15 har utförts med bilar av A10-utförande av

1982 till 1984 års modell vid tiden för var relativt nya, välservade och injusterade

som proven för körning på bensin. Om resultaten kan sägasatt alkoholinblandningen hos dessa bilar, justerade enligt fabrikantens anvisningar, väntat sänkte CO-utsläppen och höjde HC-

som utsläppen, också något oväntat också sänkte utsläppen av NOx. Om summan av

men effektema är önskad eller är besvärlig värderingsfråga. Om effekterna är överförbara på

en MTBE med lägre ångbildningsvärme får ta hänsyn till att MTBE sannolikt har små

ett man hälsoeffekter jämfört med basbensinen.

Resultat

Resultat från den bränsleundersölcningen som utförts vid MTC Naturvårdsverket,

senaste Aspen petroleum och Aspen Petroleum visar på intressanta resultat. Den Volvo som ställts till

adaptivt bränsleregleringssystem och kördes på fem olika bränslen. Av dessa förfogande har ett har valts såsom intressanta för föreliggande frågeställning. Blend 5 motsvarar väl

tre ut nu dagens bensin medan alkylat betecknar ett bränsle av rena isoparaffiner. Aspen taxi är samma

försett med 5% C8-aromater och 16% etanol. Ur resultaten kan läsas ut att alkylatet alkylat csa

utsläpp NOx och partiklar jämfört med standardbränslet. Med Aspen taxi-bränslet ger lägre av med sin syrehalt 6% sker signifikant sänkning CO-utsläppen och faktiskt även av

av cza en av HC-utsläppen, medan det detta inte sker någon signifikant ändring av NOx-utsläppen som

trots är lika låga som för det rena alkylatet.

Slutsatser rörande prövningar i Sverige

De prövningar genomförts i Sverige med bränslen med hög syrehalt i bilar som

som en omjusterats visar inte på några klara trender emissionspåverkan. Alla prover har dock skett

olika inblandningar alkoholer sitt höga energiinnehåll skiljer sig från etrar med av som genom som t.ex. MTBE.

PAH och mutagena ämnen från bensin och diesel Bilaga 2

UTSLÅPP mu, MUTA}ENA ÄMNEN MM FRÅN

AV PARTIKLAR, BENSINDRIVNA BILAR. EN .JAMFORELSE MED DIESELDRIVNA FORDON.

Det har ifrågasatts om det finns någon anledning att begränsa halten av aromater och polyaromater i motorbensin från t ex folkhälsosynpunkt. Med anledning av att partiklar och PAH står för mycket stor del av det totala antalet cancerfall orsakat av luftföroreningar, finns det anledning att med utgångspunkt från ett tioårigt i Sverige bedrivet forskningsprogram, belysa bensinbilarnas och bensinens del i detta problem.

Partikelutsläppet från bensindrivna bilar är mycket mindre än för dieseldrivna bilar. En katalysatorförsedd bensinbil kan antas släppa ut ca l mg/km medan en bil utan katalysator men med lambdareglering kan släppa ut 5 10 mg/krn i ett fall har vi uppmätt ca 50

mg/km. En dieselbil släpper ut ca 50 till 120 mg/km av partiklar när den är i gott skick och av

1989 års modell eller senare.

Vid mätningar gjorda 1981 på fordon av ca 1980 års modell se SNV PM1635 var de dieseldrivna personbilama ca lO ggr sämre bådenär det gällde PAH-utsläpp och mutagen aktivitet men sedan dess har dieselbilama förbättrats rejält.

När det gäller partiklarnas innehåll av hälsoskadliga komponenter är bensinbilarnas försprång

än uppätet. En modem dieselpersonbil kan antas släppa ut ca 200 pg PAH/km medan en mer bensindriven släpper ut ca 800 pg/km om den har lamdareglering men inte katalysator. Man kan med fog anta att bilden är mycket mer oförmånlig for bensinbilarna när temperaturen sänks ned mot 0 °C eller lägre och det dessutom kanske handlar om gamla förgasarbilar. Utsläppen

PAH från katalysatorförsedda bilar är ca 5 till 50 ;rg/km vid + 20 °C och för en enda bil som av

undersökt vid lägre temperatur steg utsläppet ca 3 ggr vid 7 °C. För 5 st bilar utan man katalysator i mycket gott skick utsläppet av PAH 100 200 ug/km vid + 20 ° C, 150

men var - - 400 tig/km vid + 5 ° C och 650 950 pg/km vid ca -7°C. Dessa bilar provtogs dock endast på

partikelfasen och dessutom endast för 14 st PAH vilket gör att värdena minst är en faktor 4 lägre än vad dagens mätningar skulle till resultat. De lägre värdena i intervallen uppnåddes

ge med bensin innehöll 41 mg/l av PAH 14 och de högre värdena med en bensin som

en som innehöll l-03 mg/l av PAH 14. Aromathaltema var 48 resp 42 %. Av detta kan man sluta sig till PAH-halten i bensinen har avgörande inverkan på PAH-utsläppet och bör hållas nere

att en så långt det är möjligt. Den biologiska aktiviteten från bensinbilar utan katalysator är ca 10-90 revertanter /m och 0,5-3 revertanter/m med katalysator. Om ett rent isoparaffinbränsle används sänks såväl PAH-utsläppet som den mutagena aktiviteten med ca en faktor l0 för bil utan katalysator. För bilar utrustade med katalysator och när isoparafñnbränsle används sänks PAHutsläppet med än l0 ggr och den mutagena aktiviteten med 2 ggr. När det gäller TCDD-

mer receptoraktiviteten sänks den för bilar utan såväl som med katalysator med ca en falctorl0 där en katalysatorbil utgår från en ca l0 ggr lägre nivå än en bil utan katalysator.

Utsläpp PAH från lastbil Scania DS 1115 har uppmätts till 60 å250 tig/km medan

av en

lastbil försedd med partikelfilter släppte ut ca 20 pg PAH/km. Den biologiska effekten samma

200 till l 200 revertanter/m utan partikelfilter och 20 till 300 med filter. var

En modell Scania har tillsammans med en Volvo lastbil testats med miljöklass 2

senare av bränsle med och utan katalysator filter. Utan reningsanordning är PAH-utsläppen ca 100

resp tig/km, med filter 50 och med katalysator 8 tig/km. Den mutagena effekten uppmättes till

ca ca 50 300 revertanter/m utan reningsutrustning och med filter monterat medan katalysatorn

sänkte effekten till 20 revertanter/m. Den biologiska effekten mätt med TCDD-receptorer

ca

-1-

l

ll

PAH och mutagena ämnen från bensin och diesel Bilaga 2

for båda lastbilarna storleksordning som for en bensinbil utan katalysator och var av samma med katalysatorrening på lastbilen nådde man nästan ner till samma nivå som kan uppmätas hos en katalysatorrenad personbil. Av det ovanstående kan fastslås att : i Dieseldrivna personbilar senasteårsmodeller är inte sämre än bensinbilar när det gäller

av

biologiskt aktiva ämnen i partiklar. Däremot är partikelrnängden avsevärt mycket utsläpp av större. Inte dieseldrivna lastbilar släpper ut större mängd biologiskt aktiva ämnen i partiklar

ens räknat kilometer, trots ett mycket större uträttat arbete per körd km.

per En ökad användning dieselolja av mil jöklass l kommer att förbättra dieselfordonens

av utsläpp ytterligare. 4. Användning helt aromatfritt isoparafñnbränsle i bensinbilar synes minska utsläppen av

av ett partiklar, PAH, ämnen med mutagen aktivitet och ämnen med effekt på TCDD-receptorer med faktor 10 Detta gäller såväl för bilar utan katalysator som med katalysator.

en 5. Utsläppen PAH från bensinbilar är beroende även av PAH-halten i bensinen

av huvudsakligen från refonnatet. Med normal bensin innehållande 50 100mg PAH/1

kommer ungefär 50 % av PAH i avgaserna från bränslets PAH. Från avgasutsläppssynpunkt kan det alltså fastslås att det finns mycket starka skäl att kraftigt begränsa motorbensinens innehåll av såväl aromater som PAH.

Referenser Chemical and biological Characterization of exhaust emissions from vehicles fueled with gasoline, alcohol, LPG and diesel. K.E. Egebäck and B.M. Bertilsson editors. SNV PM l635. Swedish Env Prot Agency 1983.

reglerade och icke reglerade föreningar vid olika Undersökning av bränsle/motorkombinationer och olika temperaturer. K.E. Egebäck, G. Tejle, A. Laveskog. SNV PM 1812. Swedish Env Prot Agency 1984 Chemical analysis and biological testing of emissions from aheavy duty diesel truck with and without different particulate traps. R. Westerholm et al. SAE 860014 4. "Lågemitterande" bussar, dieselkatalysatorer. Volvos citvfilter. K. Grägg. MTC. AB Svensk Bilprovning, 199206. Preliminära resultat från undersökning for SNV rörande 3 bensinkvali-teter. A Laveskog,

en MTC, AB Svensk Bilprovning. 199212. Effect of fuel polycyclic aromatic hydrocarbon the emission of polycyclic

content on aromatic hydrocarbons and other mutagenic substances from agasoline-fueled automobile. RN. Westerholm et al, Environmental science and technology, vol. 22, page 925, August 1988.

Bilaga 3

OM BENSIN

I bensin idag ingår tusentals olika kolväten i sin tur kommer ur olika

av som raffinaderiprodukter. Nedan kon beskrivning om hur framställningen av vissa av dem

ges en går till och något om deras egenskaper.

Reformat kommer från katalytisk "reformer" ibland kallat platformat från en "platfonner".

en

mycket aromatnk produkt med mycket höga såväl MON- som RON-tal. Detta är en

innehåller normalt med 6 kolatomer bensen till 10 kolatomer men också Reformatet aromater

PAH bildas under reforrneringen. I bensin ingår också krackade kolväten, polyaromater som olefiner, från olika där högmolekylära tunga oljor brutits ned till lättflyktiga

processer omättade kolväten. Bland dessaolefiner finns också många som har höga oktantal. De lättüyktiga kolvätena från råoljedestillationer med 5 till 6 kolatomer som kan användas i bensin

låga oktantal behandla dem i isomeriseringsanläggning där raka kolväten har men genom att en omvandlas till grenade isoparaffiner fås produkt med högre oktantal, isomerat.

en

fight består nästan enbart isoparafñner med 7 till 10 kolatomer, där huvudkomponenten

av

isooktan 50%. Alkylat tillverkas huvudsakligen isobuten från krackningsprocesser. är av Isobuten kan också tillverkas normal- och isobutan. Numera börjar även propen och penten

av användas vilket breddar tillverkningsbasen ytterligare.

Ur motorsynpunkt skall bränsle till ottomotor ha högt oktantal vilket gör att alla ovan

ett en

med höga oktantal är lämpliga bränslen. Olefiner är kemiskt och nämnda komponenter som termiskt instabila och kräver tillsatser antioxidanter och rengörande additiv för att inte

av orsaka kraftiga avlagringar i motorerna.

Aromater och även olefiner kraftigt vid förbränning med luftunderskott, d v s vid

sotar kallstan, och vid upprepade kallstarter med kona körsträckor kan man få kortslutning i

tändstiften på grund av sot.

Isomerat och alkylat är kemiskt och terrniskt stabila och sotar mycket mindre än andra

bensinkomponenter.

Ur raffinaderisynpunkt är isomerat och reforrnat att föredra eftersom tillverkningsprocessema

billiga och använda sedan länge. Reformeringen dessutom som biprodukt stora mängder är ger

används for avsvavling oljor och hydrering av dieseloljor. Alkyleringsprocessen väte som av

USA under andra världskriget för försörja flyget med högoktanig bensin. Idag utvecklades i att

eller svavelsyra i Topsoe i Danmark har nu tagit används fluorvätesyra processen men t ex fram fastbäddskatalysator for För konventionella raffinaderier är

en processen.

inte något förstahandsobjekt for investering på grund av kostnader och alkyleringsprocessen påstådd råvarubrist.

Ur hälso- och miljösynpunkt är isomerat och alkylat kraftigt att föredra vid exposition for

ångor såväl vid hudkontakt. Även avgaserna särskilt från Z-talctare och äldre bilar utan

som

med dessa bränslen väsentligt mycket mindre hälsoskadlig än från konventionell katalysator blir

bensin.

Olefinemas hälsoeffekter är dåligt kända de högre halter av lätta olefiner som eten,

men ger

1,3 butadien i och dessa tre föreningar alla misstänkta carcinogener. propen och avgaserna

Refomiatet innehåller många ämnen är neurotiska hälsofarligheten kommer främst

som men

grund deras cancerframkallande effekter. Genom en fullständig från bensen och PAH av

.

Om bensin Bilaga 3

destillation som idag inte tillämpas där såväl bensen som PAH avskiljs skulle reformaxets hälsorisker minskas avsevärt. Refonnulerad bensin är en forsvenslcning av det amerikanska "reformulated gasoline som innebär en ändring av sammansättningen såatt mängden giftiga ämnen i bensinen minskas liksom mängden av ämnen som ger upphov till marknära ozon och fotokemisk smog. I praktiken innebär detta sänkning av aromat och olefinhalt i bensinen liksom en sänkning av

en ångtrycket för att minska avdunsmingen.

Om bränslen

OM BRÄNSLEN

Introduktion Under mer än 100 år har motorer och bränslen utvecklats tillsammans och idag har motorer med dieselprincip respektive ottoprincip bränslen som kraftigt avviker från varandra. För att kvalitetsgradera bränslena har två system för bränslekarakterisering utvecklats där cetantal används för dieselbränslen och oktantal för ottomotorbränslen. Dieselprincipen kräver ett bränsle som självantänder lätt vid insprutning i motorn vid den höga

råder under kompressionen medan de gnisttändande ottomotoremas bränslen temperatur som inte får självantända ens om det finns glödande sotpartilclar i förbränningsnimmet. Höga cetantal innebär bränslet snabbt antänds under insprutningen i dieselmotorn och detta ger i

att sin tur bättre effekt, lägre ljud och lägre emissioner hos motorn. Dieselolja av låg kvalitet har cetantal under 45 medan normala svenska bränslen idag ligger över 50. Höga oktantal innebär att ottomotorer kan ha högre kompressionsförhållande utan självantändning bränslet vilket såväl ökar vridmomentet och därmed effekten, som ger en

av minskad bränsleförbrukning. I slutet av 1940-talet hade motorer ofta Kompressionsförhållande på 6-7 och bensinen ett oktantal på 68 för oblyad och 74 för blyad. Runt 1970 hade bensinen upptill 99 i oktantal bl tack höga blytillsatser och kompressionsförhållandet var 8-9 i

a vare motorerna. Därefter har motorer och styrsystem utvecklats vidare så att med ett oktantal för oblyad bensin i Sverige på 95 eller 98 har kompressionsförhållandet hos motorerna kunnat höjas till mellan 9 och ll. Detta har totalt gett l0-20% lägre energiförbrukning, där den nämnda oktantalshöjningen i bensinen står for ungefär hälften av förbättringen. När bränslen fors in på marknaden måste dessa till en början anpassastill motorerna d v s

nya

cetantal respektive oktantal så att de passar till befintlig fordonspark. ges Altemativbränslen bioursprung har sällan ett energiinnehåll per volymsenhet som gör att

av effekt och emissionsprestanda kan bibehållas med motorns grundinställning for konventionella bränslen. Det enda undantaget är RME for ersättning av dieselolja. För alkylatbensin som dock är fossilt är såväl energiinnehåll som oktantal sådana att bränslet direkt kan ersätta konventionell blyfn 95 oktanig bensin.

Alkoholer Metanol och etanol tillhör med dagens loinskapsläge de främsta kandidaterna till att i framtiden storskaligt ersätta bensin och dieselolja som drivmedel. Båda har lägre energiinnehåll än dagens bränslen, metanol 50% och etanol ca 30% lägre än bensin och dieselolja. Detta innebär att

ca for ekonomiskt konkurrenskraftiga måste priserna per liter vara minst 50 resp. 30%

att vara lägre eftersom de måste tillföras i motsvarande större mängd till motorerna. Båda alkoholema har mycket låga cetantal och iir odugliga som dieselbränslen i konventionella dieselmotorer.

cetantalshöjande tillsatser cetantalsförbättrare eller "ignition improvers i Med tillsats av relativt dosering fungerar de dock utmärkt i dieselmotorer som något modifierats. De ger

stor dessutom sänkning NOx-utsläppen med 30%. I form kan alkoholema användas i

en av ca ren modifierade dieselmotorer där tändstift eller glödstift monterats in, men dessatändanordningar lämnar ännu del att önska i fråga om långticlshfillbarhet,

en

Om bränslen Bilaga 4

modifierats kompressionsförhållandemässigt och med avseende på mängden Ottomotorer som tillfört bränsle kan med förbättrad energiverkningsgrad köras rena alkoholbränslen, men

särskilda startanordningar, förvärmning eller stanbränsle krävs vid start vid temperaturer understigande lO° C på grund etanols och metanols höga flampunkt + lO° C jämfört

+ av med bensin -30° C.

För framtida utveckling dieselmotorer och ottomotorer synes både etanol och metanol

av

potential till lägre utsläpp än dagens dieselbränsle respektive bensin främst kunna ge en avseende på NOx-utsläppen och partikelbuma giftiga ämnen.

etanollågan dåligt i solljus och metanollågan inte alls. Bränder i båda Vid bränder syns alkoholema släcks dock enkelt ävenmed vatten till skillnad från bensin och dieselolja där

pulver eller skum krävs.

Vid spill i eller på mark alkoholema upphov till mindre skador än bensin och

vatten ger dieselolja. Speciellt blir det inga långtidseffekter av kvarvarande spill och i vatten gör

utspädning och snabb nedbrytning att effekterna avklingar snabbt.

Gasbränslen

Gasbränsle ifonn lysgas CO H2 det bränsle Hans von Otto använde iden

av + var som

tändstiftsforsedda Sedan dess har i form naturgas metan använts i liten första motorn. gas av omfattning i för stationän bruk. Där beskattning och tillgång varit gynnsamma som i

motorer Italien och Holland har respektive LPG använts även ipersonbilar, lastbilar och

naturgas bussar. Under det årtiondet har även mil jöfördelama hos gasbränslen gjort att en ökad

senaste användning skett i avgasmässigt hårt belastade miljöer.

Miljöriskema med gasbränslen är små jämfört med bensin och dieselolja. Metan från naturgas

växthusgas normala utsläpp i bidrar marginellt jämfört med den CO2 som är en men avgaserna bildas vid förbränningen. Man kan få utsläpp metan iutvinning och distribution om

stora av inte bästa teknik används. I LPG Liquified Petroleum Gas är propan och butan tämligen

harmlösa såväl miljö hälsosynpunlü. Olefiner som propen, buten och butadien är

ur som hälsoskadliga epoxidbildning i kroppen med ty åtföljande risk för mutagena skador och

genom

Det är alltså viktigt att LPG i sin specifikation innehåller krav som kraftigt begränsar cancer. halten olefjner. Såväl LPG ger stora fördelar vid kallstart av ottomotorer genom

naturgas som

bränslet till 100% är förgasat och därigenom inte behöver tillföras i överskott för att att möjliggöra stan vid låga temperaturer.

Naturgas eller LPG går inte omfattande ombyggnader att använda i normala

utan dieselmotorer och de konverteringar utfons t ex dieseldrivna bussar har inneburit

som ombyggnad till ottoprincip med åtföljande försämrad verkningsgrad. men också i

av motorn många fall väsentligt mycket lägre emissioner.

vid olyckor och LPG knappast några hälso- eller miljöskador men kan Utsläpp av naturgas ger innebära allvarlig brand- och explosionsrisk.

Vegetabiloljor

Vegetabiloljor har under års överskottssituationer funnit sin väg ut på

senare drivmedelsmarknaden. Oförändrade vegetabiloljor har provats i konventionella dieselmotorer

med nedslående resultat grund koksbildning och andra problem. Motortekniskt fungerar

av omförestrade oljor. där triestem glycerol ersatts med metyl- eller etylestrar, RME respektive

av

Om bränslen Bilaga 4

REE. mycket bättre och kan bortsett från dåliga köldegenskaper göras till goda dieselbränslen om specifikationerna är tillräckligt hårda. Vegetabiloljor och deras estrar är dock mindre lagringsbeständiga än dieseloljor den goda

nedbrytbarheten i miljön blir negativ i lagringssammanhang och även oxidationsstabiliteten är lägre än för konventionella dieseloljor. Utsläpp i miljön innebär dock p g adet som sägs ovan mycket mindre risker för stora eller långvariga skador. Vid emissionsprovning som genomförts med RME minskar de uppmätta utsläppen av kolväten HC kraftigt troligen beroende på att bränslet, med mycket hög kokpunkt jämfört med dieselolja, kondenserar på väg till analysinstrumenten och i högre grad återfinns ipaniklama. Utsläppen av kväveoxider NOx ökar signifikant för drift med RME och är minst 10% högre än för miljöklass l dieselolja.

-

för alternativa bränslens

Miljövärderingssmatris miljöoch hälsopåverkan

Alternativbränsleutredningen

Stockholm1996

MILJÖVÄRDERINGSMATRIS FÖR ALTERNATIVA BRÄNSLENS

MILJÖ- OCH HÄLSOPÅVERKAN

Innehållsförteckning o Bakgrund o Direktiv i sammanfattning o Avgränsning o utgångspunkterutöveravgränsningar o Primäramiljömålavseendeutsläpptill luft o Potentiellautsläppsparametrarför miljövärderingsmatris o Utvalda utsläppsparametrarför miljövärderinsmatris o Definitionav ren-bränslen ochblandbränslen c Matris-anvisningar o Slutsatser o Referenser h o Matris l o Matris 2 O o Litteraturreferenserinsatta i matris |

Bakgrund

Inom alternativbränsleutredningen ABU har en miljövärderingsmatris utarbetats för att ge ett sammanfattande och möjligaste måni kvantifierbart underlag för en bedömning av de olika bränslenas nuvarande rrüljökvaliteter. Den ger en Ögonblicksbild av den nuvarande situationen, och är baserad på för utredningen tillgängliga resultat av direkta emissionsmätningar. Underlaget har avsetts ge en ögonblicksbild av rniljökvaliteten, om alternativa bränslen skulle sättas in i användning idag i vägtrafiken.

Utredaren Karin Jonsson uppdrog, efter beslut vid ABUS femte möte, åt en

bestående av Karin Kvist, Bilindustriföreningen sammankallande, Kjell grupp Lindqvist, LEA, Rolf Berg, SSEU, Hans-Åke Maltesson, SGC, och Reino Abrahamsson, NV, att om möjligt utföra arbetet. Roland Iarsin, SPI, adjungerades till gruppen från 13 augusti 1996.

Rapporten innehåller ett förslag till miljövärderingsmatris för alternativa ’ren’-bréinslen.

Direktiv i sammanfattning 1. Värderingsmatris a. Jämförelse med bensin MK2 dieselolja MK1

som norrngivare

b. Iämförelseinstrument för alternativa bränslen 2. Modell skall kunna utvecklas till att kunna gradera samtliga fordons-

som

bränslen från ett nolläge upp till maximal påverkan. Skapa en teknik för att

bedöma total hälso miljöpåverkan av ett bränsle. 3. Skilja på emissioner som ger globala, regionala och lokala effekter samt separat

redovisa energieffektivitet.

4. Omfatta både reglerade och oreglerade emissioner 5. Alla växthusgasers klimatpåverkan skall beaktas. Andra klimatgaser än

koldioxid kan anges som CO2-ekvivalenter. CO, redovisas separat.

6. Bedöma om endast emissioner från fordonsdrift skall beaktas eller livscykel-

perspektiv för vissa eller för alla emissioner. 7. Kan tillämpas på såväl ren -bränslen som blandbränslen".

8. Vid behov ange lämpliga testrnetoder och körcykler samt provtagningsmetodik

och analysförfarande.

i Avgränsning i

i Inom ramen för de givna direktiven har vissa avgränsningar gjorts. Dessa

i motiveras av dels huvudinriktningen på miljöaspekterna, dels av inriktningen på

i

möjlighet att nå enighet om resultaten, dels att resultaten ska kunna nås inom

i rimlig tid. i 0 Miljöeffekter begränsas till sådana som orsakas av utsläpp till luft.

i

0 Utgångspunkt är i första hand användningsfasen. Från "vaggan till graven"

i

övervägs för CO, och några andra gaser med globala och storregionala effekter. 0 Av klimatgasema beaktas inledningsvis huvudsakligen C02, eftersom C02

dominerar bland klimatgaserna och data i väsentlig grad saknas för övriga.

0 Energieffektivitet för motor/ bränsle tas med i första skedet. Det finns dock

indirekt inbyggt i emissionssiffrorna.

I 0 Ren- bränslen behandlas först.

0 Blandbränslen med huvudsakligt innehåll av konventionella drivmedel

bensin dieselolja kan tänkas hanteras i relation till det nuvarande miljöklassningssystemet för fossila bränslen. Värdering av inblandning av ett alternativt bränsle i ett konventionellt bränsle bör baseras på testrnetoder, körcykler, provtagning och analys i enlighet med beskrivning för lätta fordon i MTC-PM nr 26 i referenslistan, eftersom en sådan inblandning kan ses som en additivtillsats. Likartat PM för tunga fordon behövs men finns idag.

0 De bränslen som tas upp är de som inkluderas inom alternativbränsle-

utredningens ram: motorgas, naturgas, biogas, etanol, metanol, rapsmetylester

och DME. MTBE och ETBE kan behandlas i blandbränsld-delen.

i

i Utgångspunkter utöver avgränsningar

i

i Utöver direktiven och avgränsningarna enligt ovan har ett antal utgångspunkter i valts av praktiska skäl. 0 Bränslekvalitet ingår parameter. Endast bränslen för vilken

som en

specificerad standard finns eller är nära förestående bör miljöklassas, och värderingen baseras på denna standard. I Sverige genomförs arbetet inom

i

SIS-STG. En utgångspunkt bör vara att förslaget är färdigt för remiss därifrån. i

Jämförelsema utgår från allmänt använd modern relativt bra motor-

Ref-bränslen och blandbränslendefinierasundersärskildrubrik

teknologi / avgasreningsteknologi för nya fordon, vilket preciseras under särskild rubrik. 0 Bränslets effekter på emissioner bedöms utifrån data som är tillgängliga. 0 Sådana föroreningar/ testresultat som ger kända signifikanta hälso- och miljöeffekter tas med. 0 Någon miljö- och häls0-kostnadsvärderingsmodell av olika emissioner finns inte. En miljövärderingsmatris som skall ange total påverkan räknat från nollläge måste baseras på en sådan modell. Det ligger utanför gruppens kompetens, tid och resurser att ta fram detta. o Parametrarna delas in efter global, regional och lokal effekt. Indelningen kompletteras med information om klimat, hälsa och andra miljöeffekter.

o Två matriser har valts. A. Lätta fordon norm: bensin MK2

B. Tunga fordon norm: dieselolja MK1 Ett skäl till detta är att samma basbränsle kan användas i olika motortyper och då olika effekter. Beroende på om basbränslet används i otto-motor

ge eller i kompressionsmotor har det olika miljöegenskaper. Likaså ger samma bränsle använt i ett tungt dieseldrivet fordon eller i en dieselpersonbil olika utsläppsbild beroende på att även dessa fordonskategorier vanligen har olika motorteknologi. En jämförelsematris skapas med relativa utsläppsangivelser i förhållande till 0 normgivaren. Relativa utsläpp anges med intervall. Normgivarens absoluta utsläpp anges som utgångspunkt för tillkommande bränslejämförelser. Normens relativtal sätts till 10. Det gör att man får heltal att arbeta med relativtalet 1hade givit bråkdelar och lagom preciseringsgrad 100 hade givit 2 siffrors noggrannhet, vilket är för detaljerat. 0 En bedömning av alternativa bränslens miljöpåverkan relativt konventionella bränslens kan ske genom jämförelse av medelvärdet av relativtalen. Dessa bör beräknas och jämföras separat för globala effekter, regionala och lokala effekter.

Primära miljömål avseende utsläpp till luft

De av riksdagen satta miljömål som kan påverkas av valet av fordonsdrivmedel har angivits nedan. Globala miIjöeffekterlklimatpåverkan

Utsläppav klimatpáverkandegaserskall begränsas.Kostnadseffektivaåtgärderbör o genomförasnationelltoch internationellt. o C02-utsIäppfrån fossila bränslenbörstabiliserastill 1990års nivå,senast2000. för att därefter minska. Regionala miljöeffekter

o NOx-utsléppskall minskamed30%från 1980till 1995.Nedfalletskall begränsastill nivåer sominte skadarnatureneller människanshälsa. o NOx-nedfalletbehöverminskamed50% i södraochvästraGötaland. o UtsläppenavVOC bör minskamed50%mellan1988till2000. Lokala miljö/hälsoeffekter

År 2000 skall halternaav CO, N02, S02,sotoch partiklarunderskridariktvärdenför o luftkvalitetutarbetadeav Naturvårdsverket.CO och SO; ärdock svåruppfyllda.

o Utsläppenavcancerframkallandeämnenbör minskasmed90% i tätorter.Ettdelmålär att

halverautsläppentill 2005från 1990.

Av dessa ter sig miljömålen för CO, och NOX svårast att uppnå. Miljömålet för cancerframkallande ämnen är svårt att följa upp, eftersom riskfaktorer för enskilda hälsofarliga ämnen inte ännu är samstärnmigt vedertagna. Inom MaTsprojektet ett samarbete mellan myndigheter och näringsliv kring ett Miljöanpassat transportsystem har Naturvårdsverket föreslagit preliminära miljömål för hälsa i tätort, bl a förslag till luftkvalitetsnormer för några cancerframkallande ämnen. I de fall emissionsdata för dessa ämnen funnits tillgängliga för olika bränslen är de medtagna i miljövärderingsmatrisen.

Potentiella utsläppsparametrar för miljövärderingsmatris

Miljöklassning av alternativa bränslen är beroende främst av deras emissionsegenskaper vid användning i motor. Antalet ämnen i avgaserna är i det närmaste oöverskådligt stort.

Utsläppsparametrar och tester som med nu känd kunskap om bilavgaser har identifierats som de mest betydelsefulla från hälso- och miljösynpunkt är upptagna i nedanstående tabeller. De angivna parametrarna är sådana vi ansett som de mest signifikanta. De är uppdelade efter effekttyp global, regional och lokal effekt. Vissa ämnen som NMHC Non Methane HydroCarbons och NOX är upptagna både regionalt och lokalt. För NMHC beror det på att ämnena är betydelsefulla för regional bildning av marknära ozon samtidigt som många av ämnena kan ge hälsoeffekter lokalt neuro-, genotoxicitet, mutagenicitet. NO NO + N02 bidrar liksom NMHC till ozonbildning och till försurning och kvävemättnad, samtidigt som NO, har negativ hälsopåverkande effekt vid höga halter i tätortsluft t ex astma, allergi, allmänt luftvägsbesvär.

Globalt/klimat Regionalt/miljö Lokalt/hälsa C02, koldioxid NOX, kväveoxider aldehyder

CH., metan ozon-reaktivitet alt PAH, polyaromater

N20, lustgas VOC eller NMHC partiklar SOX,svaveloxider NOX N02 VOC NMHC bensen 1,3-butadien eten propen toluen biologiska tester Arnes, TCDD CO, koloxid

NMOG justerad med Reactivity Adjustment Factorgrundat på ozonbildningspotentialen för bränsle/ motorkombinationen

Sambandet mellan VOC, HC, NlVIHC, NMOG är förvirrande för många. HC, total-kolväten, betyder alla organiska ämnen med enbart kol och väte. NMHC är kolväten utom metan, CH, VOC volatile organic compounds är organiska ämnen inkluderande sådana som innehåller syre, tex aldehyder. NMOG non methane organic gases är VOC utom metan.

Partiklar ibilavgaser är en ytterst heterogen grupp av ämnen, ämnesgruppen har här begränsats i första hand efter standardiserad mätmetod för bilavgaser.

Motortestcenter bygger ett PM om test av miljö- och hälsoeffekter av bränsleadditiv på lätta bilar på reglerade utsläpp samt PAH, Ames test och TCDD-receptortest. De sistnämna mätmetoderna har under 1980-talet utvecklats bl a av forskare inom det k "tätortsprojektet"2. Mätmetoderna ingår idag bland

s de metoder som i Sverige frekvent används för att kemiskt och biologiskt karakterisera avgaserna från en bränsle motor-kombination./

Utvalda utsläppsparametrar för miljövärderingsmatris

En del av de potentiella parametrarna har utelämnats. Skälen till detta varierar. I första hand finns reglerade föroreningar med samt sådana har signifikant

som inverkan på de nationella miljömålen.

Utvärderingen baseras på parametrar av betydelse för nationella miljömål. En del andra utsläpp tas med för helheten men åsätts viktningsfaktor noll. Biologiska tester Arnes test, TCDD bör vara med som översiktlig hälsoindikator. Vid mycket låga biotestreaktioner måste jämförelsetolkningen göras försiktigt.

I en del fall har inte tillräckligt med underlagsdata för flertalet av de alternativa bränslena varit tillgängliga. Såär t ex fallet med lustgas och vissa specifika kolväten. NMHC har valts istället för NMOG som regional parameter för ozonbildningspotential, eftersom NMOG data saknas för flera bränslen. Ursprungligen fanns också metan med, och därigenom indirekt HC NMHC + CH4. Sedan har vi emellertid valt att presentera den globala effekten av metan i form av en andel i totala CO2-ekvivalenter. För andra ämnen är målen inte svåra att nå, exempelvis SOX.För eten, propen och toluen finns inte tillräckligt med data för att en miljövärdering skall kunna göras.

Baserat på detta har vi valt att ta med nedanstående parametrar

Globalt/klimat Regionalt/miljö Lokalt/hälsa

C02 NOX NOX N02

CH4 C02-ekv NMHC partiklar

PAH

aldehyder formaldehyd, acetaldehyd

bensen

1,3-butadien

biologiska tester Ames test, TCDD

CO

NMHC ingår inte i bedömningarna av de lokala effekterna. Beteckningen står visserligen för en grupp av ämnen av vilka många är hälsoskadliga, men i matrisen representerar de cancerframkallande kolvätena bensen, PAH och 1,3butadien den lokala effekten.

Luftkvalitetsproblem avseende CO är inte vanligt förekommande i Sverige, och Naturvårdsverket anser detta mål vara nått. Att parametern ändå finns med beror på att det är en i bilavgaslagen reglerad förorening samt att gränsvärde finns för luftkvalitet i tätort, och om ett bränsle skulle ge en kraftig ökning bör detta därför uppmärksammas.

2Projektetdrevsunderhuvudmannaskap Naturvårdsverket

av

Definition av rem-bränslen och blandbränslen

Ren-bränslen betecknar i denna rapport i princip "bränslen somär avseddaför speciellt utvecklade motorer". Undantag är möjligen rapsmetylester. Detta bränsle kan inte användas direkt i alla befintliga dieselmotorer utan materialproblem, i en del nyare bilmotorer har materialvalet, packningar och slangar etc, men anpassats så att motorerna kan köras både på dieselolja och rapsmetylester. l en del fall klarar även äldre vägfordon och traktorer användning av rapsmetylester, eftersom de ursprungligen haft konstruktionsmaterial som varit mer tåliga för detta bränsle. ren-bränslen'ingår etanol E 85, E100, metanol M85, M100, I gruppen rapsmetylester, dimetyleter, motorgas, naturgas och biogas. Blandbränslen är blandningar av konventionella bränslen bensin eller dieselolja och något av ren-bränslena, "där detkonventionella bränslet är huvudsaklig grundkomponent". Dit räknas inblandning av alkoholer i bensin eller dieselolja, samt inblandning av rapsmetylester i dieselolja, men även inblandingar av MTBE och ETBE utöver normalt innehåll som bränslekomponent. För bensin respektive dieselolja finns specifikationer svensk standard, miljöklasskrav. Om ett bränsle uppfyller sådan specifikation är det att betrakta ett ren-bränsle. För bensin finns för MK2 föreskrifter om maximerat innehåll som till 2,0 %. Det motsvarar 3% metanol, 5,5 % etanol, 11 % MTBE eller av syre, upp 13% ETBE.

Matris-anvisningar

Miljövärderingsmatriserna med relativa utsläppsangivelser i förhållande till normgivaren är angivet i tabell 1 för lätta fordon och i tabell 2 för tunga fordon. Utsläppsjämförelsen utgår från moderna motorkoncept med modern efterbehandlingsutrustning. Med detta avses för de konventionella normgivande bränsle- och motorteknologierna: lätta fordon antas uppfylla kraven för EUs 1996 års avgaskrav, dvs svenska 0 miljöklass 2 krav. Karakteristika för dessa fordon är:

bensindrift ottomotorer med elektronisk insprutning med reglerat a. trevägskatalysatorsystem.

b. dieseldrift utvecklad kompressionsmotor med elektronisk insprutning, - EGR och oxiderande katalysator. tunga fordon antas minst uppfylla kraven för EURO I EUs avgaskrav från 0 1993, teoretiskt omräknade med antagande om efterbehandlingsutrustning. Karakteristika för fordonsnormen antas vara utvecklad direktinsprutad dieselmotor med oxiderande katalysator och/ eller partikelfilter men utan EGR. För dieselmotorer kan EURO utan efterbehandlingsutrustning, vilket är det normala vara det "moderna motorkoncept med modern avgasreningssynas utrustning" skulle väljas eftersom tillräckligt med data finns tillgängliga. som Emellertid hänför sig merparten av emissionsdata för alternativa bränslen till motorer / fordon med oxidationskatalysator oftast tidig 90-tals teknologi. För att möjliggöra rättvisande jämförelse har därför den nämnda jämförelseen valts. För dieselmotortekniken för konventionella bränslen har förbättnormen ringar slagit igenom ibefintlig teknologi, som följd av de ökande avgaskraven EURO ll, 1996 års avgaskrav, i högre grad än anpassningama/motortekniken för alternativen har skett. Relativtalen mellan emissionerna synes vara relevanta även för EURO jämfört med nyare alternativbränsleteknologier.

0 Motorer är alltid optimerade gentemot avgaskrav, dvs körcykler och

provmetoder som används vid certifiering och typgodkännande. För rniljövärderingsmatrisen har förutom emissionsdata framtagna med certifieringsprov-

metoder även använts testresultat från -7°C för lätta fordon och från transient

busscykel Braunschweig för tunga fordon, vilket i allmänhet inte ingår i typgodkännandetester för fordonen. Det medför att testresultaten kan

antas vara högre än vad som skulle erhållits fordonen optimerats för dessa

om

provbetingelser. Det gäller resultaten för både konventionella bränslen och för

alternativen.

De alternativa drivmedlen beräknas användas i fordon med likartad motorteknologi respektive avgasreningsteknologi som gäller för fordonen för konventionella drivmedel. För lätta fordon med alkoholdrift jämförs emissionsresultat från moderna FFV-bilar drivna med E85 E0, M85 MO. Moderna FFV

- bilar är anpassade för max. 85% alkohol varför relevanta emissionsdata för E100 och M10O inte varit tillgängliga. Fordon för dessa bränslekvaliteter finns inte heller tillgängliga i Sverige idag. För naturgas / biogas-användning i lätta fordon har på samma sätt ernissionsdata från i första hand bränsleflexibla bilar bensin / naturgas använts för att ge relativtalen för dessa bränslen. Värderingen av rapsmetylester är baserad på avgastester av bilar som provats med både rapsmetylester och dieselolja. Detta för att minimera inverkan motor- och

av avgasreningsteknologi. För lätta fordon innebär det att dieselolja har

använts som kompletteringsnorm för rapsmetylester.

Det är alltså inte de lägsta eller högsta utsläppsdata finns tillgängliga.

som Extremvärden har även lämnats utanför bedömningen. För normgivaren är det därför inte de mest avancerade koncepten är bas utan de bättre de

som av kommersiellt marknadsförda bilarna. För personbilar ingår därmed inte ULEV koncept som normgivare för lätta fordon. Den jämförelse görs med alterna-

som tiven är avsedd att göras utifrån en likvärdig avgasreningsstatus för dessa teknologier.

Eventuell förändring av emissionerna eller motoremas funktion efter lång

av tids användning i motorerna av alternativa bränslen har inte beaktats.

De värden som anges i tabellen är en samlad bedömning de data

av som varit tillgängliga för gruppen. Värdena är därför normalt inte kopplade till

en enskild testrapport utan en sammanvägning av uppgifter från flera referenser.

Lätta fordon

Värderingen för lätta fordon är baserad på data från körcykeltester vid standardiserade prövningar vid +20°C och vid -7°C. Normen är bensin

som MK2 i ottomotor är angiven i absolut utsläppssiffra för körcykeln FTP75.

Den årliga medeltemperaturen i Sverige 7°C. Utsläpp från

är ca motorfordon med ottomotor använder vätskeformiga bränslen är tydligt

som temperaturberoende. Jämförelsen baseras därför på ett medelvärde de data

av som finns för både kall och varm omgivningstemperatur. Certifiering sker vid 20-30°C, varför värden i detta temperaturområde naturligtvis finns tillgängliga.

Mätningar vid -7°C finns gjorda i Sverige och Finland på lätta fordon på ottomotorer drivna med bensin, motoralkohol och gasformiga bränslen samt på dieselbilar. Resultatet visar att utsläpp från kompressionsmotorer och gasformiga bränslen i otto-motorer i stort sett är oberoende omgivningstemperaturen,

av medan vissa utsläppsparametrar från vätskeformiga bränslen i otto-motorer är tydligt och signifikant temperaturberoende. Värderingen för lätta bilar är därför gjord som ett medelvärde av data från tester vid +20°C och -7°C. Det antas indikera utsläpp vid +7°C, vilket är den årliga genomsnittstemperaturen i mellan-

Sverige. Data från tester vid kall temperatur har därför påverkat emissionsdata för bensin och alkoholer för utsläppstyperna CO, NMHC, aldehyder, bensen och 1,3-butadien jämfört med endast testresultat från +20°C använts. NO, har om signifikanta temperaturberoende. Avsikten är att försöka ge en inte samma rättvis bild utsläppen från olika motorteknologier och olika drivmedel vid av svenskt klimat. För CCI-värderingen har jämförelsenorm valts en bensinbil med som bränsleförbrukning på ca 0,8 l/ 10 km.

Tunga fordon

För tunga fordon är jämförelsen, där så är möjligt, baserad på körcykeltester för busskörcykel, "Braunschweig". Den absoluta utsläppssiffran för normgivaren är

baserad på denna cykel. Busskörcykeln är vald för att kunna jämföra tändstiftsmotorer med kompressionsmotorer. ECE R49-test är statisk provmetod och innehåller därmed en inte motorbromsning eller andra transienta körmönster. En tändstiftsmotor har högre utsläpp t under motorbromsning än vad kompressionsmotorer har. Det ex standardiserade 13-mode testet är därför inte lämplig att använda för test av bra grund för jämförelse mellan l

tändstiftsmotorer och är därmed inte en en Busskörcykeln E alternativa bränslen i kompressionsmotor relativt tändstiftsmotor. transienta provmetod inom vilken det förekommer utsläppsdata från en hel är en del de alternativa bränslen. Den är vedertagen provmetod som används av en i Europa för provning bussar, och körmönstret efterliknar därför runtom av busstrafik i tätort. Det reflekterar alltså med sina många stopp och starter vare sig busstrafik i glesbygd eller lastbilstrafik. Trots att busskörcykeln avspeglar ett specifikt körmönster har vi bedömt att det är den minst olämpliga provmetoden utgå från för jämförelse mellan olika bränslen / motorteknologier. att en För jämförelsen mellan de gasformiga bränslena tändstiftsmotor och dieselolja kompressionsmotor har endast data för busskörcykeln använts. Där det funnits dåligt med data från busskörcykeln för alternativbränslen i kompressionsmotorer har information från ECE R49-test använts som kompledå det ansetts viktigt med ytterligare data. Jämförelser mellan olika körment, cykler kan inte göras. Emellertid är relationerna mellan utsläppen från olika bränslen i kompressionsmotor i stort oberoende av om man provar med en ECE R49 eller busskörcykeln. Utsläppen ökar för busskörcykeln, och ökningen är olika för olika utsläppsparametrar ungefär likvärdiga oavsett bränsle. men Eftersom matrisen arbetar med relationstal och relationerna enligt ovan är ungefär desamma, kan ECE R49 data utnyttjas för att komplettera underlaget för jämförelsen under förutsättning att det begränsas till kompressionsmotorer. Kompressionsmotorers utsläpp, såväl tändstiftsmotorers för som gasformiga bränslen, är relativt okänsliga för yttertemperaturen, varför inga kalltemperaturmätningar behöver beaktas. För COz-värderingen har jämförelsenorm valts ett dieseldrivet tungt som fordon med bränsleförbrukning på ca 4 l / 10 km.

Bränslestandard

Standardiseringsarbete med avseende på bränslen bedrivs i SIS-STG TK 85i

tekniska kommittén 85.

Biogas: En specifikation är nästan klar. o Naturgas: Svensk arbetsgrupp finns tillsatt, men inget arbete har påbörjats. 0

Etanol och metanol som dieselbränsle: Alkoholerna utan tillsatser bearbetas i en arbetsgrupp, vissa analyser fattas, men de torde komma fram inom kort. Steg 2 med test av bränslet med tändförbättrare har påbörjats. Etanol för otto-motorer: Varken E85 eller E100 har ännu behandlats i standardiseringsarbetet. Rapsmetylester: Standard är ute på remiss och beräknas vara färdigt snart. Dimetyleter: Inget arbete har påbörjats.

Det ovan beskrivna läget var aktuellt i mitten av september 1996.

Parametrar

Utsläppsparametrama är grupperade efter effekttyp globalt, regionalt, lokalt. NOX och NMHC har både lokal och regional effekt men även global effekt, om än svår att kvantifiera pga brist på GWP-värde. Det samlade medelvärdet alla

av utsläppstyper för en effekttyp kan slutligen ligga till grund för bedömning av ett bränsles rniljöeffekt och miljöklassmdelning.

Utsläppen har givits en viktning så att emissioner med dominerande inverkan på miljöproblemen skall ligga till grund för den sammanvägda bedömningen. Vi har valt att inte bedöma om en viss utsläppsparameter är mer viktig än någon annan. Alla parametrar som valts har en signifikant inverkan på

av riksdagen uppsatta nationella miljömål och har därför åsatts viktningsfaktor Enda undantaget är CO, som givits viktningen motivet till att den finns med i matrisen har angivits tidigare.

Utsläppstypema har dessutom samlats i huvudgrupper, globalt, regionalt, lokalt för att en viss typ av förorening inte skall få för stor dominans på slutbedömningen. För järnförelsevärdena gäller: 0 NMHC har viktningen 0 på lokal nivå, eftersom de hälsoskadliga ämnena

beaktas under partiklar, PAH, aldehyder och biologisk aktivitet. o PAH anges som summan av partikelfas och gasfas semivolatil fas. 0 Aldehyder redovisas som en relativ-summa för formaldehyd och acetaldehyd,

därformaldehyd har givits tre gånger större betydelse än acetaldehyd. Det beror på att formaldehyd beräknas ha 5 ggr större cancerogenitet än acetaldehyd men vara likvärdig i akut hälsoeffekt. Uppdelade värden redovisas på separata rader. Biologiska testmetoderna Ames test/TCDD redovisas som en samlad utsläppstyp, biologisk aktivitet’. Värdet som anges är medelvärde de

av separata järnförelsevärdena för Ames test och TCDD receptorbindningstestet gentemot normen. På separata rader har de respektive värdena för Ames test resp TCDD angivits. Det separata värdet för Ames test är jämförelsevärden gentemot normen där man summerat mutageniciteten från partikelfas och gasfas. För partikelfas och gasfas har medelvärdet av mutageniciteten med bakteriestammama TA 98, TA 100 med och utan metaboliserande system beräknats. TCDD är redovisat som TCDD index i ml /m och är summan av partikelfas och gasfas. För TCDD index innebär större tal en högre aktivitet. Ames test/TCDD är värderat endast för utsläpp från tunga fordon på grund av bristande underlagsdata för lätta fordon. Bensen och 1,3-butadien ingår i gruppen NMHC men redovisas ändå separat. Skälet är den höga risk för cancer-sjukdomar som föreligger för dessa

föreningar. Som nämnts tidigare i texten saknas dock data i många fall. Beträffande 1,3-butadien finns också vissa svårigheter i tolkningen av resultat från tester, eftersom två använda analysmetoder har visat sig kunna ge divergerande resultat. Beträffande klimatpåverkande utsläpp har, till följd av brist på ernissionsdata för N20 från fordon drivna med alternativa drivmedel, denna utsläppstyp inte kunnat beaktas i den sammanfattande redovisningen i form av COz-ekvivalenter. Inte heller har indirekt klimatpåverkan från CO, HC och NOX tagits med, eftersom storleken på deras växthuspåverkan visserligen är betydande

idag svår att kvantifiera. I sammanvägningen ingår därför endast utsläpp men i livscykelperspektiv för CO, och CH4, angivna i COz-ekvivalenter. OBS Hela den globala bedömningen bygger på endast en rapport, den som framställs speciellt i samband med alternativbränsleutredningen. Det är viktigt att den hinner underställas bruklig granskning enligt normal vetenskaplig procedur, innan långtgående slutsatser dras. Inom LCA-ornrådet har t o m högkvalitativa data en felmarginal på 10%, enligt författaren. För regionalt påverkande utsläpp har livscykelperspektiv preliminärt tagits med för NOX. Utsläpp respektive nedfall kväveföreningar i storregionalt

av perspektiv samt regionala effekter av marknära ozon är högprioriterade miljöfrågor i Sverige. Det är därför viktigt att beakta utsläpp under produktion och bränslen, så att inte åtgärder för att minska utsläppen och

transport av nedfallet i stället ökar dessa. Det är emellertid osäkert om tillräcklig information finns. För marknära skulle det vara önskvärt att ha tillgång till

ozon motsvarande data för NMHC. Det är dock inte lika viktigt, eftersom NOX är dimensionerande för ozonbildning i Sverige. Dessutom är det för flertalet

1 bränslen inte troligt att data finns för NMHC i livscykelperspektiv. I

i

i För biogas har naturgas-underlag använts utom för livscykel-perspektivet. För PAH och biologisk aktivitet är värderingen grundad på endast en eller två enskilda mätningar. PAH-värderingen för lätta fordon har inte kunnat göras på jämförbara sätt då fullständiga analysresultat inte varit tillgängliga

samma för rapsmetylester och etanol. Av detta skäl har PAH inte tagits med i den slutliga bedömningen. Samma sak gäller biologisk aktivitet för tunga fordon.

Slutsatser

Matrisen visar relationen mellan emissionerna från altemativbränslen och emissioner-na från de konventionella bränslena MK2-bensin

och MK1—diese1 som de ser ut vid användning i fordon idag finns på marknaden.

som

Matrisen redovisar den bästa bedömning som kan göras idag utifrån tillgängliga data.

Matrisen visar inte utvecklingsmöjlighetema sig för de alternativa bränslen

vare eller för bensin och dieselolja.

Matrisen skall ses som ett levande dokument kontinuerligt bör och

som sesöver uppdateras med ökande kunskaper. Viktiga områden är teknikutvecklingen för produktion av bränslen samt områdena motorteknik, avgasrening,

provtagning och analys.

De stora intervallen i matrisvärdena återspeglar variationen i underlaget. Kontinuiteten i underlagsdata brister att tester har utförts under olika

genom förhållanden i olika undersökningar. Bränslena har ofta haft standardiserad sammansättning, varför stor variation kan förekomma i bränslesammansättningarna. I många fall har antalet tester varit litet, liksom antalet fordon. Underlaget brister speciellt mycket ifråga om PAH, biologisk aktivitet, bensen och 1,3-butadien

Framför allt för tunga fordon medför skillnader i motor- och avgasreningsteknologi för olika bränslens användning att en miljövärdering bränslets

av miljöpåverkan blir svår. Den använda teknologin kan ha avsevärt större betydelse än bränslet.

Ett underlag för en säkrare rniljövärdering kräver väl planerade jämförande

tester som ger reproducerbara resultat, med användande standardiserad

av bränslekvalitet och standardiserad motorteknologi både för alternativ och för jämförelsenorm.

Blandbränslen saknas helt i matrisen. Varje bränsleblandning

måste bedömas var för sig i fråga om ernissionsegenskaper.

Slutsatsema om regionala och lokala effekter rapsmetylester grundar sig på

av jämförelse med dieselolja.

Slutsatsema begränsas, som följd vår beskrivning, till bedömning olika

av en av bränsletypers översiktliga påverkan på globala, regionala och lokala effekter.

Globala effekter: Vi bedömeratt de

biobaserade bränslen har tydliga fördelar med avseendepå utsläppav växthusgaser. värderingengrundaspå enutredning speciellt utfördi samband med aItemativbränsleutredningen.

Regionala effekter: Vi bedömeratt de gasformiga bränslena hat

en miljöfördel framför de vätskeformiga bränslena. Rapsmetylestersynes ha istort likvärdig miljöpåverkan via vägfordonsavgasemasom dieselolja MK 1. Dettagäller såväl lätta tungafordon. Etanol

som synes ha i stort likvärdig miljöpåverkansom bensin MK2 i lätta fordon respektive dieselolja MK1 i tunga fordon.

Lokala effekter: Vi bedömer att de gasformiga bränslena har

en fördel frågai om hälsoeffekter. Rapsmetylester och etanol indikerar i stort sammastorleksordning på hälsoeffekter som de konventionella bränslena,jämfört sinsemellan på sätt

samma som ovan för de regionala effekterna.

REFERENSER

Beteckningama inom parentes i slutet av varje referens anknyter till vilken fordonskategori och bränsle som data i rapporten har använts till; TFTunga Fordon LFLätta Fordon bbensin ddiesel eetanol mmetano1 dmedimetyleter

rmerapsmetylester

mgmotorgas cngnaturgas bgbiogas ACEA, Europia. Europeanprogrammeon emissions,fuels and engine technologies European AUTO OIL/ programme. 1995

b. d AFCEMA Alternative Fuels Committee of the Engine Manufacturers Association. Biodieselfuels and their usein dieselengineapplications. Engine Manufacturers Association, aug. 1995.

TF, rme Berg, R. Personl komm.Underhandsinformation om testerav etanoldrivna Skaraborgsbussar.September 1996.

TF, e Blinge, M,. Jämförande analys av producerade rapporter kring livscykelanalyser av drivmedel. CTH Maj 1996. 5. Boström, CE, Egebäck,K-E, Ehrenberg, Ewets, Ljungqvist, Omstedt, G, Pettersson, Törnqvist, M, Westerholm, R. Health risk assessment ethanolas a busfuel. Oktober 1996.

TF, e Ecotraffic. TheLife fuels. Motor Fuelsfrom Sourceto End Use.KFB m March 1992 EMPA, Schweiz. Eflect basedassessment automotiveemissions.Partial report: Recommendationfor the assessment exhaust emissionsfrom natural gas vehicleson homologation. May 31, 1996

LF, cng Fleisch, McCarthy, C, Basu,A, Udivich, C, Charbonneau, Slodowske, W, McCandless, Mikkelsen, S-E. A new clean technology:Demonstration ULEV emissions a Navistar diesel enginefuelled with dimethyl ether. SAE paper 950061.1995.

TF, drne Gabele P. Exhaust emissionsfrom in-use alternative fuel vehicles.Journal Air Waste Management Association 45: 770-777.1995.

LF, e. m 10.Gjirja, Olsson, E. Development an ethanolfueled version the Volvo TD73 diesel engine. KFB d.nr. 92-230-742,april 1995.

TF. e

11.IEA. Comparison relative environmental impacts alternative and conventional

fuels. Final report for Annex VII, IEA alternative motor fuels agreement.

LF. e, m. mg. cng 12.Info från US Autooil program. Emissionsdatafrån FFV-bilar bensin/CNG,

-

bensin/E85,bensin/M85, september 1996. 13.ernbäcker, E. Alternativa drivmedel Om möjligheter och begränsningar.

-

Naturvårdsverket PM 1994-04-11. 14.Rydén, C. Flottförsök med 32 etanolbussar vid AB Storstockholms lokaltrafik.

NUTEK KFB-rapport 1994:2.

TF e 15.LEA. Förnybar energi från vegetabiliskafettsyrametylestrar. 1996 05 20.

me 16.Maltesson, H-Å. Sammanställning av emissionsdatafrån naturgas-, biogas-och

motorgasdrivnafordon. Svenskt Gastekniskt Center AB, Rapport SGC 072. 1996

m9. eng. ba 17.Motortestcenter. Avgasemissionermed alternativa bränslen. Februari 1996. 18.Blomroos, M, Laveskog, A, Abrahamsson, R. Cold climate emissions.MTC 9320. 1993. 19.Almén, Dikväveoxid- och metanmütningar i emissionenfrån 20 katalysator-

försedda bilar och2 tunga dieselfordon.MTC 9215. 1992 20.Grägg, K. Eflects environmental classifiedfuels, RME and blends dieselfuelsand

RME on the exhaustemissions.MTC 9209B. 1994.

TF, rme 21.Grägg, K. Emissionsfrom two CNGfueledbuses.MTC 9405B. 1995.

TF, cng, bg 22.Gragg, K. Emissiansmiitningar meden prototyp till ett CRT-avgasfilter. MTC 9430B.

TF. d 23.Grägg, K. Emissionsmätningar med och utan katalysatorljuddümpare.MTC 943OA.

TF. d 24.Grägg, K, Egebäck, K-E. Impact fuels an dieselexhaustemissions.MTC 9010. 1990.

TF, d 25.Gragg, K. Provningar meden biogasdrivencitybuss.MTC 9434. 1995

TF. b9 26.Motortestcenter. Testing the efiects various additives to gasoline and dieselfuels

on exhaust emissions;Light Duty vehicles.PM 1994-10-17. 27.Naturvårdsverket. Bränslets betydelseför avgasemissionenfrån motorfordon.

Naturvårdsverket rapport 3680. 1989.

LT. mg. m. TF. m9 28.Naturvårdsverket Möller, L ed.. STADSLLIFTEN, en bokom luften i våra tätorter.

Naturvårdsverket informerar. 29.Rydén, Ch. Personl. komm.Underhandsinformationom tester av Ford Taurus PPV-bil

etanol/bensin. September 1996.

LF. e

30.Sorensen, Mikkelsen, S-E. Performanceand emissions a 0.273liter direct injection diesel enginefuelled with neat dimethyl ether. SAE paper 950064. 1995 dme 31.Milj6klassutredni.ngen, delbetänkande. Med rapsi tankarna SOU 1994:64 TF, rme 32.SSEU.Etanolför Sverige.Januari 1996. e 33.VITO. Biodieseldemonstration in Belgium. Final report. EC-Altener programme. January 1996. LF, rme 34.Nylund, N-O, Ikonen, M, Kytö, M, Lappi, M, Westerholm, M, Laurikko, Performance evaluation alternative fuel/concepts 1990-1995, Final report including addendum diesel vehicles.VTT publications 271. 1996. LF, m, e, mg, cng 35.Weidmann K. Einsatz von rapsölstämmigenKraftstoffen in Dieselmotoren. Volkswagen AG, Wolfsburg. ABS.RB96-01 LF, rme 36.Westerholm, R, Törnqvist, M, Rannug, U, Ehrenberg, L. Chemicaland biological Characterization bioethanol related exhaust emissions using two diesel ignition improvers. KFB rapport, d—nr92-72-742,1995. TF. e 37.Blinge, M, CTH. Personl. komm. Underhandsinformationom livscykelanalysutredning för alternativa bränslen. Oktober 1996 TF, Ic 38.Grägg, K. The efiectson the exhaust emissions changing to a low aromatic, low PAC and low sulphur dieselfuel. MTC 9517. 1995 TF, d 39.Laveskog, A. Emissionsfrom three diesel vehiclesfuelled with three different dieselfuels. MTC 9506. 1996. LF.d 40.Westerholm, R, Ahnén, Li, H, Rannug, U, Rosén, Exhaustemissionsfrom gasolinefuelled LDV operated in different driving conditions. Atmospheric environment, 26B, 1:79-90,1992. LF, b 41.Nylund, N-O, VTT. Personl. kommunik Emissionerav bensenfrån RME-dnft. September 1996. LF, rme 42.Egebäck, KE Rapport över emissionsdataför 3 naturgaslastbilar i LB50-projektet. i manuskript. TF, cng -PAH 43.Ahlvik, P. Personl. komm. Diverse emissionsdatafrån Motortestcenter. Oktober 1996. LF, b 44.Gessner, B. Abgaszusammensetzungvon Dieselmotorenbeim Betrieb mit Rapsölmethylester. Juli 1990. LF, rme

3 3 .3

3 3 3 .

t .. 3

m

a 3 o .. o o . 3 .

o .

a 3 o .. .. o .. 3 m N

o . 3 3 .. . .. .. e a m m

o 3 o .. l o 3 . 3 .

m

m d .3

.. . 3 . o A l .. n n l o n

m

ä

| o 3 3 o 3 3 3

m .

.. a

o . o o o o . w p

.. .

+

m m

"Mu w

m Wm

wmw M m w

Mm.. uwww m m.

u

u F n F

.. ä F n F

a . o m t o a N

m ä n m

u m m 0 m 0 u n |

ö m a m

.F a u

0 o o o F Q F F F S å

a

. u . 3 8

uozoxxew 5u1u1A1¢7Peuuozo5UIUp95J9/19 u: espgu w uqlsøuøx Jew/H 6u;u1nsJ9; lI33|°1 IIBQOIS uauogfiau .

u

.m

3 u .h

o u

.v .o

ä

o

o .h .v K .o

3 o .v .c

å

ä o v ah u .o .v .h .o .. .o .a .o

n

w

m .e

.p .m .F

.u n.

u

u

.o .m

å

u

u o e .e .o .m .m .o

a .

8 8 8 0 v .c .u

S

S O e .e

S 8 W .e .v .

E .

z

ö

S 8 8

m

G .e .e .m .m wo

.o .m .n

ö

8 8 0 .e .v

.—

x a

3 x

ä S o .v .e . 3

o

.

.

: å

..

Jämförande analys

av producerade rapporter kring livscykelanalyser av drivmedel

Magnus Blinge, Chalmers Tekniska Högskola

Göteborg1996

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för Transportteknik

CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Department of Transportation and Logistics JÄMFÖRANDE ANALYS AV PRODUCERADE RAPPORTER KRING LIVSCYKELANALYSER AV DRIVMEDEL av Magnus Blinge

Göteborg, Maj 1996

SAMMANFATTNING

Livscykelanalyser LCA av fordonsdrivmedel har presenterats i ett stort antal rapporter under 90-talet. Resultaten från rapporterna visar på olika och svårtolkade resultat. I denna rapport är drygt 20 stycken livscykelanalyser studerade och de mest aktuella och relevanta värdena för drivmedels-produktion och användning i fordon är presenterade för bensin, diesel, metanol, etanol, RME, naturgas, biogas, LPG samt blandningar av bensin med MTBE och ETBE.

Resultaten visar dessutom att det är inte är möjligt att ur de studerade rapporterna presentera en rättvis jämförande tabell mellan de olika drivmedlen. Orsaken är främst att valet av tekniknivå för fordonet är av avgörande betydelse för resultatet. Eftersom referensfordonet skiljer både i ålder, mätcykel och prestanda mellan rapporterna kan inte resultaten från olika rapporter jämföras med varandra. De rapporter Ecotraffic, 1992 och DeLuchi, 1992 som har gemensamma trovärdiga systemgränser för samtliga drivmedel och därmed kan användas för jämförelser är dock baserade

som på data från tidigt 90-tal. Eftersom utvecklingen av fordonstekniken, framför allt vad gäller för de alternativa drivmedlen, har förbättrats avsevärt under de senaste 5 åren är en uppdatering av dessa data att rekommendera. En uppföljning av systemgränsdragningen bör samtidigt utföras för att garantera siffrornas relevans.

1 BAKGRUND

Institutionen för Transportteknik, CTH, har sedan 1990 bedrivit forskning inom området livscykelanalyser LCA av drivmedel. Projektet kallas "Energilogistik- Livscykelanalys drivmedel" Blinge, 1993 och

av initierades med bakgrund av det relativt stora antalet livscykelanalyser

av som publicerades i början av 90-talet och som visade på olika och/ eller svårtolkade resultat. Arbetet fokuserades på att ta fram modell för hur

en en LCA av drivmedel skall till med avseende på val systemgränser,

av allokeringsregler, resultatredovisning Energilogistikmodellen är

mm. baserad på tre vetenskapligt accepterade teorier: Systemangreppssätt, Logistik och LCA. Resultaten från projektet visade på vikten att använda

av de vetenskapliga teorier som existerar inom området och att utifrån dessa välja korrekta och rättvisa systemgränser. Resultaten visade också att det är svårt att ge ett övergripande resultat för ett drivmedel eftersom produktionsprocessen och därmed även resultatet LCA varierar bl.

av en a. beroende på hur stora kvantiteter som skall framställas.

Som en del av alternativbränsle utredningens arbete beskriver denna rapport de livscykelanalyser av fordonsdrivmedel har relevans för

som svenska förhållanden. Rapporterna har bedömts med avseende på de enligt teorin kring LCA viktigaste bedömningsfaktorerna, transparens, trovärdighet och jämförbarhet. De drivmedel som beaktas i värderingen

av analyserna är Bensin, Diesel, Metanol från naturgas och cellulosahaltig biomassa, Etanol från jordbruksprodukter och cellulosahaltig biomassa, RME, Naturgas, Biogas LPG samt blandningar av bensin med MTBE och ETBE. Tillgången på råvaror och lämplighet för storskalig respektive småskalig produktion är andra faktorer som bedöms i värderingen eftersom dessa i hög grad påverkar resultaten av en analys.

2 SYFTE

Syftet med arbetet är att sammanställa och redovisa de mest relevanta resultaten i de analyserade rapporterna och att presentera

en rekommendation de värden för energianvändning och emissioner

av som skall användas för produktion och distribution drivmedel avsedd för

av den svenska marknaden.

3 METOD

Studierna som har analyserats är bedömda efter de teorier och rekommendationer som existerar inom forskningsområdena livscykelanalys LCA och Energilogistik.

3.1 LIVSCYKELANALYS

Metoder med Vetenskaplig grund för att utföra analyser av produkters miljöpåverkan och energiomsättning genom hela deras livscykel har saknats. Life-Cycle Assessment eller Livscykelanalys LCA är den analysmetod intressenter inom både den akademiska världen och

som inom näringslivet arbetar med att standardisera. LCA både bygger på

nu och har många kopplingar till systemsynsâttet.

LCA definierades på SETAC-Europe workshop i Leiden, Holland 1991:

Environmental life-cycle assessment products, or LCA, defined as studies to analyze and assess the environmental impact a material, product or product group over the entire life-cycle.

LCA kan fungera hjälp vid miljömässiga överväganden och

som en beslut. Beslutsfattare och andra som använder resultatet av en LCA som ett beslutsunderlag, måste medvetna om att en LCA-analys ofta

vara innehåller vissa generaliseringar och avgränsningar. Oseriösa analyser och analyser innehåller förenklingar kan ge fullständigt

som grova missvisande resultat. Avgränsningarna och generaliseringarna måste kontrolleras för att LCA skall kunna bedömas. Exempel på

en avgränsningar och generaliseringar är:

Resultatet är aldrig mer relevant än den inmatade °

informationen. Analysen är vanligtvis gjord med så stor mängd data att

0 en

resultatet blir belastat med osäkerheter. Nödvändig information finns i regel bara hos berörda företag.

Ofta är företagen tveksamma till att lämna ut information om sina produkter och processer. Informationen som används blir därför antingen andrahandsinformation som följaktligen blir belastad med en viss osäkerhet, eller information som intressenter lämnar ut och vars opartiskhet kan diskuteras. Datamängden måste i slutänden för att bli

0 aggregeras

överskådlig. Aggregeringen kan inte utföras utan att subjektiva

värderingar kommer in. Utföraren av analysen och använda-

/ beslutsfattaren, skall använda resultatet, har sällan

ren som

samma värderingar.

Eftersom datamängden är så stor, finns det risk för att kvalitativa 0

kommentarer försvinner i mängden. All miljöpåverkan, alla kopplingar mellan påverkan och utsläpp

samt alla utsläppskällor är inte kända i dagsläget. LCA fokuseras på

de mest etablerade och kända utsläppen och miljöpåverkan.

Förutom att det kommer in värderingar vid aggregeringsdelen, så kommer en LCA-analys att vara påverkad av följande bedömningar:

0 Antaganden gjorda i analysen t ex angående energi. Energin

kan behandlas som ett speciellt område eller ingå i en LCA som

emissioner producerade vid användande och resursutnyttjande. Definitionen om systemgränser. Valet mellan marginal- eller medelvärden för tillgängliga data. Val av tekniknivå: Bästa möjliga teknik, genomsnitt av den teknik som används idag eller sämsta tänkbara fall.

0 Databasens ålder

Varje enskild LCA har brister. LCA är dock bättre än en analys som inte tar hänsyn till produktens hela livscykel. Analysen måste i vilket fall som helst vara verifierbar.

En LCA måste vara genomskinlig transparent. Varje del av analysen måste vara lätt att kontrollera. Detta är viktigt av flera skäl:

0 Genomskinligheten är nödvändig för att göra analysen

verifierbar. Analysen blir möjlig att granska kritiskt. Alternativa metoder för värderingar och påverkansanalyser blir möjliga.

0 Antaganden analysen grundas på kan tillåtas bli ändrade.

som

För att förbättra genomskinligheten skall så få antaganden som möjligt bakas in i databaser och i numeriska modeller. Alla antaganden som modellkonstruktören lagt till grund för sin modell måste noggrant beskrivas för användaren. Studiens mål och applikationsgränserna skall specificeras. Antaganden och subjektiva värderingar som används i analysen skall noggrant redovisas. Systemgränser, inklusive tid, och kalkyleringsmetoder skall också redovisas. Tabeller och flödesschema skall presenteras. Data skall presenteras tillsammans med referenser och med information om typ och teknisk nivå på processen. Uppgifternas kvalitet, ålder och fullständighet skall också framgå. Aggregering av data medför att information går förlorad. Genomskinligheten underlättas om resultaten aggregeras så sent som möjligt i analysen. Baumann et al, 1992

Första steget i en LCA är att definiera vilket mål man har med studien Goal Definition. Metoden som används vid bl a val av systemgräns för analysen är beroende av vilket mål studien har och vilket objekt

skall studeras. Därefter identifieras och kvantifieras oftast som miljöbelastningen, dvs emissioner, resursutnyttjande och avfall som uppstår under livscykeln. Delsektionen av livscykelanalysen kallas inventeringsdelen Inventory. När miljöbelastningen är identifierad och kvantifierad, kan effekterna på miljö, hälsa osv analyseras i delsektionen klassificering eller påverkananalys Impact analysis. Klassificeringen kan följas av en värdering av påverkan eller en analys

möjligheterna att minska livscykelns miljöbelastning av Valuation/ improvement analysis.

Första steget i kvantitativ inventering är att definiera en funktionell

en enhet, dvs den enhet till vilken miljöbelastningen är relaterad. Exempel på funktionsenheter är "personkilometer", "liter paketerad Öl", och "kg tvätt". Nästa steg är att göra ett flödesschema över de

ren material figurerar i produktens livscykel. Systemgränserna

som definieras de processer som skall ingå i en analys. Systemet skall i

m a p det ideala fallet inkludera alla komponenter i det globala tekniska systemet påverkar produktionen av en viss produkt P: gruvor,

som fabriker, affärer, hushåll, bilar och även matproduktion. Effekten av många dessa är naturligtvis försumbar. Komponenterna skall

av undantas från systemet om effekten på resultaten är mindre än studiens totala osäkerhet. Ett system som innehåller alla komponenter som signifikant påverkar resultatet, blir i de flesta fall mycket stort och komplext. Måste systemet reduceras kan fyra principiella metoder urskiljas för att definiera innehållet i ett system, från större till mindre:

1 Inkludera alla komponenter i ett globalt teknologiskt system se

ovan. Denna metod är dock orealistisk.

l 2 Ekonomiskt helhetssystem: inkludera de komponenter i det

i

globala teknologiska systemet som är signifikant påverkat av I

produktionen av P. Reaktioner från marknaden beroende på ekonomiska faktorer är då medräknade.

3 Teknologiskt helhetssystem: Inkludera alla komponenter som

är nödvändiga för att producera funktioner oberoende

samma

om P produceras eller inte.

av 4 Processträdet.

Kombinationer metoderna är också möjliga. För detaljerade

av förklaringar ovanstående metoder hänvisas till original litteraturen

av Baumann et al, 1992

Frågan hur mycket av den totala miljöbelastningen olika produkter

om skall bära då flera produkter tillverkas inom samma fabrik har heller inget standardiserat Det finns alltså ingen generellt accepterad

svar. allokeringsmetod. För med ett flertal utgående produkter

processer finns det minst fyra olika allokeringsregler som kan användas:

Proportionellt till vikten av produkten Proportionellt efter det ekonomiska värdet

Proportionellt efter energiinnehållet z

Proportionellt efter molär basis

Allokering vikt är den vanligaste metoden bland de analyser som

m a p hittills har utförts. Viktsbaserad allokering är ofta bekvämast, eftersom viktdata vanligtvis finns tillgängligt. Viktbaserad allokering är dock inte så användbart då det handlar om kostnadseffektiva produkter som t medicin eller parfym, eller när värme kan vara en biprodukt av en

ex

process. Allokering ekonomiskt värde kan vara mer användbart

m a p universellt. Priser varierar dock dels i olika länder, dels i tiden och priser kan även vara missledande beroende på marknadens osäkerhet och ombytlighet.

När valet funktionell enhet, systemgränser och allokeringsregler är

av klart kan ett flödesschema över processen upprättas. Materialbalanserna löses separat för varje ruta. När materialbalanserna är lösta, kan materialflödet genom varje box beräknas med avseende på vald funktionsenhet. Utsläppen av miljöpåverkande ämnen identifieras och kvantifieras för varje box. Påverkan beskrivs i specifika termer, dvs beräknas utifrån materialflödet genom boxen.

Datakvalitet

Enligt U.S. Environmental Protection Agency EPA, kan sk högkvalitativa data beräknas ha noggrannhet av 10 %. Enligt Robert G Hunt

en vid Franklin Associates, är högkvalitativa data behäftade med en osäkerhet på 10 % för energianvändning och fast avfall. För emissioner är noggrannheten inte bättre än 25-40 °/o Baumann et al, 1992. Mätningar skall, det är möjligt, göras på plats i existerande

om anläggningar. Medelvärden över ett år eller liknande siffror skall användas de finns tillgängliga. Medelvärden av data från olika

om fabriker eller resultaten från ett antal tester kan användas om de finns tillgängliga. I de fall då inte emissionsdata finns från existerande anläggningar, kan approximativa värden framräknas m h a data om t ex bränsleförbrukning samt standardiserade emissionsfaktorer.

Output/Resultat

Osäkerheter i dataunderlaget ovillkorligen osäkerheter i resultatet

ger

undersökning. Varje parameter i resultatredovisningen kan vara av en försedd med standardavvikelse eller något annat osäkerhetsmått.

en Standardavvikelser är dock inte lämpade för att illustrera så stora avvikelser som ibland kan uppstå när t ex antaganden om processen görs. Istället kan resultatet presenteras som ett antal scenarier med olika

antaganden för teknisk nivå och andra omgivningsfaktorer.

Miljöpåverkan från varje enskild box i livscykeln bör, vid sidan av resultatet från livscykelns totala miljöpåverkan, även presenteras var för sig.

3.2 ENERGILOGISTIK

Livscykelanalyser LCA drivmedel har gjorts av ett flertal intressenter

av

alla har sett ett behov att belysa "sin" produkt ur en egen synvinkel, som av kanske för att förbättra produktens miljörykte eller som en ren marknadsföringsåtgärd. Följden har blivit att ett antal rapporter har producerats där analyser i princip ett och samma problem har gett skilda

av resultat. Oftast är det skiljaktigheter i systemgränsdragningen som är

upphovet till skillnaderna. Författarna kan t ex ha gått olika långt tillbaka i framställningsprocessen, värdet av eventuella biprodukters användbarhet från drivmedelsframställningen kan ha bedömts olika, eller slutligen att åsikterna går i sär beträffande hur allokeringen av de emissioner som uppstår vid framställningen av fler produkter i samma process skall till. Aven sättet som resultatet redovisas på skiljer sig ofta åt. Författarna kan t ex välja att framhäva ett visst resultat och att tona ner betydelsen av ett annat. Följden av denna mångfald av resultat blir att hela konceptet med livscykelanalyser riskerar att mista sin trovärdighet. Analyser av olika drivmedels miljöpåverkan är dock ofullständig utan att hänsyn tas till hela dess livscykel och det är trots allt bättre att vara ungefär rätt än att ha helt fel. Behovet standardiserade metoder för hur en livscykelanalys av ett

av drivmedel skall utföras är därför stort.

Syftet med arbetet kring energilogistikmodellen har varit att definiera en metod och bygga en systemmodell för beräkning av ett drivmedels energianvändning och emissioner från källa till och med slutanvändning. Valet av modellens systemgränser och allokeringsregler mm skall vara förankrade i de vetenskapliga teorier som finns inom området, dock anpassade till drivmedelsframställningens egna villkor.

Energilogistikmodellen är ett förslag till analysmetod av drivmedlens energieffektivitet och emissioner från källa till och med slutanvändning, som är baserad på objektiva bedömningar och på tre vetenskapligt accepterade metoder inom omrâdet: Systemangreppssâtt, Logistik för tillverkande företag och LCA. Modellen kan användas för systemberäkningar av såväl lokala specialfall som större regionala system.

Energilogistikmodellens systemgränser kan naturligtvis, liksom övriga livscykelanalyser, också diskuteras men det slutliga valet har föregåtts av en seriös och objektiv diskussion där intressenter både från olika drivmedelsproducenter samt forskare bl a inom området LCA har haft möjlighet att yttra sig i frågan.

3.2.1 Modellens uppbyggnad

Uppbyggnaden visuell bild av ett produktionsflöde med hjälp av de

av en tre för logistiken grundläggande termerna transport, lagring och förädling ligger till grund för energilogistikmodellen. Kombinerat med materialets "statiska" tillstånd utanför själva materialflödet, dvs råmaterial, tillsatser, biprodukter och slutanvändning, kan samtliga drivmedelsalternativ kartläggas och indelas i mindre delsystem. Varje delsystem analyseras m a p energianvändning och emissioner för sig och resultaten summeras

var slutligen ihop till ett sammanlagt värde för respektive emission.

3.2.2 Modellens systemgränser

Främre gränssnitt: Arbetet med modellen har visat att det är omöjligt att hitta en punkt i den fysiska framställningsprocessen kan kallas startpunkten för

som

produktionen och är rättvis för samtliga drivmedelsalternativ. Även som för ett och samma drivmedel kan startpunkten variera, bl a beroende på hur stor mängd skall produceras. Modellens främre gränssnitt måste därför som tillåtas variera från fall till fall. Främre gränssnittet definieras i modellen:

Modellen börjar med de operationer som måste utföras för att råvaran skall finnas tillgänglig i de mängder som är aktuella för kartlagd produktion med definierat framställningssätt. Råvaran följs så långt bakåt i förädlingskedjan operationer utförs för att bearbeta eller transportera som drivmedelsråvaran.

Råvaror: Råvarornas energiinnehåll redovisas ingår inte i energibalansen. men Redovisningen sker typen "Till 1 kWh färdigt drivmedel har använts 0,5 av kg träråvaror motsvarande 2,25 kWh." Ingen värdering av huruvida råvaran är bra att användas drivmedel eller inte görs. Användning av som modellen skall på frågan: Om drivmedel skall tillverkas av en viss ge svar mängd råvara, vilken energieffektivitet resp miljöbelastning blir då av en följden

Tillsatser: Tillsatser kallas de ämnen sätts till på vägen mot ett färdigt drivmedel. som Tillsatsens energiinnehåll redovisas vid sidan av råvarorna i resultatet och tillsatsens tillverkningsenergi ingår i drivmedlets energibalans. Visar det sig att tillsatsen har signifikant inverkan på drivmedlets energibalans, bör en analys även tillsatsens tillverkningprocess utföras. en av

Biprodukter: Allt produceras vid sidan drivmedlet kallas i modellen för som av biprodukter. Användaren beslutar biprodukten är användbar eller inte, om dvs det är ekonomiskt möjligt och tekniskt realistiskt att använda om biprodukten till någonting eller den är att betrakta som avfall. Samtliga om biprodukter skall redovisas i modellen. Går biprodukten att använda till någon applikation belastas inte energi- och emissionsbalanserna alls. annan Eftersom det i princip är omöjligt för användare att visa exakt hur denna en biprodukt kommer att behandlas då den har lämnat drivmedelsproduktionen, måste energiinnehåll och eventuella emissioner i stället belasta den produktens livscykelanalys som biprodukten nu nya används till. Finns det inte någon realistisk användning för biprodukten, måste den betraktas avfall och därmed belasta drivmedlets balanser som fullt ut. Om meningsskiljaktigheter finns huruvida biprodukten är användbar eller inte, är det lätt att med datormodellens hjälp göra en känslighetsanalys för att hur stor inverkan biprodukten har på den totala se balansen.

Diskussion kring begreppet energi: Sättet på vilket energin har beräknats är de största källorna till en av olikheter i resultaten i de LCA är utförda på drivmedel. Skillnaden som mellan fossil och biobaserad energi är stor och tolkas ibland på olika sätt. t ex

Spillenergi som används i processen behandlas i princip på samma sätt som biprodukter, dvs antingen är spillenergin användbar eller inte. Emissioner från elproduktion är en annan tvistefråga. Antingen kan respektive nations genomsnittsproduktion eller ibland även större sammankopplade internationella eldistributionssystem ligga till grund för emissionsberäkningar, eller så beräknas emissionerna efter marginalproduktionen dvs fossilt kol eller olja. I energilogistikmodellen har genomsnittsproduktionen använts som beräkningsgrund. Aven här är dock känslighetsanalyser lätta att genomföra vid åsiktsskillnader. Samtliga energityper som har använts i processen redovisas separat i energilogistikmodellen.

Problematiken kring energibegreppet visar tydligt energianalys

att en som enda beslutsgrundande underlag för att bedöma om ett drivmedel är bättre än ett annat m a p energiutnyttjande inte är tillräckligt, utan att något slags kvalitetsmått på energin är nödvändigt som komplement. Energilogistikmodellen har därför kompletterats med möjligheten att utföra en exergianalys.

Användbarheten av en viss energimängd ökar högre exergiinnehållet är. Energiomsättningen i ett vattenfall får belysa detta. Partiklarna rör sig där åt samma håll, och detta kan vi utnyttja i en turbin för att få ut mekanisk energi. När vattnet stannar upp i slutet av fallet, omvandlas rörelseenergin till energi i form av värme. Partiklarna rör sig inte längre åt samma håll utan var för sig i olika riktningar. Energiinnehållet är lika stort som tidigare men existerar i en mindre användbar form. Energins exergiinnehåll har alltså minskat. Exergiverkningsgraden lämpar sig därför bättre än energiverkningsgraden för att jämföra olika processer med varandra.

Exergi kallas ibland för energikvalitet och kan betraktas som ett mått på arbete ordnad rörelse eller förmåga till arbete för ett system i den aktuella omgivningen. Energi betraktas på ett mått på rörelse eller förmåga till rörelse. Det är ex. stor skillnad i användbarhet mellan 1 kWh el och vatten som innehåller 1 kWh värme i förhållande till rummets omgivningstemperatur. 1 kWh el kan användas till allt från att driva en maskin till att värma upp omgivningsluften, medan varmvattnet endast kan användas till uppvärmning av omgivningen. El är energi av hög kvalitet och är därmed exergirikt. Varmvatten är energi av låg kvalitet och har därmed lågt exergiinnehåll.

Prof. Hannes Alfven beskrev betydelsen av att skilja mellan energi och exergi på följande sätt: "Att helt enkelt summera energi av olika värde är lika felaktigt som att ange kassahållningen i antal mynt utan att ange om de är enkronor eller femöringar."

Exergianalyser förtydligar bilden men är dock inget tillräckligt komplement för att en fullständig bild av energiutnyttjandet skall kunna erhållas. Någon typ av mått på utnyttjandet av förnyelsebara resurser kan komma att behöva tillföras modellen i framtiden.

3.2.3 Validering av modellen / Praktikfall

Modellen har validerats i två praktikfall, etanol producerad i Örnsköldsvik och naturgas från Danmark. Etanoltillverkningen i Sverige sker för närvarande endast vid MoDo:s pappersmassafabrik i Ornsköldsvik. Etanolen produceras en spillprodukt från massatillverkningen. ur Massatillverkningen ett stort energiöverskott, vilket täcker både ger etanoltillverkning och fjärrvärme till. Ornsköldsviks kommun. Eftersom energilogistikmodellens systemgränssnitt räknar spillenergi, som inte har någon användning, som 0 blir resultatet från denna typ av annan etanoltillverkning mycket energieffektiv. Ändras förhållandena på något sätt så att spillenergin från MoDo får användning, måste en ny annan beräkning göras. För att belysa hur valet systemgränser och valet av av processenergi påverkar slutresultatet har etanolframställningen i Örnsköldsvik delats i tre varianter: upp

Första fallet innebär att dagens situation har analyserats där all 0 energi används i etanolprocessen är spillenergi från som

pappersmassatillverkningen. Enligt energilogistikmodellens

systemgränser räknas spillenergi utan annan användning som 0 i energi- och emissionsbalanserna. Andra fallet innebär att ångan, används i processen, har som användning t fjärrvärme. Ångan har därmed ett annan ex som ekonomiskt värde och kan därför inte klassas som spillenergi. Energiinnehållet i ångan belastar därmed etanolens energibalans. Tredje fallet innebär att ångan antas vara tillverkad av olja i en värmepanna. Energiinnehållet i oljan belastar då energibalansen fullt ut.

Påpekas skall dessutom att denna typ av etanoltillverkning är omöjlig vid andra massafabriker i Sverige och är alltså maximerad till ca 10 000 ton per år, räknat som ren etanol. Skall etanol tillverkas i större skala i Sverige måste helt andra system med andra energiförhållanden analyseras. Analysfallet är mycket lämpligt studiesynpunkt, men inte för att ur användas LCA värden för etanolproduktion i större skala. som

Resultaten av de olika etanolproduktionsfallen sammanfattas i följande figur:

I

Energianv.

Exerikons.

Fig 3-1 Resultat av fallstudier för etanol

Energianvändningen och exergiförbrukningen skall i figuren avläsas på följande sätt: För att tillverka 1 kWh etanol enligt fall 1 så har 0,022 kWh energi tillförts systemet exklusive råvarans ursprungliga energiinnehåll.

Trots att det handlar om en och samma process är skillnaden mellan de olika fallen är mycket stor, både då det gäller energi- och exergieffektivitet. De antaganden som har gjorts är inte orimliga i något fallen. Resultatet

av visar på nödvändigheten av att analysera hur tillverkningen har gått till och hur energin används i produktionens bedöms. Används

som spillenergi som i annat fall hade gått förlorad är stora energi- och exergivinster möjliga. Skillnaden mellan energi- och exergieffektiviteten i fall 2 visar att i de fall där värme används i är

processerna, energianvändningen ett dåligt mått på effektiviteten. Värme är

en lågvärdig energiform som inte kan användas i så många tillämpningar, och

mer av den värme som finns tillgänglig kan användas för att öka

som exergiinnehållet i t ex ett drivmedel desto lägre totala exergiförluster gör vi. Exergiskillnaden mellan fall 2 och 3 visar att exergiförlusterna blir betydligt större om prima energi används för att tillverka ånga sedan i sin tur

som används för att öka exergiinnehållet i ett drivmedel. Exergiförlustema blir i det fallet t o m större än energianvändningen.

Produktionen av gas ämnad för den svenska marknaden produceras på de danska olje- och gasfälten i Nordsjön. Detta fall är betydligt enklare och resultaten av fallet är inte intressanta studiesynpunkt. Däremot kan

ur

resultatet av denna analys användas för LCA värden för naturgasproduktion i Danmark med distribution till Sverige. se kap 5.2.7

Modellen erbjuder en arbetsmetod som är användbar på samtliga drivmedelsalternativ. Genom att använda energilogistikmodellen och accepterar dess systemgränsdragningar för man upp diskussionen kring drivmedelsframställningens miljöpåverkan till en diskutabel nivå. Tvistefrågorna reduceras till att handla om huruvida en biprodukt är användbar eller inte och man slipper hamna i diskussioner om hur mycket av olika processer som skall räknas in till systemet. Kan intressenterna enas kring denna typen av frågor är mycket vunnet.

3.3 BEDÖMNINGSGRUNDER

Rapporterna har bedömts med avseende på följande enligt teorin kring LCA viktigaste bedömningsfaktorerna: - Transparens. Varje steg i en livscykelanalys måste redovisas. Samtliga

beräkningar, antaganden och referenser måste

beskrivas så att en läsare av rapporten kan följa

analysens samtliga delar. I Trovärdighet. Syftet och anledningen till att analysen har utförts och

på vems uppdrag skall redovisas. Källhänvisningen är

av stor betydelse. Datans kvalitet, ålder, relevans,

tekniknivå är exempel på uppgifter som en läsare vid

behov bör kunna ta reda på. 0 jämförbarhet. Resultatet av analysen måste kunna jämföras med en

annan analys i samma område. Ett resultat uttryckt i t

ex CO2-ekvivalenter utan att redovisa omvandlingsfaktorer och storleken på bakomliggande emissioner kan inte bedömas.

4 AVGRÄNSNINGAR

Endast reglerade emissioner till luft, dvs C02, SOx, NOx, CO, HC, CH4 samt

energianvändning analyseras.

Analysen gäller bara för drivmedel som kan användas till förbränningsmotorer

Rekommendationer gäller för Svenska förhållanden och för i dagsläget existerande produktionssystem.

LITTERATURSAMMANSTÄLLNING 5

Följande rapporter ingår i denna bedömning av utförda livscykelanalyser av fordonsdrivmedel:

0 Agnetun et al, 1993, A Life-Cycle Evaluation Fuels for Passenger

Cars, paper presented at the Fourth International Symposium on the

performance evaluation of automotive fuels and lubrications, 5-7 May

1993, Birmingham, UK

Bang Holden, 1991, Energzforbruk og relative CO2-utslipp ved

utvinning, produksjon, distribusjon og bruk av tradisjonelle- og

alternative drivstoffer, Teknologisk institutt, Oslo, Norge.

Blinge, 1993, Energilogistik Livscykelanalys av drivmedel,

—

Institutionen för Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola,

Göteborg.

California Energy Commission, 1989, Comparing the impacts

different transportation fuels on the greenhouse effect, CEC,

Sacramento, Californien, USA

0 Celsius Materialteknik, RME och diesel MK1, Celsius Materialteknik

AB, Linköping

0 Concawe, 1995, Alternative fuels in the automotive market, Concawe,

Bryssel, Belgien

0 De Luchi, 1992, Emissions Greenhouse Gases from the Use

Transportation Fuels and Electricity, Center for transportation research

Argonne National Laboratry, Argonne, Illinois, USA.

0 Ecobilan, 1993, Ecobilan du Diester, Ecobilan, Paris

0 Ecotraffic AB, 1992, Life fuels Motor fuels from source to end use,

-

Ecotraffic AB, Stockholm

0 Environmental Resources Management, 1994, The Life Cycles ETBE

produced from bioethanol and MTBE, Reference 2357, London, UK.

Farbi et al, 1990, Verminderung der C02- Emissionen bei Kraftstoflen

sicht der Kette: Forderung, Verarbeitung, Verteilung und

aus

Endverbrauch, Vortrag gehalten bei der DGMK Haupttagung am 21.

September 1990 in Munster, Deutche Shell AG, Hamburg.

0 Figenbaum 1995, Biodiesel En Livscykelanalys, Teknologisk

-

Institutt, Oslo, Norge.

Finnveden et al, 1994, Livscykelanalys av etanol ur sorterat hushållsavfall, IVL Rapport B 1168, Stockholm, Sweden

Förde et al, 1993, Livslöpsvurdering drivstoflprodukter, Stiftelsen

av Ostfoldforskning, Fredrikstad, Norge.

Gust 1993, Economics, net Er net C02 balance liquid

energy biofuels produced in Finland, Neste OY, Porvoo, Finland

International Energy Agency, 1992, Energy and the environment; Transport System Responses in the OECD Greenhouse Gas Emissions and Road Transport Technologydraft report, OECD, Paris, Frankrike.

International Energy Agency, 1994, Biofuels, OECD, Paris, Frankrike

Keiserås Bakkane K, 1994, Life Cycle Data for Norwegian Oil and Gas, Tapir Publishers, Norge

Statoil, 1992, Livslöpsanalyse av vanlig bensin og bensin med MTBE, Trondheim, Norge

Tillman, 1994, Godstransporter i livscykelanalys, Schablonvärden för energianvändning och emissioner, Teknisk miljöplanering, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg

Walwijk Leijs, 1994, Grandstoffen voor het wegverkeer, Innas BV, Breda, Holland

Följande analyser har kommit till min kännedom i ett sent skede i arbetet och resultaten för respektive rapport finns därför inte redovisade i rapporten. Resultaten redovisar dock inte några uppgifter påverkar

nya som analysens resultat och rekommendationer.

Darrow K, 1994, Light Duty Vehicle Full Fuel Cycle Emissions Analysis, GRI- 93/0472, Gas Research Institute, Chicago Illinois, USA.

De Luchi, 1992, Emissions Greenhouse Gases from the Use Transportation Fuels and Electricity ,Volume Center for transportation research Argonne National Laboratry, Argonne, Illinois, USA.

European Commission Directorate-General XII Science, Research and Development, 1994, Biofuels, Application biologically derived products

as fuel or additives in combustion engines, EUR 15647 EN, Bryssel, Belgien

International Energy Agency, 1995, Production Alcohols and other oxygenates from fossil fuels and renewables, OECD, Paris, Frankrike.

Netherlands Agency for Energy and the Environment NOVEM, 1992, The Feasibility Biomass Production for the Netherlands Energy Economy, NOVEM, Apeldoom, Holland.

Segal M, 1990, Ethanol Fuel and Global Warming, Congressional Research Service, The Library of Congress, Washington, USA.

Efter korrespondens via fax skulle rapport kring ämnet publicerats

en ny under februari 1996 Acurex Environment Michal Jacksson Stefan

av Unnasch i USA. Denna rapport har ännu inte erhållits. Dessutom kommer Volvo med reviderad version Bränsledatabanken inom den närmaste

en av tiden.

5.1 BEGRÄNSNINGAR OCH BRISTER HOS DE ANALYSERADE

STUDIERNA

Det finns ett antal kommentarer gäller samtliga analyser som bör

som belysas innan resultaten av studierna redovisas.

Omvandlingsfaktorer Resultatet jämförande LCA redovisar vanligtvis mängderna av ett

av en antal emissioner som användandet av produkten har gett upphov

grupper till. Eftersom den ena av produkterna ofta är bättre än det andra på vissa av emissionsgrupperna och tvärt om kan det vara svårt att dra några slutsatser

analysen. För att kunna ett mer koncentrerat värde för resultatet av ge viktas de ingående emissionerna ofta mot varandra i värderingsmodell.

en Denna modell kan vara baserad på mer eller mindre subjektiva bedömningar och fler resultat som viktas samman desto mer osäker blir resultatet. Ett mellanting är att redovisa emissionerna efter klasser och karaktärer, dvs i t ex växthusgaser, försurande samt övergödande ämnen. Genom att tillväga på detta sätt tappar inte lika mycket information

man

endast total siffra för miljöpåverkan redovisas. Forskningen som om en kring LCA lutar och mot att man inte bör sammanväga samtliga

mer mer emissioner till en siffra utan att karaktärisera emissionerna på ovan nämnda sätt. Det skall dock påpekas att det fortfarande är svårt att vikta emissionernas miljöeffekter gentemot varandra eftersom kunskaperna kring vad faktiskt händer i naturen olika utsläpp ännu är alldeles

som p.g.a. för Den vanligaste värderingsmetoden vid analyser av drivmedel är

svaga. att beräkna växthusgaser i sk C02-ekvivalenter. Omräkningsfaktorerna skiljer sig dock mellan de olika studierna:

C02: 1 CH4: 30

10 - NOx, N20: 270 300

-

Omvandlingsfaktorer ovanstående slag är naturligtvis önskvärda för att

av förenkla beslutsfattandet för olika intressenter, men man måste i så fall vara väl medveten osäkerheterna i dessa omvandlingsfaktorer. Eftersom

om osäkerheten i livscykelanalys är stor redan innan bör man inte dra

en slutsatser att ett drivmedel är bättre än ett annat om deras resultat,

om baserat på omräkningsfaktorer, skiljer sig mindre än ca 25-30 %.

Energi Energitypen som används i processerna bör redovisas tydligare i analyserna än vad som är gjort hittills. Skillnaden mellan fossil och biobaserad energi redovisas oftast, rapporterna redovisar sällan möjligheterna med

men att använda spillenergi eller biprodukter. Möjligheterna med att upprätta symbiosfabriker eller att lägga energikrävande produktionsenheter nära andra energiintensiva fabriker där överskottsenergi produceras är sällan redovisade. Känslighetsanalyser för hur sådan lösning skulle påverka

en resultaten saknas bland studierna.

Exergi Exergibegreppet eller någon typ kvalitetsmått saknas i samtliga

annan av analyser. Skillnaden i användbarhet mellan energikvaliteterna

är stor, men ändå tar ingen upp denna skillnaden i sin analys. 1 kWh rumsvärme kan inte omvandlas till 1 kWh el, 1 kWh kan omvandlas till minst 1

men kWh rumsvärme. 1 kWh innehåller lika mycket energi 1 kWh

som rumsvärme, men ungefär 20 gånger så mycket exergi; i värmepump kan

en elenergi också "växlas" till flera gånger så mycket energi i rumsvärme dock inte utan exergiförluster. Se även kap 3.2.2

Emissionsdata för fordon Majoriteten av försurnings- och övergödnings-emissionerna släpps ut

som under drivmedlets väg från källa till användning uppkommer vid själva driften av fordonet. Andelen varierar mellan drivmedlen, 10-20 %

men ca kan alstras under själva produktionen drivmedel för

anses av förbränningsmotorer. Andelen som släpps ut under produktionen ökar naturligtvis med sjunkande emissioner vid förbränningen. Samma storleksordning ca 10-20 °/o gäller även för COZ-utsläpp från produktion

av fossila drivmedel.

Den typ av fordon som används som referens vid analysen är därför stor

av betydelse. Modernast möjliga teknik, genomsnittlig fordonspark, provbänksresultat, testcykel gör att stora skillnader mellan olika

mm analyser kan uppkomma endast beroende val referensfordon. Inom

av av en analys används i regel jämbördiga fordon och dess relativa skillnader mellan drivmedlen stämmer i regel bra överrens.

Datans exakthet är som tidigare nämnts viktigt för resultatet analys.

av en Skiljer det mindre än ca 10 15% i ett speciellt emissionsvärde mellan två

drivmedel är det inte relevant att dra några slutsatser baserade på denna typ av emission.

5.2 REDOVISNING AV ANALYSERADE STUDIER

Nedan följer en redovisning av, samt bedömning de resultat de

en av som analyserade studierna har kommit fram till. Endast respektive studies resultat redovisas. För detaljerad information kring den data ligger

mer som bakom resultaten hänvisas till respektive referens. För C02-utsläpp

redovisas endast de som härstammar från fossila källor då det endast är dessa som ökar halten C02 i atmosfären.

5.2.1 Ecotraffic AB, 1992, Life of fuels Motor fuels from source to end

-

use, Ecotraffic AB, Stockholm

Syftet med studien är att undersöka ett antal fordonsdrivmedel m a p miljökonsekvenser av luftföroreningar samt energieffektiviteten för samtliga drivmedel. Drivmedlen som analyseras är: miljödiesel, bensin, propan, naturgas, biogas, metanol från både naturgas och biomassa, etanol från olika fossila och biobaserade råvarukällor, rapsmetylester, Vätgas från vatten med el som energikälla, elektricitet från svensk genomsnittsproduktion och från naturgas.

Ecotraffic redovisar sina val av systemgräns, allokeringsregler och behandling av energibegreppet. Exergibegreppet berörs, men väljs bort av anledningen att det ytterligare komplicerar en redan komplex bild. svårigheterna med att definiera ett och samma gränssnitt för samtliga drivmedel påpekas. Valet av systemgränssnitt och allokeringar är realistiska och motiveras väl i respektive fall och effekterna av systemgränsvalet visas då drivmedlen jämförs. Beräkningar, antaganden och även analysens begränsningar och brister redovisas. Energi och emissioner redovisas var för sig och uttryckt i CO2-ekvivalenter en sammanvägd siffra för samtliga växthusgaser och NOx-ekvivalenter en sammanvägd siffra sör samtliga försurande emissioner. Emissioner och energianvändning redovisas dessutom uttryckt i fordonskilometer både för personbil, lastbil och buss. Rapporten ger ett seriöst och trovärdigt intryck och de enda nackdelarna är att man, i likhet med de flesta andra analyser, krediterar vissa biprodukter djurfoder med utebliven produktion på annat håll soyamjöl. Kärnkraftsbaserad elektricitet betraktas dessutom som emissionsfri, vilket inte är sant. Uppgifter kring emissioner Vid kärnbränsleproduktion var dock inte så vanliga vid tiden för analysens genomförande. Rapporten har förutom dessa marginella brister vissa stora fördelar jämfört med de övriga rapporterna som jag har studerat.

0 Resultaten gäller för svenska förhållanden. 0 Produktionen antas ske i fullskaleanläggningar. Anläggningarna antas

dock inte nödvändigtvis vara så stora att de skall kunna producera drivmedel i samma storleksordning som ett normalt raffinaderi. Siffrorna gäller därför även för produktion av "nischbränslen".

0 Man har analyserat samtliga för tillfället möjliga drivmedel vilket

innebär att det finns systemgräns för samtliga

en gemensam

drivmedel. Drivmedlens relativa miljöpåverkan är därför mer trolig

sammanställning görs över resultat från flera olika analyser.

än om en

En sammanställning av resultaten från Ecotraffics rapport redovisas nedan. Energianvändningen är redovisad den mängd energi som har använts

som för att producera 1 M färdigt drivmedel. Siffran 0,21 för bensin innebär alltså att för varje M drivmedel som används i fordonet har ytterligare 0,21 M använts vid produktionen drivmedlet. Om bilen drar 3,4 MI/ km är

av

alltså den totala energianvändningen 4,1 M/km. För de biobaserade drivmedlen redovisas dels den totala mängd energi, inklusive energiinnehållet i råvaran, som har använts vid produktionen drivmedlet

av samt den del av den totala mängden energi består fossil energi.

som av

Tab 5-1 Resultat enligt Ecotraffic.

Enheter per M Energi CO2

- Metanol NG 0,45 11,8 19 162 27 28 134 16,5 Metanol Bioe 1,18 14 4 135 37 23 14,7

—

0,18 Etanol Vetef 1,46 32 23 273 203 91 36

-

0,24 Etanol Trä8 2,10 22 41 258 270 135 26

-

0,22

Etanol Träh 1,46 13 11 170 89 39 30 16

0,08 Biogasi 0,74 7 114 20 13 608 21

-

0,30

Biogasi 088

-0,05‘ RME 0,34 23 3 170 47 32 25

- ‘ Andel av energianvändningen som är fossil energi. a Reformulerad bensin b Miljödiesel c från raffinaderi d från oljefålten e Produktion från salix f Produktion från vete med halm som tillsatsenergi g Produktion från salix h Produktion med CASH-processen i Produktion från Lucern då fossilenergi används i processen. j Produktion från Lucem då biogas används i processen.

Omräknat till utsläpp per fordonskilometer redovisas följande siffror:

Enheter Energi C02 SOx NOx CD HC CH4 CO2-

per fordonskilometer M mg mg ekv

g mg mg mg Personbilar:

- Metanol NG 4,44 246 58 894 6182 299 430 284 Metanol Bio° 6,67 42,7 12 808 6213 284 21 70

0,55 Biogasd 5,8 22 756 1550 71 2474 87

-

—0,16 Lastbilar: Dieselb 19,0 1368 365 17000 614 730 515 1594 LPG 21,26 1427 476 5691 2617 1318 933 1500

19,70‘ 1286 92 5307 2653 1116 476 1372 CNG 21 1184 5846 3238 390 6438 1370 Metanol NG 24,1 1341 315 10674 2440 1046 2274 1477 Metanol Bio 36,2 232,4 66 10209 2606 963 50 315

+ Etanol Vetef 531 382 15400 5070 2120 665

-

Etanol Trä8 357 681 15200 6150 2850 515

-

3,7

Etanol Träh 216 183 13700 3140 1260 500 365

40,8

Biogas 130 7660 3515 574 14200 500

-

a RME 382 50 20000 1278 930 83 548

" Andel av energianvändningen som är fossil energi. a Reformulerad bensin b Miljödiesel c från raffinaderi d från oljefâlten e Produktion från salix f Produktion från vete med halm som tillsatsenergi g Produktion från salix h Produktion med CASH-processen i Produktion från Lucem då biogas användsi processen.

5.2.2 Bang 8: Holden, 1991, Energiforbruk og relative C02-utslipp ved

utvinning, produksjon, distribusjon og bruk av tradisjonelle- og

alternative drivstoffer, Teknologisk institutt, Oslo, Norge.

Total energianvändning har analyserats för olika drivmedel. Utifrån resultatet energianalysen har relativa CO2-faktorer framräknats.

av

Drivmedlen som analyseras är: Bensin, Diesel och LPG från råolja. CNG från naturgas och deponigas, LNG från naturgas, metanol från naturgas och kol, vätgas från naturgas och Elektricitet från naturgas, kol, vattenkraft och deponigas. Valet av råvaror har underlättat systemgränsdragningen. Utvinningen av samtliga råvaror har väldefinierade start och slutpunkter. Ingen skillnad på bioenergi och fossil energi görs. CO2 utsläppen för deponigas räknas som Beräkningar, referenser och antaganden är trovärdiga och lätta att följa. Med tiden och med intresset LCA

av av drivmedel har dock rapporter publicerats med data modernare årgång.

av Därmed inte sagt att den data som har använts i denna rapporten skulle vara felaktiga. Resultaten redovisas i diagram där verkningsgrad och CO2faktorer. Denna form resultatredovisning gör det svårt att göra

av jämförelser med andra rapporter.

umuu; :nagon cum-dl.law.. F Virh. CGI-Ilk-

IV uum mH

"rim" avrluofl avrklofl amma -mow: V

u

A

x

Fig 5-1 Resultat från Bang Holdens rapport.

5.2.3 Förde et 1993, Livslöpsvurdering av drivstoffprodukter,

Stiftelsen Ostfoldforskning, Fredrikstad, Norge.

Syftet och målet med rapporten är att öka kunskapen om produktionssystemet, att jämföra miljö- och hälsomässiga påverkningar från olika produktionssystem och att lägga grunden för produktförbättringar ur ett Iivsykelperspektiv. I rapporten redovisas LCA av 1000 liter

en högoktanig bensin, högoktanig MTBE-bensin och diesel. För analysen har teorierna kring LCA använts. Referenserna består i huvudsak av litteratur kring teorier för LCA samt norska LCA studier av olika petroleumbaserade drivmedel. Resultaten redovisas uttryckt dels i energi och emissioner per 1000 liter drivmedel och dels per km. Vid produktionsfasen har MTBEbensinen genomgående högre miljöpåverkan per liter jämfört med övriga drivmedel. Omräknat till km redovisas följande siffror:

Tab. 5-2 Utsläpp till luft vid 1000km körning för de olika drivmedlen enligt Förde et al.

MJ/ 1000 km

Författarna påpekar att siffrorna för processerna för MTBE-produktion är väldigt osäkra eftersom de baseras på projektplaner och konsekvensutredningar. Det är därför även här svårt att dra några slutsatser kring MTBE som drivmedelskomponent. Eftersom MTBE är tänkt att vara just en komponent och inte ett drivmedel i sig är det inte intressant att analysera det i sig. Genom att blanda in MTBE i bensinen kan själva bensinen tillverkas på ett annat, ofta med energieffektivare sätt. Jämförelsen skall därför göras på det de norska studierna visar dvs jämföra

sätt som bensin med MTBE inblandat i bensin. Som en studie av dessa fall är Förde et al bra och trovärdig analys. Åter igen är dock analysen anpassad för

en norska förhållanden.

Tillman, 1994, Godstransporter i livscykelanalys, Schablonvärden för energianvändning och emissioner, Teknisk miljöplanering, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg

Vid ett uppdrag för förpackningsutredningen togs en uppsättning data kring transporternas miljöbelastning fram. Miljöpåverkan vid framställningsprocessen av drivmedel har redovisats som ett "precombustion"-tillägg. Detta antas gälla för ett genomsnitt av de dieselkvaliteter som tillverkades år 1991. Siffrorna baseras på råoljeutvinning i Nordsjön, transport till och raffinering i Lysekil. Eftersom institutionen för teknisk miljöplanering är den ledande institutionen för forskning kring LCA finns det ingen anledning att betvivla metoden bakom analysen. Dieselframställningen och dieselkvaliteterna som används i Sverige i dag är dock annorlunda än de som framställdes 1991. Dessutom köps olja från andra delar av världen än Nordsjön.

Tabell 5-3 Resultat enligt Tillman.

MI/M resp. Energi S02 NOx G C02 HC g/M/ Precomb. 0,066 0,014 0,004 0,0001 4,0 0,008 tillägg

5.2.5 Agnetun et al, 1993, A Life-Cycle Evaluation of Fuels for Passenger

Cars, paper presented at the Fourth International Symposium on

the performance evaluation of automotive fuels and lubrications, 5-7 May 1993, Birmingham, UK

Volvo har tidigare presenterat data kring livcykelanalyser av drivmedel i sin "Bränsledatabank". Detta papper baseras på dessa resultat. Två kriteria har använts vid valet av drivmedel för denna studie: Drivmedlen måste vara realistiska inom en 10 års period, samt att de skall kunna användas för personbilar. Man har därför valt metanol M85 och etanol E85 dvs 85% alkohol och resten bensin, samt RME, bensin och dieselolja. Resultaten redovisas i gram per km. De data som har använts för analysen bygger på litteraturstudier där resultaten redovisas i ett intervall. Ur detta intervall har en siffra använts och ingen motivering till valet görs i denna rapport. Valet av referensbil och mätmetod för emissioner är väl definierade. Antaganden som är gjorda är rimliga och ett stort antal relevanta referenser har angetts. Etanolproduktion är antagen från vete med oljebaserad destillering. Val av systemgränsdragning är översiktligt redovisad. Ingenting om hur biprodukter och allokeringar har behandlats har redovisats. Resultaten har sammanställts i följande tabell:

Tabell 5-4 Resultat enligt Volvo gram resp. HC CD N Ox PM CO2 SOx Energi k Wh /k m

Transportation Fuels and Electricity, Center for transportation

research Argonne National Laboratry, Argonne, Illinois, USA.

Syftet med rapporten är att hjälpa beslutsfattare och analytiker att förstå de effekter valet energikälla för produktion, distribution och

som av användning av drivmedel har på globala klimatförändringar inför 2000talet. Rapporten är speciellt avsedd att underlätta förståelsen för hur tekniska, ekonomiska och beteendemässiga aspekter på energianvändningen påverkar halten av växthusgaser i atmosfären. Drivmedlen som analyseras är: diesel, bensin, LPG, naturgas, biogas, metanol från kol, naturgas och biomassa, etanol från majs och biomassa, Vätgas från uran och solenergi, elektricitet från kol, olja, naturgas, biomassa och

uran, solenergi samt Vätgas och metanol vid användning i bränsleceller.

Analysen innehåller inte bara drivmedlens livscykler utan även fordonstillverkning, underhåll av transportsystem, tillverkning

av anläggningar och användning markarealer för produktion biomassa.

av av Flera scenarier med olika tidsaspekter redovisas. Problemen med systemgränser och dess påverkan på slutresultatet poängteras. Även den påverkan som teknikval, fordonsanvändning, motortyp, mängd gödningsmedel på åkrarna etc, har på resultatet påpekas. Analysen är uppdelad i två volymer där första volymen redovisar resultaten analysen

av och andra delen innehåller detaljerade beräkningar, metodupplägg, referenser och förklaringar. Andra delen har jag ännu inte fått tag på. Den kan därför inte refereras på annat sätt än att jag har läst den tidigare och funnit den mycket relevant, noggrant utförd och trovärdig. Rapporten är flitigt refererad i olika skrifter och papers. Den enda nackdelen med rapporten är att den, med hänsyn till varifrån de flesta referenserna kommer, framför allt gäller för Nordamerikanska förhållanden både vad gäller drivmedels- och fordonsproduktion. I rapportens andra volym skall det dock finnas ett scenario för europeiska förhållanden. DeLuchi påpekar också i resultatdiskussionen att resultatet är starkt beroende på valet

av systemgränser och typ av data som används.

Resultaten redovisas uttryckt i C02-ekvivalenter både i tabellform där varje del i processen redovisas var för sig och i diagramform. Följande diagram visar CO2-ekvivalenter per mile. Dessa siffror har i jämförelsen räknats

om till km.

Materialsand Assembly

soo- Feed ProductionandDistribution

E soo- Fuel ProductionandDistribution

e: 3 VehicleEmissions 400- O s r- 300å 2 2 zoo- .Q .C O 1oo

-100 Ethanol Reform- Meth- CNG LPG Hydridel CSNGI Meth- Ethanoll oom+ooalulated anoll nuclear wood anol/ wood NG elec- wood trolysis

Total Fuel-Cycle, CO2-Equivalent Emissions for Light-Duty Vehicles

4500 Source:Table9. Q MaterialsandAssembly 4000j FeedProductionand Distribution 3500- Fuel Productionand Distribution 3000m Vehicle Emissions 2500-

2000-l

1500-

1000-

500-1

-500 Ethanol CNG seä LPG Hydride/ CSNG/ Methanol Ethanol oomwoal nuclear wood wood wood electrolysis

Total Fuel-Cycle, CO2-Equivalent Emissions for Heavy-Duty Vehicles

Resultat enligt DeLuchi .

5.2.7 Blinge, 1993, Energilogistik Livscykelanalys av drivmedel,

- Institutionen för Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

Rapporten fokuseras på teorin bakom LCA och hur denna skall anpassas till de speciella förhållanden som gäller för drivmedelsproduktion. De fall som studeras är naturgas och etanol. Fallen har valts för att på bästa sätt Validera den utvecklade energilogistikmodellen och är av så speciell karaktär att de inte går att använda för generella rekommendationer kring utsläpp från olika drivmedel.

Tabell 5-5 Resultat enligt Blinge

Enheter Per MI Energi CO2 SOx NOx CD HC CH4

Etanol fall 3 0,80 93 360 792 72 72

-

Naturgas 0,05 2 11

- - - -

Enheter per Energi C02 SOx NOx I HC CH4 fordonskilometer M

g mg mg mg mg mg Etanol fall 1 6,0 36 24020 720 1290

- Etanol fall 2 9,0 36 24020 720 1290

- Etanol fall 3 10,6 152 560 24240 730 1300

-

Naturgas 23,3 1145 12330 1850 12310

-

5.2.8 Statoil, 1992, Livslöpsanalyse av vanlig bensin og bensin med

MTBE, Trondheim, Norge

Syftet med rapporten är att jämföra energieffektivitet och emissioner vid användning av bensin respektive bensin med MTBE.

Många problem med systemgränsdragning undviks då endast två drivmedelsalternativ analyseras. Båda drivmedlen är baserade på fossila råvaror. Jämförelsen är dessutom specifik för ett definierat produktionssätt och gäller för norska förhållanden. Beräkningar, referenser och antaganden är väl redovisade. Nackdelen är att de specifika siffrorna för MTBE är svåra att följa och separera från siffrorna för bensin med MTBE. Resultaten är dessutom redovisade i diagramform vilket gör dem svåra att läsa av. Resultaten är redovisade i emissioner per 1000 liter drivmedel och per km.

Energianvändningen för att köra bil på bensin respektive bensin med

en MTBE skiljer sig inte åt nämnvärt. Detsamma gäller enligt författarna för NOx och C02-emissioner. CO utsläppen sjunker dock ca 30-40 °/o ochVOC-

utsläppen sjunker ca 20-30 °/o. Den största skillnaden i emissioner ligger i fordonsanvändningen.

5.2.9 IEA, 1994, Biofuels, OECD, Paris, Frankrike

Rapporten utreder biobränslens plats i samhället. Motivet till användning, produktion, C02-baserad LCA samt ekonomiska aspekter behandlas. De alternativ som studeras är etanol från majs, vete och sockerbetor, RME, metanol från trä samt elektricitet från trä. Systemgränsdragningen är redovisad inklusive behandlingen biprodukter. Även OECD använder

av sig av ersättningsmetoden där t ex djurfoder krediteras med sparad miljöpåverkan någon annanstans i världen då man antar att foderproduktionen upphör någon annanstans. Detta förfarande delar

man med bl a DeLuchi och Ecotraffic, vilka båda finns refererade i referenslistan. Beräkningarna och antaganden om energianvändning vid gödning mm inom jordbruk och annan biomassaproduktion är väl redovisade. Omräkningen av växthusgaser till CO2-ekvivalenter följer tidigare rekommendationer från IEA:

VOC 8x CO 3x CH4 26x NOx 270x

Resultaten redovisas i två fall. Det första för nuvarande tekniknivå och det andra för ett framtida fall. Detaljerade tabeller finns redovisade i bilagor medan en sammanfattande figur redovisas i rapporten där CO2ekvivalenterna redovisas i procent av konventionella drivmedel.

Greenhouse Gas Emissions in Biofuel Life-cycles as Percentage of Conventional Fuel Life-cycle: Current Technology

"/0 "° Coal/Oil/Gas D GridElectricuty D n 100 - ---------------------------------------------------- ~ NG Cogenemlion 0 O 80 —----------~~---~- -- -----------~v---------U-------------~ BiomassFuelPlus O O GridElectricity O .Q ElectricityGeneration o +

.o JGseAr‘era.i°"

X n; 2o —-------------------------------------------------------

o 1 1 | | Maize Wheat Beet RME Wood Ethanol Electricity

Greenhouse Gas Emissions in Biofuel Life-cycles as Percentage of Conventional Fuel Life-cycle: Future Technology, Low Input, High Yield Crops

°/o loo Cool/Oil/Gas Cogeneration U NG ao """"""""""""""""""""""""""""""""""" Cogenerotion

j BiomassFuel D Cogeneratnon .. 0 ECt GenerationIOn

D 8 simpa

ElectricityGeneration O USA o . 20 --I- SmallFacility -------------------------------------------------------

O GridE|.ectricity

k largeFacility o 1 I 1 1 1 1 c anon Mann Wheat Boot RME Wood Wood Ethanol—~ ElectricityMethanol ——

Fig. 5-3 Resultat enligt IEA

Resultaten från rapporten pekar på att biobränslen signifikant kan reducera den fossila energianvändningen inom OECD-länderna men att det blir relativt dyrt. Bästa energimässiga användningen är att ersätta kolbaserad elproduktion. Etanol från sockerbetor är det effektivaste sättet att ersätta bensin i dag, medan det i framtiden troligtvis blir mer effektivt att tillverka metanol från träråvaror.

Slutintrycket från rapporten är att den är trovärdig och att den på ett tillfredsställande sätt har redovisat och motiverat sina antaganden. Resultaten liknar de för DeLuchi och Ecotraffic och man får intrycket av att denna rapport är baserad på dessa rapporter med en mer detaljerad analys av framför allt tillsatsenergi inom jordbruket och kreditering för biprodukter.

5.2.10 Figenbaum 1995, Biodiesel En Livscykelanalys, Teknologisk

-

Institutt, Oslo, Norge.

Syftet med rapporten är att ge underlag för att företa en jämförelse mellan biodiesel producerat från raps- och rybs och reformulerad diesel producerat av råolja. Alla förutsättningar gäller för norska förhållanden. Rapporten är välgjord där teorierna kring LCA används fullt ut. Systemgränserna är väl valda och biprodukternas användbarhet och därmed hur de skall påverka energi- och emissionsbalanserna är bra redovisade. Författaren har, liksom de flesta andra LCA rapporterna, valt att låta biprodukten från rapsoljeproduktionen ersättas med utebliven produktion av soyamjöl. Orsaken är att det troligaste användningsområdet för rapsmjöl är som djurfoder. Med hänvisning till tidigare kommentarer i frågan anser jag att detta resonemang är tveksamt om än inte felaktigt. Antaganden, beräkningar och referenser är väl beskrivna och rapporten ger ett förtroendeingivande intryck. Det finns därför ingen anledning till att betvivla resultatet. Nackdelen är att den är så specifik för norska förhållanden. Eftersom Celcius har gjort en i princip identisk rapport, om än med annan funktionell enhet, bör denna användas för svenska förhållanden. Rapportens resultat redovisas i figur 5-4 där omvandling av emissionerna till C02-ekvivalenter har gjorts med i princip liknande omvandlingsfaktorer som IEA 1994.

Rcformulertdiesel Biodicsclutenbiprod. Biodicsel

medbiprod.

J

E Fossilenergi D Fornybarenergi

Fig 5-4 Resultat av Figenbaums rapport.

5.2.11 CEC, 1989, Comparing the impacts of different transportation fuels

on the greenhouse effect, California Energy Commission, Sacramento, Californien, USA

Syftet med rapporten är att jämföra relativa växthusgasutsläpp från användning av fordon som drivs med bensin, diesel, naturgas och metanol producerad från kol respektive naturgas. Facklad och utläckd vid

gas oljeproduktion ärberäknad på världskonsumtionsbasis. All är därefter

gas allokerad till diesel respektive bensinförbrukningen i världen. För raffineringen är C02-utsläppen allokerade efter energianvändning och mängd bränsle för respektive diesel och bensin. All C02 belastar även här diesel och bensin. Elenergin som används i antas

processerna vara producerade från gas respektive kol. Metanolproduktionen antas

vara exoterm och den eventuella värmeutvecklingen antas inte tas tillvara. Källorna är med ett fåtal undantag Amerikanska. C02 produktionen är beräknad efter varje energibärares kolinnehåll. Storskalig produktion och distribution är beräkningsgrundande. Beräkningar ock källor är redovisade tillfredsställande. Antaganden gjorda är rimliga och sammanfattningsvis kan man säga att rapporten kan sägas gälla för storskalig produktion under Amerikanska driftsförhållanden. För omvandling till C02-ekvivalenter har följande tabell använts baserad på 5 olika referenser:

Molekyl Relativ C02-effekt C02 1 CH4 30 resp. 10 N20 300 ‘ Två olika värden har använts pga den stora skillnaden mellan de olika referenserna.

Resultaten från analysen har sammanfattats i följande tabell:

Tab. 5-6 Resultat enligt CEC.

Equivalent

Equivalent C032C02Emissions Relative to

Fuel grams/mile Gasoline percent

Diesel from crude oil 360 to 378 75 to 79

CNG 357 to 472 78 to 94

414 to 471 84 to 101

Methanol from natural gas

Gasoline from crude oil 455 to S07 --

Methanol from coal‘ 754 to 891 154to 192

dDRange warmingeffect of CH4

dependson Ratio of grams/mile for consistent warming factors Doesnot include electric generation from coal gasificationg withI methanol coproduction.

Systemgränsproblematiken underlättas även här p g a valet av endast fossila råvaror. Beräkningar, referenser och antaganden beskrivs tydligt.

5.2.12 Farbi et al, 1990, Verminderung der C02- Emissionen bei

Kraftstoffen aus sicht der Kette: Förderung, Verarbeitung, Verteilung und Endverbrauch, Vortrag gehalten bei der DGMK

Haupttagung am 21. September 1990 in Munster, Deutche Shell

AG, Hamburg.

Syftet med skriften är inte klart definierat. Drivmedel från fossila källor, dvs olja, naturgas och stenkol redovisas för sig och redovisas i CO2-ekvivalenter där normal bensin har getts talet Övriga drivmedel jämförs och krediteras efter denna siffra. Energieffektiviteten har bedömts för tillverkning, distribution, motor, växellåda samt luft- och viktmotstånd. Följande tabell är sammanställning de vanligaste drivmedelsalternativen från olja

en av och naturgas. För fullständiga tabeller och resultat hänvisas till litteraturen.

Tab 5-7 Resultat enligt Farbi et al.

nat. gas

Drivmedel från olika typer av biomassa redovisas, med behandlas flyktigt eftersom de av författarna inte anses vara något trovärdigt alternativ inom den närmsta framtiden. Elfordon och vätgasfordon samt kostnader för olika typer av drivmedel berörs också i skriften. Källor är redovisade men inga beräkningar och antaganden. Det är därför svårt att göra en bedömning av resultatens trovärdighet. Tveksamt är dock om LNG, som författarna hävdar, skulle kunna ha den totalt bästa energieffektiviteten.

5.2.13 International Energy Agency, 1992, Energy and the environment;

Transport System Responses in the OECD Greenhouse Gas

Emissions and Road Transport Technology draft report, OECD,

Paris, Frankrike.

Syftet med rapporten är bl a att ge en detaljerad inventering av samt en livscykelanalys på växthusgaser från transportsektorn. Rapporten är mycket omfattande och behandlar betydligt fler frågeställningar än LCA av drivmedel. Produktion, distribution, användning av drivmedlen och tillverkningen av fordon analyseras. Drivmedlen som analyserats är Bensin, Diesel, Naturgas, Metanol från trä och naturgas, Etanol från majs och trä, Vätgas från fossil energi och elektrolys med kärnkraftsproducerad el, Elektricitet beräknad för genomsnittsproduktion för OECD-länderna, från kol, gas, kärnkraft och vatten/ biomassa. Emissionerna är omräknade till C02-ekvivalenter enligt följande tabell:

Tab. 5-7 Omräkningsfaktorer till C02-ekvivalenter IEA, 1992.

Methane— NitrousOxide 132 250 270 17° c1c.11 S5 4 400 3400 l 400 cpc.12 116 7 000 7 100 4 100

IndirectEffects

Informationen bygger mycket på Amerikanska siffror och ett tydligt inflytande av DeLuchis siffror kan märkas. Referenser och beräkningar är sparsamt redovisade och mycket hänvisas till ett antal appendix jag

som tyvärr inte har tillgängliga. Resultaten redovisas i C02-ekvivalenter

per fordonskilometer. Många osäkerheter döljer sig bakom denna enhet vilken både innehåller subjektiva bedömningar vid omräkningen till C02ekvivalenter och vilka fordon som har använts. Rapporten dock ett

ger trovärdigt intryck med avseende på de antaganden och de siffror

som används och redovisas. Nedanstående tabell sammanfattar resultatet för den Europeiska marknaden.

Tab 5-8 Resultat enligt IEA 1992.

ln OECD Europefor Market Potential Casein 2005,in gmlkm

I Dose Med cm; EV: uqmElOIl PG EMISSIONLEVELS

ynlkm

C02EQUIVALENTS: Non-C02gast: 31.16 17.111 25.97 48.03 0.00 4.01 20.54 26.35 TOTAL 130.31 159.33 143.14 150.23 0.00 5.26 21.79 148.29 Nam‘

Il1h¢gn1InuMIIJiGU/VDIIMcoülbVmwrqadnpnüdMdlüniruwhnclwiMáüüud 2150.:nni.mnn.rmkulaudlrun:uflir¢vuan¢1fiad,a|d1uuIIu;a0D5%sabllrcannauioniexl. JICM-Inn7.I.uun:/lullmdnml¢sIundIabrpvqraiaIdnop1anE1vanlIv;h¢nlQSM¢0IlitnI-1. ll Your30111195£1rI7anaIIIn‘wInIIbdIaIIlnIfilIlCaI.D§fiD‘7IciIu9lIIIE /nrnpeunmnul.|Vlikuvnl|dvlItIb¢p:umllhl99lfirl9%.Hdcbbu~Idiiipohbl¢bvd.

5.2.14 Concawe, 1995, Alternative fuels in the automotive market,

Concawe, Bryssel, Belgien

Syftet med rapporten är att beskriva emissioner, ekonomiska och C02relativa fördelar eller nackdelar med olika typer av alternativa drivmedel jämfört med konventionella. Det är således en mer omfattande rapport som behandlar tekniska och ekonomiska aspekter på olika drivmedel. Emissionernas sammansättning från avgasröret behandlas i ett kapitel. Ett avsnitt handlar dock om LCA av drivmedlen uttryckt i C02- respektive C02-ekvivalenter samt energieffektivitet. Författarna har inte gjort några nya beräkningar utan har sammanställt resultat från ett antal rapporter och papers. De flesta av dessa papers där organisationen bakom författaren är

presenterad kommer från olje- eller bilindustrin. Jag vill inte säga att dessa papers är felaktiga, men de tenderar till att välja systemgränser till de konventionella drivmedlens fördel. Eftersom inga beräkningar eller beskrivningar av systemgränsdragning mm är gjorda är det dock svårt att bedöma dess relevans. Heltäckande LCA-analyser av drivmedel som t ex DeLuchi eller IEAs rapporter finns inte refererade. Ecotraffics med fel författare angiven: Gransell H. Vad jag vet finns det ingen i Stockholm med det namnet som har publicerat en rapport men namnet "Life of fuels" rapport finns med bland referenserna, men är inte refererad i texten. slutsatserna som dras i rapporten är att alternativa drivmedel har en plats

nichbränslen. Detta gäller framför allt för de fossila alternativen LNG som och CNG. Biobaserade drivmedel ges inte stor chans. Bio-etanol antas bara kunna produceras från majs eller vete, metanol anses vara för giftigt och belastat med stora tekniska problem, RME har endast en potential på ca 3% av drivmedelskonsumtionen. Att rapporten har dessa slutsatser är knappast förvånande med tanke på att Concawe är de Europeiska oljebolagens miljö, hälso och säkerhetsorganisation.

5.2.15 Keiserås Bakkane K, 1994, Life Cycle Data for Norwegian Oil and

Gas, Tapir Publishers, Norge

Syftet med rapporten är enligt författaren att göra ett referens dokument kring den totala miljöpåverkan från norsk olje- och gas produktion. Analysen omfattar exploatering, produktion och transport av olja och gas, dvs fram till raffinering. Rapporten är mycket väl genomförd och uppnår samtliga krav på trovärdighet, transparens och jämförbarhet. Samtliga data som har använts är hämtade så nära verkligheten som möjligt och det finns ingen anledning att betvivla författarens ord på att det bara är den bästa möjliga tillgängliga informationen som har använts i analysen. Varje uppgift inklusive referenser till källan är redovisade i appendix. Funktionella enheten är ton oljeekvivalent toe och följande miljöfaktorer har analyserats: 0 Landanvändning

Materialkonsumtion Bränslekonsumtion för energi generering Emissioner till luft Utsläpp till hav Sop generering

Författaren poängterar att siffrorna endast gäller för Norsk produktion och att de inte kan typiska för olje- och gasproduktion generellt.

ses som Siffrorna gäller för 1991 och ett framtidsscenario för år 2000 redovisas där prognoser för olje- respektive gasproduktionen har använts som underlag.

Valet av systemgränsdragningen är väl motiverad och dokumenterad. Analysen innefattar inte landbaserade anläggningar samt konstruktion av anläggningarna som används på fälten. Alla andra anläggningar som används vid exploatering, produktion och transportering ingår, som t ex materialförluster mm vid skrotning av anläggningarna som används på oljefälten. Allokering data fördelat på olja respektive gas är gjord efter

av

producerad mängd av respektive produkt, dvs 78.7 % olja 93.1 toe och 21.3% gas 25.3 toe.

Olyckor ingår inte i analysen statistiken kring dessa har analyserats i ett

men separat kapitel. Olycksstatistiken domineras av två olyckor; Alexander Kielland-plattformens kollaps 1980 samt Ekofisk Bravo källans "Blow-out" 1977. Antalet dödsfall och miljöpåverkan från dessa och övriga olyckor har analyserats med samma funktionella enhet som för den huvudsakliga analysen, men har alltså separerats från denna.

SUMMARYSHEET

1991 Environmental Element Data

GRAN D TOTAL 1 991

Waste Generation

EnvironmentalL Amountpr. milltoe pm 1000bblsoil.miILSCFgas

Element 1 ram I ou. I on I unn OIL I GAS I unn

chansaMute 315 I 315 315 lama 94 K 20

Houuhadwin 253 353 S3 ton IM n lb

Mimi windscran 2331 1921 3353 mama 577 241 Sune asus asus ass: m3 43 9 n:

fill this milI.SCF

OIL GAS Unit

§31

ê

C 33

tarm

tama

nanm

una

Resources: Areal Materials

Amount mill 1000but InIll.SCF

Tou OIL GAS Unit OIL GA Unit

E‘

11 ll 0.048

ll

ä

å

Toflmuulnsdofltndgupvodnnad:

mal oil ga I mi oi gu ml

113.4 93.1 252 ml n. eas,m1 som °"‘

. oas Fig. 5-5 Total livscykeldata för Norsk olja och gasproduktion 1991Keiserås, 1994.

Eftersom den funktionella enheten är toe kan denna lätt omvandlas till M.

1 toe 42 300 M 11 788 kWh

Eftersom inte raffineringsprocessen ingår i analysen kan rapporten endast användas som jämförelse för den första delen av diesel och bensinproduktion. Dessutom gäller som sagt bara siffrorna för norsk oljeproduktion och därmed endast för en del av den svenska petroleumbaserade drivmedelsproduktionen. Den fungerar dock som en utmärkt uppslagsbok för sitt ämnesområde.

5.2.16 Celsius Materialteknik, RME och diesel MK1, Celsius Materialteknik AB, Linköping

Syftet med rapporten är att ge en helhetsbild av miljöbelastningen avseende åtgång av naturresurser och miljöpåverkan för RME och diesel MK1. Här med diesel MK1 en i Sverige ur mineralolja raffinerad dieselbrännolja avses miljöklass Med RME avses en med metanol omförestrad av svenskproducerad vegetabilisk olja av raps eller rybs. I möjlig utsträckning har aktuell metodik för livscykelanalyser tillämpats. Som de flesta andra LCA drivmedel har resultatet inte sammanvägts till ett enda miljöindex av utan miljöbelastningen har klassificerats i följande miljöeffekter: 0 Användning av naturresurser 0 Växthuseffekt 0 Nedbrytning av stratosfärisk ozon 0 Försurning 0 Marknära ozon och andra oxidanter 0 Eutrofiering 0 Hälsoeffekter 0 Ekotoxikologiska effekter O Biotop- och landskapseffekter

Systemgränserna innehåller för miljödiesel MK1 prospektering och borrning i Nordsjön, pumpning, transport, raffinering, distribution och slutlig förbränning i dieselmotor. Motsvarande kedja för RME består av odlingsförberedelser och sådd på fältet, skörd, transport, pressning, omförestring, distribution och förbränning. Utredningen inkluderar produktion, underhåll och skrotning anläggningar, maskiner och av infrastruktur. Elenergin antas marginalproduktion av el, dvs vara fossileldade kondenskraftverk. Utredningen bygger på dagens teknik och svenska förhållanden.

Allokering energiinnehåll och emissioner samt användbara biprodukter av fördelas efter delprodukternas energiinnnehåll. Funktionell enhet är 1 M för bägge drivmedlen.

Utvinningen rapsolja förutsätts ske i stor central anläggning med av en samlokaliserad foderproduktion. RME produktionen förutsätts ske i en stor

anläggning lokaliserad på samma plats. Enligt författarna är denna situation realistisk även om en storskalig utökad produktion startas.

RME produktionen kan vara mer eller mindre självförsörjande på tillsatsenergi beroende på om RME används vid sådd, skörd och transporter osv vid produktionen. Dessutom kan allokeringen av energianvändning och emissioner på biprodukterna diskuteras. Av denna anledning har RME alternativet delats upp i tre alternativ:

RME motsvarar dagens situation. Fossil energi antas användas för

värme och transporter och miljöbelastningen allokeras efter

energiinnehåll för både RME och biprodukter. RME-bio Biobaserad hjälpenergi antas för värme och transporter.

Allokeringar antas vara samma som för RME-alternativet. RME-brutto All miljöbelastning har lagts på RME och biprodukterna

antas vara värdelösa. Energianvändningen antas vara som i

RME-alternativet.

Författarna sammanfattar miljöpåverkan från rapsodling med att konstatera att oljeväxtodling inte kan anses vara särskilt gynnsam ur miljösynpunkt. Behovet av gödningsmedel och bekämpningsmedel är större än för andra jordbruksgrödor. Risken för kväveläckage är stor, särskilt på odlingssäsongen. N20-avgången bedöms påtagligt bidra till bränslets samlade utsläpp av växthusgaser. En intensiv odling av en ettårig monokultur som raps har negativa biotopeffekter och utarmar den biologiska mångfalden. Intensiv oljeväxtodling bidrar till att befästa jordbrukets miljöproblem.

Oljeproduktionen beräknas efter Nordsjöoljans förutsättningar. Motivet är enligt författarna att Nordsjön dominerar Sveriges råoljeförsörjning, att miljöpåverkan där mer direkt påverkar svenska närområden samt tillgången på data. Motivet får anses vara godtagbart även om produktionen av Nordsjöolja är renare samt kräver betydligt kortare transportavstånd än oljeproduktion i andra regioner, vilket kan anses ge en fördelaktig bild av oljeproduktion. Påpekandet att den lokala och regionala miljöpåverkan drabbar svenska närområden är dock riktig. Oljeraffineringen är beräknad efter all importerad råolja.

Allokeringen sker efter energiinnehåll och produktionsmängd av produktgrupperna "lätta" gaser, bensin, nafta, "medeltunga" dieselolja, eldningsolja, flygfotogen och "tunga" tjockoljor från raffineringen.

Författarna skriver att oljeutvinningen sammantaget bedöms orsaka mycket påtaglig påverkan på den marina miljön. Detta gäller främst bottenmiljön nära plattformar men även vattenmiljön i större delen av Nordsjön. Emissionerna till luft bidrar dessutom till växthuseffekten. Den specifika belastningen producerad petroleumenhet blir däremot tämligen måttlig.

per

Sammanfattningsvis konstateras författarna att det är svårt att jämföra de

av två drivmedlen kvantitativt med ett samlat bedömande. RME medför lägre

förbrukning av fossil energi och lägre ozonbildande ämnen medan diesel MK1 emitterar lägre försurande och eutrofierande ämnen.

Rapporten inger ett gott intryck och får anses vara mycket trovärdig. Valet av systemgränser, allokeringar och funktionell enhet är väl underbyggda och motiverade. Beräkningar och förutsättningar allokeringar

för bl a av biprodukter är bra redovisade. Källhänvisningen är tillfredsställande,

mm även om vissa antaganden saknar referenser. Datan som används gäller för svenska förhållanden och är enligt författarna den mest aktuella som var möjlig att få tag på. Det finns ingen anledning att betvivla detta påstående. Uppdelningen av RME-produktionen i tre alternativ är bra. En känslighetsanalys med RME-brutto alternativet är utförd.

Tab. 5-9 Sammanställning av resultaten enligt Celsius

Fossil energi

5.2.16 Finnveden et al, 1994, Livscykelanalys av etanol ur sorterat

hushållsavfall, IVL Rapport B 1168, Stockholm, Sweden

Rapporten beskriver ett speciellt framställningssätt av etanol för fordonsdrift ur hushållsavfall. Miljöbelastningen med detta förfarande jämförs med att fortsätta att köra fordon på miljödiesel MK1 och låta soporna till fjärrvärme etc. Eftersom etanolproduktionen är så speciell och bakgrundsdatan för produktion av miljödiesel MK1 är hämtad ur "Life of Fuels" och Tillman et 1991, vilka båda kommenteras på annat ställe i rapporten, kommer denna rapport inte att vidare kommenteras här.

5.2.17 Ecobilan, 1993, Ecobilan du Diester, Ecobilan, Paris

Rapporten är en sammanfattning på Franska kring ett arbete som företaget Ecobilan har gjort men som man av konfidentiella skäl inte vill lämna ut bakgrunden till. Om jag tolkar texten riktigt har en jämförelse mellan RME och diesel gjorts för franska förhållanden. Process schemat tyder på att systemgränsen är vald på samma sätt som Celsius rapport. Jag kan däremot

inte uttyda hur biprodukter och allokeringar behandlas. Få beräkningar eller källhänvisningar beskrivs. Resultatens trovärdighet kan därför inte bedömas. Följande resultat redovisas:

Tab. 5-10 Resultat enligt Ecobilan

" 30 % Diester ‘ Icke metan kolväten

Energianvändningen för att köra ett fordon anges vara 2,73 MI/ km för diesel och 3,38 M / km, varav 0,88 M/ km fossil energi för RME.

5.2.18 ERM, 1994, The Life Cycles of ETBE produced from bioethanol

and MTBE, Environmental Resources Management, Reference

2357, London, UK.

Rapporten syftar till att jämföra MTBE och ETBE som tillsats 15 °/o v/ V i bensin. Resultaten visar att MTBE är ett ur samtliga synpunkter bättre alternativ än ETBE. MTBE antas vara producerad från naturgas och ETBE ur jordbruksprodukter. Insatsenergin i processerna är främst fossil. En "bästa fall" studie för ETBE har gjorts där man har antagit att den bästa möjliga tekniken har använts, att sockerbetor har använts som råmaterial och att biobaserade restprodukter halm etc. har använts i produktionen. För

som detta fall ändras C02-ekvivalent utsläppen från att ha varit 2 °/o högre 223 g och 6% för ETBE.

Eftersom författarna har valt att använda jordbruksgrödor för framställningen av etanolen kan man säga generellt att siffrorna för C02ekvivalenter för ETBE skulle kunna förbättras om råvarorna istället antogs komma ur cellulosabaserad biomassa. Ytterligare en "bästa fall" studie saknas alltså. Följande tabeller redovisar studiens resultat:

Tab 5-11 Energianvändning respektive utsläpp av C02-ekvivalenter vid användning av 15

% inblandning i bensin av ETBErespektive MTBE ERM, 1994

Energi användning Växthusgaser åläggs Base ETBE/ Vehicle Total Base ETBE/ Vehicle Total

fuel MTBE use fuel MTBE use sky‘/fkm

prod. prod. prod. prod. ETBE 0,22 0,20 2,72 3,13 17,5 14,4 190,7 223

0,22 0,09 2,78 3,10 17,3 5,7 196,1 219

MTBE ETBE

MTBE 100

Som framgår av tabellen är det dock ingen dramatisk skillnad på användandet av de bägge oxygenaterna. Utsläppen växthusgaser från

av ETBE blir sannolikt lägre om cellulosa baserad etanolframställning i framtiden kommer att kunna användas. Skillnaden i utsläpp

av växthusgaser mellan MTBE och ETBE sett ur det totala perspektivet med 85 °/o bensin faller dock inom felmarginalen. Liksom för etanoldrift kontra

ren metanoldrift är det möjligheterna att kunna producera etanol cellulosa

ur till en rimlig kostnad som kommer att vara avgörande för vilket

av alternativen som kommer att användas.

Rapporten följer teorin kring LCA och ett stort antal tabeller och data presenteras. Dessutom presenteras referenserna. Problemet är dock att datan som används inte är kopplade till referenserna vilket gör det svårt att följa och upprepa beräkningsprocedurema.

5.2.19 Gust 1993, Economics, net energy 8: net C02 balance of liquid

biofuels produced in Finland, Neste OY, Porvoo, Finland

Målet med rapporten är främst att beräkna och jämföra netto CO2 emissioner från olika flytande biobaserade drivmedel och att bestämma vilken effekt vissa produktionsscenarios skulle få för Finlands nationella C02-balans. Drivmedlen som analyserats är etanol från korn, RME, metanol från trä och pyrolys olja från trä. Siffrorna behandlar produktion under finska förhållanden.

Rapporten som jag har fått ifrån författaren innehåller endast resultatredovisningen utan beräkningar, antaganden och referenser. Sålunda kan jag inte bedöma relevansen eller trovärdigheten i resultaten på annat sätt än att författaren enligt egen utsaga har följt normal praxis och att hans resultat är jämförbara med andra studier i Europa.

Etanolproduktionen förutsätts vara konventionell, modern teknik med signifikant förbättrad energieffektivitet jämfört med de senaste åren. RME och metanol produceras med i pilotanläggningar verifierad teknik. Pyrolys olja antas producerad med relativt process och siffrorna är därför

vara en ny något osäkra. Oljan har heller inte lämplig för fordonsdrift utan är tänkt att ersätta olja för uppvärmning eller kraftproduktion.

Biomassans energiinnehåll är inte medräknad i energibalanserna utan endast direkta energiinsatser är inkluderade. Ingen energianvändning för produktion maskiner och anläggningar ingår i analysen. I C02-balansen

av beräknas C02-besparingen efter hur mycket fossilt bränsle som respektive biobränsle kan ersätta. Biprodukter som djurfoder krediteras efter den mängd C02 som sparas genom att en jämförbar foderproduktion kan uteslutas.

Feedstock Fuel C0, emitted‘ C0, saved’ Overall Impact

residues

pyrolysis oil 0.09 + 0.05 -1.6 -1.5

methanol 0.08 + 0.07 -1.8 -1.6

energy 0.15

forests

pyrolysis oil 0.07 + 0.05 -1.6 -1.5

Fossil C5, from Biomassproduction and

emissions conversion.

CO, savingsfrom biofuel substitutionand co-productsubstitution.

Fig. 5-6 Resultat enligt Gust S

Rapporten avslutas med uppskattning kostnader för varje sparad

en av mängd C02 för respektive alternativ.

5.2.20 Walwijk 8: Leijs, 1994, Grandstoffen voor het wegverkeer, Innas

BV, Breda, Holland

Rapporten är skriven på holländska vilket gör att jag kan ha missförstått delar den. Författarna har gjort genomgång av Bensin, Diesel, LPG,

av en Naturgas, Alkoholer, RME och vätgas. Resultaten baseras på Ecotraffics och De Luchis rapporter och har anpassats till holländska förhållanden. Rapporten verkar välgjord och innehåller ett stort antal referenser.

Resultatmässigt redovisas dock endast små skillnader mot Ecotraffics och DeLuchis siffror.

6 RESULTATSAMMANSTÄLLNING

Nedanstående tabeller redovisar respektive studies resultat samt

en rekommendation av vilka siffror bäst för användning

som passar som underlag för svenska studier. På grund LCA-analysernas ofrånkomliga

av osäkerhetsfaktor har avrundningar gjorts till det rekommenderade värdet. Rekommendationerna bygger till största delen på siffrorna från Ecotraffics rapport. Orsaken är att denna rapport är den mest heltäckande och relevanta för svenska förhållanden. Den är också trovärdig vad gäller systemgränsdragning och allokeringar. Det är dock viktigt att jämföra vilken typ av fordon som skall användas i analysen med den som antas i bl

a Ecotraffics siffror. Det är trots allt i fordonet som de största utsläppen sker och det bästa för en användare är att själv välja fordon och endast använda de rekommenderade siffrorna för produktionen drivmedlet vid

av en analys. Ecotraffics siffror ter sig relativt optimistiska vad gäller biobaserade drivmedel. Framför allt när man betänker den relativt höga krediteringen för biprodukter. Denna optimistiska bild skall dock sättas i relation till att teknikutvecklingen för biobaserad drivmedelsproduktion är jämförelsevis outvecklad i förhållande till utvecklingspotentialen för fossila drivmedel. Partikelutslâppen har inte tagits med i sammanfattningen eftersom dessa i princip endast alstras i förbränningen i fordonet. För CO2-utsläpp redovisas även här endast de som härstammar från fossila källor.

6.1 BENSIN

Energianvändningen redovisas i de följande tabellerna på samma sätt som beskrivits i kap 5.2.1 tabell 5-1.

Tab 6-1 Sammanställning av resultaten för bensin

Enheter per M Energi C02 SOx N0x CO HC CH4 CO2drivmedel ekv

g mg mg mg mg mg CEC 89 86,2

- EA 92 40

- DeLuchi 92 0,233

- Ecotraffic 92 0,213 15,4 28 50 7 50 26 18

- Statoil 93 0,13 7,7 29 25 10 290

- Förde et al 93 0,10

- Concave 95 15 22

-

Rekommen- 0,203 15 30 50 10 50 30 dation 0,155 a reformulerad bensin b standard bensin

Uttryckt per fordonskilometer personbil:

Enheter per Energi CO2 SOx .NOx CD HC CH4 C02fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg CEC 89 242 298

- IEA 92 220

- DeLuchi 92 267

- Ecotraffic 92 4,1 307 112 646 6008 1020 190 367

-

-

Rekommen-

dation 4,0 250 110 600 6000 1000 200

6.2 DIESEL

Tab 6-2 Sammanställning av resultaten för diesel

Enheter MI Energi CO2 SOx NOx ® HC CH4 C02-

per drivmedel M mg mg ekv

g mg mg mg CEC 89 90,0

- IEA 92 30

- DeLuchi 92 0,12

- Ecotraffic 92 0,143 10,4 21 45 7 14 26 12

- Förde al 93 0,06

- Celsius 94 0,123 6,9 27 42 7 51 3

- Concave 95 10 14

- Tillman et al 0,07 4 14 4 O 8

- 95

Rekommendation 0,12 10 20 45 7 40 15

a Mk1 diesel

Uttryckt per fordonskilometer buss om inget annat anges:

Enheter per Energi C02 SOx NOx ® HC CH4 CO2fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg CEC 89 2133 2293

- IEA 92 1803

- DeLuchi 92 1505

- Ecotraffic-92 19,05 1368 365 17000 614 730 515 1594 Volvo 93 2,83 212 250 870 150 240

- Förde et al 93 2,54 185 270 2100 410

- - Innas 94 2363

- Celsius 94 16,75 1158 402 10 370 1996 1 490 89

- Concave 95 2303

-

Rekommendation 17h 1 200 300 11 000 l 000 1 000 100 a Personbil b Mkl diesel

Här redovisas endast siffror för tunga fordon eftersom dieselanvändningen för personbilar i Sverige är marginell. I Sverige används miljödiesel till över 75 %. Av denna anledning rekommenderas att dessa dieselkvaliteter används som grund för beräkningar. Rekommendationen för diesel ligger närmare Celsius siffror än Ecotraffics. Anledningen är att Celsius dels har haft Ecotraffics siffror som grund men ändå väljer att visa andra siffror. Eftersom båda rapporterna är lika trovärdiga är det rimligt att anta att Celsius har haft mer tid till att i detalj kunna analysera modern dieselproduktion och att den dieselkvalitet som Ecotraffic analyserade inte finns på marknaden i dag. Den skillnaden i resultat ligger dock

stora

troligen i valet av referensfordon. Aven här antas Celsius ha haft möjlighet att välja bland fler och mer moderna emissionsdata och det finns ingen anledning för mig att kritisera deras val. Det är dock som tidigare påpekats bäst för en användare att själv välja fordon och endast använda de rekommenderade siffrorna för produktionen av drivmedlet.

6.3 METANOL FRÅN NATURGAS

Metanol från naturgas har inte analyserats av så många. Ecotraffics siffror är mest relevanta och ligger därför till grund för rekommendationen.

Tab 6-3 Sammanställning av resultaten för metanol från naturgas.

Enheter per MI Energi CO2 sox NOx CD HC CH4 C02drivmedel ekv.

g mg mg mg mg mg CEC 89 93,8

- IEA 92 65

- Ecotraffic 92 0,45 11,8 19 162 27 28 134 16,5

-

Rekommendation 0,45 12 20 160 30 30 130

Uttryckt per fordonskilometer:

Enheter per Energi CO2 SOx N0x I HC CH4 C02fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg CEC 89 217 275

- IEA 92 210

- DeLuchi 92 267

- Ecotraffic 92 4,443 246 58 894 6182 299 430 284

-

24,117 1341 315 10674 2440 1046 2274 1477 Volvo 93 4,3 240 60 260 900 1000

-

Rekommen- 4,53 240 60 900 6000 300 430 dation 24h 1300 310 10500 2400 1000 2300 a Personbil b Buss

6.4 METANOL FRÅN BIOMASSA

Ecotraffics siffror anses mest relevanta även här och ligger därför till grund för rekommendationen. Observera att siffrorna för energianvändningen utan paranteser representerar total energianvändning inklusive energiråvarorna och siffrorna innanför paranteser representerar fossil energianvändning. Notera även att CO2-utsläppen per producerad M metanol är högre än för produktionen av motsvarande mängd av de fossila drivmedlen. Detta gäller för samtliga biobaserade drivmedel. Vid förbränningen av de biobaserade drivmedlen alstras dock, till skillnad från de fossila drivmedlen, inte ytterligare fossil C02.

Tab 6-4 Sammanställning av resultaten för metanol från biomassa.

Enheter per M Energi CO2 SOx N0x % HC CH4 CO2drivmedel M ekv

g mg mg mg mg mg IEA 92 40

- Ecotraffic 92 1,18 14 4 135 37 23 14,7

- -

0,183

Rekommen- 1,18 dation 0,18 14 4 140 40 25

a Produktion från Salix antas vara mest realistisk för produktion i större skala.

Uttryckt per fordonskilometer:

E hn e e rt p er Energi CO2 SOx NOx G HC CH4 CO2fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg IEA 92 60

- DeLuchi 92 92

-

647 Ecotraffic 92 6,673 42,7 12 808 6213 284 21 70

- 0,55 36,2b 232,4 66 10209 2606 963 50 315 3,0

Rekommen- 6,7 45 10 800 6200 280 20 dation 0,5

36 230 65 10200 2600 1000 50

3,0 a Personbil, totalt b Buss, totalt

6.5 ETANOL FRÅN GRÖDA

Ecotraffics siffror anses mest relevanta även här och ligger därför till grund för rekommendationen. Observera att siffrorna för energianvändningen utan paranteser representerar total energianvändning inklusive energiråvarorna och siffrorna innanför paranteser representerar fossil energianvändning.

Tab 6-5 Sammanställning av resultaten för etanol från gröda.

Enheter per M Energi CO2 SOx N 0x CI HC CH4 CO2-

a Från vete med halm som energitillsats i processen

Uttryckt per fordonskilometer Buss inget annat anges:

om E hn ete r p er Energi CO2 SOx NOx CO HC CH4 CO2-

a Personbil

6.6 ETANOL FRÅN TRÄ

Ecotraffics siffror anses mest relevanta även här och ligger därför till grund för rekommendationen. Observera att siffrorna för energianvändningen utan paranteser representerar total energianvändning inklusive energiråvarorna och siffrorna innanför paranteser representerar fossil energianvändning. CASH-processen "energiomvandlingsfabrik"

är en som inte kan anses representera i dagsläget kommersiell etanolframställning eftersom det krävs att det finns avsättning även för fabrikens övriga produkter, metangas och ligninpulver. Etanolproduktionen är alltså i det här fallet beroende av fabrikens övriga produkter. Av den anledningen rekommenderas inte siffrorna för CASH-processen här. CASH-processen är dock en mycket intressant helhetslösning och ett bra exempel på att etanolframställning under speciella förutsättningar kan mycket

vara energieffektiv. se även kap. 5.2.7

Tab 6-6 Sammanställning av resultaten för etanol från trä.

Enheter per M Energi CO2 SOX NOX CI HC CH4 C02drivmedel ekv

g mg mg mg mg mg IEA 92 40

- Ecotraffic 92 2,10 22 41 258 270 135 26

- - 0I22b 1,46 13 11 170 89 39 30 16 0,03°

Blinge 933 0,02 22 180 72 72

- - -

0,53 22 180 72 72

- -

0,80 93 360 792 72 72

-

Rekommen- 2,10 22 41 260 270 140

dation O,22 a Etanolproduktionen som är analyserad är av alltför speciell karaktär för att kunna representera kommersiell etanolproduktion. b Från Salix c Från Skogsrester CASH

Uttryckt per fordonskilometer:

En e erh t pe r Energi C02 SOx N Ox CO HC CH4 C02fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg IEA 92 60

- DeLuchi 92 47

- Ecotraffic 92 51,63 357 681 15200 6150 2850 515

- -

3,7

40,85 216 183 13700 3140 1260 500 365

1,3

10,6 152 560 24240 730 1300

-

Rekommen- 51 360 680 15000 6200 2800

dation 3,7 a Från Salix b Från Skogsrester CASH

6.7 RME

Av samma anledning som redovisades under kapitel 6.2 om dieselolja ligger rekommendationen närmare Celsius siffror än Ecotraffics. Siffrorna inom paranteser representerar den del av energianvändningen som är fossil.

Tab 6-7 Sammanställning av resultaten för RME.

Enheter per MI Energi C02 SOx NOx C0 HC CH4 C02drivmedel ekv.

g mg mg mg mg mg Ecotraffic 92 0,34 23 3 170 47 32 25

- - Celsius 94 1,48 29,9 10 194 37 32 53

-

0,47

Rekommen- 1,5 dation 0,5 30 10 190 40 30 50

Uttryckt per fordonskilometer:

Enhe et r pe r Energi C02 SOx NOx CD HC CH4 C02fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg Ecotraffic 92 24,2 382 50 20 000 1 278 930 83 548

-

5,6 Volvo 93 6,0 117 180 1060 200 160

-

I Celsius 94 21,6 436,5 146 16 060 1971 496 788

-

6,9

Rekommen- 25,0 430 140 16 000 1 900 500 700 dation 6,9

6.8 NATURGAS

Siffrorna för Ecotraffic gäller för ett genomsnitt för naturgasproduktion i Västeuropa medan Blinges siffror gäller specifikt för Dansk naturgas, vilken är den enda gas som används i Sverige i dag. Av denna anledning anses Blinges siffror för gasproduktion ligga närmast sanningen. Däremot är det osannolikt att produktionen är emissionsfri vad gäller CO, HC och CH4 som de danska producenterna hävdar. Rekommendationen för dessa emissioner ligger därför mellan Blinges och Ecotraffics siffror. Fordonet som användes i Blinges analys är dock inte lika representativ som den som användes i Ecotraffics analys. Eftersom den absolut största delen av emissionerna från naturgasanvändning kommer från förbränningen i fordonet kan Ecotraffics siffror användas i stället för Blinges för rekommendationen för fordonsanvändningen.

Tab 6-8 Sammanställning av resultaten för naturgas.

Enheter per M Energi CO2 sox NOx oo HC CH4 cozdrivmedel ekv.

g mg mg mg mg mg CEC 89 68

- IEA 92 40

-

Rekommen-

dation 0,05 2 11 2 1 50

-

Uttryckt per fordonskilometer:

E h tn e er p er Energi CO2 SOx NOx I HC CH4 CO2fordonskilometer M mg ekv

g mg mg mg mg CEC 89 195 258

- IEA 92 190

- DeLuchi 92 224

-

1 591

-

’ Siffran för CH4 är inkluderad i siffran för HC.

a Personbil

b Buss

5.9 BIOGAS

l

l x Ecotraffics siffror relevanta och ligger därför till grund för

anses mest

rekommendationen. Den negativa siffran för energianvändningen beror på

krediteringen för utebliven produktion av djurfoder någon annanstans i världen. Ecotraffic har beräknat biogasproduktion där processenergin består antingen av fossil eller biobaserad energi. Siffrorna som redovisas här bygger på biobaserad processenergi. Resultatet redovisas i tre fall. Första siffran gäller för den totala energianvändningen inklusive energiinnehållet i råmaterialet. Andra siffran inom paranteser gäller för fossil energianvändning utan kreditering för energiinnehållet i biprodukterna och den sista siffran inom paranteser gäller för den fossila energianvändningen inklusive kreditering för biprodukten. Eftersom ytterligare uppgifter saknas för biogasproduktion rekommenderas den negativa siffran för fossil energianvändning trots bristerna i krediteringsförfarandet för biprodukter. En ytterligare anledning till valet är att Ecotraffic har använt samma krediteringsförfarande för övriga drivmedelsalternativ även om det inte får samma genomslagskraft på resultatet för de övriga alternativen som för biogas.

Tab 6-9 Sammanställning av resultaten för biogas.

Enheter per M Energi C02 SOX NOX G HC CH4 CO2drivmedel ekv

g mg mg mg mg mg Ecotraffic 92 0,883

-

0,14b

a Total energianvändning b varav fossil energi exklusive kreditering för utebliven produktion av djurfoder. c varav fossil energi inklusive kreditering för utebliven produktion av djurfoder.

Uttryckt per fordonskilometer:

Enheter per Energi CO2 SOx N0x oo HC CH4 CO2fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg DeLuchi 92 120

-

841 Ecotraffic-92 5,81’ 22 756 1550 71 2474 87

- -0,16a 34,8° 130 7660 3515 574 14200 500

- -0,93a

-

-0,93 a inklusive kreditering för utebliven produktion av djurfoder. b Personbil c Buss

6.10 LPG

Ecotraffics siffror anses mest relevanta och ligger därför till grund för rekommendationen. I kapitel 5.2.1 redovisas energianvändning och emissioner för LPG-produktion från raffinaderi respektive oljefältsproduktion för sig. Enligt Hans-Åke Maltesson, SGC, kommer

var den LPG som används i Sverige till en tredjedel från raffinaderierna och två tredjedelar från oljefälten. Sammanställningen och rekommendationen nedan är därför baserad på denna fördelning.

Tab 6-10 Sammanställning av resultaten för LPG.

Enheter per M Energi CO2 SOx NOx D HC CH4 CO2drivmedel ekv.

g mg mg mg mg mg IEA 92 20

- Ecotraffic 92a 0,11 8 12 77 9 10 43 9

-

Rekommendationa 0,10 8 12 80 10 10 40 a LPG till 1/3 från raffinaderi och 2/3 från oljefälten.

Uttryckt per fordonskilometer:

Enheter per Energi CO2 SOx NOx I HC CH4 C02fordonskilometer M ekv

g mg mg mg mg mg IEA 92 I 170

- DeLuchi 92 199

-

1464 Ecotraffic-923 3,45 248 41 704 1664 695 145 290

20,2 1333 220 5435 2641 1616 781 1415

Rekommen- 3,45 250 40 700 1 700 700 150 dationa 20° 1 300 220 5 400 2 600 1 600 800 a LPG till 1/ 3 från raffinaderi och 2/ 3 från oljefälten. b Personbil c Buss

6.11 BENSIN MED MTBE OCH ETBE

Att analysera MTBE eller ETBE separat är inte intressant. Dessa är inte ett drivmedel utan drivmedelskomponenter. Genom att tillsätta MTBE eller ETBE till bensinen kan en sämre bensinkvalitet användas med lägre energianvändning i produktionsledet. Två analyser är gjorda av MTBE och Fördes siffror bygger på Statoil. Siffrorna gäller visserligen för norska förhållanden, men eftersom inga andra siffror har hittats bör dessa användas. I ERMs rapport har MTBE jämförts med ETBE.

Tab 6-11 Sammanställning av resultaten för MTBE och ETBE.

Enjheter per M Energi C02 SOx NOx CO HC CH4 CO2drivmedel ekv.

g mg mg mg ;ng mg Statoil 93 0,15 7,7 26 25 10 270

- - Förde et al 93 0,13

-

Rekommendation 0,15 8 25 25 10 270

-

Uttryckt per fordonskilometer:

Rekommendation 2,9 200 400 1600 600

- -

Som framgår av tabellerna är det ingen dramatisk skillnad på användandet av de bägge oxygenaterna. Utsläppen växthusgaser från ETBE blir

av sannolikt lägre om cellulosa baserad etanolframställning i framtiden kommer att kunna användas. Skillnaden i utsläpp av växthusgaser mellan MTBE och ETBE sett ur det totala perspektivet med 85 % bensin faller dock inom felmarginalen. Liksom för ren etanoldrift kontra metanoldrift är det möjligheterna att kunna producera etanol ur cellulosa till en rimlig kostnad som kommer att vara avgörande för vilket av alternativen som kommer att användas.

6.12 DIMETYLETER DME

Enligt ett ännu inte publicerat examensarbete på Inst. för Transportteknik ger en livscykelanalys av DME följande värden uttryckt kWh i motorn.

per

Tab. 6-12 Jämförelse emissionsdataav för DME. Metanolochdiesel.

Unit: grams/kWh CO2 CO N0,‘ SOX HC CH4 PM R-49 l3-mode DME Nat.Gas 792 2.24 1.85 0 0.23 0,02 0 DME Biomass 129 2,47 2.53 0,04 0,33 O 0 Methanol N.G 837 0,24 4,45 O 0.33 O 0.05 Methanol Bio 150 0,52 5,21 0,04 0.45 0 0,05 Diesel 753 0.85 7.10 0.42 0.32 0,20 0.10

Motorn är en större lastbil eller bussmotor, testad med R-49 13-mode cykeln. Värdena kan betraktas som jämförelse mellan de nämnda

en ovan drivmedlen. De lämnas också med reservation för fel eftersom de inte är dubbelkontrollerade mot varken fordons eller drivmedelsproducenter. Det står dock klart att DME är ett mycket intressant alternativ inga större

om avvikelser från testresultaten uppkommer under fältproven som nu pågår i Danmark. DME har fördelen av att kunna produceras både från naturgas och från biomassa. Det är därför möjligt att redan inom en snar framtid starta produktion av DME i stor skala. När sedan ett biobaserat energisystem är uppbyggt kan utfasningen av fossil energi bli relativt smärtfri.

7 DISKUSSION OCH REKOMMENDATION

Följande tabell sammanställer de rekommendationer analysen de

som av olika rapporterna har resulterat Energianvändningen är redovisad

som den mängd energi har använts för att producera 1 M färdigt

som drivmedel. Siffran 0,21 för bensin innebär alltså att för varje M drivmedel som används i fordonet har ytterligare 0,21 MI använts vid produktionen av drivmedlet. Om bilen drar 3,4 M/km är alltså den totala energianvändningen 4,1 MI/ km. För de biobaserade drivmedlen redovisas dels den totala mängd energi, inklusive energi-innehållet i råvaran,

som har använts vid produktionen drivmedlet samt den del den totala

av av mängden energi som består av fossil energi.

Tab 7-1 Sammanställning av de mest aktuella siffrorna för LCA av drivmedels-

produktion.

Enheter per M Energi CO2 SOX NOX CD HC CH4 drivmedel

- MTBE/ETBE Metanol NG 0,45 12 20 160 30 30 130 Metanol Biod 1,18 14 4 140 40 25

-

0,18 Etanol Vete" 1,46 32 23 270 200 90

-

0,24 Etanol ma‘ 2,10 22 41 260 270 140

-

0,22 Biogass 0,88 7 110 20 13 600

—

-0,05 RME 1,48 30 10 190 40 30 55

0,47 " Andel av energianvändningen som ärfossil energi. a Reformulerad bensin b "Miljödiesel" c LPG till 1/ 3 från raffinaderi och 2/ 3 från oljefälten. d Produktion från salix e Produktion från vete med halm som tillsatsenergi f Produktion från salix g Produktion från Lucem då biogasanvänds i processen.

Följande tabell 7-2 redovisar de i dagsläget mest aktuella siffrorna för energianvändning och emissioner från produktion och användning av olika fordonsdrivmedel. Eftersom siffrorna härstammar från olika rapporter med olika ålder, förutsättningar och olika tekniknivåer, framför allt vad gäller fordonstekniken, bör denna tabell inte användas vid direkta jämförelser mellan de olika drivmedlen. Vid jämförelser föreslås antingen Ecotraffics kap 5.2.1 eller DeLuchis kap 5.2.6 siffror där samtliga

drivmedelsalternativ har analyserats med förutsättningar.

gemensamma Nackdelen med både Ecotraffic och DeLuchis rapporter är att de är utförda baserade på data från början 90-talet. Under de 5 år har gått sedan

av ca som dess har teknikutvecklingen gått framåt, särskilt när det gäller fordonstekniken för de alternativa drivmedlen. Eftersom huvuddelen

av emissionerna härstammar från själva förbränningen i fordonet är det därför svårt att här presentera en aktuell jämförande tabell för de olika drivmedlen. En uppdaterad heltäckande livscykelanalys bör därför utföras, alternativt en uppdatering av fordonens emissionsvärden i kombination med tabell 7-1 där endast drivmedelsproduktionen redovisas.

Tab 7-2 Sammanställning av de mest aktuella siffrorna för LCA av drivmedels-

produktion och fordonsanvändning.

E hn e ert p er Energi CO2 SOx NOx I HC CH4 fordonskilometer M

g mg mg mg mg mg Personbil:

Buss:

Andel av energianvändningen somär fossil energi.

Många rapporter redovisar resultaten i C02-ekvivalenter global effekt, vilket gör dem svårt att jämföra med varandra. I takt med att kunskapen kring miljöeffekter ökar kan förutsättningarna för omvandlingsfaktorer för olika emissioner till COZ-ekvivalenter ändras vilket kan göra analysen inaktuell; För eventuell omräkning till C02-ekvivalenter rekommenderas de faktorer som har redovisats i Cars and Climate Change IEA, 1993.

Här bör åter igen påpekas att värderingar av den här typen alltid ökar osäkerheten i resultaten. Framtagningsprocessen för dessa faktorer ligger utanför mitt kompetensområde och jag kan därför inte bedöma dess giltighet. IEA är dock mycket respekterade och siffrorna överensstämmer med liknande faktorer i andra rapporter. Siffrorna kan därför sägas de i

vara dagsläget mest relevanta som finns attfå tag på.

Av de analyserade rapporterna kan Ecotraffics rapport anses vara den mest relevanta för Svenska förhållanden. Varken den eller någon annan LCA av drivmedel redovisar den absoluta sanningen men Ecotraffics "Life of Fuels" är den rapport som med ett helhetsgrepp har analyserat ett stort antal drivmedel med vad avser systemgränsvalet jämförbara framställningsprocesser. En svaghet med rapporten är, som beskrivits i kap 5.2.1, att de biprodukter som produceras krediteras med utebliven Soya-produktion. Om man kan vara säker på att djurfodret ersätter soya-produktion är det OK, men marknaden fungerar inte så och matproduktionen i Västeuropa är fortfarande större än konsumtionen. Rent allmänt bör biprodukters användbarhet bedömas efter ekonomiska förutsättningar. Antingen vill någon köpa biprodukten och då kan energiinnehållet krediteras drivmedlet, eller så har det inget värde och då bör den belasta drivmedlet. Energiinnehållet i biprodukten skulle därför ha varit en bättre krediteringsnivå.

Resultaten från en LCA är en färskvara och förlorar relativt snabbt i aktualitet. I takt med att nya teknologier utvecklas och förutsättningarna ändras bör en förnyad analys utföras. Av denna anledning är ofta en senare utförd analys mer relevant än en äldre. Resultaten från en analys av dagens situation kan ge felaktiga signaler om man inte är lyhörd för om ny teknik skulle kunna förändra ett drivmedels totala miljöprestanda. En stor del av emissionerna från produktionen av drivmedel härrör sig från olika typer av

alla A förbränning och förbränningsmotorer. I de flesta analyser antas transporter och processer ske med traditionell teknik. Förbättrad förbränningsteknik och förbättrad avgasreningsteknik reducerar naturligtvis inte bara utsläppen från de analyserade fordonen utan även från hela transport-, distributions- och produktionssystemen. Om dessutom biobaserade fordonsdrivmedel och processenergi antas kunna användas i hela produktionssystemet skulle de fossila C02-utsläppen kunna

elimineras. Den mycket intressanta utvecklingen kring DME som fordonsdrivmedel är ett annat exempel på vikten av att inte fastna i traditionella lösningar.

Resultatet av en LCA beror som tidigare påpekats starkt av valet av systemgränser. Det är stor skillnad på både framställningsprocesser och val av råmaterial beroende på vilken mängd som skall produceras. De värden som rekommenderas i denna studie har utgått från produktion i relativt stor skala som signifikant påverkar drivmedelsmixen, dvs produktion i stor skala utan att för den skull nödvändigtvis ersätta all diesel och bensin användning i landet. Ecotraffics rapport innehåller de för de flesta drivmedlen mest aktuella värden som finns att tillgå idag i detta volymmässiga segmentet av drivmedelsproduktion och det är av denna anledning den ligger till grund för de flesta av denna studies

som rekommendationer. Den måste dock kontinuerligt uppdateras för att behålla sin aktualitet. Enligt författaren har inga dramatiska förändringar inträffat vad gäller drivmedelsproduktionen sedan den skrevs 1992 varför dessa siffror fortfarande anses relevanta.

Då största delen emissionerna uppkommer vid själva förbränningen av

av drivmedlet är det därför viktigt att man har uppgifter om vilken typ av fordon har använts vid analysen samt vilken typ av mätcykel som har

som använts vid emissionsmätningarna. Eftersom som tidigare nämnts Ecotraffics rapport baseras på siffror från tidigt 90-tal bör dessa uppdateras.

För analyser utsläpp av växthusgaser och resursanvändning i samhället

av är dock produktionen av drivmedlet av stor betydelse. Biomassabaserad energiproduktion kan inte ske på samma sätt som produktion i dagens energisystem, dvs i ett fåtal stora anläggningar som försörjer hela landets behov. Det ekonomiskt rimliga upptagningsområdet för biomassa är ca 10

- 20 mil Nilsson, 1995. Denna sträcka kan troligtvis utökas något om uppsamlingsplatser lokaliseras nära en järnvägsstation varifrån massan kan transporteras till omvandlingsfabriken. Denna fabrik bör dessutom ligga till så att all spillvärme på något sätt skall kunna utnyttjas. Ett system av den här karaktären blir av naturliga skäl småskaligt. En analys av hur energins

används är något bör utföras, men som sällan görs.

kvalitet som

Exergianalys är metod borde användas för att belysa dessa

en som mer frågor. Tillgången på biomassa är dessutom begränsad. För svenska förhållanden räcker biomassan ganska långt om allt används till fordonsdrivinedel. Frågan är dock det är till drivmedel som biomassan

om skall användas. Ekonomiskt är det sannolikt bättre att använda den till el/ värme produktion. Ur ett Europeiskt perspektiv är biomassatillgången ytterligare begränsad. l 2 Emissionerna från bl transportsektorn påverkar miljön på olika nivåer.

a Vissa emissioner är direkt hälsofarliga för människor att få i sig. Dessa

I

emissioner kallas lokalt påverkande emissioner. Till dessa hör t ex i kolväten och kolmonoxid. Utsläppen dessa påverkar dock cancerogena av inte den globala uppvärmningen eller det nedfallet i så hög grad.

sura Koldioxid och freoner däremot är växthusgaser respektive ozonnedbrytande

ämnen men är å andra sidan i princip ofarliga att andas in. Denna typ av emissioner som påverkar klimatet och förutsättningarna för livet på jorden kallas globalt påverkande emissioner. Försurande NOx och SOx gaser som påverkar främst den region där de släpps ut. De kan orsaka skogsdöd t ex eller övergödning av vattendrag. Denna typen emissioner kallas av regionalt påverkande emissioner. Lokala och regionala emissioner har därför olika stark effekt beroende på geografiskt de släpps ut. Regionala, var lokala och globala emissioner bör därför skiljas på och redovisas för sig. var Den största bristen i sammanhanget är att samtliga kolväteföreningar ofta redovisas i samma Viktigast är att utskilja de mest HC grupp. cancerogena utsläppen från det totala HC-värdet. Det är t ex stor skillnad i hälsorisk mellan utsläpp av 1 gram metan och 1 benzen. gram

Slutligen vill jag påpeka vikten att studera vad det är skall av som utföras/ jämföras när en LCA drivmedel skall studeras. Vilket syfte har av rapporten och går den att jämföra med andra rapporter Det är viktigt att rapporten är trovärdig, transparent och jämförbar. Man skall också komma ihåg att LCA är en metod ungefärliga med många som ger svar osäkerhetsfaktorer. Högkvalitativ data har osäkerhet på 10 %. När en ca man sedan lägger ihop en stor mängd information blir osäkerheten allt större. Resultaten skall därför betraktas för vad de är, dvs någon inte som absolut sanning. De pekar ut en riktning för åt vilket håll sanningen ligger. Att inte analysera en produkts hela livscykel är dock helt fel. Det är därför trots allt viktigt att ha utfört analys hela systemet. en av

Nedan följer ytterligare några synpunkter, vilka är subjektiva bedömningar baserade på mitt arbete och mina erfarenheter kring LCA drivmedel. av

I ett längre perspektiv är det bara solen tillräckligt stora mängder som ger av flödande energi för att täcka mänsklighetens behov. Någon gång måste vi därför komma dithän att även transportsektorns energibehov täcks av någon form av solenergi utan att omvägen via biomassa. Kanske är det därför bäst att redan nu satsa på elfordon I ett kortare perspektiv innan system för omvandling och lagring av solenergi är utvecklade måste vi, om vi tar rapporterna av en global uppvärmning på allvar, använda oss av naturens eget sätt att omvandla och lagra denna energi. Biomassa måste då odlas i stor skala och på ett sätt inte stör skogens och jordarnas som ekologiska system. Hur detta skall gå till och hur ett dylikt energiförsörjningssystem skall se ut är svårt att svara på och en tvärvetenskaplig studie kring detta område rekommenderas. Ur miljö- och energieffektivitetshänseende bör dock odling av biomassa baserad på vara cellulosaproduktion eftersom denna är betydligt mindre kemikalieintensiv. Energiutbytet per hektar är dessutom betydligt större för cellulosa än för jordbruksgrödor. Nackdelen med att odla t ex Salix på jordbruksmark är att den redan efter ett fåtal år har förstört marken för grödor. Energiproduktion från jordbruksprodukter är som sagt inte miljö- och energisynpunkt att ur föredra. Om man av andra skäl, t ex beredskaps-, estetiska eller moraliska, vill hålla landskapen öppna för matproduktion bör eventuella etanolfabriker om möjligt lokaliseras i närheten energiintensiv av en industri där spillvärme kan användas för destillering.

I en jämförelse miljöpåverkan ur ett livscykelperspektiv bör dessutom

av en analys av de oljebaserade drivmedlens totala inverkan göras. En allt hårdare krackning av tyngre oljor till lättare lämnar en allt smutsigare fraktion restoljor till förbränning. Eftersom allting som produceras på ett raffinaderi säljs och används någonstans, bör den totala miljökonsekvensen av en utökad produktion av lättare kolvätefraktioner analyseras.

Miljömässigt är drivmedlen generellt sett bättre enklare kemisk sammansättning de har. Potentialen för förbättringar bör av samma anledning också vara större för dessa. Metan har vid sidan av vätgas den enklaste kemiska sammansättningen av drivmedelsalternativen. Biogas kan därför sägas ett de miljömässigt bästa alternativen framför allt

vara av för stadstrafik. Naturgas är av samma anledningar att föredra framför andra fossilt baserade drivmedel. Räckvidden för gasformiga drivmedel är dock ett problem. Detta faktum talar också för att den bästa användningen av metan är i områden där räckvidden är av mindre betydelse. Att bygga upp infrastruktur kring gasformiga drivmedel är dessutom dyrare än att använda det befintliga distributionsnätet för flytande drivmedel.

Alkoholer används med fördel för regionala transporter. Emissionsvärdena är något sämre än för metangas, men hanterings och lagringsprocesserna är betydligt bättre. Körs fordonen mest på landsbygden är heller inte utsläppen lika allvarliga som inne i tätbefolkade områden.

Vegetabiliska oljor kan endast ersätta en liten del av den fossila drivmedelsanvändningen och är att betrakta som ett nischbränsle. Användningen kan dock motiveras på specialområden där existerande dieselmotorer skall användas. Oljeväxter kan också odlas av liknande beredskapsskäl som angivits för etanolproduktion från jordbruksprodukter.

DME är ett drivmedel som i framtiden kan komma att kunna kombinera låga emissionsvärden med acceptabla hanteringsmöjligheter. Emissionsvärdena är i klass med metanets och hanteringen liknar den för LPG lågtryckstankar. Om de testresultat som har påvisats kan realiseras i verkligheten kommer DME att vara överlägset bästa alternativet.

De lokala och regionala miljöproblemen från transportsektorn kommer att kunna lösas i framtiden. Existerande fossila och biobaserade drivmedel kommer inom relativt framtid att ha utvecklats till att klara

en snar framtidens miljökrav om man undantar COZ-utsläppen. Problemet som vi i dagsläget inte lösning på är hur världens totala energibehov skall

ser en kunna täckas av flödande sk förnyelsebara energikällor.

REFERENSER

Agnetun et al, 1993, A Life-Cycle Evaluation Fuels for Passenger Cars, paper presented at the Fourth International Symposium the

on performance evaluation of automotive fuels and lubrications, 5-7 May 1993, Birmingham, UK

Bang Holden, 1991, Energiforbruk relative CO2—utslipp vedutvinning,

og produksjon, distribusjon og bruk tradisjonelle- alternative drivstofler,

av og Teknologisk institutt, Oslo, Norge.

Baumann et al, 1992, Life-cycle assessment: Pilot study Inventory

on Methodology 8 Data bases, Product Life-cycle Principles and

assessment - Methodology, Nordic Council of Ministers, NORD 1992:9, Köpenhamn, Danmark.

Blinge, 1993, Energilogistik Livscykelanalys drivmedel, Institutionen för

— av Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

California Energy Commission, 1989, Comparing the impacts

different

transportation fuels on the greenhouse effect, CEC, Sacramento, Californien, USA

Celsius Materialteknik, RME och diesel MK1, Celsius Materialteknik AB, Linköping

Concawe, 1995, Alternative fuels in the automotive market, Concawe, Bryssel, Belgien

Darrow K, 1994, Light Duty Vehicle Full Fuel Cycle Emissions Analysis, GRI- 93/0472, Gas Research Institute, Chicago Illinois, USA.

De Luchi, 1992, Emissions Greenhouse Gases from the Use Transportation Fuels and Electricity, Center for transportation research Argonne National Laboratry, Argonne, Illinois, USA.

Ecobilan, 1993, Ecobilan du Diester, Ecobilan, Paris

Ecotraffic AB, 1992, Life fuels Motor fuels from to end

- source use, Ecotraffic AB, Stockholm

Environmental Resources Management, 1994, The Life Cycles ETBE produced from bioethanol and MTBE, Reference 2357, London, UK.

European Commission Directorate—General XII Science, Research and Development, 1994, Biofuels, Application biologically derived products

as fuel or additives in combustion engines, EUR 15647 EN,Bryssel, Belgien

Farbi et al, 1990, Verminderung der C02- Emissionen bei

Kraftstoffen aus

sicht der Kette: Forderung, Verarbeitung, Verteilung und Endverbrauch, Vortrag gehalten bei der DGMK Haupttagung 21. September 1990 in

am Munster, Deutche Shell AG, Hamburg.

Figenbaum E, 1995, Biodiesel En Livscykelanalys, Teknologisk Institutt,

- Oslo, Norge.

Finnveden et al, 1994, Livscykelanalys etanol sorterat hushållsavfall,

av ur IVL Rapport B 1168, Stockholm, Sweden

Förde et al, 1993, Livslöpsvurdering av drivstoffprodukter, Stiftelsen Ostfoldforskning, Fredrikstad, Norge.

Gust 1993, Economics, net energy å net C02 balance liquid biofuels produced in Finland, Neste OY, Porvoo, Finland

International Energy Agency, 1992, Energy and the environment; Transport System Responses in the OECD Greenhouse Gas Emissions and Road Transport Technologydraft report, OECD, Paris, Frankrike.

International Energy Agency, 1994, Biofuels, OECD, Paris, Frankrike

International Energy Agency, 1995, Production Alcohols and other oxygenates from fossil fuels and renewables, OECD, Paris, Frankrike.

Keiserås Bakkane K, 1994, Life Cycle Data for Norwegian Oil and Gas, Tapir Publishers, Norge

Netherlands Agency for Energy and the Environment NOVEM, 1992, The Feasibility Biomass Production for the Netherlands Energy Economy, NOVEM, Apeldoom, Holland.

Statoil, 1992, Livslöpsanalyse av vanlig bensin bensin med MTBE,

og Trondheim, Norge

Segal M, 1990, Ethanol Fuel and Global Warming, Congressional Research Service, The Library of Congress, Washington, USA.

Tillman, 1994, Godstransporter i livscykelanalys, Schablonvürden för energianvändning och emissioner, Teknisk miljöplanering, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg

Walwijk Leijs, 1994, Grandstofien voor het wegverkeer, Innas BV, Breda, Holland

Livscykelanalys av drivmedel

Magnus Blinge, Chalmers Tekniska Högskola Göteborg1997

KOMMUNIKATIONS FORSKNINGS BEREDNINGEN

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för transportteknik

CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Department of Transportation and Logistics

LIVSCYKELANALYS AV DRIVMEDEL

"EN STUDIE MED UTGÅNGSPUNKT "FRÅN SVENSKA FORHALLANDEN OCH BASTA TILLGANGLIGA TEKNIK.

av

Per-Olof Arnäs Magnus Blinge

SebastianBäckström

Asa Fumander Karolina Hovelius

Göteborg Mars 1997

FÖRORD

Denna rapport är en förkortad version av en utredning utförd på initiativ Al-

av ternativbränslekommittén och med finansiering från Kommunikationsforskningsberedningen. Arbetet har utförts av P-O Arnäs, Magnus Blinge, Sebastian Bäckström och Åsa Furnander på Institutionen för Transportteknik,

CTH i samarbete med Karolina Hovelius, Institutionen för Lantbruksteknik, SLU. Magnus Blinge har varit projektledare och under mig ansvarig för arbetets vetenskapliga uppläggning.

Arbetet har primärt strukturerats för att passa Alternativbränslekommitténs behov av underlag för sitt utredningsarbete men kommer även att utnyttjas som underlag för Magnus Blinges doktorsavhandling.

Studien bygger på en stor mängd underlagsdata, som av redovisningstekniska skäl här måste redovisas på ett komprimerat och därför ibland svårförståeligt sätt. Vi är medvetna om detta och vill därför framhålla, att författarna till rapporten gärna besvarar frågor och förtydligar de förutsättningar som de redovisade resultaten vilar på.

Ett arbete av denna typ står och faller med möjligheterna att få tillgång till data av god kvalitet. Vi vill därför rikta ett varmt tack till Peter Ahlvik, MTC Kurt

, Karlsson, Scanraff, Lucas Megas, Volvo och Guido Sacchi, Lunds Universitet, som välvilligt ställt värdefullt källmaterial till vårt förfogande. Vi vill också varmt tacka Peter Ahlvik, MTC, Sören Bucksch, KFB, Karl-Erik Egebäck, Högskolan i Luleå, Bengt Johansson, IMES, Lunds Universitet, Mats Ekelund, Strateco AB, Anne-Marie Tillman, CPM samt Jens Wicksell, Volvo för värdefulla synpunkter på arbetets uppläggning och slutrapportens utformning.

Göteborg i mars 1997

Lars Sjöstedt Professor i transportteknik

SAMMANFATTNING

Rapporten redovisar en livscykelanalys av fordonsdrivmedel fram till och med inventeringsdelen, baserad på svenska förhållanden och på dagens bästa tillgängliga tekniknivå samt på de senaste forskningsresultaten inom området. Analysresultatet speglar således inte dagens situation utan en tekniknivå som antas ha fått kommersiellt genomslag om ca 10 år. Resultaten kan därför varken ses som representativa för dagens drivmedelsproduktionssystem eller användas för att jämföra drivmedelsalternativ i andra länder eller regioner utan att en anpassning till nya förhållanden och nya systemgränser görs. De drivmedelsalternativ som i dag är aktuella för den svenska marknaden, dvs Etanol, Metanol, Biogas, RME, DME, CNG, LPG, Bensin, Diesel samt inblandningar av etanol, metanol, MTBE och ET- BE i bensin har studerats.

Analysen visar att den stora skillnaden mellan drivmedlen ligger i fossila C02utsläpp. Utsläppen fossilt C02 från ett biobaserat drivmedel är ca 10-15 % av

av utsläppen från ett fossilt drivmedel. Drivmedlen bör därför främst jämföras inom respektive dvs fossila för sig och biobaserade för sig. Det går att sänka C02-

grupp, utsläppen att använda CNG istället för bensin och diesel. Effekten är dock

genom inte större än 10 15 °/o. Skall därför C02-utsläppen minska drastiskt från

ca transportsektorn övergång till biobaserade drivmedel nödvändig.

är en

För biobaserade drivmedel erhålls likvärdiga C02 emissioner för samtliga studerade altemativ. Biobaserade drivmedel bör produceras från cellulosahaltigt material för tillräckliga volymer skall kunna produceras på tillgängliga arealer och

att till rimlig kostnad. Skillnaderna i utsläpp mellan etanolproduktion och meta-

en nol/DME-produktion är dock för små för att några definitiva slutsatser skall kunna dras. Biogas producerad från avfallsprodukter har överlag de minsta utsläppen bland de biobaserade drivmedlsalternativen, CH4 undantaget. Tillgången är dock begränsad.

Möjligheterna till kraftigt sänkta emissioner från fordonsanvändningen är stor. Eftersom skillnaderna mellan drivmedlen i framtiden inte kommer att vara tillräckligt stor för att redan kunna döma ut ett eller ett antal alternativ bör istäl-

nu let strategin att införsel tillräckliga och relevanta styrmedel reali-

vara genom av

den idag existerande potentialen för sänkning skadliga emissioner till luft, sera av framför allt i stadstrafik.

SUMMARY

This report presents a life cycle assessment on motor fuels up to and including the inventory phase, based on Swedish conditions and on best available technology and the latest research findings in the area. Thus, the results does not show data representing the technology in use today but a technique level that assumed to be commercially available in about 10 years from now. The results can therefore not be regarded as representative for the present fuel production processes, nor can be used for comparisons between fuel alternatives in other countri-

regions without being adjusted to the relevant conditions and new system es or boundaries. The fuel alternatives analysed are Ethanol, Methanol, Biogas, RME, DME, CNG, LPG, Petrol, Diesel oil and different kinds of fuel mix of ethanol, methanol, MTBE and ETBE in petrol.

The analysis shows that the largest differences in emissions between the fuels we-

found when comparing the component of fossil C02. The emissions of fossil re C02 from bio- based fuels about 10-15 °/o of the emissions from a fossil fuel.

are Therefore, the fuels should be compared within respective group, i.e., fossil fuels separated from bio based fuels. possible to lower the emissions of fossil C02 by using other fossil fuels than petrol Diesel oil. Though, the reduction only

or about 10 15 °/o.Thus, change to bio-based fuels necessary in order to achieve a

- a significant reduction of the emissions of fossil C02 from the transportation sector.

As for the bio-based fuels, only relatively small differences in emission levels are found when comparing the fuels, applying the same system boundaries. Large differences however obtained when the choice of system boundaries altered.

are Bio based fuels should be produced from cellulosic material large scale volumes

to be produced available land to a reasonable cost. The differences in emisare on sions between ethanol production and methanol/DME-production are too small to conclude which of the two that shows the best environmental performance. Biogas produced from waste products shows generally the lowest figures of emissions except for CH4 when comparing the different bio based fuels. The supplies of biogas are though limited.

The possibilities for lowering the harmful emissions from the use of vehicles are large. Since the difference in environmental performance between the fuels wont be large enough in the future to exclude any fuel, the strategy should instead be focused introducing relevant policy instruments. This in order to rea-

upon lise the possible lowering of harmful emissions, especially for city traffic.

INLEDNING

Institutionen för Transportteknik, CTH, har sedan 1990 bedrivit forskning inom området livscykelanalyser LCA av drivmedel. Projektet kallas "Energilogistik- Livscykelanalys av drivmedel" och initierades med bakgrund av det relativt stora antalet av livscykelanalyser som publicerades i början 90-talet och visade

av som på olika och/ eller svårtolkade resultat. Arbetet fokuserades på att ta fram

en modell för hur en LCA av drivmedel skall till med avseende på val system-

av gränser, allokeringsregler, resultatredovisning mm. Resultaten från projektet visade på vikten av att använda de vetenskapliga teorier som existerar inom området och att utifrån dessa välja korrekta och rättvisa systemgränser. Resultaten visade också att det är svårt att ge ett övergripande resultat för ett drivmedel eftersom produktionsprocessen och därmed även resultatet av en LCA varierar bl. a. beroende på hur stora kvantiteter som skall framställas.

På uppdrag av alternativbränsleutredningen har en litteraturstudie av existerande rapporter kring LCA av drivmedel utförts och resultaten har värderats bl.a. med avseende på de enligt teorin kring LCA viktigaste bedömningsfaktorerna, transparens, trovärdighet och jämförbarhet. Syftet med studien var att göra en sammanställning av de mest relevanta resultaten ur de analyserade rapporterna och att rekommendation av de värden för energianvändning och emissio-

ge en

bör användas för produktion och distribution av drivmedel avsedd för ner som den svenska marknaden. Resultatet av studien visade dock att det är olämpligt att jämföra resultaten från olika analyser eftersom rekommendationerna för de olika drivmedlen då baseras på data från processer och fordon av olika ålder och tekniknivå. De jämförande studier som finns där samtliga drivmedelsalternativ är jämförda under samma förutsättningar är baserade på data från början av 90talet och börjar nu bli omoderna. Eftersom stora framsteg har gjorts under de senaste fem åren är därför en uppdaterad jämförande LCA för fordonsdrivmedel utförd och presenterad i föreliggande rapport.

Denna version av rapporten är ett utdrag av resultat och slutsatser från en fullständig rapport med samma namn som kommer att publiceras av KFB under 1997 KFB-meddelande, 1997:5 I den fullständiga rapporten beskrivs framställ-

. ningsprocesserna, samtliga beräkningssteg, källor och samtliga delresultat i processerna.

1.1 SYFTE

Syftet med projektet är att utföra en livscykelanalys av fordonsdrivmedel fram till och med inventeringsdelen, baserad på svenska förhållanden och på dagens bästa tillgängliga tekniknivå samt på de senaste forskningsresultaten inom området. Analysresultatet speglar således inte dagens situation utan en tekniknivå

antas ha fått kommersiellt genomslag om ca 10 år. De drivmedelsalternativ som

i dag är aktuella för den svenska marknaden, dvs Etanol, Metanol, Biogas, som

RME, DME, CNG, LPG, Bensin, Diesel samt inblandningar MTBE

av och ETBE i bensin har studerats.

1.2 MÅL

Målet med projektet är att beskriva energianvändning och miljöbelastning i form av emissioner till luft, C02, CO, NOx, NMHC, CI-I4, SOx för respektive drivmedel inklusive användning i fordon. Energibalanserna innefattar dels den totala energiverkningsgraden och dels råvarornas energiverkningsgrad vilken i förekommande fall även kan omräknas till drivmedelspotential uttryckt hektar i

per landanvändning.

1.3 METOD

Analysmetoden som har använts är den på Institutionen för Transportteknik utvecklade Energilogistikmodellen Blinge, 1993. Modellen bygger på de existerande teorierna kring livscykelanalys Lindfors et al, 1995 SETAC, 1993 Ryding et al, 1995 och logistik Ericsson D Persson N, 1982 och är anpassad för drivmedelsproduktion. Informationssökningen har skett främst genom litteratursökning samt hos berörda drivmedelsproducenter, fordonstillverkare, forskare, myndigheter och miljöorganisationer.

1.4 AVGRÄNSNINGAR

Analysen innefattar inte miljöpåverkan från produktion maskiner, anlägg-

av ningar och infrastruktur.

Analysen behandlar inte miljöpåverkan på mark och vatten vid drivmedelsproduktion utan endast avgasemissioner till luft.

Livscykelanalysen innefattar inte någon värdering eller karaktärisering de in-

av gående emissionerna. Det faktum att emissionerna har släppts ut på olika

geografiska platser beaktas inte.

Analysen baseras på svenska förutsättningar vad gäller produktion och distribution av de olika drivmedlen.

2 STUDERADE DRIVMEDEL

Följande drivmedel, drivmedelskombinationer och fordonstyper har studerats:

Etanol: 0 Etanol från sulfit. ° Etanol från salix. 0 Etanol från träavfall. Ren etanol används till tunga fordon. - 5 % inblandning av etanol till lätta fordon. - 85 % inblandning av etanol till lätta fordon. - Etanolproduktion med CHAP processen. Etanolproduktion med CASH processen. Etanolproduktion med enzym processen.

Metanol: 0 Metanol från salix. 0 Metanol från naturgas. 0 Metanol från träavfall. Ren metanol används till tunga fordon. - 10 % inblandning av MTBE till lätta fordon. - 85 % inblandning av metanol till lätta fordon. -

DME: 0 DME från salix. 0 DME från naturgas. 0 DME från träavfall. DME används till tunga fordon. -

Biogas: 0 Biogas från slam och spillvatten. 0 Biogas från hushållsavfall. 0 Biogas från lucern. Biogas används till tunga fordon. - Biogas används till lätta fordon. -

RME: RME-produktion varmpressning och extraktion. 0 genom RME används till tunga fordon. - RME används till lätta fordon. -

CNG: Naturgasproduktion från de danska fälten på Nordsjön. 0 CNG används till tunga fordon. - CNG används till lätta fordon. -

LPG: 0 LPG-produktion från raffinaderi och från oljefälten.

LPG används till tunga fordon.

-

LPG används till lätta fordon.

-

Dieselolja: 0 Dieselproduktion från raffinaderi.

Diesel används till tunga fordon.

-

Diesel används till lätta fordon.

-

Bensin: 0 Bensinproduktion från raffinaderi.

Bensin används till lätta fordon.

-

Varje kombination av respektive drivmedels råvaror och processer har analyserats. Känslighetsanalyser har gjorts för varje kombination där effekterna av huruvida eventuella biprodukter är användbara eller inte samt om respektive drivmedel eller diesel har använts vid användningen av lastbilar har studerats.

Följande drivmedel har studerats för användning i tunga fordon i ett framtidsfall ca år 2010: 0 Etanol från salix.

Metanol från salix.

DME från salix.

Biogas från lucern och slam.

CNG.

LPG.

Diesel.

Urvalet framtida drivmedelssystem har gjorts främst med hänsyn till de eko-

av nomiska förutsättningarna, men även med hänsyn till dess miljö- och energimässiga förutsättningar Johansson, 1993, Johansson, 1995 Ahlvik et al, 1996. Även här har känslighetsanalyser gjorts för varje drivmedel. Antaganden och begränsningar med framtidsstudien finns beskrivna i kap 3.4.

Framställningsprocesserna för ovanstående drivmedel inklusive detaljerade data för energianvändning och emissioner för respektive delprocess finns redovisade i den fullständiga versionen av rapporten.

3 RESULTAT

Resultatet av LCA inventeringen sammanställs nedan i ett antal diagram. Innan tabeller och diagram studeras bör följande påpekanden beaktas:

Resultatet av analysen gäller för en tekniknivå som förväntas ha fått kommersiellt genomslagskraft om ca 10 år. Siffrorna som redovisas skall således inte användas som ingångsdata för ex. LCA-analyser som syftar till att beskriva dagens förhållanden. Resultaten är dessutom baserade på svenska förhållanden och kan därför inte användas för att jämföra drivmedelsalternativ i andra länder eller regioner utan att en anpassning till nya förhållanden och nya systemgränser görs.

I många fall tyder resultaten på att det skulle vara större utsläpp av de flesta emissionerna då skogsrester och industriellt träavfall samlas in än vid salixodling. Detta är naturligtvis inte riktigt trovärdigt. Orsaken till att resultatet för denna studie visar på att salixodling skulle vara att föredra framför insamling av skogsrester är att siffrorna har använts för de bägge fallen har olika källor och

som framför allt att de siffror har använts för insamling av träavfall är betydligt

som äldre än siffrorna för odlingen salix. Detta visar tydligt att LCA är en färskvara

av och noggrannheten i siffrorna varierar betydligt. Även mellan i tiden närstå-

att ende siffror kan det skilja sig kraftigt åt. Det kan dels bero på att rena uppskattningar flitigt citerande i rapporter har blivit till etablerade sanningar och

genom dels på att variationen faktiskt kan vara mycket stor beroende ex. på olika odlingsförutsättningar, klimat, tekniknivå mm. Orsaken till att ändå redovisa båda dessa fall är att det på ett tydligt sätt speglar problematiken med LCA och på osäkerheterna ofrånkomligt blir inblandade när en analys av det här slaget ut-

som förs där litteraturstudier måste blandas med direktuppgifter från branchrepresentanter dyl. På sätt skiljer sig källorna för lucernodling från salix och rap-

o samma sodling.

CH4-utsläpp är särskilda från NMHC i de fall där detta kunde beläggas. I siffrorna för NMHC kan det därför i vissa fall ingå en okänd del CH4. Utsläppen av N20 redovisas inte i denna förkortade versionen eftersom tillförlitliga data inte har erhållits. I huvudrapporten redovisas utsläppen av N20 i bilaga 5 och 6 i de fall där data har varit möjliga att erhålla.

Eftersom över 200 olika fall har analyserats presenteras resultaten uppdelade efter de olika emissionerna där respektive drivmedelsalternativ presenteras inom ett intervall. Nedan beskrivs och diskuteras de olika fallen, som finns beskrivna i kap uppdelade på tunga respektive lätta fordon. I staplarna visas det högsta och det lägsta värdet känslighetsanalysema har resulterat

som

Tunga fordon

Fossila CO2-emissioner ILägslavärde

Elntarvall

oo

mOO

oo

oo

oo

Tungafordon Diagram 3-1 Sammanställning av fossila CO2-emissioner för tunga fordon.

Analysen av tunga fordon visar att den stora skillnaden mellan drivmedlen ligger i fossila C02-utsläpp. Utsläppen av fossilt C02 från ett biobaserat drivmedel är ca 10-15 % av utsläppen från ett fossilt drivmedel. Drivmedlen bör därför främst jämföras inom respektive grupp, dvs fossila för sig och biobaserade för sig. För biobaserade drivmedel skiljer sig C02-utsläppen mer beroende på Vilken typ

av systemgränser som dras än mellan de olika drivmedlen. Tendensen pekar dock på att odling och produktion av raps till RME och lucern till biogas har högre C02-utsläpp än odling av salix till etanol, metanol eller DME. Notera även att C02-emissionerna från biogas varierar kraftigt beroende på om råvaran odlas eller är en restprodukt. Tendensen till sjunkande C02-utsläpp också när

syns man jämför etanol, metanol och DME i nämnd ordning. Skillnaderna mellan dessa drivmedel är dock så liten att några slutsatser inte kan dras osäkerheterna i

p.g.a. ingående data och valet av systemgräns och produktionsprocess. Eftersom inga fullskaliga produktionsenheter finns för varken etanol eller metanol/DME från biomassa har teoretiska värden använts i analysen. Anläggningarna som har studerats är småskaliga forsknings- och pilotanläggningar ca 25 000 ton för etanol och ca 100 000 ton för metanol/DME. Troligtvis finns det förbättringspotential för samtliga alternativ främst i form av utnyttjande av spillenergi i olika former.

För de fossila drivmedlen visar CNG lägst C02-utsläpp per kWh motoreffekt. Utsläppen är ca 5 % lägre än för diesel som i sin tur har ca 5 % lägre utsläpp än LPG och metanol/DME från naturgas. CNG har dock relativt höga metanutsläpp vilket minskar skillnaderna vad gäller totala utsläpp av växthusgaser.

C0-emissioner lL§gsmvarde Illntervall

Tungafordon Diagram 3-2 Sammanställning av CO-emissioner för tunga fordon.

CO-utsläppen är höga för etanol, metanol och DME från cellulosa. Detta beror på höga siffror för produktionen. Skillnaden i CO-utsläpp mellan olika produktionsprocesser för etanol är mycket stor. Samtliga av dessa värden kan sänkas kraftigt med modern förbränningsteknik och med katalytisk rening i processerna Furnander, 1996. CO-utsläpp redovisas överhuvudtaget inte för storskaliga metanolanläggningar från naturgas. Detta har tolkats som att utsläppen från denna typ av anläggning är försumbar.

NoXeml55i°neT lLâgstavärdaIlntervalj

s --X f: s X V s X 3 3 ä 3 m -3 z å s ä E 5 3 1 s a In 5 " C c " c E " E E B E 3 g s w D w ’ å 2 ä å å ‘ å å

Tungafordon

Diagram 3-3 Sammanställning av NOx-emissioner för tunga fordon.

Skillnaden i NOx-utsläpp mellan drivmedlen beror till största delen på motorn.

De två drivmedel som skiljer sig från mängden är RME och Diesel. Skillnaden

mellan t ex DME ca 3 g/ kWh och etanol ca 5 g/ kWh är i dagsläget stor. Denna

skillnad, liksom NOx-utsläppen från samtliga drivmedel, förväntas dock att

minska med tiden.

NMHC-emissioner FLâgslavärdellntsrvallj

.j%__

E å å E ä R E å ä ‘ g g E å å g å u: :n m u 9 i I-I-I i ä C 5 3 5 å I å E I å ‘ " ‘ o m ... o 5 a W U1 c ul t: 5 c 2 E s s s o o In E0 å0

Tungafordon

Diagram 3-4 Sammanställning av NMHC-emissioner för tunga fordon.

NMHC-utsläppen från oljeprodukter är relativt höga för framställningsprocessen relativt slutanvändningen. Detta beror främst på stora utsläpp på oljefälten samt att de tankbåtar som används vid distribution mm släpper ut mycket NMHC. Aven här finns förbättringspotential inför framtiden.

CH4-emissioner iLägstavårdeIllnlarvall

Jn: J u 3 PS sm zP‘

X 2P.‘ X 3 -X 3 L" —°

8 E ~‘- 2 S ~‘- z 2

s å 1 5 8 W ° W

: m c I: 2 E

cu g E 3 Q Q

ü 5 g

Tungafordon Diagram 3-5 Sammanställning av CH4-emissioner för tunga fordon.

Det höga läckaget av CH4 från biogasproduktion beror på metanläckage som uppskattas till 3 % av producerad metan. Detta kan naturligtvis förbättras och frå-

ca gan är denna metan överhuvudtaget skall belasta drivmedlet. För biogas pro-

om ducerad från slam och avfall handlar det om en reningsprocess av ett avfallsproblem. Man samlar in metan från material som i annat fall ändå hade bildat metan vid den naturliga nedbrytningsprocessen. Detta system med de olika behandlingsalternativen för det organiska avfallet bör analyseras separat innan en bedömning av hur denna CH4 skall behandlas i analysen kan göras.

s°xemi55i°ne| lLágstavârdellmervall

å g .,. å ä å ä u, 3 g å

å a å å s å

a

S å E å m °

s -a 3 Lu

å å E ä J å å

å ‘ å 3 å å å

‘ 0 å

Tungafordon

Diagram 3-6 Sammanställning av SOx-emissioner för tunga fordon.

Utsläpp SOx från transportsektorn är sedan införandet av miljöklassad diesel

av

inte längre ett stort problem. Siffrorna är låga särskilt i jämförelse med den andra

försurande gasen NOx.

PartikeI-emlssioner Lágslavârde Ilntervall

E . é g å å u, .. g g 3 åå

å å å ä å s s

å å 5 E ° aå

s -å é -8 w U-| -5

-‘ 5 - r: "’ S c x åx

å ä å å ° ä å

E a s

E å å g

2 c: o

O D

2 2

Tungafordon

Diagram 3-7 Sammanställning av Partikel-emissioner för tunga fordon.

Partikelutsläppen är genomgående låga för samtliga drivmedel under förutsätt-

diesel och RME drivna fordon förses med ett partikelfilter. Det. finns dock ning att

inget incitament för en införsel denna teknik eftersom lagkraven är för låga

av för att motivera denna extra kostnad för fordonsägama. Av denna anledning

redovisas även diesel och RME siffror utan partikelfilter för att göra jämförelsen

teknikneutral. Anledningen till att RME nästan genomgående får högre emis-

sionssiffror än Övriga drivmedel är dels att odlingen är krävande och att motor-

värdena är sämre än för de Övriga biobaserade alternativen.

Råvaru-energiverknIngsgrad Lägstavärde intervall

å .v å § é å |.|.I g g å § T: cu å a: V 0 :u V 5 5 "’ 5 e s s s a 1 w g m

s " "‘ E ‘- c c cä c °

å å ä 3 å ä å E å o D T å E

Tungafordon

Diagram 3-8 Sammanställning av Råvaru-energiverkningsgrad för tunga fordon.

Total-energlverknlngsgrad

ä vn ä . å u: 3 8 i s g g å g s å s w E .. - as o 1 B 5 5 g; "1 w ... C c a å C 5 : B m 2 s 3 g ° §

"‘ å 5 å å å o o ‘ å sD

Tungafordon

Diagram 3-9 Sammanställning av Total-energiverkningsgrad för tunga fordon.

3.2 Lätta fordon

Motorernas sämre verkningsgrad medför att den produktionsrelaterade andelen av de totala emissionerna blir större för lätta bilar jämfört med tunga. Detta gäller framför allt för de biobaserade drivmedlen. Emissionsbilden blir annorlunda med betydligt högre 10 40 gånger utsläpp CO, dubbelt så höga utsläpp

- av ca av NMHC, partiklar och C02, medan NOX-utsläppen blir minst halverade. Undantaget från ovanstående är Diesel och RME vilka båda uppvisar betydligt högre utsläpp av partiklar och NOX än de övriga alternativen. För att få ovanstående värden uttryckta i g/ fordonskilometer skall värdet för g/ Mjmotor multipliceras med 1,56 för tunga fordon. och med 0,135 för lätta fordon, siffror återspeglar de

som antaganden som gjorts i detta arbete.

Siffrorna för inblandning av MTBE i bensin kommer inte från samma källa som övriga alternativ. Testcykeln är dock densamma, men eftersom det kan skilja mellan olika fordonsunderlag och andra annorlunda förutsättningar för testerna kan det skilja sig mellan resultaten. Även resultaten rimliga ut skall de

om ser läsas med beaktande av detta.

C02-emissioner ILâgstavärdeIllmevvall

1800 —

1400 —

5 1200r T —

O

E

1000 f

C

ä 800 A r-T-Y

UI

600 -i-T- —

400~ --

:c I 6 § -z g Lu 3 3 E T:

g g e 5 e s å 2

9 :i ° o

s s w ., I m

m nn E ä O å

°° 2 s å 2

3 s n s

3 å g

Lättafordon Diagram 3-10 Sammanställning av fossila C02-emissioner för lätta fordon.

Utsläppen från fossil C02 minskar mer vid en övergång från bensin till CNG än till 85-90 %-iga blandbränslen, dvs 10 °/o MTBE-inblandning i bensin och 5 % inblandning etanol i bensin. Skall stora sänkningar av C02-utsläppen ske krävs

av därför betydligt större inblandning av biobränslen i bensinen.

cO-emlssloner ILAgstavärde I intervall

u: I a a a a å m ä g s s o o . ä . 5 å å

m 3 g a

g

a m u I In In

a 2 g å g Lilla fordon

Diagram 3-11 Sammanställning av CO-emissioner för lätta fordon.

NMHC-emlssioner lugstavarde llntervall

ä I a a a a å g g s s 0 "g å °~- ä rn å ä ä 3 w å I u: l- Q o g 5 2 5 2 a ä a å e 2 Lina fordon

Diagram 3-12 Sammanställning av NMHC-emissioner för lätta fordon.

De höga CO- och NMHC-utsläppen härstammar främst från fordonet.

Noxemi$$lonel ILägstavärdellntarvall

Lättafordon

Diagram 3-13 Sammanställning av NOx-emissioner för lätta fordon.

Utsläppen NOx ligger betydligt lägre för lätta fordon än för tunga. Undantaget

av diesel och RME ca 5-7 g/ kWh ligger utsläppen för lätta fordon på ca 1 g/ kWh. Denna lägre siffra plus sämre verkningsgrad gör att produktionen av drivmedlet även här belastar totalsiffran märkbart.

å I 3 a a a å W g g e 3

O "e å --e ä å m å

m m g

ä ä å

w I

m l- o g

E E E

a å a ä

9 3

Linn fordon

Diagram 3-14 Sammanställning av CH4-emissioner för lätta fordon.

Notera att även här beror det höga CHtl-utsläppet från biogasprocessen av läckage

3 % metan från framställningen. Frågan om denna metan skall inräknas i

av ca

systemet då råvaran är slam eller avfall lämnas som tidigare nämnts till läsaren.

SOx-emissioner ILägslavärdellntervall

E 8 E G

I9 m z m z

w 5 e ; e

å e ä 2 ä

5 E 5 å

.

Lättafordon

Diagram 3-15 Sammanställning SOx-emissioner för lätta fordon.

av

Partikel-emissioner ILâgsmvärdellnlervall

: 5 ä as s A A å 8 8 E -å I 2 å s 2 i w w V e V 9 o

a g I i ’ 3 u.

r- m o o

z g 2 g z i a a ä ; 2 2 . Linn fordon ‘

Diagram 3-16 Sammanställning Paftikel-emissioner för lätta fordon.

av

R v a u.ene 9Wer n n9s 9 ak d I Lägstavärde Inlervall I

å Lina fordon Diagram 3-17 Sammanställning av Råvaru-energiverkningsgrad för lätta fordon.

TotaI-energiverknlngsgrad lLágstavärde I intervall

m m m.

um fordon Diagram 3-18 Sammanställning av Total-energiverkningsgrad för lätta fordon.

3.3 FÖR-FÖRBRÄNNING PRECOMBUSTION

Resultaten har enligt vald funktionell enhet redovisats i enheten mg per M motoreffekt. Skulle en användare vilja använda sig av egna siffror för fordonsanvändning och denna studies värden för drivmedelsproduktion rekommenderas värden enligt tabell 3-20.

Tabell 3-19 För-förbränningstillägg för fordonsbränslen mg/MJ färdigt bränsle.

Prod. Fossil CO NOx NMHC CH4 SOx PART h-urbyte h-mergi SUMMA

metod C02 Bränslevid mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJ mg/MJMJ/MJ MJ/MJ transport

Diesel Diesel 3 500 2 31 33 2 19 1 0,97 0,94 Bensin Diesel 5 300 2 33 41 2 21 1 0,94 0,91 LPG Diesel 3 000 2 27 31 2 16 1 0,97 0,95 CNG Diesel 1 700 2 8 1 1 0 0 0,99 0,95 RME Diesel 9 000 20 81 31 31 18 2 0,80 0,77 Metanol Diesel 8 300 23 54 11 0 6 1 0,50 0,39 från Salix Etanol från gi‘eZS;il:l°iPi-6600 7 46 2 0 1 1 0,51 0,47 Salix DME från Diesel 6700 20 45 10 0 5 1 0,57 0,46 Salix Biogas, Diesel 900 1 3 1 600 1 0 0,54 0,51 Hushållsavfall

För de olika fallen har salix antagits råvaran för alkoholproduktionen.

ovan vara Hushållsavfall och har antagits för biogasproduktion. Transporterna antas ske med dieselfordon, och samtliga biprodukter har antagits vara användbara.

3.4 FRAMTID

Förutom ovanstående fall har ett framtidsfall analyserats för urval drivett av medel för tunga fordon; etanol, metanol och DME från salix, Biogas, CNG, LPG och Diesel. Detta fall skall inte ett välgrundat fall med belägg från litterases som turen utan mer som en kompassriktning mot hur drivmedlen miljösynpunkt ur kan komma att förbättras om en miljöanpassad produktion eftersträvas samt hur de kommer att förhålla sig gentemot varandra i framtiden. De antaganden som har gjorts är endast uppskattningar som har diskuterats fram författarna samt av baserade på de siffror för framtida emissioner från fordon MTC redovisar som Ahlvik, 1996.

Förutsättningarna och antagandena för detta fall är: Elproduktionsmetoder som är emissionsfria har använts. Detta är möjligt nu att anta i och med den avreglerade elmarknaden. Ett annat alternativ inte som har analyserats här är att den sk miljömärkta elen är "slutsåld" eller att den framtida drivmedelsproducenten av ekonomiska skäl tvingas att köpa "Ospecificerad" el. Emissionsbilden blir då naturligtvis helt annorlunda än den som antagits här. Kåberger 1997 Traktorer antas ha samma verkningsgrad som nu 20 % men med emissioner motsvarande dagens tunga lastbilar. Euro 2 Halverade utsläpp vid gödselproduktion och minskade utsläpp vid processindustrierna till en tredjedel av dagens vården. Detta gäller dock inte C02 för raffinaderierna där utsläppen förväntas öka i takt med allt högre miljökrav på drivmedlen ca 5 °/o.

Fossila C02-emissioner I I Lägstavärde I intervall 800

600 -~

U

m n

O

Tungafordonframtid Diagram 3-20 Sammanställning av fossila C02-emissioner för tunga fordon, framtid.

CO-emissioner lLågslavårdgIllmervalll

rI.n.

i

8 å

Tungafordonframtid Diagram 3-21 Sammanställning av CO-emissioner för tunga fordon, framtid.

N0x-emissioner I Lägstavärde I Imervall

3,5

-

v

i . i l l

.ä w w

i W

u: ö C E LLI

Tungafordonframtid Diagram 3-22 Sammanställning av NOx-emissioner för tunga fordon, framtid.

NMHC-emlssloner I Lägstavärde I Interval

Tungafordonframtid Diagram 3-23 Sammanställning av NMHC-emissioner för tunga fordon, framtid.

CH4-emlssloner I Lägstavärde I lmervall 0,9 0.8

.°h o 3. 0,2 o,1

Lä. PP

o

X 8 E

å

U

ä

HJ

Tungufordonframtid Diagram 3-24 Sammanställning av CH4-emissioner för tunga fordon, framtid.

å Tungafordontrumtld Diagram 3-25 Sammanställning av SOx-emissioner för tunga fordon, framtid.

l

Tungafordonframtid

m

Diagram 3-26 Sammanställning av Partikel-emissioner för tunga fordon, framtid.

Råvaru-energIverkningsgrad ILAgslavärde lmervall

-

Tungafordonframtid Diagram 3-27 Sammanställning av Råvaru-energiverkningsgraden för tunga fordon, fram-

tid.

TotaI-energlverknlngsgrad 40 35 ao 25

i

20. 15- 10- 5 o . . . . . .

å å

g

Tungafordonframtid Diagram 3-28 Sammanställning av Total-energiverkningsgraden för tunga fordon, framtid.

En analys det här slaget är naturligtvis osäker. Ändras förutsättningarna t

av ex ekonomiskt kan de förutsättningar som valts för denna studien visa sig vara helt orealistiska. Å andra sidan kan tänkas förbättras på andra sätt

processerna som inte är antagna här med t ex utnyttjande av spillvärme som ersättning för el eller

liknande ersättningssituationer. Med ovan givna förutsättningarna kan dock följande tendenser beläggas:

CO2-utsläppen för biodrivmedlen halveras. CO- och partikel utsläppen blir i stort sett jämförbara för samtliga alternativ. NOxutsläppen blir även dem i stort sett jämförbara för samtliga alternativ förutom för diesel, vilken visserligen blir halverad.

Skillnaden iemissioner från fordonen mellan de olika drivmedlen minskar i framtiden. I takt med att bättre reningsteknik införs på produktionsanläggning-

och att renare fordon används för distribution av biomassa respektive färarna digt bränsle kommer troligtvis skillnaderna i emissioner från produktionen också att minska.

Möjligheterna att förbättra verkningsgraderna för de olika processerna ligger främst i att försöka utnyttja spillenergin till t ex fjärrvärme. Detta gäller främst för etanol-, metanol- och DME-framställning. DME och metanol har också fördelen

att i övergångsperiod kunna framställas även från naturgas. Valet av biobaav en serad drivmedelsproduktion kommer dessutom att vara starkt beroende av produktionskostnaderna samt på fordonstekniska och säkerhetsmässiga bedömningar.

Produktionen fossila drivmedel i ett modernt raffinaderi sker redan i dag med

av hög energiverkningsgrad och ytterligare förbättringar är även här beroende av utnyttjande fjärrvärme. En försiktig uppskattning av hur framtida krav

av kommer att påverka produktionen på Scanraff har gjorts av Kurt Karlsson, Scanraff. Om 10 15 år räknar med att steg 2 för Eurodiesel kommer att införas

ca - man vilket kan betyda ökad energianvändning på raffinaderiet på ca 10 15 %, Detta

en skulle innebära totalförlust på hela raffinaderiet på ca 4 °/ojämfört med dagens

en

3,5 °/o. En uppskattning hur ett så drastiskt beslut som att sluta produca grov av

alla petroleumprodukter tyngre än eldningsolja och istället fullständigt cera kracka sönder alla tyngre fraktioner skulle innebära för raffinaderiets totala energianvändning, uppskattas till 5 6 % av energiråvaran.

ca -

3.5 JÄMFÖRELSE MED ANDRA STUDIER

Problematiken med att jämföra LCA-studier har tidigare konstaterats Blinge, 1996 där framför allt skillnaderna i val fordon, körcykel och systemgräns samt

av val av redovisningsform medför problem. Tabellema i bilaga 8 i rapportens fullständiga version visar dock tydligt en trend mot att utsläppen minskar och att skillnaderna i emissioner mellan drivmedlen blir mindre. Skillnaden i C02utsläpp mellan fossila och biobaserade drivmedel är dessutom tydlig

Tabellerna i bilaga 8 där differensen i emissioner mellan olika drivmedel och olika rapporter visas förtydligar bilden av att biobränslen, framför allt från cellulosabaserade råvaror, både vad gäller framställning och användning, blir allt bättre med avseende på emissioner till luft. Även de fossila drivmedlen blir bättre och detta medför att skillnaderna i emissioner till luft ser ut att minska mellan drivmedlen med tiden. Undantaget är de fossila C02- utsläppen där skillnaden mellan fossila och biobaserade drivmedel är fortsatt stor trots att förbättringar i motortekniken gör att C02-utsläppen från fossila drivmedel minskar uttryckt per fordonskilometer. Netto C02-utsläppen från fossila drivmedel är ca 5 gånger större än för biobaserade drivmedel vilket minskning på ca 10 °/obetydelselös i

gör en jämförelsen.

4 DISKUSSION

Resultatet av studien visar att skillnaderna i emissioner till luft mellan de olika drivmedelsalternativen minskar i förhållande till vad tidigare utförda LCAanalyser drivmedel har resulterat C02-utsläppen från fossila drivmedel är

av dock mer än ca 5 gånger större än för de flesta biobaserade drivmedlen. Utveckling av motorteknik, reningsteknik och effektiviseringar i processteknik medför i framtiden att både de totala utsläppen från produktion och användning

av respektive drivmedel minskar och att skillnaderna i utsläpp mellan de olika drivmedlen minskar ytterligare

Frågeställningen kan därför reduceras till att handla tre huvudfrågor:

om

0 Fossila eller icke fossila drivmedel

Det går att sänka C02-utsläppen genom att använda andra fossila drivmedel än bensin och diesel. Effekten är dock inte större 10 15 °/o. Används bland-

än ca bränslen på mellan 5 10 % alkohol- eller MTBE-inblandning i bensin blir reduk-

tionen av fossil C02 mindre än vid användning av CNG. Skall därför CO2utsläppen minska drastiskt från transportsektorn övergång till biobaserade

är en drivmedel nödvändig.

0 Etanol eller metanol/ DME från cellulosa

Biobaserade drivmedel bör produceras från cellulosahaltigt material för att tillräckliga volymer skall kunna produceras på tillgängliga arealer och till en rimlig kostnad Johansson, 1996. Det blir i detta sammanhang viktigast att utnyttja tillgänglig energiråvara på bästa sätt. För biobaserade drivmedel blir det därför intressant att jämföra energiverkningsgraden och att jämföra hur stort energiutbytet blir per hektar odlad mark. Skillnaderna mellan etanolproduktion och metanol/DME-produktion är dock för små för att några definitiva slutsatser skall kunna dras, särskilt med tanke på de osäkerheter och variationer som är förknippade med datans kvalitet. Detta är än tydligare då data som har använts till stor del baseras på försöks- och pilotanläggningar. Möjligheten till avsättning av biprodukter och spillenergi kommer därför att vara avgörande. Utan tydliga skillnader i miljöbelastning mellan alternativen kommer andra frågor t sä-

som ex kerhetsaspekter, driftsäkerhet, investeringskostnader och produktionskostnader att spela en stor roll vid det slutliga valet av drivmedel.

0 Vilka styrmedel krävs för att de låga emissionsvärden som är möjliga att

uppnå skall realiseras

Möjligheterna till kraftigt sänkta emissioner från fordonsanvändningen är stor. Eftersom skillnaderna mellan drivmedlen, vad miljöbelastning, i framti-

avser den inte kommer att vara tillräckligt stor för att redan döma ut ett eller ett

nu antal drivmedel bör istället strategin vara att genom införsel av tillräckliga och

relevanta styrmedel realisera den idag möjliga sänkningen av skadliga emissioner, framför allt i stadstrafik.

Utsläpp till luft vid fordonsdrift måste behandlas olika beroende på utsläppen

var sker. Här är LCA ett relativt trubbigt verktyg. För t.ex. fjärrtrafik med tunga lastbilar bör energieffektivitet samt låga fossil-C02 utsläpp premieras framför reduktion av lokala miljöeffekter såsom buller och hälsovådliga ämnen. För tätortstrafik bör prioriteringen den omvända. Ämnen med samtidig miljö- och

vara hälsopåverkan, såsom NOx, bör minskas vid all trafik.

Verkningsgraden för fossila drivmedelssystem bör inte jämföras med verkningsgraden för biobaserade drivmedel utan mellan de fossila drivmedlen för sig och de biobaserade för sig. Anledningen är att det handlar energiråvaror olika

om av kvalitet. Olja är en mycket högkvalitativ och användbar produkt medan t

ex avloppsslam och skogsrester har mycket begränsade användningsområden.

Det kan påpekas att förbränningsmotorn inte alltid är så effektiv antagits i

som denna rapport. De 20 40 % verkningsgrad används beräkningsgrund "är

- som som betydligt högre än vad som gäller för verklig trafik. Det är dessutom skillnad på vad som släpps ut vid verklig trafik och data som erhålls analyser utförda i

ur en laboratoriemiljö. Det finns ett stort behov av mobil mätutrustning eller något annat tillförlitligt mätsystem för att bestämma verkliga utsläpp från ett fordon i drift. En koppling mellan ett dylikt mätsystem och en avgift på utsläppen skulle skapa ett kraftfullt redskap för att med marknadsekonomiska spelregler snabbt få bort de mest förorenande fordonen samtidigt som incitamenten för teknikutveckling mot renare fordon och drivmedel ökar. I en jämförande analys som den här fungerar dock en beräkningsgrund baserade på provbänksvärden bra. En detalj att tänka på kan vara att drivmedlen även skall kunna passa framtida motorer som t ex bränslecellen. Ett system med metanol och DME skulle i så fall Visa sig vara mycket flexibel. Från samma råvara och samma process kan man få ut drivmedel både till en dieselmotor i form av DME och till bränslecellen och ottomotorn i form av metanol. Råvaran kan till en början bestå av naturgas som senare kan fasas ut av biomassa. I sammanhanget skall det dock påpekas att även etanol kan användas som bränsle till bränsleceller Bucksch S Månsson T, 1996. Några jämförande uppgifter om prestanda och bränsleförbrukning för

mm etanol respektive metanol som drivmedel till bränsleceller har inte studerats här. Metanol har dessutom nackdelar gentemot etanol i toxicitet och korrosivitet o dyl. vilket kommer att beaktas av marknadens aktörer.

Biogas bör tillverkas och användas lokalt där det finns en lämplig råvara i form av avfall. Ofta hade avfallet bildat metan som hade släppts ut till luften även om inte biogasen hade producerats. Den metan som släpps ut från processen och som tydligt påverkar biogasens slutresultat skall beaktas ur detta perspektiv. Det är g dock tveksamt om det skall odlas grödor för att producera biogas om det inte är så 5 att det p.g.a. växelbruk eller liknande blir ett stort överskott av vallväxter o dyl. Analyser av hur vallväxter används och hur framtida avfallshanteringssystem skall se ut ryms dock inte inom ramarna för detta arbete.

RME får ses som ett fordonsbränsle med relativt dåligt energiutbyte per hektar och med mindre potential för låga emissioner än för övriga biobaserade drivmedel. Framställningsprocessen är dock enkel och kan användas med gott resultat i småskaliga anläggningar på t ex jordbruk. Oljan kan därefter användas för att dri-

va jordbrukets egna fordon. Odling av raps för fordonsdrift motiveras dock mer av beredskapsskäl för att hålla jordar öppna än för energiförsörjningsskäl.

Förslag till fortsatt forskning i ämnet är att undersöka hur många platser i Sverige som är lämpliga för energieffektiv produktion av etanol respektive metanol/DME där även spillenergin tas tillvara och som dessutom i sammanhanget är ekonomiskt försvarbar. Råvarutillgången för att producera reningsteknik och annan alternativ teknik är ett annat område som bör undersökas. Räcker råvarorna för tillverkning av katalvsatorer, batterier, solceller, bränsleceller 0 dyl För bilbatterier har det visat sig vara tveksamt Schlüter Garcia, 1996. Slutna retursystem är nödvändigt. Användningen av biomassa inom transportsektorn kan dessutom sättas mot användning av biomassan inom andra områden i samhället. Frågan om var tillgänglig biomassa skall användas bestäms inte bara av energieffektivitet utan till stor del även av ekonomi och av andra samhällsfrågor som beredskapsskäl, jordbrukspolitik, energipolitik, mm, dvs frågor som hamnar utanför denna studies område. Med säkerhet får vi i framtiden en situation med ett flertal olika drivmedel, både fossila och icke fossila, vid sidan de drivmedel används i dag, men med

av som stora skillnader regionalt och mellan fordonsflottor. För storstäder kommer kra-

minskade luftföroreningar att tvinga fram drivmedel med mycket låga ven utsläppsvärden från fordonen jämför Kaliforniens krav på emissionsfria fordon, sk Zero Emission Vehicles. För denna typ av fordon kommer inte kraven på minskade C02-utsläpp och minskad resursanvändning att vara lika hårda som kraven på hälsovådliga emissioner. För transporter genom speciellt känsliga områden, alpområden o. dyl. kommer det att krävas fordon med

som ex. genom mycket låga utsläpp försurande emissioner. För långväga transporter framför

av allt i glest befolkade områden och på haven kommer dock kraven på minskad användning naturresurser att dominerande över kraven på låga hälso-

av vara vådliga emissioner. Vilken typ av drivmedel som väljs kommer att bero på regi-

förutsättningar. Iskogrika områden kommer troligtvis cellulosabaserade onens drivmedel fördelaktigast, för städer med stora mängder organiskt avfall

att vara är biogas ett troligt alternativ medan solrika områden kanske satsar på solceller. För att i framtiden komma till rätta med problemen med växthuseffekt och ohållbar användning ändliga resurser måste samtliga till buds stående alterna-

av tiv beaktas och i största möjliga utsträckning utnyttjas. Detta kan bara ske med produktion i mindre skala och på lokal nivå än vad vi ser i dag.

en mer

REFERENSER Avellán et al, 1995, Rapsolja för småskalig kraftviirme., Jordbrukstekniska institutet, JTI-Rapport nr 199.

Axenbom 1991, Halm som bränsle för framtida elproduktion en samman-

fattning dagsläget. Vattenfall bioenergi, utveckling och miljö 1991/44, Älvkar-

av leby, 1991.

Ahlvik et al, 1996, Avgasemissioner med alternativa Bränslen MTC februari 1996.

Bergqvist, 1996, Personlig kommunikation med Volvo Lastvagnar, Bergkvist, Göran, 031-66 61 27.

Bernesson, Sven, 1993, Studie rapspressning och körning med en traktor med

av elsbettsmotor Sjösa gård, Sveriges lantbruksuniversitet, Inst medd nr 93:03, Uppsala 1993.

Blinge, 1993, Energilogistik Livscykelanalys av drivmedel, Institutionen för

- Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

Blinge, 1994, Potential for biomass based motor fuels in Sweden and in the EC, Meddelande 77, Institutionen för Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

Blinge, 1996, Jämförande analys producerade rapporter kring livscykelanalyser

av

drivmedel, Institutionen för Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, av Göteborg.

Bucksch S Månsson 1996, Alternativa drivmedel och fordon i LISA, KFBmeddelande 1996:7, KFB, Stockholm

Brolin et. al., 1995, Biogas drivmedel till fordon, KFB-rapport 1995:3, KFB,

som Stockholm

Böckman, O C, et al, 1991, Landbruk og gjödsling, Norsk Hydro, Oslo, 1991.

Celsius Materialteknik, RME och diesel MK1, Celsius Materialteknik AB, Linköping

De Luchi, 1992, Emissions Greenhouse Gases from the Use Transportation Fuels and Electricity, Center for transportation research Argonne National Laboratry, Argonne, Illinois, USA.

Dethlefsen U, 1997, Personlig kommunikation med Ulrika Dethlefsen, Vattenfall Energisystem AB, 08-739 55 88.

Ecotraffic AB, 1992, Life fuels Motor fuels from source to end use, Ecotraffic

- AB, Stockholm

Ecotraffic, 1996, Alternativa drivmedel Introduktionsstrategi, traffic RD,

- Eco / 96 2092,/ Stockholm.

Edström Mats, 1990, Energiinventering System för lokal energiproduktion vid

jordbruk, E 1990:167, Institutionen för Mekanisk värmeteori och Kylteknik, KTH, Stockholm

Egebäck, 1996, Personlig kommunikation med Svensk Etanolutveckling AB, Underhandsdata ur KFB projekt om emissionsmätning på FF fordon Taurus årsm.

- 96, Egebäck, Karl Erik, 0155-282 444.

Environmental Resources Management, 1994, The Life Cycles ETBE produced from bioethanol and MTBE, Reference 2357, London, UK.

Finnveden et al, 1994, Livscykelanalys av etanol ur sorterat hushållsavfall, IVL Rapport B 1168, Stockholm, Sweden

Fluck, RC Editor, 1992, Energy for Farm Production, Energy for World Agricultu-

volyme Elsevier, Amsterdam, 1992. re,

Furnander, 1996, Life Cycle Assessment Dimethyl Ether as a Motor Fuel, Examensarbete 96:12, Institutionen för Transportteknik, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg.

Grant, Göran red, 1989, Databok för drzftsplanering, 1989, Sveriges Lantbruksuniversitet, Uppsala, 1989.

Green, Maurice 1987, Energy in Pesticide Manufacture, Distribution and Use, Energy in World Agriculture, Amsterdam, Oxford, New Yourk, Tokyo, 1987.

Helsel, Z, R, 1992, Energy and alternatives for fertilizer and pesticide use, Energy in farm production, vol, 6 in Energy in World Agriculture, Elsevier, New York, pp 117-201. 1992.

Johansson 1996, Transportation fuels from Swedish biomass environmental

ans cost aspects, Transportation research pp 47 62, Elciver Science Ltd, Exter, UK

-

Johansson 1996, Biomassebaserade energibärare för transportsektorn, KFBrapport 1995:11, KFB, Stockholm

Johansson et al, 1993, Renewable Earthscan Publication Ltd, London, UK

energy,

Jordbruksdepartementet, 1992, Biobränslen för framtiden, SOU 1992:91, Stock- 1 holm i Keiserås Bakkane K, 1994, Life Cycle Data for Norwegian Oil and Gas, Tapir Publishers, Norge

Kåberger Karlsson R, 1997, Electricity from Competitive Market in Life-Cycle

a Analysis, Submitted to of Cleaner Production.

Lindfors L-G et al, Nordic guidelines on Life-Cycle Assessment, Nordic Council of Ministers, Nord 1995:20, Köpenhamn, 1995.

Mattsson 1996, Personlig kommunikation med Pontus Mattsson, Neste i Espo, Finland, Telefon: 009358-0-4507035.

NUTEK, 1995, Energiläget 95 i sfiror, NUTEK förlag, 1995.

OK Raffinaderi AB, 1995, Års- och miljörapport, År 1995, Länsstyrelsen i Göteborgs och Bohus län, Miljövårdsavdelningen, 403 40 Göteborg.

Pick, Norén, O, Nielsen, V, 1989 Energy Consumption and Input/Output Relations Field Operations, REUR Technical Series 10, Food and Agrigulture Organization or The United Nations, Rome, 1989.

Ryding, Sven-Olof et al, Miljöanpassad produktutveckling, Industrilitteratur, Stockholm, 1995.

Schlüter 8: Garcia, 1996, Life-Cycle Assessment for batteries Electric Vehicles, Institutionen för Transportteknik, MoP Thesis 96:11, Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg

SETAC, Guidelines for Life Cycle Assessment. A "code Practice" SETAC Euro-

pe and SETAC North America, Edition 1993.

Shell Raffinaderi AB, 1995, Miljörapport 1995, Länsstyrelsen i Göteborgs och Bohus lån, Miljövårdsavdelningen, 403 40 Göteborg.

Sieurin Ian, 1997, Personlig kommunikation, Miljökonsulterna, Nyköping

Skandinaviska Raffinaderi AB, 1995, Miljö- och årsrapport för 1995, Länsstyrelsen i Göteborgs och Bohus län, Miljövårdsavdelningen, 403 40 Göteborg.

Sonesson, Ulf, 1993, Energianalyser av biobränslen från höstvete, raps och salix, Sveriges lantbruksuniversitet, Rapport nr 174, Uppsala, 1993.

Statistiska centralbyrån, 1996, Iordbruksstatistisk årsbok 1996, Yearbook Agricultural Statistics, Bulls Tryckeriaktiebolag, Halmstad, 1996.

Statoil, 1992, Livslöpsanalyse av vanlig bensin og bensin med MTBE, Trondheim, Norge

Svenska Petroleum Institutet, 1995, Årsredøgörelse 1 januari 31 December 1995,

- Svenska Petroleum Institutet, Nybrogatan 11, 114 39 Stockholm.

Söderholm, 1996, Personlig kommunikation med Preem, Söderholm, Ann Charlotte, 08-450 11 71.

Tillman, A-M, Lundström, H, Svingby, M, 1996, Livscykelanalys av alternativa avloppssystem i Bergssjön och Hamburgssund, Chalmers tekniska högskola, Avdelningen för teknisk miljöplanering, Rapport 1996:1, Göteborg, 1996.

Tyson et. al., 1993, Fuel Cycle Evaluation Biomass Ethanol and reformulated Gasoline,, NREL/TP—463-4950, National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado, USA

techno-economical comparison three Von Sievers Zacchi, 1993, A processes for the production ethanol from wood, Kemisk Apparatteknik, LTH, 1993.

Wall useful concept, Doktorsavhandling vid Institutionen för

G, 1977, Exergy- a Fysisk Resursteori, Chalmers Tekniska Högskola.

Weidema, B Pedersen, R Drivsholm, T 1995, Life Cycle Screening Food Products Two Examples and Methodological Proposals, Danish Academy

- some of Technical Science.

alternativa bränslen för

Litteratursammanställning: motorfordon-korrosionsfrågor

Johan Tidblad, Korrosionsinstitutet

Stockholm 1996

Corrosion effects of alternative automotive fuels.

A literature survey

J. Tidblad and V. Kucera

October 1996 Draft

-

Sammanfattning

De senaste åren har alternativ till konventionella bränslen ånyo uppmärksammats. Miljöhot som växthuseffekten måste tas på allvar och en väg att minska utsläppen av framförallt koldioxid är att införa alternativa motorbränslen. Eftersom användningen av dessa bränslen troligtvis kommer att öka i framtiden är det av stor vikt att i tid kartlägga korrosionseffekter från ett brett spektrum av alternativa bränslen.

Denna rapport har som mål att kartlägga dagens kunskapsnivå vad gäller korrosion och nedbrytning av material till följd av användandet av alternativa bränslen. Intentionen är att identifiera problemområden och kunskapsluckor, snarare än att detaljerat beskriva nedbrytningsmekanismer. Alkoholerna i synnerhet har blivit översiktligt behandlade och mer detaljerad information finns att tillgå. Korrosionen begränsar sig inte enbart till fordonet och dess komponenter. Minst lika viktigt att kartlägga är inverkan distributionssystem såväl som avgasernas korrosivitet. Däremot behandlas i dennarapport inte nedbrytning av själva bränslet. Att bränslet är stabilt och kompatibelt med övriga komponenter förutsätts. Rapporten är delvis tänkt att användas i en större utredning, "Miljödepartementets utredning Alternativa bränslen och blandbränslens miljöegenskaper M1995:06. I möjligaste mån har slutsatserna i rapporten anpassatstill svenska förhållanden fastän den övervägande delen av literaturen behandlar övriga världen. I de fall korrosion orsakas av föroreningar och det svenska bränslet är renare än genomsnittet kan dock en överskattning av möjliga korrosionseffekter ha gjorts.

De alternativa bränsletyper som ingår i denna studie är alkoholer, etrar, alkaner och estrar av i vegetabiliska oljor. I dessagrupper ingår metanol, etanol, metyl t-butyl eter MTBE, etyl t-butyl eter ETBE, komprimerad naturgas CNG, förvätskad naturgas LNG, biogas, förvätskad petroleumgas LPG samtraps-metyl-ester RME.

Att bedöma korrosionseffekter i distributionskedjan och för fordonet är relativt rättframt eftersom resultat från skadefall och provning finns att tillgå. För materialpåverkan till följd av avgasutsläpp skall däremot en bedömning av en framtida situation göras och olika luftföroreningar måste ställas mot varandra. Korrosiva luftföroreningar är huvudsakligen svavelföreningar, kväveföroreningar inklusive reaktionsprodukter, partiklar, aldehyder och organiska syror. Svaveldioxid S02 är den viktigaste svavelföreningen men vätesulfid H23 ingår också. Det är allmänt känt att S02 är korrosiv för många material såsom metaller och stenar vilket påverkar livslängden för bl a byggnader och kulturminnesmärken, samt att detta har ekonomisk betydelse. l

en stor kväveföroreningarna ingår kvävedioxid N02 samt reaktionsprodukterna ozon 03 samt salpetersyra HNO3. Dessa har en korrosionseffekt men den är mindre än svavelföroreningarnas. Kväveföroreningarna har uppmärksammats på senare år eftersom halterna av S02 har minskat avsevärt i Sverige och andra industrialiserade länder. I sydöstra Asien däremot, fortsätter S02 att öka. Det är idag omöjligt att ranka aldehydernas och de organiska syrornas korrosivitet i förhållande till svavel- och kväveföroreningarnas eftersom de är relativt outforskade. Troligtvis är dock effekten mindre än svavelföroreningarnas. i

Både metaller och polymerer är generellt känsliga för alkoholen vare sig de är rena eller ingår i bensinblandningar. Genom lämpliga materialval kan dock problemen undvikas. I etanol kan oftast billigare material användas. Vissa material måste undvikas i metanol-bensinblandningar såsom magnesium, zink och oskyddat aluminium. Alkoholerna är hygroskopiska vilket är till en fördel ur korrosionssynpunkt så sätt att distributionssystemets komponenter hålls torra. Däremot påverkas själva alkoholens korrosivitet med vatteninnehållet och, vilket är viktigare, risken för fasseparation ökar. För att kunna uppskatta de kostnader som är förknippade med utbyte material måste

av en

inventering göras av dagens materialanvändning och den hastighet med vilken dessa material byts ut.

Korrosion i motorer kan orsakas av tvâ olika typer av föroreningar, förbränningsprodukter och oönskade kontaminander. Korrosiviteten i alkohol-hemsinblandningar varierar avsevärt med bränslets sammansättning, speciellt föroreningar som klorid, svavel och vatten och för att kunna förutsäga en blandnings korrosivitet är det nödvändigt att ange halten av dessa kontaminander. För metaller ökar ofta bränslets korrosivitet med ökande alkoholhalt men polymerer är speciellt känsliga för en blandning som innehåller 20-30% alkohol. För motorer är metanol mer korrosiv än etanol eftersom mer myrsyra bildas som förbränningsprodukt. Myrsyra kan angripa stål vid temperaturer under avgasernasdaggpunkt. En av de viktigaste kontaminanderna är klorid som är känd för att bryta passivering och orsaka gropfrätning. Vattnets effekt i kombination med föroreningar är däremot komplicerad och kan, i alla fall på järn, både öka och minska korrosionen.

Alkohglernas inverkan på atmosfärens korrosivitet är jämförbar med eller lägre än konventionella bränslens och det gäller också direktutsläppen av aldehyder och organiska syror förutsatt att moderna katalysatorer används. Emissioner och spill av oförbränd alkohol är dock inte försumbar. Om det visar sig att atmosfärisk omvandling till aldehyd eller organisk syra är signifikant bör dessa ämnensatmosfäriska korrosionseffekter studerasmer då effekterna idag är relativt okända.

MTBE och ETBE görs delvis från etanol och metanol och kan med fördel blandas med bensin. Korrosionseffekterna är jämförbara med bensin vad gäller både metaller och polymerer och avgasemissionernaskorrosionseffekter ärjämförbara med alkoholernas.

Metan och propan, dvs CNG, LNG, och LPG resulterar alla i minskade avgasutsläpp och de data som finns tillgängliga pekar alla på att korrosionseffekterna är minimala för distributionssystemet, fordonet och omgivningen. Detta förutsätter att vatten kondenserar vilket uppnås genom att gasernastryckvattendaggpunkt underskrids, samt att gaserna renas från HZS. Biogas består till största delen av metan och har samma fördelar som de andra gaserna men innehåller däremot stora mängder HIS 100-10000 ppm. HZSär korrosiv och det är därför nödvändigt att sammarenhetsgrad som för naturgas efterlevs 10-20 ppm, ävenvid småskalig tillverkning.

Vad gäller metaller är korrosionseffekterna för RME jämförbara med diesel. Om RME innehåller i fosfor kan dock livslängden för katalysatorn förkortas. RME fungerar i vissa fall som ett ii ingå i dagens lacker och lösningsmedel och angriper följaktligen vissa polymerer som kan " motordelar. Från atmosfärisk korrosionssynpunkt är RME jämförbar med diesel av miljöklass

2 Summary

Alternatives to conventional petroleum basedfuels has received renewed attention in the last years. Serious environmental concerns are global warming, smog, and similar pollution problems and one of the most promising ways to reduce pollution through the use of alternative automotive fuels. One can expect that the use will increase during the years to come, in Sweden aswell as in the rest of the world. possible that the use of alternative fuels becomes manifold, and therefore necessaryto perform a broad evaluation of possible corrosion effects, beside other effects resulting from the useof different types of alternative fuels.

The aim of this report to review the present state of knowledge on the effects of alternative fuels on the corrosion and degradation of materials. The intention to identify potential problems and significant gaps of knowledge rather than being comprehensive and reviewing the details of corrosion mechanisms for the degradation of most materials in use. This especially true for the effects of alcohols on various materials, which could be an area of further study. important to recognize that corrosion effects are not restricted to materials in the vehicle itself. Therefore, the distribution chain as well as consequencesfor atmospheric corrosion due to the changed pollutant situation are examined as well. Important to note that degradation of the alternative fuel itself not treated in this report, e., instability/compatibility problems with other fuels or with oxidants. This an important area that needsto be addressedelsewhere. This document partly intended as one contribution to a larger official survey alternative fuels, Milj6departementets utredning Alternativa bränslen och blandbränslens miljöegenskaper M1995:06. The conclusions have been adapted to Swedish conditions, whenever possible, even though the main part of the literature describes experiences from the rest of the world. This means that corrosion caused by contaminants may have been overestimated, in the caseswhen Swedish fuels are cleaner than average.

The alternative fuels that are investigated are divided into the sub-groups alcohols, ethers, alkanes, and vegetable oil methyl esters. The treatment restricted to the alcohols methanol M and ethanol E and the corresponding ethers methyl t-butyl ether MTBE and ethyl t-butyl ether ETBE. The alkanes include methane as compressed natural gas CNG, liqueñed natural gas LNG, or biogas and propane as liquefied petroleum gas LPG. The investigation of vegetable oil methyl ester VME or biodiesel has not been restricted to rape oil methyl ester RME. Nevertheless, most of the available information concerns RME. Of the alternative fuels, alcohols are the most corrosive and also the most treated in the literature.

T0 review the effects of materials the distribution chain and in the vehicle relatively straightforward. The effects on various materials in the urban environment, however, more subjective and the criteria needsto be declared. The main pollutants considered as corrosive agents are sulfur, nitrogen including secondary pollutants, particulates, and aldehydes and organic acids. Sulfur pollutants are mostly associated with sulfur dioxide S02, but also with hydrogen sulfide H28. well established that S02 enhances the corrosion of many materials, including various metals and calcareous stones, as well as the lifetime of historic and cultural monuments, and that this has a large economic and cultural impact. The effects of nitrogen pollutants are significant but, at comparable doses, less than the effects of sulfur pollutants. Nitrogen pollutants has during the last years received more attention due to the fact that the ambient S02 concentrations has decreased significantly Sweden and in other industrialized countries whereas nitrogen dioxide N02 and ozone 02 has been more constant. However, in Southeast Asia S02 continues to increase. To rank the effects of organic acids relative to those of sulfur and nitrogen pollutants difficult but they are probably less than the effects of sulfur pollutants. should be stressed, however, that very little known of the atmospheric corrosion effects of organic acids, compared to the effects of sulfur and nitrogen pollutants.

Both metallic and nomnetallic materials in the fuel distribution, storage, and dispensing systems have the potential to develop problems when exposed to alcohols, either neat or in blends. However, the corrosion problems be eliminated by appropriate choice of construction materials

can and lubricants. Ethanol testing often shows that less costly materials give acceptable results. Materials to avoid in methanol gasoline blends are magnesium, zinc and unprotected aluminum. Also, the fact that alcohols hygroscopic keeps the distribution system dry and free from

are condensed water, which beneficial from a corrosion point of view. On the other hand, the corrosivity of the alcohol itself affected by the water content and, more importantly, the risk of phase separation increases. In order to estimate the corrosion effects and their practical

to do an inventory of the distribution of materials in use today and, consequences necessary

important, the estimated rate of replacement with alcohol-compatible components. more

Corrosion in glcqhpl-fueled engines be caused by two different types of agents, those

can originating from the combustion products and unwanted contaminants. The corrosivity of alcohol blends varies considerable with the composition of the fuel, especially contaminants such as chloride, sulfur, and water. essential to specify levels of these contaminants in order to predict

the corrosive behavior of a specific blend. For metals, blends with high alcohol content are most aggressive and for elastomers20-30% alcohols usually the most reactive blend. Burning methanol produces formic acid, which steel corrosion at temperatures below the dew point of the

can cause exhaust and corrosion problems caused by methanol are most pronounced at lower engine

gas temperatures. In engines, methanol more aggressive than ethanol due to the formation of formic acid combustion product. Chloride one of the most important contaminants due to its ability

as a to break passivation and promote pitting. The effects of water in combination with contaminants complicated, and can both increase and decreasethe corrosion, at least on iron.

The impact the corrosivity of the environment from the use of alcohol; comparable to or lower

on than that resulting from the of conventional fuels, and that also true for the production of

use aldehydes and organic acids, provided that modern catalysers are used. However, emissions and spillage of unburt alcohol not negligible. atmospheric transformations to aldehyde or organic

are acid could be significant important to investigate the detrimental effects of thesepollutants since

the effects are relatively unknown today.

MTBE and EIBE potentially valuable blending stocks for gasoline and are made partly from

are methanol and ethanol, respectively. No increased corrosion of metals or deterioration of elestomers

observed in the alternative fuel blends, when compared to hydrocarbon-only fuels. and plastics was Also, the emissions comparable to those from alcohols. seems therefore favorable, from a

are corrosion point of view, MTBE/ETBE made from methanol/ethanol insteadof directly using

to use methanol/ethanol as a low content blending component for gasoline.

Methane and CNG, LNG, and LPG have roughly the samepotential for reduced exhaust

propane as emissions. The data that exists indicate that the corrosion problems are less than for conventional fuels for the distribution system, and impact enviromnent. However, in the compression

use, on

of rich natural possible that water can condense, with resulting unexpected stage water gas corrosion. therefore not to fall below the dew point of the gas. Biogas consistsmainly

necessary of methane and therefore adequate fuel for conventional internal combustion engines.

an However, the of hydrogen sulfide HZS, which highly corrosive, in varying

presence concentrations 100-10000 ppm introduce significant reliability and durability problems.

can Proposed standards for biogas will, however, demand Cleaning sothat the sulfur content similar to that of CNG, approximately 20 essential that this standard obeyed, even at small-scale

ppm. production plants.

Generally, metal corrosion resulting from the use of seemsto be similar to that of vehicles with diesel fuel. However, a high phosphorous content RME can decrease the lifetime of modern catalytic converters. Biodiesel has to some extent solvent properties and certain elestomers develop a weakened structure. Biodiesel shows also solvent activity in contact with some paints. From the atmospheric corrosion point of view, can be expected that the use of biodiesel will result in emissions with corrosivity similar to that of diesel#l.

3 Introduction

3.1 Background to the report

i

s å Alternatives conventional petroleum based fuels has received renewed attention in the last

to years. f Serious enviromnental concerns are global warming, smog, and similar pollution problems and one

of the most promising ways to reduce especially emissions of carbon dioxide through the use of

alternative automotive fuels. One can expect that the use will increase during the years to come, in

Sweden aswell as the rest of the world. known that methanol, which one of the alternative t fuels, can result in corrosion of metals and degradation of polymers. However, possible that the § use of alternative fuels become manifold, and therefore necessaryto do a systematic evaluation

of possible corrosion effects resulting from the use of different types of alternative fuels.

important to recognize that corrosion effects are not restricted to the vehicle itself. The distribution

chain aswell as consequencesfor atmospheric corrosion due to the changed pollutant situation, must

be examined.

3.2 Objectives and structure of the report l l l The aim of this report to review the present state of knowledge on the effects of alternative fuels

on the corrosion and degradation of materials. The intention to identify potential problems and .3 significant of knowledge rather than being comprehensive and reviewing the details of

gaps

corrosion mechanisms for the degradation of most materials in use. This especially true for the

effects of alcohols on various materials, which could be an area of further study. Important to note

that degradation of the alternative fuel itself not treated this report-, e., i instability/compatibility problems with other fuels with oxidants, subject that should be treated

or a

elsewhere. The document partly intended as one contribution to a larger investigation of alterna-

tive fuels, "Miljödepartementets utredning Alternativa bränslen och blandbränslens miljöegenskaper

M1995:06". The comclusions have been adapted to Swedish conditions, whenever possible, even

though the main part of the literature describes experiences from the rest of the world. This means

that corrosion caused by contaminants may have been overestimated, inthe cases when Swedish i fuels are cleaner than average.

Section 4 describes the corrosion effects. When reviewing these, possible to divide the material

according to where in the chain of pre—use,use and post-use the corrosion occurs or according to

type of alternative fuel. Both these approaches have been used, however, for different purposes.

Section 4.l contains a summary of sections 4.3-4.6 in which the different fuels are compared for the

distribution system, the vehicle itself, and from the atmospheric corrosion perspective. Section 4.2

contains a summary of the nomenclature used for alternatives to gasoline. Sections 4.3-4.6 covers

the individual fuels and the part that contains most of the bibliographic references. The alcohols,

section 4.3, covers the use of methanol and ethanol, aswell as gasoline blends. The ethers, section

4.4, includes methyl t-butyl ether MTBE and ethyl t-butyl ether ETBE for oxygenation of

gasoline. Alkanes methane and propane, section 4.5, treats compressed natural gas CNG,

liquefied natural gas LNG, Biogas, and liquefied petroleum gas LPG. In section 4.6 vegetable oil

methyl esters VME are described as alternative to diesel, mainly rape seed oil methyl ester

RME.

4 Corrosion effects

4.1 Overview

Table 1 shows a -summary of the corrosion effects found. The contained information not completely comprehensive and the text in this overview should be read as a complement. The overview has been divided into three sections, distribution system, vehicle, and environment, corresponding to corrosion effects before, during, and after the use of the fuel, respectively. When

comes to the amount of work done by others and, consequently, the amount of available corrosion related information, decreasesin the following order:

Vehicle Distribution system Enviromnent 1

might be a surprise that the enviromnent ranked so low in this perspective. Even though the information of emission data vast there very little knowledge how a changed pollution situation in urban areaswill affect the atmospheric corrosion of materials. The order presented in l also most likely to be the order in which the corrosion problems are solved. There a significant difference between the distribution system and the vehicle, on one hand, and the impact on the environment, on the other hand. The impact on distribution system and vehicle can be solved with time only the present and future knowledge of how to select the proper materials are used by designers and engineers. The impact on the environment more general and should receive more attention since a whole range of materials can be affected.

l

In each of the sections, the effects related to those of conventional fuels, gasoline diesel, l

are e., or even though direct comparison may seem unfair due to the fact that materials in use today are developed to withstand gasoline/diesel Alexandrin and Schwalm, 1992. The replacement of materials will most probably be continuos and take place over a long time-frame.

Table 1 Overviewof identifiedfactorscontributing corrosionto effects.A + sign meansthat the factor

positive,Le., that reducedcorrosioncan be expected this factoracted alone,comparedto a

correspondingfossilfuel,0 meansnoeffect,and anegativeeffect.

-

Distribution Vehicle Environment Methanol +hygroscopicdryingagent +NOx

metalcorrosion metalcorrosionfonnicacid formaldehydeformicacidand

- - -

polymerdegradation polymerdegradation

- - Ethanol +hygroscopicdryingagent +NO.

metalcorrosion metalcorrosion acetaldehydeaceticacidand

- - -

polymerdegradation polymerdegradation

- - ETBEandMTBE 0comparablegasoline 0comparablegasoline 0 l MethaneandPropane +notcorrosive +notcorrosive +NOX,particles

watermustberemoved l

-

H28 biogasmustberemoved

- RMEandotherVMEs polymerdegradation polymerdegradation 0similar diesel#1

- -

catalglegradationphosphorous

—

4.1.1 Distribution system

Alcohols are the most corrosive of the alternative fuels and a tentative ranking for decreasing corrosivity would be

alcohols ethersz gasoline alkanes

vegetable oil methyl diesel 3

esters z

A positive effect of the alcohols from a corrosion point of view their hygroscopic property which means that they act as a drying agent and keepstanks and pipes dry from condensedwater. On the other hand, the corrosivity of the alcohol itself affected by the water content and, more importantly, the risk of phase separation increases. Neither gasoline nor MTBE/ETBE have these properties Laveskog, 1996.

For natural CNG, water can condensewith corrosion as apossible consequence. therefore

gas necessary to avoid to fall below the dew point of the gas. Also, in the case of biogas, hydrogen sulfide an aggressive corrosive agent which acts its gaseousstage and needsto be removed at the plant.

All oil methyl esters, including rape seedoil methyl ester RME, have solvent properties and fade or complete removal of some paints possible.

Corrosion tests have been performed for many materials in alcohols and alcohol blends. When comes to methanol, which the most aggressive, a specific blend, aggressive methanol, often used, which contains added amountsof formicacid and chlorides. The corrosivity of such a blend extremely sensitive to the concentrations of these additives. Since formic acid a component formed in the combustion process, the relevance of such a test for materials used in the distribution system seemsdoubtful. Unprotected aluminum, magnesium and zinc are, however, very sensitive to pure methanol and should be avoided completely in the distribution system. As an example, magnesium as a sacrificial anode should be avoided. The limited information available suggeststhat anodized aluminum could work but the data are inconclusive. more corrosion tests should be performed essential that the compositions of possible alternative fuels are specified, including contaminants and water content. As for RME, spill from fuel filling may cause fading of paints. Swelling of polymeric hosescanbe a problem but polyethylene seemsto be apromising material.

4.1.2 Vehicle

The vehicle can be divided in several parts, including engine fuel tank, exhaust system, and main body. The order that was specified in 2 and 3 still valid for the vehicle but different specific problems deserves to be mentioned.

For methane and propane there are very few corrosion problems mentioned. At certain conversions, high exhaust temperature might increase corrosion but with appropriate choice of material this should be no problem.

Modern catalysers should not be degraded by the use of alternative fuels unless they contain more sulfur or phosphorous than conventional fuels. The phosphorous content could pose a problem for RME.

When comes to alcohols‘, both metallic and nonmetallic materials have the potential to develop problems but thanks to the extensive testing in this area, these can often be eliminated by appropriate choice of materials.

4.1.3 Environment

The consequences for atmospheric corrosion difficult to estimate. The reason that the most important effects often are synergistic Tidblad and Kucera, 1996. Consequently, a new pollutant situation arises as a consequenceof the use of alternative fuels new combinations of pollutants may become important. More research needed in this area, especially concerning the effects of organic acids, both alone and in combination with other parameters.

Nevertheless, possible with today’s knowledge to rank the alternative fuels with respect to possible atmospheric corrosion effects. This ranking will be based on the assumption that no new synergistic effects at hand and the main pollutants considered will be sulfur pollutants, nitrogen pollutants including ozone formation, particulates and aldehydes/organic acids. These four categories and their corrosion effects will be shortly described and then the different fuels will be compared, basedon available emission data.

Sulfur pollutants are mostly associated with sulfur dioxide S02. S02 the most investigated of the gaseouspollutants when comes to corrosivity in the atmosphere. well established that S02 enhances the corrosion of many materials, including various metals and calcareous stones, affects the lifetime of historic and cultural monuments, and that this has a large economic and cultural impact. S02 can also be oxidized in the atmosphere to sulfur containing particulates such as ammonium sulfate, which enhances the atmospheric corrosion by its hygroscopicity and sulfur content.

The effects of nitrogen pollutants are significant but, at comparable doses, less than the effects of sulfur pollutants. Nitrogen pollutants has during the last years received more attention due to the fact that the ambient S03 concentrations has decreased significantly in Sweden and other industrialized countries whereas nitrogen dioxide N03 and ozone 03 has been more constant. However, in southeast Asia S02 continues to increase. From atmospheric chemistry argumentsthese pollutants are considered as a whole complex and the emissions of nitrogen pollutants as well as VOCs are to be treated as indirectly responsible for the atmospheric corrosion effects of N02 and 03, and their reaction products. Both N02 and O, have been shown to increase the detrimental effect of S02 in the laboratory and well established that 03 aggressive towards elastomers. Furthermore, recent concern hasbeen raised for the secondary pollutant HNO,, a reaction products of N02 and 03, which can be detrimental to many materials.

T0 rank the corrosive effects of organic acids relative to those of sulfur and nitrogen pollutants difficult but they are probably less than the effects of sulfur pollutants. The aldehydes and organic acids formic acid HCOOH and acetic acid CH,COOH are potential corrosive agents, asall acids are. However, they are weaker acids and can be expected to be less corrosive than sulfuric acid. However, there the possibility of specific chemical interactions for some materials. Zinc can be particularly sensitive to organic acids Persson, 1996, but other metals, as well asstonescould also be attacked. Compared to the effects of sulfur and nitrogen pollutants, very little known of the atmospheric corrosion effects of aldehydes, organic acids, and their atmospheric reaction products.

Bi_o_d__i_e__s_elpractically sulfur free but so diesel#l. The NO, emissions are higher for RME than for conventional diesel fuel but particulate emissions are lower Ahlvik et al., 1996. Basedon this, and the corrosivity of the different pollutants, can be expected that the use of biodiesel will contribute in a similar way to atmospheric corrosion, compared to conventional diesel.

lO

All alternatives_to_gasoline causessimilar emissions of nitrogen pollutants and expected that these will decreasewith time as stricter legislation’s come into effect. When comes to aldehydes and organic acids, all alternative fuels have emissions similar to that of conventional gasoline and that also true for the alcohols, provided that modern catalysers are used. the engine not adapted to the fuel there a great risk of increasing the aldehyde emissions Egebéick and Pettersson, 1996. However, emissions and spillage of unburt alcohol are not negligible. atmospheric transformations to aldehyde or organic acid could be significant important to investigate the detrimental effects of these pollutants. To what extent this increases the atmospheric corrosion compared to the beneficial effect of reduced sulfur emissions not possible to say with today’s knowledge. The effect could be both smaller and larger and the uncertainties include both to estimate new pollution levels as well as quantifying the corrosive effect of the organic acids on different materials.

4.2 Nomenclature

This section intended as a reminder of the basic nomenclature related to the alcohols and as a description of the various fuels normally used for corrosion testing in gasoline-alcohol blends. Table 2 showsthe trivial nameand formula of the compounds discussed.

Table2 Trivialnamesandstructuralfonnulas selectedof compounds.

l

II k o /

OH OH

CHaOH H2CO HCOOH CH33COCHa

methanol fonnaldehyde fonnicacid methylt—butylether

0 l

I so/

/ OH OH ,

CH3CH20H CH3CHO CH:COOH CHaaCOCH2CHa

ethanol acetaldehyde aceticacid ethylt—butylether

F

l% i,

%‘//i i

./

CsH5CH:i CH3JCCH2CHCH32 CH32CCH2

toluene iso-octane iso-butylene

The alcohols methanol and ethanol are abbreviated M and E, respectively. The corresponding oxidation products aldehydes formaldehyde and acetaldehyde and, furthermore, organic acids formic acid and acetic acid are formed to varying degrees in the combustion process. Forrnic acid

the most corrosive of these species. When testing materials therefore necessary to include thesecomponents. Aggressive methanol MA a standardized mixture of methanol, 0.1 % distilled water, 3 ppm NaCl and 60 ppm formic acid. ASTM gasoline fuel C a form of gasoline that often

used corrosion testing. consist of equal parts of toluene and iso-octane. Iso-octane used to define the octane number, e., a gasoline bums as well asiso-octane in an engine has octane number 100. The addition of an autooxidizer, such as t—butylhydroxyperoxide, often indicated with a P. As an example, a common testing fuel CM85AP 85% aggressive methanol+l5% ASTM gasoline C+autooxidizer which should be used for the accelerated corrosion testing of powder metallurgy austenitic stainless steelsLall and Klar, 1993.

Methyl tertiary-butyl ether MTBE and ethyl tertiary-butyl ether ETBE are made from isobutylene 2-methylpropene and the corresponding alcohol. Both are potentially valuable blending stocksfor gasoline.

4.3 Alcohols

The main alcohols used asalternative fuels are methanol and ethanol. With regard to corrosion, the general mechanisms are similar and are described shortly below. The behavior for individual materials are, however, different and will be treated separately in sections 4.3.1-2, where the experiences are divided into field on-road experiences and laboratory exposures. possible to make a more detailed analysis of different materials and their corrosion resistance in alcohols based on the available corrosion literature DECHEMA, 1990 and 1991. However the effort at this stage has been to collect practical experiences and identify possible problem areas, not to make a comprehensive review of all available literature.

Both metallic and nomnetallic materials in the fuel distribution, storage, and dispensing systems have the potential to develop problems when exposedto alcohols, either neat or in blends. However, the many differences between alcohols and conventional petroleum-based fuels have guided efforts to develop alcohol-compatible motor vehicles, where the corrosion problems have been eliminated or improved by appropriate choice of construction materials and lubricants Black, 1991. In the case of a phase separation, there are corrosion inhibitors available that selectively dissolves in the alcohol-water phase Laveskog, 1996.

Corrosion in alcohol-fueled engines can be caused by two different types of agents, those originating from the combustion products and unwanted contaminants. Formic acid HCOOH the most important constituent of the combustion residues, from the corrosion point of view. Of the contaminants, chloride one of the most important. The main problems are often related to the formation of corrosion products which can dissolve in one part of the engine and precipitate in another part. In addition, cavitation can be induced by traces of corrosion products in the engine systemRichert et al., 1990.

In the development of flexible fuel vehicles FFVs essential that every component tested with worst case fuel, including the proper impurity levels. Metals should be tested with high alcohol content and for elastomersa 20-30% alcohol content fuel usually the most reactive blend Cowart et al., 1995.

Several investigations has shown that engine corrosion occurs principally in the upper cylinder bore and ring areas. The prevailing theory that the corrosion caused by the combustion products that form on the cylinder walls when liquid alcohols, deposited the walls, evaporate and burn, mainly

on formic acid. This explains why methanol-fueled engines experience significantly more corrosion than those fueled with ethanol since well known that fonnaldehyde HZCO formed readily as an intermediate in the oxidation of methanol and that formed to a lesserextent in the oxidation of the higher alcohols. Also, at a specific temperature the amount of combustion residues decreases in the order methanol ethanol isopropanol. the temperature above the residue threshold temperature, which 59 °C for neat methanol and 50 °C for neat ethanol, there measurable

no amount of combustion residue Naegeli, 1989.

Contaminant levels, Le. chloride, particulates, acidity, sulfur, and water must be specified for alcohol fuels. Of the soluble contaminants, chloride one of the most important due to its ability to break passivation and promote pitting. Of the insoluble contaminants, aluminum hydroxide gel

responsible for fuel filter plugging. The vehicle fuel system not the source of the aluminum contaminants. Instead, nozzles and other aluminum components of the service station fuel dispensing system the principle Brinkman et al., 1994. Alcohol fuel blends are very demanding on

are source injectors and test fuel impurity levels, particularly chloride ion content, are important to achieve

good correlation with field results Cowart et al., 1995.

4.3.1 Methanol

colorless liquid with boiling point 65 °C and density 0.79 g/cm3. Methanol, CH30H, a Disadvantages includes poor cold starting. The fact that methanol burns with an almost nonluminous flame daylight also raises concern related to safety in an accident. A 85% methanol-

a 15% unleaded gasoline blend M85 often used because eliminates the cold start problem and restrain the fuel tank from being in the explosive range above 10 °C. Material problems a

vapor major when using methanol alternative automotive fuel Gordon and Austin, 1992.

concern as an

Methanol dispensing systemscontinue to be a major drawback to the smooth adaption of M100 and M85 alternative fuels. The of the problem lies in the attempt to adapt existing gasoline fuel

as source dispensing systemsto the handling of methanol rich fuels, instead of the development of a dedicated dispensing system for methanol blended fuels alone. The ability of the pump manufacturers to put a handle the methanol compatibility issue part of the problem. When requested to produce

on evidence of the compatibility of their product, long list of test results basedon immersion of each

a of the wetted of the in M100 provided asadequateproof of performance. M85

components pump

completely different liquid matrice and, more importantly, the individual components have to

a

together in methanol, with its unique ion transfer properties Fernandes and Johnson, 1992. operate Bathes of technical grade methanol be contaminated by chloride in solvent residues, left behind

can after washing of drums for shipment Otto et al. 1986.

,

Burning methanol produces fonnic acid, which steel corrosion at temperatures below the

can cause dew point of the exhaust and corrosion problems caused by methanol are most pronounced at

gas lower engine temperatures. Other parameters have corrosion effect as well, such as corrosion

a enhancement by small concentrations of peroxide or organic chlorides or corrosion inhibition by hydrocarbon cofuels lubricant ñlms. Traces of peroxide can be found in methanol combustion

or products together with forrnaldehyde and fonnic acid. Acids produced during fuel combustion are neutralized by certain oil additives but corrosion protection changes greatly with oil formulation

al., 1986. For typical M85 85% methanol gasoline blend fuels, conductivity will be the Otto et controlling factor in the electrolytic corrosion, i.e., for electrically powered parts like fuel pumps, and be the controlling factor for bimetallic and free corrosion. Addition of 2 ppm chloride

may ion M85 problems in methanol-compatible fuel systemsBrinkman et al., 1994.

to causessevere

Fuel filter plugging caused by aluminum contaminants has been the most serious service problem experienced by GM’s M85 variable fuel vehicles Brinkman et al., 1994. Fuel injector failures have been fairly in Detriot Diesel Corporation DDC methanol engines, prior to the

common introduction of titanium nitride coated injectors Hemsley et al., 1995. In a teardown analysis of 6 Otto-type vehicles M85 fuel concluded that fuel-related countermeasureswere needed

run on was only for the fuel level the fuel injector and the fuel pump Niwa and Inoue, 1995. Results

gauge,

36-month demonstration of six M100-powered transit busesrevealed that the initial concern, from a of increased tire and break due to the methanol buses’ increased weight, appear to be

wear unfounded. However, there overall increase in maintenance costs of at least 57%,compared to

an diesel buses. Items that replaced frequently the methanol buses’ include batteries, fuel

were more on injectors, fuel filters, and catalytic converters Kaskavaltzis et al., 1994. Use of E15, M15, E90 and M90 in Finland revealed that the higher content alcohol fuels had more corrosion problems,

especially with aluminum details, and that methanol was more corrosive than ethanol. The only fuel without any significant problems was E15 Nylund, 1996.

The best corrosion resistance of the steels tested CM15AP was exhibited by the 304LSC and 316LSC grades of austenitic stainless steels Lall and Klar, 1993. The corrosion of carbon steel in M85A surprisingly slow.-Both the ferritic and austenitic stainless steels perform exclusively well in both the MISA and the M85A tests. Carbon steel can be protected with tin, electroless nickel, or certain proprietary organics in the absence of coating porosity or other coating discontinuance’s Lash, 1993. Of eight test series, the electroless nickel coatings over steel demonstrated the best performance in ASTM test fuels C, M100, CM15A, CM15AP, CM85, and CM85AP Wing and Evans, 1993. However, clean and dry methanol has no visible corrosion effect on carbon steel Laveskog, 1996.

Laboratory factorial design experiments confirm the aggressiveness of chloride, sulfate, and acidity to pure iron in methanol. The effects of water in combination with contaminants complicated, and can both increase and decrease the corrosion. Increasing the water content from less than 0.06 wt% to 0.5 wt% showed no effect. Increasing the water content of methanol containing either sulfuric acid, chloride or sulfate alone resulted in a decreased corrosion rate. However, increasing the water content of methanol containing both sulfuric acid and sulfate resulted in an increase in the corrosion rate Brossia and Kelly, 1993.

Aluminum can be protected with a nickel coating in M85A but not in phase separated MISA. Protection of aluminum by anodizing dependson the alloy. Anodized alloys 319 and 356 performed reasonably well Lash, 1993. Of eight test series, the nickel coating over aluminum and anodized aluminum demonstrated the best performance in ASTM test fuels C, M100, CM15A, CM15AP, CM85, and CM85AP Wing and Evans, 1993.

Terrie 8% tin-lead alloy coating for fuel tanks needto be replaced according to the Lead Reduction Act and hot-dip tin coating was evaluated for use in flexible fuel tanks, e. tanks designed for fuel blends ranging from 100% gasoline to an 85% methanol-gasoline blend. Performance in solutions of pure gasoline and low percentage methanol blends at ambient temperature and 60 °C excellent

was but in high-temperature testing in high methanol fuel blends, coating etching was seen, related to the added contaminants of formic acid and chlorides. Regarding exterior atmospheric corrosion protection, tin coatings could be expected to perform similar to terne coated sheet Davis et al., 1993. ln similar experiments, the best alternatives to terne was concluded to be an electroplated zinc-nickel with an aluminum-rich epoxy paint followed by prepainted galvanneal coatedsteels. The hot-dip tin coating was not testedHahn, 1993.

Methanol behaves as an acid when reacts with magnesium to form magnesium methylate methoxide:

Mg + 2CH3OH - MgOCH32 + H2

Corrosion tests were performed water/methanol/gasoline mixtures and the corrosion attack

was typically in the form of intense pitting. Destructive corrosion of magnesium effectively inhibited by low concentrations of water in the fuel. However, the type of aqueouscorrosion in which there a separatewater phase containing corrosive agents must be distinguished and was not investigated Hawke, 1986.

Fuel tanks made of polyethylene, and possibly also polypropylene, are suitable for methanol but has to be specially treated for use with methanol-gasoline blends to aviod penetration Laveskog,

vapour 1996. CM10, CMl5, CM20, and CM85 were used to test polybutylene terephthalate PBT and

polyethylene terephtalate PET polyester, acetals, nylon 1212 and other nylons, fluoropolymers and fluoroelestomers. In fuel sender systems, acetals provide an outstanding combination of toughness and property retention. For fuel line applications, higher nylons, such as nylon 1212, combine costeffectiveness with a balance of properties, PTFE resins offer exceptional chemical resistance and FKM fluoroelestomers can be used when flexibility critical Schindewolf and Currie, 1990. Conventional gasoline fuel filters use epoxy adhesive, basedon aliphatic amine hardener, to adhere the filter element to metallic components inside the fuel filter. The epoxy adhesive swells and cracks

the hydroxide in the adhesive combines with the methanol fuel, with loss of filtration as group performance and system malfunctions. A PVC adhesive has been developed with superior performance. Slight degradation was detected, however, and a small amount of chlorine was releasedIchihara et al., 1993.

Materials to avoid in MISA and M85A fuel systems include magnesium and terne especially, bare aluminum, brass, zinc, zinc alloys, cadmium, some of the commercial organics, and bare steel in MISA Lash, 1993.

4.3.2 Ethanol

Ethanol, CZHSOH, a colorless liquid with boiling point 78 °C and density 0.79 g/cm’ Gordon and Austin, 1992.

For typical E,,85 85% denaturated ethanol gasoline blend fuels, conductivity will be the controlling factor the electrolytic corrosion, i.e., for electrically powered parts like fuel pumps, and may be the controlling factor for bimetallic and free corrosion Brinkman et al., 1994.

In Sweden, the bus company Stockholm Transport SL started a project in 1989involving 2 Scania buses using E95. Today, the fleet consists of 130 buses in Stockholm and also buses in other

Norrköping and Örnsköldsvik Stenbäck, 1996. Initially, the corrosion Swedish cities such as problems were in some casessubstantial but has now been solved, due to the replacement of critical parts over the years. The fuel tanks were initially made of carbon steel which were severely corroded. These were replaced with stainless steel and new tanks are now made of a polymeric material. Deposits were present on the fuel injectors initially used. These had to be replaced and also the injector delivery pipes. The replacement of the ignition improver also resulted in less fuel injectors corrosion and deposits at the fuel filter. This has also diminished the problem of smelling ecetic acid from exhaust gases, which was observed with the introduction of ethanol buses Wigrén, 1996. The experiences with the buses in Sweden shows thus that the use of ethanol may causecertain corrosion problems with standardvehicles but that replacement materials and technical solutions are available.

There was no evidence of significant differences in engine corrosion, oil or material compatibility between two identically equipped 1994 Geo Metros used in a comparative test of E95 and 87 pump octane number lead free gasoline. A slight stiffening of rubber fuel lines was noted in the ethanol vehicle. That vehicle had less deposits on the intake valve and in the combustion chamber area Jones et al., 1995. Regina Transit, Canada, has operated two ethanol fueled buses since March 1991. The service history has been very satisfactory, with few problems of any consequence.Some black discoloration has been observed the fuel, most probably originating from the interior of the fuel station dispensing hose, but vehicle operation does not seem to be affected King and Prakash, 1992. When a Briggs and Stratton 8hp engine was run on ethanol the tygon fuel line became severely discolored at the fuel entrance. The carburetor materials were unaffected but the exhaust valve/sparc plug electrode showed a light brown combustion deposit. Also, a corrosion test conducted by 3 months soaking in ethanol included several common fuel delivery materials. Viton,

cork carburetor gasket and PVC plastic were unaffected, the neoprene carburetor seal and fuel line showed some surface deterioration while the gasket paper became brittle Alexandrin and Schwalm, 1992.

The effect of gasohol gasoline-ethanol-water system on steel was examined. The wear rate of the steel increased with a decrease in sliding speed, particularly in gasohol containing hygroscopic water. The highest corrosivity found in gasohol containing 20 vol% ethanol and small amounts of dissolved water Yahagi and Mizutani, 1984.

Fuel lines and rails usually require an upgrade and stainless steel or glass filled poly phenylene sulfide PPS resin have demonstrated compatibility harsh environments. Testing in ethanol often shows that less costly materials that what would be required for methanol give acceptable results. Orings for sealing can be made of high fluorine content fluoroelestomers, which have demonstrated

a compatibility with alcohol fuels under varying conditions Cowart et al., 1995.

4.4 Ethers

Ethyl tertiary-butyl ether ETBE a potentially valuable blending stock for gasoline. In the U. S., tax incentives have been created to increase it’s economic viability because can be produced from isobutylene and agriculturally based ethanol. could be expected that ETBE forms peroxides when stored but tentative data suggeststhat peroxide formation not a problem Shiblom et al., 1990.

Gasoline containing 4.5 vol% methanol and 4.5 vol% gasoline-grade methyl tertiary butyl ether MTBE, aswell asother ethanol and methanol blends with a maximum methanol/ethanol content of 10 vol%, was used in vehicles from on—the-roaduse over several years. Each vehicle spent half of its time on base fuel and the other half on one of a variety of test fuels, which thought to closely represent actual customer use. At the end of the testing period 21000-85000 miles, depending on car, each vehicle had its entire fuel system pans removed for inspection. The carburetors were disassembled, fuel lines, both metal and rubber were inspected, fuel tanks were cut in half so that the terneplate on the inside of the tank could be visually inspected, and fuel pumps were disassembled. No increased corrosion of metals or deterioration of elestomers and plastics was observed in the alternative fuel blends, when compared to hydrocarbon-only fuels Miller et al., 1985.

In the development of a method for determining corrosivity, steel, copper, bronze, brass, and lead were tested in gasoline with and without additions MTBE. Both the commercial gasoline and the gasoline containing MTBE produced almost no metal corrosion Lebedev et al., 1986.

Compared to ethanol, MTBE and ASTM fuel C, no considerable detrimental effects were seen in ETBE due to corrosion of typical materials found fuel systems or swelling of polymeric and elastomeric parts Shiblom et al., 1990. Note, however, that weight changes, not corrosion rates, were used for evaluation of corrosion attack. This means that the data can be inconclusive different corrosion products are formed, depending on the fuel type.

4.5 Alkanes

The alkanes include methane ,CH4, as compressed natural gas CNG, liquefied natural gas LNG and biogas, and propane, CH3-CH2-CH3, as liquefied petroleum gas LPG. The corrosion problems related to distribution are limited. However, in the compression stage of CNG possible that water can condense, which can be a source for unexpected corrosion Nylund, 1996. This should not pose a problem since with today’s knowledge possible to ensure that the gas does not fall below the dew point.

Very little data are currently available regarding the CNG on engine durability. The data that exists indicate that the corrosion problems are less than for conventional fuels except for the case when higher exhaust temperatures increase the exhaust valve seatscorrosion. However, possible to overcome this problem using new materials for seatsand valves Unich et al., 1993.

CNG, LNG and LPG have roughly the same potential for reduced exhaust emissions Nylund and Kytö, 1993. Consequently, no increased atmospheric corrosion resulting from the use of these fuels

anticipated.

Biogas consists mainly of methane and therefore an adequate fuel for conventional internal combustion engines. However, the presence of hydrogen sulfide HZS in varying concentrations

100-10000 ppm can introduce significant reliability and durability problems for distribution, vehicle and environment the gas not properly cleaned. HZSgas highly corrosive and blow-by of unburnt charge past the piston rings and valve guides with the corrosion of vital engine components can cause an engine failure. Despite the HZS problem, economic features have essentially dictated that most current biogas combined heat and power CHP installations are based on adapted models of conventional four-stroke liquid fuel burning engines, running on untreated biogas. An alternative CHP application with good tolerance described, where the crankshaft assembly was not being exposed to significant HZS levels Doherty et al., 1993. With modern cleaning stations HZS should not be a problem for alkane based fuels but essential that a high cleaning-standard applied even to small-scale manufacturing units to avoid an H28 problem

. Laveskog, 1996.

4.6 Vegetable oil methyl esters

Whereas alcohol can be used modified sparc ignition or diesel engines, vegetable oils are suitable for direct use only in diesel engines Hohl, 1995. VME Biodiesel the alkyl esters of

or mono long chain fatty acids derived from renewablellipid resources. Numerous feedstocks for biodiesel exist with which methyl esters may be produced, including rape seed, tallow, soybean, canola, peanut, sunflower, cottonseed, safflower, coconut, palm, and used cooking oils Reece and Peterson, 1995. Experience have shown that as far as combustion concerned, one of the best

t ways to utilize alcohol in a diesel fuel to combine with a vegetable oil to make the corresponding ester of the vegetable oil. The most commonly usedester methyl ester -COOCH3, made by combining the vegetable oil with methanol Scholl and Sorenson, 1993. Even today, after a decade of research and development with esterified fuels there the misconception by the general .r public that the engine failure and excessive injector coking originally reported with raw vegetable oil has not been solved Reece and Peterson, 1995.

Biodiesel shows solvent activity when poured on some paints. While simple resin-paints are dissolved over time, 2-component epoxy resins and 2-component polyurethane paints can be used for safe coating. Korbitz W., 1995. A fleet test was carried out by the Australian Armed Forces concerning the practical application of RME rape oil methyl ester and UOME used cooking oil methyl ester. Aggressive reactions on military equipment such asclothing, tents, awnings, were not found Hohl, 1995. At the present time, methyl ester/diesel fuel blends are not deemed to be a viable masstransit transition fuel for Los Angeles basin and California conditions. This partly based on the fact that materials used in fuel transfer e. hoses exhibited SME canola oil methyl ester incompatibility signs Spateru and Romig, 1995.

Generally, engine corrosion seems to be similar to that of vehicles with diesel fuel Reece and Peterson, 1995. Limited engine durability testing showed no unacceptable engine corrosion with SME Spateru and Romig, 1995. However, pure RME seen to produce a light etching of polished steel and iron Laveskog, 1996. Engines and injection pumps of two different military trucks were dismantled after an operating duration of 40000 km and no significant difference between RME and diesel fuel could be observed regarding coking and corrosion behavior. As the cold filter plugging point of RME results in early plugging of the fuel filter at low ambient temperatures, restricted driveability has to be expected Hohl, 1995. Phosphorous and sulfur are the principal for decreasing the lifetime of the modern catalytic The low sulfur

agents converter. content of biodiesel an important asset, however, today’s low sulfur content diesel#l and the phosphorous content of RME may actually result in a decrease of the lifetime when using RME, compared to diesel. Presently and based on a rather limited trial data so far a low iodine value recommended since higher values could result in polymerization when traces of fuel are moving

down the cylinder into the motor-oil during the combustion process, which could damage the engine. This low iodine level met by e. g. RME. Biodiesel has to some extent solvent properties and certain elestomers, such as nitrile-rubber and styrol-rubber develop a weakened structure. recommended to check carefully the rubber materials used in a vehicle and to exchangenot suitable parts to fluor-rubber materials, e. Viton A, which show sufficient resistanceto biodiesels’s solvent properties Korbitz W., 1995.

The practically sulfur-free biodiesel causessubstantial reductions of SO, exhaust emissions as one key advantage to fossil diesel of standard European quality Korbitz W., 1995. Both RME and UOME have significantly lower sulfur content, compared to delivery instructions for diesel oil in the Australian Military Hohl, 1995. However, diesel#1, which used in Sweden, has a lower sulfur content. SME ad CME canola oil methyl ester/diesel blends emit greater amounts of NO, than diesel alone Spateru and Romig, 1995.

5 Gaps of knowledge

Very little research has been done on the corrosive effect of alternative fuels, except the alcohols. The main reasonfor this can be that few problems have arisen with the practical use of these fuels ethers, alkanes, and vegetable oil methyl esters. The remaining gaps of knowledge all concerns alcohols. should be noted that the results from this report are basedfrom information available in the literature and, to a limited extent, from personal communications. The present survey mainly basedon data published in the literature. a large scale use of certain alternative fuels would be considered in Sweden an inventory of practical corrosion and materials experience available, especially other countries, recommended.

Alcohols have received considerable attention as alternative fuels and their corrosivity well established. often the presence of small amounts of contaminants that are responsible for the corrosion and absolutely essentialto specify the levels of these. Alcohols are hygroscopic and the water content an important factor for the corrosivity but the, effect complicated and needs further studies. important to distinguish the effect of water content in alcohol and the effect of water as a separatephase.

More testing needed for materials that are intended to be used in the distribution chain but would be premature to perfonn such testing before contaminant levels in the fuels have been standardized. Also, an inventory of the materials in use today as well as the expected rate of replacement essential information a detailed impact analysison the distribution system should be made. With today’s knowledge possible to construct a vehicle that can be run on alcohol without significant corrosion problems. Very little known about the corrosivity of aldehydes and organic acids. Consequences to construction materials and historical monuments should be investigated further, an increased use of alcohols could significantly increase the levels of these pollutants in the urban area.

6 Conclusions

With the introduction of alternative fuels new corrosion problems can be expected, which are given below, but these are generally small except for the alcohols. The corrosion problems associated with alcohols can be eliminated by proper choice of construction materials. Less costly materials give often acceptable results in ethanol, compared to those required for methanol.

The corrosivity of alcohol blends varies considerable with the composition of the fuel, especially contaminants such as chloride, sulfur, and water. essential to specify levels of these contaminants in order to predict the corrosive behavior of a specific blend. For metals, blends with high alcohol contents are most aggressive and for elastomers 20-30% alcohol usually the most reactive blend. In engines, methanol more aggressive than ethanol due to the formation of formic acid as a combustion product. The impact on the corrosivity of the enviromnent comparable to or lower than that resulting from the use of conventional fuels, and that also true for the production of aldehydes and organic acids, provided that modern catalysers are used. However, emissions and spillage of unburt alcohol are not negligible. atmospheric transformations to aldehyde or organic acid could be significant important to investigate the detrimental effects of these pollutants since the effects are relatively unknown today.

Ethers, mainly MTBE and ETBE, can be blended into standard gasoline to a oxygen content of approximately 3 wt%. No increased deterioration as a result of this action can be anticipated. The emissions are comparable to those from alcohols. As an additive to gasoline in this concentration range better from a corrosion point of view to make an ether of the corresponding alcohol before blending.

The data that exists for methane and propane indicate that the corrosion problems are less than for conventional fuels for the distribution system, use, and impact on environment. The only potential corrosion problem with compressednatural gas water condensesbut that can be avoided by not letting the gas fall below the dew point. Biogas similar to natural gas except that the HZS level much higher, which makes essential that a cleaning standard similar to that of CNG applied.

Spill from fuel filling of RME rape oil methyl ester and other vegetable oil methyl esterscan cause fading of paints. For the engine, the use of RME as alternative to diesel will not result in any significant increase in corrosion and the low sulfur content increases the life-time of the catalyser. The low sulfur content also results in lower S02 emissions which compensates the increased N0, emissions, resulting a total minor impact on the atmospheric degradation of materials.

The present survey mainly basedon data published in the literature. a large scale use of certain alternative fuels would be considered in Sweden an inventory of practical corrosion and materials 2 experience available, especially in other countries, recommended.

ä 7 Acknowledgments

g Dr. A. Laveskog, MTC, Sweden are gratefully acknowledged for valuable discussionsand Mrs K. ’ Eistrat, Swedish Corrosion institute for performing the literature search. This work partially financed by the Swedish Department of Environment.

8 References

Ahlvik P., Almén J., Grägg K, and Laveskog A. Avgasemissionermedalternativabränslen AB SvenskBilprovning,Motortestcenter,1996

Alexandrian M. and Schwalm M. Comparisonof ethanolandgasoline automotivefuels.as Am.Søc.Mech.Eng.,92-WA/DE-15,ppl-10, 1992

Black F. Anoverviewof thetechnicalimplicationsof methanolandethanol highwayas motorvehiclefuels.

Alternalefuelr, decadea sucessandpromise,SAEPT-48,pp.119-148,1994SAE Paper912413,1991

Brinkman N., Halsall R., Jorgensen W., and Kirwan E. Thedevelopmentof improvedfuelspecificationsfor methanolM85 andethanolE485

Alternatefuels, decadeofa sucexsandpromise,SAEPT-48 pp.23-36,1994SAE Paper940764,1994

, Brossia C. S. and Kelly R. G. Theeffectsofimpuritiesonthecorrosionbehavior iron in methanolicsolutionsof 6"‘SAEAutom.Corr.Prev.Conf.Expøs.,Issue9312,ppl73-l83, 1993

Cowart S., Boruta W. E., Dalton D., Dona R. F., Rivard F. L., Furby R. S., Piontkowski

A., Seiter R. E., and Takai R. M. Powertraindevelopment theof 1996FordflexiblefuelTaurus Prøc.SAEInt. Alt. FuelsConf.,SAEP-294,Paper952751,pp.115-128,1995

Davis S. P., Roudabush L. A., and Adonyi Y. Hot-diptin coatedsheetevaluationsfor flexiblefueltank applications 6" SAEAutam.Carr.Prev.Conf.Expas.,Issue9312,pp1408—1417,1993

DECHEMA Corrosion Handbook Alkanols V01. pp.175-222,DACHEMAandVCH, Frankfurt.1990

DECHEMA Corrosion Handbook Methanol Vol. pp.1-161,DACHEMAandVCH, Frankfurt,1991

Doherty K., Blair G. P., Douglas R., Kee R., and Purdy Theinitial developmentof two-strokecyclebiogasenginea inAlternatefuels, decadea sucessandpromise,SAEPT-48,pp.439-446,1994SAE Paper932398,1993

Egebäck K.-E. and Pettersson E. Researchon aScania liter ethanolfueledbusenginell TekniskaHögskolaniLuleå,TULEA 1996:13, p.,64 1996

Fernandes E. G. and Johnson D. Designguidelinesfor methanolrefuellingstations- 1992 Prøc.SAEInt. Fuel:Lubr.Meet.Expos.,SAEPaper922275,pp.916, 1992

Gordon A. S. and Austin T. C. Alternativefuelsfor mobiletransport Prog.EnergyCambuxl.Sei.,Vol. 18,pp493-517,1992

Hahn H. N. Externalcorrosionresistanceandinternalfuelcompatibilityof prepaintedzinc-nickelfor fueltankapplications 6" SAEAutøm.Corr. Prev.Conf.Expøs.,Issue9312,ppl43-152,1993

Hawke D. L. compatibility of magnesiumalloyswithmethanol—containingfuels SAEInt. Cangr.Expøs.,Issue8600,pp22l4-2221,1986

Hemsley G. V., Unnasch S., and Shotwell, A. E. Demonstrationof alternativefuelstechnologyin diesel-poweredcargohandlingequipment Proc.SAEInt.Alt. FuelsConf.,SAEP-294,Paper952752,pp.129-140,1995

Hohl G. H. Rapeoil methylesterRME andusedcookingoil methylesterUOME asalternativefuels Prae.SAEInt.Alt. FuelrConf.,SAEP-294,Paper952755,pp.163-170,1995

lchihara T., Hashimoto S., and Yamakawa Developmentof PVCa adhesivefor fuelfilters compatiblewith methanolfuels SAEInt. Congr.Expos.,Issue9301,ppl057-1069,1993

l Jones B., Ready K., Bach R., Hansen D., Kaitala E., Larson J., Morales J., and ReeseC. § A comparativeanalysisof ethanolversusgasolineasafuel in productionfour-strokecycleautomotiveengines Proc.SAEInt. Alt. FuelsCønf.,SAEP-294,Paper952749,pp.95102, 1995

Kaskavaltzis C., Elliot D., and Topaloglu T. A demonstrationof methanol-poweredbusesin Windsor,Ontario

Alternatefuels, decadea sucessandpromise,SAEPT-48,pp.3-14,1994SAE Paper942314,1994 § King L. and Prakash c. B. ç Fieldtrials of ethanolin transitbuses i Alternatefuels,adecade sucessandpromise,SAEPT-48,pp.111-117,1994SAE Paper922272,1992

Korbitz, W. Statusanddevelopmentof biodieselproductionandprojectsin Europe Prøc.SAEInt. Alt. FuelsConf.,SAEP-294,Paper952768,pp.249-254,1995

Lall C. and Klar E. Thecorrosionresistanceof P/M stainlesssteelsandselectedalloysin methanol-basedfuels SAEInt. Congr.Expøs.,Issue9301,pp577-584,1993

Lash R. Thecorrosionbehaviorof metals,platedmetals,andmetalcoatingsin methanol/gasoline mixturesfuel 6"’SAEAutom.Corr. Prev.Canf.Expos.,Issue9312,pp153-171,1993

Laveskog A. MTC, Sweden.Personalcommunication,1996

Lebedev S. R., Bunnistrov O. A., Ivleva O. F., and Vazhnik E. Y. Methodfor determiningcorrosivityof gasolinecontainingsyntheticcomponents Chem.Technol.FuelsOils,Vol. 22, No.5-6,pp284-286,1986

Miller D. J., Drake D. A., DeJovine M., and Yogis G. Materialcompatibilityanddurabilityofvehicleswith methanol/gasolinegradetertiary butyl alcoholgasolineblends SAE,Paper841383,28p,1985

Naegeli D. W. Combustion-associated inwear alcohol-fueledsparkignitionengines SAEConf.Expos.Ful. Transp.Technol.,Issue8900,pp618-627,1989

Niwa K. and Inoue S. AdvanceoftechnologyonmethanolfuelsandmethanolvehiclesinJapan Proc.SAEInt. Alt. FuelsConf..SAEP-294,Paper952753,pp.141-152,1995

Nylund N.-O. and Kytö M. Propanefueledheavy-dutyvehicles

Alternatefuels, decadeofa sucessandpromise,SAEPT-48,pp.345-353,1994SAE Paper932817,1993

Nylund, N.-O. VTT, Finland.Personalcommunication,1996.

Otto K., Carter III R. 0., Gierczak C. A., and Bartosiewicz L. Steelcorrosionbymethanolcombustionproducts:enhancementandinhibition SAEPaper861590.PD6.1034-6.1043,1986

Persson D. SwedishCorrosionInstitute.Personalcommunication,1996

Reece D. L. and Peterson C. L. Biodieseltestingin twoon-roadpickups Prøc.SAEInt. Alt. Fuel:Conf.,SAEP-294,Paper952757,pp.171-179,1995

Richert H., Nilsson P. H., and Bertilsson B.-I. Studieavmetanolsochetanolsegenskapersommotorbränsle STU,Report86-3096,59p,1990

Schindewolf and Currie D. R. Physicalpropertyconsiderationsfor engineeringplasticsandelastomersin thealternatefuel environment SAEInt. Congr.Expøx.,Issue9000,pp664-674.1990

Scholl K. W. and Sorenson S. C. Combustionof soybeanoil methylester ain directinjectiondieselengine

Alternatefilels, decadea :ucesxandpromise,SAEPT-48,pp.555-567,1994SAE Paper930934,1993

Shiblom C. M., Schoonveld G. A., Riley R. K., and Pahl R. H. Useof ethyI-t-butyletherETBE asagasolineblendingcomponent in Alternatefuels,adecadeofsucessandpromise,SAEPT-48,pp.183-192,1994SAE Paper902132,1990

Spataru A. and Romig C. Emissionsand engineperformancefrom blendsof soyaand canolamethylesterswith ARB#2 dieselin a DDC 6V92TAMUI engine Proc.SAEInt. Alt. FuelsConf.,SAEP-294,Paper952388,pp.191-201,1995

Stenbäck E. SL, Stockholm.Personalcommunication,1996

Tidblad and Kucera V. Theroleof NO andO, in thecorrosionanddegradationof materials SwedishCorrosionInstitute,1996

Unich A., Bata R. M., and Lyons D. W. Naturalgas:a promisingfuel for C. engines

Alternatefuels, decadeofsucessandpromise,SAEPT-48,pp.291-3011994SAE Paper930929,1993

a ,

Wigrén L. Scania,Katrineholm.Personalcommunication,1996

Wing L. M. and Evans G. L. Materialsselectionfor gasoline/methanolblendfuelsystems SAEInt. Congr.Expos.,Issue9301,pp566576,1993

Yahagi Y. and Mizutani Y. Corrosivewearof steelin gasoline-ethanol-watermixtures Wear,Vol. 97.No. ppl7-25, 1984

Provmetoder och emissioner vid användning av

alternativa motorbränslen Karl-Erik Egebäck, Tekniska högskolan Luleå, Roger Westerholm, Stockholms Universitet.

Stockholm1996

PROVMETODEDER OCH EMISSIONER VID ANVÄNDNING

AV ALTERNATIVA MOTORBRÄNSLEN

Figekörcykelnföruasmlngavtungafordonpå chassidynamomoter

11as

RAPPORT FÖR ALTERNATIVBRÄNSLEUTREDNINGEN AV KARL-ERIK EGEBÄCK OCH ROGER WESTERHOLM Institutionen för Arbetsvetenskap, Avdelningen for Miljöteknik Tekniska Högskolan i Luleå, 971 87 LULEÅ #Institutionen för Analytisk kemi, Arrheniuslaboratorierna lör Naturvetenskap Stockholms Universitet, 106 91 STOCKHOLM

PROVMETODEDER OCH EMISSIONER VID ANVÄNDNING

AV ALTERNATIVA MOTORBRÄNSLEN SAMMANFATTNING 1

INLEDNING 2 2. STANDARDISERADE PROVMETODER FÖR REGLERADE AVGAS- KOMPONENTER 3

BEGRÄNSNINGAR HOS STANDARDISERADE PROVMETODER

3.1 Vad representerarkörcykeln 19

3.2 Klimatets och andra faktorers påverkan på emissionerna 22

3.3 Transformationen avemissioner/0mvandlingsprodukter 23 4. ICKE REGLERADE AVGASKOMPONENTER 24 5. METODER FÖR KARAKTÄRISERING AV ICKE REGLERADE AVGASKOMPONENTER OCH BIOLOGISKA EFFEKTER 27 6. PROBLEM VID TILLÄMPNING AV KONVENTIONELLA MÄTMETODER

VID

UTVÄRDERING Av ALTERNATIVA DRIVMEDEL

29 7. SLUTSATSER 33

LITTERATURREFERENSER 36 BILAGA FÖRKORTNINGAR OCH FÖRKLARINGAR

40 BILAGA EUIECE-STANDARDS 41

Lätta fordon.

Tunga fordon

OCH EMISSIONER VID ANVÄNDNING PROVMETODEDER

ALTERNATIVA MOTORBRÄNSLEN

AV

FÖR ALTERNATIVBRÄNSLEUTREDNINGEN

RAPPORT

AV

KARL-ERIK EGEBÃCK OCH ROGER WESTERHOLM

Institutionen för Arbetsvetenskap, Avdelningen for Miljöteknik

Tekniska Högskolan i Luleå, 971 87 LULEÅ

#Institutionen för Analytisk kemi, Arrheniuslaboratorierna för Naturvetenskap

Stockholms Universitet, 106 91 STOCKHOLM

SAMMANFATTNING Vid utveckling nya motorer eller avgasrenande utrustning är det viktigt att kunna

av kontrollera effekten av utvecklingen genom emissionsmätningar på motorn eller fordonet. Metoderna för emissionsmätningar på bensin och dieseldrivna fordon har utvecklats under en relativt lång tid och de har revideras i takt med att förutsättningen för emissionsmätningama har ändras. Då det gäller mätningar på motorer och fordon som drivs med alternativa drivmedel har inte motsvarande metoder utvecklats. Vanligen sker idag emissionsmätningama enligt samma metoder i fallet med alternativa bränslen som i fallet med konventionella drivmedel bensin, dieselolja. Att så sker är inte tillfredsställande p g a att det är stora skillnader i emissioner mellan alternativa och konventionella drivmedel. l rapporten diskuteras behovet av att bestämma utsläppen av även andra ämnen än de som betecknas reglerade föroreningar kolmonoxid, kolväten, kväveoxider och partiklar. Omfattningen av mätningar för utvärdering av olika alternativa bränslen har angivits i tabeller och dessa visar att behovet av mätningar styrs av den typ av bränsle som används. Ett komplext bränsle kräver generellt sett ett mer omfattande mätprogram än ett kemiskt enklare bränsle. Emellertid kan även andra kriterier än bränslets komplexitet styra behovet av omfattning och mätning. Så finns i fallet med alkoholdrift ett uttalat behov av mätning av aldehyder p g a att en större mängd aldehyder bildas under förbrärmingsprocessen av en alkohol än om tex biogas förbränns i motorn. En prioritering av vilka ämnen som mätprograrnmet omfattar behöver emellertid inte betyda att ämnen som tex fonnaldehyd inte behöver mätas vid gasdrift. Beroende på motoroch avgasreningskoncept kan fonnaldehyd behöva mätas också i det fallet, även om behovet inte är lika starkt som i fallet vid alkoholdriñ.

Den prioritering som föreslagits i rapporten ger en möjlighet till att inom vissa ramar bestämma mätprogrammets omfattning från fall till fall. Beslutet om omfattning bör dock

grundas på en teknisk/vetenskaplig bedömning. Att utveckla metoder för provtagning och analys av föroreningskomponenter i avgaserna kräver en experimentell verksamhet. Därför har projektarbetet inte lett ända fram till fullständiga förslag till mätmetoder. Ett sådant utvecklingsarbete kvarstår att utföras och bedöms som angeläget.

I rapporten ges förslag till testmetodik som föregår en utvärdering av vilka emissioner och miljö/hälsoeffekter ett bränsle eller bränsleblandning kan Test och utvärdering utförs i

en ge. olika steg som följer en bestämd ordning. Första steget utgörs serie enklare test

av en som följs av ett mer omfattande testprogram om utvärderingen av de utförda enklare testen uppvisar sådana resultat att ett godkärmande inte kan Utvärderingsplanen möjlighet

ges. ger till att ytterligare test utförs om detta anses nödvändigt.

Projektarbetet har utförts på initiativ av Miljödepartementet inom för Utredning

ramen om alternativa bränslens och blandbränslens miljöegenskaper mm M1995:6.

INLEDNING

Uppdraget från Altemativbränsleutredningen har varit att utvärdera metoder för provtagning, analys och karakterisering av emissioner vid användning sådana alternativa bränslen och

av bränsleadditiv som metanol, metyl tertiär-butyleter MTBE, etanol, etyl tertiär-bytyleter ETBE, rapsmetylester RME, naturgas, dimetyleter DME, biogas och motorgas LPG. Av dessa bränslen och bränsleadditiv skulle bränslena metanol och etanol och troligen även DME och bränsleadditiven MTBE och ETBE kunna tillverkas förnybar råvara. Det är

av självskrivet att biogas och RME baseras på förnybar råvara.

Utgångspunkten för utredningen har varit att först och främst bedöma vilka emissioner,

som kan vara högt prioriterade vid karakterisering emissionema, när de olika bränslena används

av till förbrärmingsmotorer. En bedömning har också gjorts fördelar och brister hos de i dag

av använda metoderna för mätning av reglerade och icke reglerade emissioner. I de fall det finns brister hos dagens använda metoder har förbättringar föreslagits och därvid framförallt för mätning emissioner, som kolväten där flera olika föreningar representerar ett totalutsläpp.

I utredningen har begreppet karakterisering

används i sammanhang då det gäller att ge en mer komplett bild av både de emissioner är underställda lagstiftning och benämns

som som reglerade emissioner och sådana som inte reglerats genomlagstiftning och benämns

som icke reglerade emissioner". Metoder används vid mätning emissioner i samband med

som av godkännande certifiering av ny bilmodell eller motortyp och benämns

- - ny som "standardiserade mätmetoder" har varit föremål för bedömning i denna utredning. Vidare har metoder presenterats som föreslås bli använda för omfattande karakterisering

en mer av emissionema i anslutning till en bedömning av emissionemas eventuella hälsorisker och miljöeffekter.

År 1992 uppskattades antalet cancerfall i Sverige förorsakade av luftföroreningar i svenska tätorter till cirka 500 personer per år Törnqvist and Ehrenberg, 1994. Ungefär hälften

av dessa cancerfall kan botas vilket resulterar i att ungefär 250 personer avlider år till följd

per av luftföroreningar i svenska tätorter. Utifrån teoretiska och statistiska fel är osäkerheten

en

faktor 3 i dessa siffror Törnqvist and Ehrenberg, 1994. Hälsoeffekter från fordonsavgaser tex

och allergier bedöms så stora att de inte kan lämnas utan åtgärd vid jämförelse cancer vara med vad tillämpas inom strålskyddet i fråga om allmänhetens risker vilket är 1-10

som cancerdödsfall 100000 och år Ehrenberg, 1995. Med detta som bakgrund är det

per personer

stor vikt att reducera miljö och hälsoeffekter från fordonsemissioner mer än vad som följer av

de emissionskrav införts. Därför är det viktigt att utvärdera potentialen för alternativa av som drivmedel med avseende på detta. Det bör starkt framhållas att val av bränsle starkt påverkar emissionsprofrlen från motorn. Vidare är det nödvändigt att poängtera att för erhålla hela miljö- och hälsopotentialen från ett drivmedel är det av absolut av största vikt att motorn anpassasoch utvecklas matchas för detta bränsle. Detta betyder att det är mycket svårt att jämföra olika bränslealternativ därför att de undersökta motorerna befinner sig på olika nivåer av anpassning och motorutveckling och ger således optimalt låga emissionsnivåer från respektive bränslealtemativ.

I det här sammanhanget kan det också pekas på att de skärpta emissionskraven lett till att andelen personbilar med 3-vägskatalysator ökat kraftigt. Därmed har emissionsnivåema sjunkit till en nivå där dagens mätmetoder behöver anpassas för att noggranna emissionsmätningar skall kunna utgöras. Tilläggas kan att intresset under de senaste åren särskilt riktats mot den s k kallstartsemissionen och att även mäta denna kommer att innebära en betydande förändring av standarden för avgasprovet.

Kallstartsemissionen är det bidrag till bilens avgaser, som kan hänföras till att bilens motor inte är varrnkörd vid starten. Relativt sett är kallstartsemissionen särskilt påtaglig hos bilar med katalysator p g a att katalysatom och andra delar i systemet måste nå en relativt hög temperatur 250-300 °C för att fungera. Eftersom kallstartsemissionen ökar med sjunkande temperatur hos motor- och katalysatorsystem är det viktigt att emissionsmätningarna sker vid temperaturer som är lägre än en temperatur som ligger mellan +20 +30°C som gäller för det

standardiserade provet idag. För undvikande av missförstånd bör nämnas att kallstartsemissionen av kolväten HC och kolmonoxid CO generellt sett är störst hos bilar utan katalysator i absoluta tal räknat, men att problemet uppmärksammats särskilt för bilar med katalysator till följd av att emissionsnivåema är låga när bilens motor och katalysatorsystemet nått normal driftstemperatur.

STANDARDISERADE PROVMETODER FÖR REGLERADE AVGAS-

KOMPONENTER

Kravet på den standardiserade metoden för mätning av föroreningsutsläpp från motorfordon är att den skall definiera inte bara hur provtagningen och avgasanalyserna skall utföras utan också hur fordonet skall köras, vilken utrustning som skall användas och i vilken ordningen mätningen skall utföras. Hos metoden beskrivs också hur utvärderingen av mätresultaten skall utföras. Det finns också krav på noggrannheten hos mätningen och dess resultat och detta för att en eventuell upprepning av mätningen i det aktuella laboratoriet eller i ett annat laboratorium skall ge mätresultat som ligger på samma nivå som den först utförda mätningen. Även andemeningen vid utvecklingen mätmetoden har varit, att resultaten från

om av mätningen skall spegla emissionerna vid körning i verklig trafik är det givetvis inte möjligt att tillfredsställa den ambitionen med de restriktioner som gäller för den standardiserade metoden. Visserligen kan samma typ av instrument och övrig utrustning användas på olika

håll i världen, men det är inte rimligt att tro att ett körrnönster som utvecklats för att spegla driftsförhållandena i t ex Los Angeles eller i tätbefolkade stadskämor i Centraleuropa skall motsvara driftsförhållandena i t ex de nordiska länderna. Klimatet är också olika i olika delar av världen, vilket inte heller återspeglas hos mätmetoden.

Man kan fråga sig varför metoden för kontroll av föroreningsutsläpp inte bättre än som nu är fallet anpassas till det egna landets förhållanden vad gäller bl a driftscykler, klimat mm. Den främsta anledningen till detta är att bilen är en produkt som saluförs på en internationell marknad och att det därför är ett starkt krav från bilfabrikantema att avgaskrav som påverkar bilens konstruktion harmoniseras så långt som möjligt.

Av vad som sagts här ovan framgår att kravet på noggrannhet och repeterbarhet hos den standardiserade mätmetoden är starkare än kravet på att resultaten från mätningen skall representera utsläpp i verkliga trafikmiljöer. Detta skall inte tolkas som att resultaten inte kan utnyttjas för bedömning av effekten av åtgärder i fonn av krav på begränsning av utsläppen. Detta kan ske genom bl a relativa jämförelser av emissionsnivåer. I ett följande avsnitt kommer standardiserade avgasmätningar att närmare beskrivas. Här skall bara kort nämnas att mätmetodema förbättras successivt och att bl a de europeiska mätmetodema for lätta respektive tunga fordon reviderats så att den for lätta fordon speglar hastigheten till 120

upp km/h och att för tunga fordon kommer att innehålla körcykler med transienter. Litteraturreferenser, Egebäck, 1990; Egebäck och Westerholm, 1994; Westerholm och Egebäck, 1994; Laveskog 1995.

1 Standardiserade mätmetoder för emissioner

Kalifornien var först med att utveckla en metod för avgasmätningar, vilket skedde under de första åren av 1960-talet. I ljuset av den mångåriga utvecklingen förbrärmingsmotorer och

av de mätmetoder som utvecklats för det ändamålet har alltså metoderna för avgasmätningar en förhållandevis kort historia. Sedan de första metoderna utvecklades har emellertid rätt mycket hänt instrument- och utrustningsmässigt. Däremot har man, som redan påpekats, fastnat i modellen att låta en körcykel representera könnönstret för bilen.

Rutinmässigt mäts genom de standardiserade avgasproven de reglerade emissionema koloxid CO, kolväten HC och kväveoxider NOX och vid mätning på dieseldrivna fordon även partiklar. Vanligen mäts även emissionen av koldioxid CO2 och bränsleförbrukningen vid provet. Vid avgasmätningar på lätta bensindrivna fordon brukar man ofta inte mäta bränsleförbrukningen med flödesmätare eller på annat sätt utan den beräknas med hjälp formel

av en som baseras på mätning av emissionen av CO, HC och CO2. Det här sättet att beräkna bränsleförbrukningen benämns k0lbalansmetoden, dvs att antalet kolatomer som tillförs motorn som bränsle också släpps ut från motorn i form av CO, HC och CO2 SNFS 1987:3; SNFS 1989:8. För att få en bas att gå ut från vid genomgången av kraven på standardiserade mätmetoder har flera föreskrifter från Statens naturvårdsverks författningssamling studerats SNFS 1987:3; SNFS 1989:8; SNFS 1992:4; SNFS 1994:10; SNFS 1991:11; SNFS 1992:11; SNFS 1994:12.

Av olika skäl, varav ett kan ha med konkurrensen mellan bilindustrin i USA Japan Europa

- att göra, har olika standardiserade metoder utvecklats för de olika områdena. Till följd av att vi här i Sverige redan tidigt applicerat USA-metoden i lagstiftningen för lätta fordon kommer den metoden att beskrivas här tillsammans med USA-metoden för tunga fordon. I och med att Sverige nu är med i EU kommer fortsättningsvis EU-kraven att tillämpas och därmed också de europeiska metoderna for emissionsmätningar. Som redan tidigare påpekats har metoderna vidareutvecklats genom åren och även vad gäller detaljer, som till alla delar inte tas i

upp beskrivningen.

2.1.1 Metoder för avgasmätningar på lätta fordon

Som redan påpekats har olika mätmetoder utvecklats för Europa- och USA-marknadema. Typen av körcykel som gäller för respektive prov är idag den största skillnaden. I följande stycken ges en kort beskrivning av de USA- respektive ECE R15-provet För att få ett visst perspektiv vad gäller utvecklingen av emissionskrav och mätmetoder lämnas korta redogörelser över viktiga föreskrifter som tidigare gällt och nu gäller i Sverige och särskilt vad gäller fordonsgrupper som täcks av föreskrifter och mätmetoden.

4112; Enligt Naturvårdsverket föreskrifter A12 SNFS 1987:3 som gäller bilar 1989 års

0 m modell definieras lätta fordon som motorfordon med motor för tändstiftständning bensindrivna och t ex LPG-drivna fordon eller fordon med motor för kompressionständning dieseldrivna fordon. Undantagna från föreskrifterna är motorcyklar och andra motorfordon med;

en maximal fordonshastighet S 50 km/timme;

-

en totalvikt överstigande 3 500 kg;

-

en differens mellan totalvikten och tjänstevikten på mer än 690 kg.

-

Mätmetoden motsvarar den som gäller i USA och omfattade Urban driving cycle, Figur.1 Stadskörcykel och Highway driving cycle, Figur 2 Landsvägskörcykel.

A13; Utgör en ändring av A12 och de tillägg som gjorts gäller krav för vissa fordon

som betecknas 1992 eller senare års modell med undantag av motorcyklar och andra motorfordon med;

en maximal fordonshastighet s 50 km/timme;

-

en totalvikt överstigande 3 500 kg;

-

Kraven tillämpas på bilar av två kategorier:

Grupp L1: Bilar med en skillnad mellan totalvikt och tjänstevikt på 690 kg eller mindre. Grupp L2: Bilar med en skillnad mellan totalvikt och tjänstevikt över 690 kg.

Genom A13 infördes flera viktiga tillägg till A12 varav införandet L2 har

av en ny grupp nämnts. Därigenom inkluderades i avgaskraven den grupp fordon, tidigare hade

som undantagits från avgaskraven. Anledningen till att dessa grupp fordon fick bilda en egen

att avgasgränsvärdena lades på en något högre nivå än gränsvärdena för grupp L1. grupp var Å andra sidan skärptes hållbarhetskraven for L2 gentemot L1 så tillvida att hållbarhetskraven för L2 sträcker sig över 11 år eller 200 000 km, vilketdera uppnås först. Motsvarande för Grupp Ll är 5 år eller 80 000 km.

Föreskrifterna enligt A12/Al3 har tillämpats fram till 961001.

A11; Enligt A14 SNFS 1992:4 omfattar nya lätta personbilar och lätta lastfordon som skall hänföras till miljöklass 1 eller 2 enligt 8 § i bilavgasforordningen". För bilar som tillhör klass 3 gäller A12 med ändringar enligt A13.

Föreskriften gäller bilar med motor for tändstiftständning t ex bensindrivna, gasdrivna, alkoholdrivna fordon eller elhybrid fordon eller fordon med motor för kompressionständning t ex dieseldrivna, alkoholdrivna fordon eller elhybrid fordon. Undantagna är motorcyklar och andra motorfordom med;

en maximal fordonshastighet S 50 km/timme;

-

en totalvikt överstigande 3 500 kg.

-

Fordon som omfattas av kraven har indelats i följande tre grupper:

Grupp Fordon med en differens mellan totalvikten och tjänstevikten 690 kg eller mindre; Grupp 2: Fordon med en differens mellan totalvikt och tjänstevikt över 690 kg och

en totalvikt som inte överstiger 2 700 kg. Grupp 3: Fordon med en differens mellan totalvikt och tjänstevikt på mer än 690 kg och

en totalvikt på mer än 2 700 kg. Efter överenskommelse med Naturvårdsverket kan andra grupper av fordon få förekomma.

Anledningen till att fordonen delats upp i två grupper är att emissionsgränsvärdena är olika för de olika grupperna. De är lägst for grupp Ll och högst for grupp L2. Dessutom är varje grupp av fordon uppdelad i tvâ klasser C1 och C2 med följande emissionskrav:

Tabell Emissionsgränsvärden för fordon i kategori C1 i grupperna L1 L2 och L3 g/km.

,

Intermediate useful life Full useful life Fordons- HC NMOG CO NOX PM NOXZ HC NMOG CO NOX PM NOXZ SWPP

‘Non-methane organicgases. zHigwaydriving cycleLandsvägskörcykel. Test vid -7°C.

En period på5 åreller 80 000 km för Ll, L2 och L3.

En period på l0 år eller 160 000 km beroendepå vilket somuppnås först för Ll och L2 och en period på ll år eller 200 000 km beroende vilket uppnås först for L3.

som

HQ; avser Organic Material Hydrocarbon Equivalent OE hos ett metanoldrivet fordon utgörs av summan av mass of carbon of non-oxygenated HC, metanol och formaldehyd i ett avgasprov uttryckt somgasoline-fueled vehicle HC equivalent.

Qransxärdçn fo fgnnaldehyd vid prov enligt Urban driving cycle S1gd§kQ"gy|g§| vid

FörLl-fordon: 9mg/km Intermediate usefullife och 11mg/km Full usefullife. För L2-fordon:11mg/km Intermediate usefullife och 14mg/km Full usefullife. FörL3-fordon: 14mg/kmIntermediate usefullife och 17mg/km Full usefullife.

Tabell Emissionsgränsvärden för fordon i kategori C2 i grupperna Ll, L2 och L3 g/km.

I "Intermediate useful life Full useful life Fordons—HC NMOG‘ CO NOX PM NOXZ HC NMOG CO NOx PM NOXZ SWPP

Ll 0,25 0,16 2,1 0,25 0,05 0,33 0,19 2,6 0,37 0,06

- l L2 0,50 0,20 2,7 0,43 0,05 0,50 0,25 3,4 0,61 0,06 1,2

L3 0,50 0,20 2,7 0,43 0,06 0,50 0,25 4,0 0,61 0,06 1,2

"’Non-methanemorganicgas. 21-Iigwaydriving cycle Landsvägskörcykel.

En period på 5år eller 80 000 km för Ll, L2 och L3. Eull useful life; En period på 10år eller 160 000 km beroende vilket som uppnås först för Ll och L2 och en period 11 år eller 200 000 km beroende vilket somuppnås först FörL3.

i; avser Organic Material Hydrocarbon Equivalent OE hos ett metanoldrivet fordon och utgörs av summan av mass of carbon of non-oxygenated HC, metanol och forrnaldehyd i ett avgasprov uttryckt som gasoline-fueled vehicle HC equivalent. l l l .. .. . - - as - - 9a n .. n i -

FörLl-fordon: 9mg/kmIntennediate usefullife. FörL2-fordon: 11 mg/kmIntermediate useful life. FörL3-fordon: 14mg/km"Intermediate usefullife.

Föreskriften A14 omfattar en mängd olika krav som inte redogöras för här men det kan vara värt att nämna en metod deñnierats for bestämning av Reactivity Adjustment Factor RAF. Den metod som beskrivits bör kunna användas även vid andra undersökningar och utvärderingar alternativa bränslen än de som är kopplade till A14-kraven.

av

Som framgår ovanstående redogörelse för A14-föreskriftema finns i Sverige ännu så länge

av möjligheten för bilfabrikanten att låta godkänna en grupp fordon av samma motorfarnilj enligt krav, som är strängare än de obligatoriska avgaskraven. C1 enligt ovan motsvarar kravnivån TLEV Transient Low Emission Vehicles i Kalifornien och C2 kravnivån USA 1994.

Efter att Sverige anpassat emissionskraven till EU sker typgodkännande av bilarna enligt EU-direktivet 70/220 med senaste lydelse 94/12. I praktiken betyder detta att Sverige godkänner bilar som typgodkänts enligt detta direktiv om de i Sverige gällande

hållbarhetskraven uppfylls. För miljöklassade fordon finns vad som kan betecknas en övergångsbestämmelse, medger att systemet med miljöklassning gällde fram till 961001.

som Vid den tidpunkten kom EUs emissionskrav för lätta fordon att ligga i nivå med emissionskraven miljöklass C2. Huruvida ett system med miljöklassningen kommer att få behållas i Sverige tid är inte klarlagt Carlsson, 1996 Se Bilaga 2 avseende gränsvärden.

ännu en .

JSA-prgvçt

Sedan den första metoden för avgasmätningar utvecklats i Kalifornien har en helt ny metod utvecklats för USA-marknaden inklusive Kalifornien. De största förändringarna, som införts gäller körcykeln och metoden för provtagning av avgasprovet. I USA ville man gå ifrån den stereotypa körcykel som utvecklats för det tidiga Kalifomien-provet. Den använda

numera körcykeln visas i Figur l och i Figur 2 den körcykel som representerar landsvägskörning. Båda dessa körcykler ligger till grund for prov enligt de svenska föreskrifterna om avgasrening för vissa bilar A12/A13/A14.

US Driving wales

FOIWI‘TN PioctdllmT5FTP-75 totaldistanceo test 11.1miles‘

: w

distanceotcycle : ~1.5miles

EPAUrbanDynomometorDrivingCyclecny Cycle total timelost : 2477aa41.5min.

,med durationofcycle : 1372s.

I mm averagespeed : 19.68 31.67mph kmlh

23.96 38.53mph kmlm’

60 max.speed z56.7mph91.2km/h

50 ut240"a.

11ForculcuhtlonIMmcuuidIctuulyom

40 munnenhastobuuua

ENihadditlimlldlllimo:VJ‘

ao

°

o ç ;

. . ,, . v I i

100 zoo 300 400 500 soo roo so0 900 1000 1100 1200 1300 1700

10:- 0-505 -Coldfi15:7 Phlm" To l

my , 5 506-1312-Stablllzcds. Phase

timea --0 Figur "Stadskörcykel utvecklad i USA.

US Driving ojcles

zmuønøqamaøamømoømøvølø

: 20.44mules"

dlswuaauyclo zlozzmlasl‘ nnwcydnmcuan-awanmmwmnuvlulrn

cyclouIIu0ouvIcoIdIIIon0no.Th|-Iludoru

gatunamn. .1s4ss-. mmo-uuawinav~nuomdcydv.I¢mnn

dumnonofqclo 27858 butnonqeIu:I5n

:nunnan: :4a.1mptI77-4|‘!/M 2rosouumsmmmounaneuuw¢mon

59.9mph96.4krm/h01422and423": aiunuhnbbouud

mamma :

Figur Landsvägskörcykel utvecklad i USA.

I och med införandet den mätmetoden i USA infördes även andra genomgripande

av nya förändringar, bl rörde metoden att ta prov i avgaserna. Från att som i Kalifomien-provet

som a i direkt i utvecklades metod innebär att späds med ha tagit prov avgasröret en som avgaserna luft innan provet tas. För det ändamålet används s k Constant Volume Sampler CVS

en ett begrepp kan översättas med konstant-volym-provtagare. Användning av en sådan

som utrustning innebär att volymflödet av luft plus avgaser är konstant även om avgastlödet från

varierar alltifrån ett tomgångsflöde till ett fullastflöde. När avgasflödet ökar minskar motorn flödet spädningsluft och ökar när avgasflödet minskar, dvs summan av flödet av avgaser

av plus spädningsluft är konstant. Kravet en CVS är att flödet genom systemet skall vara g tillräckligt för undvika kondens vattenånga under avgasprovet. Det finns flera skäl

stort att av till att späda avgaserna med hjälp av en CVS av vilka följande kan särskilt pekas på:

I1 Avgasema innehåller en hög halt vattenånga som kondenserar och därigenom finns en g å risk för att vattenlösliga föreningar löses i kondensvattnet, vilket förhindras eller

Ä begränsas späds med ren luft. Vid provtagning i icke spädda avgaser

om avgaserna

finns även risk för utfállning kondensering av tunga kolväten. Genom att späda

en

med luft minskas risken för kondensation.

avgaserna

Vid provtagning i icke spädda finns en risk för bildning av artefakter kemiska

avgaser

föreningar bildas artificiellt g a använt provtagningsförfarande under

som p

provtagningen och därvid särskilt filter vid mätning av partikelutsläpp.

II Ett viktigt skäl till att använda CVS är att provtagningen underlättas och detta särskilt när

provtagning skall ske vid körning enligt transient körcykel.

Avspegla den utspädning avgaserna, som sker när de lämnar bilens avgasrör.

II av

dieseldrivna fordon gäller också att utsläppen partiklar skall mätas och för att kunna För av

partiklarna på ett tillförlitligt sätt används enligt standarden en särskild utrustning samla upp

benämns spädningsturmel och utgörs ett rör viss föreskriven diameter och som som av av längd. Spädningsturmeln kopplas till CVS och därigenom kan mätning av de gasformiga

en föroreningsutsläppen ske parallellt med mätning partikelutsläppen samtidigt som

av volymflödet spädda med luft kan bestämmas enligt principen för CVS, Figur

av avgaser Nära utloppet tunneln finns filterhållare med speciella filter på vilka partiklarna samlas

av

Genom att väga filtren före och efter provtagningen och med kännedom om totalvolymen upp. spädda under provet kan mängden partiklar beräknas.

avgaser

IDTI:‘DEEFILTERMIDS

$%.’.‘3%‘Fu’a‘

FIGUREB823

GASEOUSANDPARTIOIJLATEEMISSDNSSAMPUNGSYSTEMPDF-CVS

FORUESELVEPIOLE3OM.Y Figur Spädningsturmel kopplad till konstantflödesprovtagare CVS.

Hur det för prov aktuella fordonet skall förberedas inför provet och hur de olika sekvensema av provet skall genomföras har noga specificerats i föreskrifterna. Det skulle emellertid leda för långt att här beskriva dessa procedurer och därför hänvisas till Statens naturvårdsverks författningssamling SNFS 1987: 3 MS: 8 i vilken USA-provet i huvudsak deñnierats. Med hänsyn till klimatet i Sverige med en medeltemperatur på omkring 7 °C kan det

vara av intresse att notera att provet skall utföras vid en omgivningstemperatur som ligger mellan 20- 30 °C, dvs betydligt över medeltemperaturen i vån land. Bilen skall konditioneras vara uppställd med avstängd motor så att den har samma temperatur som omgivningen dvs körcellen. Provet är utformat så att utsläppen vid den del av testcykeln, som omfattar start av

l0

bilen, vägs med 43 % mot utsläppen vid motsvarande del av testcykeln som startas med

en

bil med 57 %. Provet tillgår så att bilen körs under 1369 sekunder provet omfattar 1371 varm sekunder, något över 12 km vilket motsvarar två faser av provet. Därefter stängs motorn av och bilen får stå med avstängd motor under 10 minuter innan den tredje fasen varmstartfasen, Yht av provet startas.

Till USA-provet, Figur och prov enligt de svenska föreskrifterna A12/Al3/A14 SNFS 1987:3; SNFS 1989:8; SNFS 1992:4 hör även mätning av utsläpp av förångat bränsle från bilen. Mätningen omfattar två sekvenser; l diurnal emissions utsläppen som beror på att bilen inklusive bränsletank och bränslesystem värms upp under dagen även om bilen är parkerad och 2 hot-soak emissions utsläppen som sker när bilen parkeras efter att ha körts. Mätningen utförs i en tätt sluten provningscell shed i vilken bilen placeras under mätningen. 1 USA har nu en tredje sekvens running losses utsläppen av förångat bränsle under körning tillförts provet. Därigenom har mätmetoden avsevärt komplicerats p g a att en den speciella provcellen måste utrustas med en chssidynamometer for att bilen skall kunna köras enligt den specificerade körcykeln under provet.

EQE R1 S-provçt

Economic Commission of Europe ECE är ett organ inom Förenta Nationema FN som har olika working parties under sig, varav WP29 med dess rappotörsgrupp Group of Rapporteurs on Pollution and Energy GRPE har ansvaret for bl a utveckling av metoder för mätning av avgasemissioner och bränsleförbrukning. I själva verket är det arbetsgrupper med representanter från framförallt myndigheter och bilindustri som utarbetar förslag till de standardiserade mätmetoderna.

Mätmetoden för lätta fordon betecknas ECE R15 och den har för några år sedan 1993 varit föremål för en ändring varigenom ett körmönster, Extra Urban Driving Cycle" EUDC, som representerar landsvägskörning har lagts till den ursprungliga körcykeln City Driving Cycle City, Figur

Vid prov enligt ECE R15 startas bilen och körs tomgång under 40 sekunder innan provtagningen för mätning av föroreningsutsläppen påbörjas. Trots att en revidering av körcykeln skett under de senaste åren har detta ännu inte lett till en önskad ändring av startrutinen. Avgaskraven har emellertid skärpts i en takt som innebär att bilarna måste vara utrustade med ett system för 3-vägskatalysator for att klara kraven. Diskussionerna om kallstartsemissionen och därmed aktuella frågor har lett till att en ändring av startrutinema kommer att ske o m år 2000 så att provtagningen påbörjas samtidigt med att bilen startas.

Utrustningen som skall användas vid provet motsvaras i väsentliga delar av utrustningen vid USA-provet, vilket innebär att en utrustning CVS for utspädning avgaserna med luft används för avgasuppsamling under provet, Figur Krav finns på att mätning av förångat bränsle skall utföras och i praktiken används samma mätutrustning som vid USA-prov.

2.1.2 Mätmetoder för tunga fordon

Beskrivningen mätmetoder för motorer till tunga fordon kommer även här att begränsas till

av USA och Europa-metodema. Mätningen utförs på motor som placerats i en s k provbänk där den kopplas till motorbroms, gör det möjligt att driva motorn vid olika belastningar

en som och därvid även mäta effektuttaget från motorn.

Även i det här fallet har körcykeln specificerats för det standardiserade provet varit

som föremål för diskussioner och utvärderingar. Huvudinvändningen mot den i Europa gällande

körcykeln har varit ungefär densamma som för lätta fordon. Den anses i det här fallet inte

vara representativ p g a att den saknar transienta inslag.

Gällande krav i Sverige fram till anpassningen till EEG-direktivet 91/441 EEG steg 2 för

motorer till tunga fordon har specificerats i föreskriftema A30 SNFS 1991 1 och ändrings-

föreskrifterna SNFS 1994:12 och föreskrifterna rörande miljöklassning dieseldrivna tunga

av bilar SNFS 1994:10 och dessa är tillämpliga för motorer med kompressionständning för

tunga fordon över 3 500 kg. Undantagna är:

Motorer till fordon med en maximal hastighet S 30 krn/timme:

- av

Motorer till fordon som inte primärt är avsedda för landsvägstrafik eller transporter på

-

landsväg.

V. EU-/ECE-Test Procedures

EU Drivinu Gyclo for ecr-z n as/o2 and 7o/22o/sec

wflh Amendments to 93I59lEEC

up

Drivingcycle: Pam City + Part2 EUDC,ExtraUrbanDrivingCycle

"

120 Parti Part2

l CIM EUDC

10°

Speed

‘""

ao

l

I

BS"

4o ES"

l

o r 1

4D 195 I 195

. 195 195 400 e

——

Tunets

total duration : 1220s

averagespeed : 33.6 km/h 44 0 km/h

test dlstance : 11.007km speed 2423km/hg.,

average 5325 km",

test distance : 10.646km

max.speed : 120km/h 90 kmIhW

å BS:Beginofsampling,Es:Endotsampling

1N theDowertomassratioreform tothegrossvehlcle

maximum mass530 kwnooox m° a

vehiclespeedof 130km/hs

ValidforclassIvehiclesuntil1.1.1996

ValidforclassII-andIII-vehiclesunlll 1997

3 WithV", - 90km/h

4|Withoutldlephasesidle lime:262%

Figur EU-/ECE-körcykel för lätta fordon.

Efter Sverige anpassat sig till och accepterar EU:s typgodkärmande som baserats på

att nu direktivet 88/77 med senaste lydelse 96/01 kommer prov att utföras enligt EU/ECEkörcykel, Figur vilket även skedde före anpassningen. I likhet med de övergångsbestämmelser från EU:s sida medgetts för lätta fordon kommer systemet för

som miljöklassning att få behållas i första hand fram till 970101. I princip kommer EUs emissionskrav då i nivå med de krav som idag gäller för både klass C2 och C1. Hur det

vara blir i framtiden är inte klarlagt, det finns vilja hos bl a regering och Naturvårdsverket i

men en Sverige att gå vidare med systemet med miljöklassning av fordon.

Som framgår Figur 5 består körcykeln av 13 steg varav stegen 7 och 13 är tomgångssteg,

av stegen 2 6 är belastningssteg vid ett mellanvarvtal intermedeate speed för den

t o m aktuella motorn och det skall ligga inom området 60 75% av fullastvarvtalet rated speed

eller närmare bestämt på maxmomentvarvtalet om detta kan identifieras. Stegen 8 t o m 12 är belastningssteg vid fullastvarvtalet för motorn ifråga. De 5 + 5 belastningsstegen vid mellanvarvtalet börjar med 10 % av maxeffekt vid det aktuella varvtalet och därefter 25 %, 50 %, 75 % och slutligen fullast. Vid fullastvarvtalet går belastningsstegen från fullast för steg 8 och därefter med avtagande motorbelastning till steg 12 som skall utföras vid 10 % av fullast vid fullastvarvtalet.

Vid beräkningen av medelutsläppet vid 13 stegsprovet appliceras s k viktningsfaktorer vilkas storlek har angetts under staplarna i andra stapelraden. Om man räknar samman viktsfaktorema erhålls vilket anger att alla 13 stegen tagits med i beräkningen. För varje

summan steg multipliceras utsläppsvärdet uttryckt per tidsenhet t ex g/timme med sin viktsfaktor och

enligt formeln, som för ett exempel med beräkning av utsläppet av CO framgår av summeras formeln, som återfinns under staplarna. Utsläppet anges i energienheten kWh, t ex g/kWh.

I följande stycken ges korta beskrivningar av USA-provet och provet enligt A30 och EEGdirektivet.

J SA-prgvgt

I USA används både bensin- och dieseldrivna motorer till tunga fordon och därför har man tidigare utnyttjat två olika provmetoder med konstantbelastningscykeln för emissionsmätningar. Efter att ha tillämpat dessa konstantbelastningscykler en 18 stegs cykel för

bensindrivna motorer och 13 stegs cykel för dieseldrivna fordon är numera två transienta

en körcykler belastningscykler med varierande motorbelastning specificerade för bensindrivna eller ottomotorer varav en optional och en transient cykel och för dieseldrivna motorer eller motorer med kompressionständning. I Federal Register Federal Register, 1987 och senare

körcykel för fordon körning chassidynamometer definierad. Denna används dock finns en inte vid officiella avgasmätningar, s k certifieringsprov.

Motorprov med transient belastningscykel kräver en särskild motorbroms och styrutrustning för denna eftersom motorvarvtalet och belastningen ändras sekund för sekund under vissa sekvenser under provet, Figur Av utrustningen krävs också att motorn skall kunna dras runt släpas bromsen under sekvenser skall representera retardation av fordonet, vilket

av som också kräver särskild typ motorbroms. Vidare måste en spädningsturmel motsvarande

en av

används för dieseldrivna lätta fordon användas för partikelprovtagning på de den som dieseldrivna motorerna. Eftersom det här rör sig om stora motorer krävs en utrustning som är

dimensionerad for klara flöden kan motsvara än l m3/s. Alla dessa krav på att som mer mätutrustningen gör att den blir kostsam, men åtminstone de större av de europeiska motortillverkama har trots detta anskaffat sådan utrustningen a for att kunna sälja motorer på USA-marknaden. Vid provtagning av partiklar skall två teflonbelagda polyterafluoreten, PTFE glasfiberfilter användas, varav det ena mesta av partikelutsläppen och

samlar

det andra filtret tjänar som en backup for att fånga m partiklar, som kan ha passerat genom det första filtret. Som partikelmängd räknas summan av vikten massan på primärfiltret adderad till massan på sekundärfiltret.

ABELASTNI NG Z 100 - S

80..

50- 50 ... ‘I0...

30.-

20:1

I "l

U . INTERMEDIATE

SMT

1 2 3 S 6 10 1.1 12 13

0.20- 0.15- 0,10.. 0.05 n 9p,§5_0.08 0:08 0.08 0.03 0-25 9§_2_:0.10 0.02 0,02 0.02 0.02

OI2S

z °°mssxwF

co ZP,xwF

Figur EU/ECE-körcykeltunga fordon13 stegs cykel.

Ett FN-organ Group of Rapporteurs on Pollution and Energy GRPE är bla ansvarig även for utveckling av provmetoder för motorer till tunga fordon. I Västeuropa den absolut är övervägande delen av de tunga fordonen utrustade med dieselmotorer. Därför i anges reglementen och föreskrifter att de omfattar dieseldrivna till skillnad fordon motorer mot med totalvikt lika med eller mindre än 3500 kg, vilka omfattar både bensin- och dieseldrivna fordon med vissa undantag for fordon bilar som möter kraven for att bli miljöklassade tillverkade för Sverigemarknaden. Som tunga fordon alla fordon med totalvikt avses en över 3500 kg. Avgaskraven inklusive testrnetod för Sverigemarknaden har som redan nämnts

till EU-kraven för tunga fordon och därmed ligger gränsvärdena for utsläppen anpassats

nivå i Sverige i andra länder som är anslutna till EU. samma som

ECE R49-provet baseras på 13-stegs belastningscykel for dieselmotorer, som är en Europa

en anpassning USA 13-stegs-cykeln, Figur I anslutning till ñgurema visas som ett exempel

av formeln för beräkning det viktade C0 utsläppet. Utsläppen av HC och NOx beräknas enligt

av motsvarande formel. Som redan beskrivits innebär 13 stegs-provet att motorn drivs vid 3 steg med tomgång och 10 steg med konstanta motorbelastningar uppdelade på två olika motorvarvtal varvtalet vid motorns maximala moment resp. varvtalet vid motorns maximala

effekt.

IbrquÃuuHPll-wwhInBA-Truüuü-hdøvøb lwgaodnwhielo-Diuulindnu

NowYotk LosAnge|os Lonmgeaes NewYotk

City Trafik: City Traffic Ovedand name Grymma H T I

nomlnaltorque I . u

I

time s , Figur USA-belastningscykel för till dieseldrivna tunga fordon.

motorer

Provtagningen sker i avgasledningen efter motorn dvs i icke utspädda utom vid

avgaser mätning av partikelutsläppen, då en spädningstunnel krävs for mätningen. I princip används samma typ av utrustning för analys av avgaserna som vid USA-provet, framförallt

men motorbromsen kan vara av enklare konstruktion. Provtagning partiklar kan

av vara tidskrävande om inte en speciell utrustning används medger användning ett filterpar

som av for alla 13 stegen. I övrigt ställs ungefär samma krav på partikelprovtagningen som vid USAprovet. Den mätutrustning som i övrigt används är ungefär densamma vid USA-prov.

som Eftersom man vid USA-prov mäter utsläppen vid en transient körcykel och späder

avgaserna med luft ställs andra krav på analysutrustningen än vid ECE R49-prov. Dessutom omfattar USA-kraven mätning av aldehyder for vissa fordon drivna med ett alternativt bränsle som metanol.

Med GRPE som ansvarig har ett arbete pågått där en internationell samarbetsgrupp haft till uppgift att utveckla en ny körcykel eller revidera den europeiska körcykeln för tunga fordon. Sverige har deltagit i detta samarbete och från svensk sida har man i likhet med en del andra länder forordat för att körcykeln for tunga fordon skall utgöras av en transient cykel. En transient belastningscykel, FIGE, som utvecklats i Tyskland har utgjort ett förslag, Figur Bilindustrin å sin sida har fort fram ett forslag till körcykler ACEA/OICA-cykeln, som består av två delar varav den ena delen är en konstantbelastningscykel Emission Test Run, Figur efter vilken emissionema av CO, HC, NOX, och partiklar skall mätas och som i princip skall ersätta 13 mode cykeln. Den andra delen är en dynamisk cykel Dynamic Load Response, Figur efter vilken avgasemas opacitet ogenomskinlighet skall mätas Hedbom 1995.

Man har nu enligt uppgift Hedbom, 1996; Rodt, 1996 enats kompromiss där

om en åtminstone under en övergångstid ACEA/OICA cykeln utvecklad bilindustrin skall

av användas mätning emissioner och avgasemas opacitet och FIGE cykeln, Figur som är en transient körcykel utvecklad av representanter för myndighetssidan med Umwelt Bundes Amt UBA i Tyskland som en part. UBA initierade och finansierade ett utvecklingsarbete

som påbörjades tidigt under detta årtionde och i vilket även Sverige har deltagit bl att

a genom MTC har bidragit med vissa undersökningar inom ramen för ett avtal som upprättats mellan AB Svensk Bilprovning och Naturvårdsverket. Idag finns således ett förslag till transient körcykel för emissionsmätningar, som lagts fram från myndighetssidan.

Kompromissen man har nått fram till är ungefär följ

ACEA/OlCA-cykeln skall används vid kontrollmätningar i anslutning till typgodkännande

av konventionella dieseldrivna motorer drivna med dieselolja och utrustade med oxide-

rande katalysator, EGR etc..

Både FIGE-cykeln och ACEA/OICA-cykeln skall används vid kontrollmätningar i anslut-

ning till typgodkännande av dieseldrivna motorer drivna med dieselolja och utrustade med

bl a DeNOX-katalysator och partikelfilter.

Både FIGE-cykeln och ACEA/OICA-cykeln skall används vid kontrollmätningar i

anslutning till typgodkännande av motorer med tändstiftständning drivna med

naturgas

eller annat gasformigt bränsle.

Ännu har inget officiellt beslut fattats framtida körcykler och det väntas inte kunna ske

om förrän gränsvärden, som skall gälla for de körcyklema, har utvecklats.

nya

Ett nytt beslut om vilken körcykel, som skall användas, skall tas omkring år 2000. Då hoppas man från europeisk sida på att en hannonisering med främst USA och Japan ifråga

om körcykel skall ha uppnåtts. Från europeiska myndigheternas sida är man angelägen att det

om är FIGE cykeln som skall användas Rodt, 1996 såvida inte kan komma fram till

, man en gemensam körcykel för USA, Japan och Europa tillfredsställer alla. En möjlighet är

som också att både FIGE körcykeln respektive ACEA/OICA-körcykeln kommer att användas även efter 2005 då nya emissionskrav för EU väntas bli införda.

% °""u-s/(°""u-u) WIN/ uuoN

I

s

.W W B Uw D ; sW P m Wm N

musarmar.:

mcoeumemmmtmtuucama.

I I I I

an -——r.uInuIn-nu-on ID — pnqpunnuuen

-—:,auuIInanucII ,

. mo an anno :nu om ann mo u: m annu unna

Figur Del l i ACEA/OICA-cykeln Emission Test Run

I I I 1 T V l

cyeinf cyclczi E E i i Quad-2’

crews

I -I-—-‘.---— --1 c T--—§—-+- ——————- ----vy

i i :Ådlüld

I |

a . I I I l I I I I

"}"""J"T""""‘T"""

- 10016 2 l , , å I I I l I I I I I I I I I L å

l E 5 E E

i

I I i I I I i § I | I m I I I I I I I I I I l I +2-.— 4.; l Fag i än oluéeadE; ‘lg I

Figur En del ACEA/OICA-cykeln betecknas "Load Responce Test av

BEGRÄNSNINGAR HOS STANDARDISERADE PROVMETODER

Standardiserade provmetoder är utvecklade för kontroll att fordonen respektive motorerna av möter de av myndigheterna uppställda emissionskraven. Mätningen måste kunna utföras med

sådan noggrannhet, att risken for felbedömningar undermåliga mätningar i stort sett är p g a eliminerad. Så länge kraven inte omfattar andra föroreningar i än CO, HC, NOX och avgaserna

partiklar kan inte heller förvänta sig att en standard utvecklas för andra

man föroreningskomponenter.

Det finns även andra begränsningar hos de standardiserade mätmetodema än ovan angivna och som i vissa fall kan bero på att det inte gått att skapa en enighet mellan de olika aktörerna på området. Ett exempel är utvecklingen av körcykler där myndighetens åsikter bryts mot motor- och fordonsfabrikantens och där resultatet av en kompromiss inte blir den bästa.

l Europa används inte alternativa bränslen i sådan omfattning att hänsyn till dessa bränslen förrän vid kommande ändring av provtagningstekniken tagits vid utveckling av de standardiserade metoderna. I ett följande avsnitt skall frågor diskuteras, som rör problem vid användning av konventionella standardiserade mätmetoder, när emissionsmätningar på motorer och fordon som drivs med alternativa bränslen skall utföras. Här nedan kommer körcykler, klimatfaktoremas påverkan och transforrnationen av emitterade bilavgasföroreningar att diskuteras.

3.1 Vad representerar körcykeln Det resonemang som förs här rör inte enbart alternativa bränslen utan pekar på generella svagheter. hos mätmetodema. Givetvis kan mätmetodema inte utvecklas så att de täcker all a tänkbar användning av bilar, men det finns trots allt ett utrymme till förbättringar.

Utvecklingen av en körcykel för emissionsmätningar föregås som regel av s k körmönsterundersökningar, som omfattar körning med speciellt utrustad bil eller utrustade bilar i verklig trafik. Dessa undersökningar är som regel kostsamma p g a att de måste vara så omfattande att resultatet kan sägas spegla ett genomsnittligt körrnönster för bilar i det område eller de områden där undersökningarna utförts. Inledningsvis har nämnts att körcykler utvecklade i USA företrädesvis grundas på körmönsterundersökningar utförda i Los Angeles. Dessa undersökningar påbörjades i Cincinnati, Ohio redan i september 1966 Berg, 1982 men kom senare att integreras med könnönsterundersökningar utförda i Los Angeles I juli

. 1970 lärrmades ett förslag ut i Federal Register och detta kommenterades av bl tillverkare

a av i chassidynamometrar, förde fram att den tillåtna accelerationen 1,48 m/sz överskreds och

som l därför begränsade accelerationen till detta värde. Efter vissa ytterligare undersökningar

man fastställdes LA-4 cykeln eller EPA Urban Dynamometer Driving Schedule for Light Duty Vehicles and Light Duty Trucks Stadskörcykeln som den nu betecknas i Federal Register, Figur Senare utvecklades en körcykel som skall representera körning på motorvägar i Los Angeles. Den har fått beteckningen Highway Dynamometer Driving Cycle Landsvägskörcykeln i Naturvårdsverkets föreskrifter A12/A14 SNFS 1987:3; SNFS 1992: i 4.

ECE-körcykeln City Driving Cycle utvecklades ungefär i mitten av 1960-talet och dess utveckling föregicks av körmönstenmdersökningar enligt. uppgift i ett tiotal europeiska storstäder. En undersökning utfördes även här i Sverige med en speciellt utrustad volvobil, som kördes i Stockholm och Göteborg. Resultaten från undersökningarna i Europa och Sverige utvärderades av dåvarande expertgrupp, Group of Rapporteurs on Air Pollutions GRPA, lydande under ECE och sammanställdes till den tidigare Omnämnda ECE Rl5cykeln. Vid utvärderingen visade det sig att den uppmätta medelhastigheten var lägre i

Stockholm och Göteborg än den genomsnittliga hastigheten i de tio europeiska storstäderna. Detta ger dock inte utslag hos den konstruerade körcykeln.

Som redan visats i Figur 4 har EU-/ECE-körcykeln reviderats sa att den nu i en del 2 täcker körning även vid högre hastigheter än 50 km/h, som är maximala hastigheten för ECE Rl5 cykeln. I del 2 av körcykeln går hastigheten upp till 120 km/h för bilar med ett massa/effekt förhållande som ligger över 30 kW/ 1 000 kg och maxhastighet över 130 km/h. För bilar

en som ligger på eller under nämnda gränser gällde fram till 1996-01-01 att de skulle efter

provas en cykel med hastigheten reducerad till 90 km/h, Figur För bilar av klass och klass III enligt EU-direktiv 70/220 med senaste lydelse 94/12 gäller undantagen fram till 970101. Inom klass finns M2 som är bilar för passagerartransporter med mer än 8 säten och totolvikt

en 55000 kg och NZ som är bilar för godstransporter med totalvikt mellan 3500 och 12000 kg.

en Inom klass III finns M3 som är bilar för passagerartransporter med över 8 säten och

en totalvikt över 5000 kg och N3 som är bilar för godstransporter med totalvikt 12000 kg.

en Relaterat till emissionskraven har viss ändring definitionen motor till viss

en av av en fordonsgrupp med indirekt insprutade IDI motorer gjorts så att gränsvärdet för partiklar under en övergångstid kommer att ligga något högre för dessa motorer än för motsvarande direktinsprutade DI motorer.

Till skillnad från USA-körcykeln, representerar både innerstadstrañk och

som motorvägstrafik i Los Angeles området, representerar ECE-cykeln genomsnittlig körning i cityomrâdet eller dess närhet. För att även landsvägskörning skall representerad i

vara körcykeln har som redan nämnts under senare år ett körrnönster Extra Urban Driving Cycle EUDC med högre hastigheter fogats till den ursprungliga ECE-körcykeln.

När man bedömer körcykelns representativitet måste man komma ihåg att körcykeln i första hand skall utnyttjas för att på ett någorlunda allsidigt sätt mäta föroreningsutsläppen och bränsleförbrukningen från det för mätningen aktuella fordonet. Mätning emissioner för

av godkännande av motorer och fordon måste så långt som möjligt harmoniseras över större marknader än enskilda länder. Biltillverkningen och bilförsäljningen är i högsta grad

en internationell verksamhet och därför måste metoder för godkännande motor- och

av nya bilmodeller harmoniseras. Vår bedömning är att USA körcykeln bättre representerar verklig körning än EU/ECE körcykeln med hänsyn till de hastighetsvariationer cykeln omfattar.

som

Det man kan peka på som svagheter hos EU/ECE körcyklema och 13 mode cykeln nedan är att de inte speglar en naturlig trafikrytm i tätorter och även i viss mån på landsväg. Särskilt i centrala delar av tätorter blir körningen mycket varierande vad beträffar hastighet och därmed också motorbelastning. Det är viktigt att den körning speglas i det

typen av standardiserade könnönstret. Det är visserligen viktigt att körcykeln innehåller de fyra elementen tomgångsköming, acceleration, konstantköming och retardation, det är också

men viktigt att körningen med ojämn hastighet ingår ett element eftersom sådan körning

som ställer krav på bilens styrsystem. för bränsletillförseln till motorn. Ett exempel på sådan körning återspeglas i den sk busscykeln, Figur 10, eller FIGE-cykeln för chassidynamometer, Figur ll, vilka dock inte har standardiserats. Detta är ingen stor nackdel, men det kan betyda att det är svårt att utanför det egna emissionslaboratoriet finna referensdata för emissioner. Även emissionen vid start och varmköming bilen mycket

av är viktig. Enligt uppgift Laurikko, 1996 har diskussioner inletts om behovet av att inkludera start och körning vid lägre omgivningstemperatur under 10 °C i testmetoder för lätta fordon.

60 S0 40 30-.4

520 E 10- J 0 l l T T I 1 Z 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 seconds eo .c S0 .. 54e-

10-

3o-H/

0 1 T 1 1 I I 1 I I 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 seconds

Figur 10. Busscykeln.

Figskörcykeln för testningav tungafordonpå chassidynamometer

8 8

300 eoo 900 1500 Tids

Figur 11. FIGE-cykel för chassidynamometer

Ett annat krav bör kunna ställa på körcykeln är att den i likhet med FIGE cykeln, Figur man ll, skall spegla körning över motorns hela belastningsområde. Med dagens motorstarka bilar kan detta mättekniskt svårt att åstadkomma, det skulle inte vara omöjligt att rent vara men

lägga in något eller några moment i avgasprovet där motorbelastningen ökas. Undersökningar Laveskog, 1995a har visat, att en bil som drar t ex en husvagn kan släppa ut avsevärt mycket större mängd föroreningar än när den körs utan husvagn. Det har också visat sig att utsläppen av CO kan öka förhållandevis kraftigt för vissa bilar om hastigheten ökas utöver den högsta hastighet som förekommer inom körcykeln Egebäck, 1987; Laveskog, 1995.

Bland tekniker som genom sin verksamhet kan följa utvecklingen av bilen och dess styrsystem är man medveten om möjligheten att lura körcykeln benämns i dessa kretsar för cycle beating. Med cycle beating att biltillverkaren med hjälp elektroniska

avses av styrsystem kan reglera motorn såatt utsläppen kommer att ligga på låg nivå, när bilen körs

en enligt den standardiserade körcykeln, vilket innebär att den möter avgaskraven, att

men utsläppsnivån blir högre, när körcykeln inte följs. Om detta förekommer hos dagens bilar, inte och om så är, i vilken omfattning är inte klarlagt, enligt uppgift har det förekommit i

men några fall. I samband med arbetet med att ta fram en ny körcykel för tunga fordon inom ECE/GRPE har diskuterat cycle beating speciellt mot den amerikanska körcykeln. Cycle beating" kan förekomma både i Europa Sverige och USA.

Att påvisa att "cycle beating" förekommer kräver sannolikt speciella studier, inte

som ryms inom den standardiserade mätmetoden. I sammanhanget bör komma ihåg, att

man bilfabrikanten också har pressen på sig att möta vissa marknadskrav gäller bilens

som körbarhet och inte minst dess bränsleförbrukning.

Sammanfattningsvis kan konstateras att speciella mätprocedurer med specifika könnöster behöver genomföras för att :

Generera emissionsdata för trafiken i ett avgränsat omgivning. Undersöka om låga emissionsnivåer uppnås utanför körcykeln.

3.2 Klimatets och andra faktorers påverkan på emissionerna

Ett problem med de standardiserade mätmetodema är att hänsyn inte tas till faktorer

som klimat, väglag, höjd över havet etc. Temperaturen har pekats de faktorer

ut som en av som påverkar föroreningsutsläppen mycket kraftigt vid start och uppvärmning bilen. Som redan

av nämnts utförs det standardiserade avgasprovet vid omgivningstemperatur, ligger

en som mellan +20 °C och +30 °C. Vanligen utförs provet vid en temperatur ligger vid omkring

som +22 °C. Diskussioner har förts om att prova bilen även vid lägre temperatur, -7 °C, för ECE-

en men provet gäller fortfarande att det utförs vid den högre temperaturen. Vid undersökning

en baserad på USA körcykeln för personbilar, som utförts hos Motortestcenter MTC visade sig att skillnaden av utsläppen vid omgivningstemperaturen 20 °C mellan kallstartfasen Yct och varmstartfasen Yht, Figur 1 Hot Transient Phase, 18 g/prov för CO, 3,5 g/prov för

var HC och 0,77 g/prov för NOX. Undersökning vid -3 °C gav skillnaden 89,3, 11,8 och 2,03 g/prov för CO, HC respektive NOX. Körsträckan för Yct respektive Yht är 5,78 km. Med kallstartfasen avses start vid den för provet angivna temperaturen och i detta fall +20 °C respektive -3°C. Det bör påpekas att bilen skall ha varit uppställd i provrummet så lång tid minst 12 timmar att den antagit samma temperatur som omgivningen körcellen. För vissa av de alternativa bränslena t ex alkoholer, är det betydelsefullt än för andra att

mer emissionerna karaktäriseras även vid start och körning vid lägre temperaturer omkring O°C.

Resultaten från ovan angivna undersökning visar vid jämförelse av utsläppen för kallstartasen Yct, när bilen startats vid -3 °C med utsläppen när den startats vid +20 °C att;

CO ökar med en faktor 4,5;

HC Ökar med en faktor 3,3;

NOX Ökar med en faktor 2,2.

Däremot är ökningen inte så stor vid varmkörd bil som vid en mot omgivningen temperaturkonditionerad bil dvs fordonet har varit uppställd avstängd motor så lång tid att fordonet har antagit omgivningens temperatur. Vid motsvarande jämförelse av utsläppen vid Yct som ovanstående blir ökningsfaktorema 1,3 för CO, 1,1 för HC och 1,5 för NOX. Mot bakgrunden av den relaterade undersökningen och andra studier kan man slå fast, att vid

prov endast omgivningstemperaturen 20 30 °C är otillräckligt i ett land vårt där

- som medeltempreaturen ligger på ungefär +7 °C. Som framgår av Tabell 1 har Sverige genom systemet för miljömärkning klass Cl infört krav som tar hänsyn till kallstartsemissionema. Man kan förvänta sig en fortsatt utveckling i den riktningen även i andra länder. Eftersom det finns tätorter i vårt land exempelvis Luleå/Umeâ/Kiruna där temperaturen långvarigt kan ligga i området -10 till-30 är det av stor vikt att mätningar utförs vid temperaturer i detta temperaturområde. Litteraturreferens. Laveskog, 1992; Laurikko, 1994

3.3 Transformationen av emissioner/omvandlingsprodukter De primära avgaserna som bildas vid förbrärmingsprocessen i motorer kommer att omvandlas till andra luftföroreningar i närheten av utsläppskällan. Beroende på uppehållstid, klimat och årstid kommer dessa komplexa reaktioner att leda till att ett stort antal sekundära luftföroreningar bildas vilka kan påverka miljön och hälsan. Astmatiker är en känslig

grupp personer som kan reagera kraftigt på denna bildade smog. Betydelsen av att undersöka olika bränslens emissioner med avseende på dess förmåga att bilda sekundära luftföroreningar belyses när standardiserade provmetoder för certifieringsändamål används för att utvärdera avgasernas potentiella miljö- och hälsoeffekter. En möjlighet att undersöka detta närmare är att analysera föreningarna som bidrar till att ge utslag hos HC instrumentet vid analys

av avgaser genom att utföra en kvalitativ och kvantitativ kemisk analys på huvudkomponentema. Med dessa som ingångsdata och med utnyttjande av ozone forming factors kan beräkna

man en faktor som ger en uppskattning av bildningen av sekundära föroreningar härrörande från konventionella och alternativa bränslen vilket möjliggör inbördes rangordning.

en Ovanstående resonemang kan i princip också tillämpas på föroreningamas toxicitet dock komponentvis.

Med begreppet transformation avses den omvandling som sker genom kemiska reaktioner mellan vissa komponenter i avgaserna och även komponenter i omgivningsluften. Ett välkänt och studerat exempel är oxidationen av NO till N02 i bilens avgasledning, i vissa katalysatorer och sedan avgaserna lämnat bilen. Den oxidationen går relativt snabbt vid de förhållandevis höga NO-haltema i avgaserna. Däremot sker oxidationen långsamt i luften vid halter under l ppm. Mekanismen bakom detta är att NO N02 söker ett jämviktsläge vid

rådande temperatur. Då det gäller hälsorelaterade effekter knutna till kväveoxider är det främst kvävedioxid, som kan vålla problem och då isynnerhet hos astmatiker SNV, 1990 men enligt senare forskningsrön även sådana personer som lider av pollenallergi Bylin, 1991.

N02 påverkar primärt luftvägarnas slemhinnor och lungvävnadema till följd av dess starkt oxiderande egenskaper.

På grund av riskerna för effekter på hälsan av kvävedioxid bör utsläppet begränsas så långt

möjligt och då särskilt i gatumiljöer. Det har ibland visat sig att vissa katalysator, och i som aktuellt fall en katalysator som utvecklats för rening av dieselavgaser, påskyndade kraftigt oxidationen av NO till N02. Argumentet att NO oxideras till NO, även efter att avgaserna lämnat bilen kan visserligen höras, men den oxidationen går som redan nämnts förhållandevis långsamt vid N02 halter under en viss gräns. Under vissa vädersituationer kan luften bli nära stillastående i gatumiljön p g a dålig luftväxling vilket ger en särskillt besvärlig situation om utsläppen av kväveoxider i huvudsak består av kvävedioxid N02.

Det har dessbättre visat sig vid undersökningar i anslutning till anpassning av katalysator till alkoholbränsle, att N02 kan reduceras till NO i en för ändamålet utvecklad katalysator, samtidigt som formaldehydutsläppen begränsas. Utvecklingen av en för alkoholdrift skräddarsydd katalysator fortsätter och det finns en god prognos for att en emissionsoptimerad katalysator skall kunna utvecklas Pettersson, 1996. Detta förväntas gälla även för andra bränslen.

Generellt kan sägas att sådan utveckling av katalysator integrerad med motomtveckling kommer att krävas även för andra alternativa motorbränslen. Vid karakteriseringen av föroreningsutsläppen är det av stor vikt att en användning av sådana katalysatorer vidimeras.

Sammanfattningsvis kan konstateras, att det i många fall krävs speciella mät- och analysmetoder för att kartlägga och klargöra de problem som beskrivits i detta kapitel. I ett senare kapitel skall möjligheterna att komma över problem, som kan förknippas med användning av enbart standardiserade mätmetoder att beskrivas.

4. ICKE REGLERADE AVGASKOMPONENTER Gruppen icke reglerade avgaskomponenter innehåller den klart största till antalet komponenter i avgaser från fordon. Uppskattningar av antalet icke reglerade avgaskomponenter varierar och beror på bränsle, motorkoncept, och körsätt dvs på ett stort antal parametrar. Ett rimligt antal icke reglerade avgaskomponenter från bensin/diesel drivna fordon är i storleksordningen 10000 till 15000 Westerholm and Egebäck, 1994 och är beroende på detektionsnivåer i kvalificerad analysapparatur som används till avgasanalysen. Det är inte realistiskt att analysera samtliga dessa komponenter kvalitativt eller kvantitativt i avgaser genererade i förbränningsmotorer för fordon.

För att få en uppfattning av storleksordningen mängden av emissionen av emitterade föroreningar i avgaserna kan följande översiktliga emissionsfaktorer presenteras. Koldioxid och vatten; storleksordningen kg/km, kväveoxider, kolväten: storleksordningen g/km, partiklar och aldehyder; storleksordningen mg/km, polycykliska aromatiska kolväten PAH och nitroderivat av PAH: Storleksordningen pg/km. Emissionsfaktorerna anges endast för storleksordningen vilket klart visar att avgaser från fordon sträcker sig över ett stort kvantitativt intervall, dvs från kg/km till sub tig/km faktor större än 10°. För att förstå att

- en föreningar som emitteras i relativt små mängder är av stor betydelse för hälsoeffekter måste man ta med och bedöma föreningens komponentklassens biologiska effekt på djur och människor kombinerat med halten. Ett viktigt steg inom bilavgasforskningen är att identifiera

potentiella biologiskt aktiva eller andra ur miljösynpunkt viktiga föreningar. Detta förfarande ingår som ett viktigt steg i identifieringen av potentiella toxiska föreningar sk riskidentifiering. För att göra detta måste en förutsättningslös kemisk och biologisk analys/karaktärisering utföras som en viktig del i initierade och kommande forskningsprojekt avseende fordonsdrivmedel och avgaser. För att utföra denna förutsättningslösa riskidentifiering kommer det att krävas ett kontinuerligt utvecklingsarbete för framtagning av nya provtagningstekniker i kombination med en grundlig kemisk och biologisk analys.

Ofta utförs den kemiska/biologiska karakteriseringen av icke reglerade avgaskomponenter vid körcykler som används för certifieringsendamål men också även i speciellt utvecklade körcykler ej för certifieringsendamål. Det bör poängteras att emissionsfaktorema för icke reglerade avgaskomponenter saknar laglig validitet men en praxis har utvecklats i Sverige vilket innebär att stor hänsyn tas vid utvärderingar av bränslen/motorkoncept för att ge en så god bedömning av potentiella miljö och hälsoeffekter. Ett typexempel på detta är det dataunderlag Westerholm and Egebäck, 1991 som ligger till grund för den svenska miljöklassiñceringen av dieselbränslen enligt Svensk Standard. Sådana mer kompletta emissionskarakteriseringar kan användas och används vid relativa riskbedömningar

vilket ger en möjlighet att jämföra och rangordna olika bränslen och motorkoncept. Detta förfarande används inom olika pågående projekt initierade av bland annat Naturvårdsverket och Kommunikationsforskningsberedningen. Vidare används metodiken bränsleadditiv-produ-

av center för testning och undersökningsverksamhet för att bedöma om tillsatsen till bränslet uppfyller substitutionsprincipen.

Relevanta icke reglerade avgaskomponenter med hänsyn till miljöeffeker och hälsorisker framgår av förteckningen nedan. Viktiga avgaskomponenter global skala är växthusgasema

ur så som koldioxid, lustgas, metan. Genom det stora antalet föroreningar som finns i fordonsemissioner kommer det att finnas okända föroreningar i olika halter, kan

som förväntas påverka hälsotillståndet i olika grad speciellt för känsliga Med denna

mer personer. reservation i minnet presenteras nedan relevanta icke reglerade avgaskomponenter med hänsyn tagen till hälsorisker. Denna lista är inte fullständig och det förväntas att den kommer att uppdateras utifrån framtida forskningsresultat.

Aldehyder: Aldehyder, Figur 12, är kända för att vara irritanter och kan initiera allergiska reaktioner på känsliga personer. Formaldehyd bedöms också att carcinogen CARB, 1989. I

vara Stockholm har det varit klagomål att etanoldrivna bussar luktar illa vilket delvis kan förklaras med att det bildas acetaldehyd och ättiksyra har stickande lukt under

som en ogynnsamma driftsförhållanden. Detta problem är till stor del löst den nya generationen

av etanolbussar.

u i

HCH CH3CH

forrnaldehyd acetaldehyd

Figur 12. Exempel på relevanta aldehyder.

Alkener: Vissa alkener, Figur 13, som eten, propen och 1,3-butadien har en potential till att omvandlas av kroppens enzymer till reaktiva metaboliter som kan initiera cancer. Eten metaboliseras till den reaktiva metaboliten etylenoxid i både djur Törnqvist et al., 1988 och människa Törnqvist et al., 1991.

CH2CH2 CH3CHCH2 CH2CH-CHCH2

eten propen l ,3-butadien

Figur 13. Exempel på relevanta alkener.

Alkylnitriter: Akylnitriter, Figur 14, är mutagena Törnqvist et al., 1983 och kan därför potentiella

vara carcinogener. Alkylnitriter bildas från oförbrända alkoholer och kväveoxider i avgasplymen från fordon som körs på metanol/bensin och metanol/dieselblandningar Jonsson and Bertilsson, 1982.

CH3ONO CH3CH2ON0

metylnitrit etylnitrit

Figur 14. Exempel på relevanta alkylnitriter.

Aromatiska föreningar: Monoaromatiska, Figur 15, föreningar av speciellt intresse är: Bensen, toluen, kresoler och fenoler. Yrkesexponering för bensen kan ge upphov till en förhöjning av risken att få leukemi Törnqvist and Ehrenberg, 1994.

bensen toluen fenol

CH3

p-kresol

Figur 15. Exempel på relevanta monoaromatiska föreningar.

Polycykliska aromatiska föreningar, Polycyclic Aromatic Compounds PAC. Inom ämnesgruppen polycykliska aromatiska föreningar PAC, Figur 16, finns undergruppen polycykliska aromatiska kolväten PAH har vissa påvisats framkalla cancer vid djurförsök på gnagare IARC, 1983, 1989. Genom detta faktum så kan dessa föreningar anses som potentiella cancerframkallande föreningar även för människor. PAH bildas vid all typ av förbränning av organiskt material i luft och finns följaktligen i avgaser från motorfordon. Det finns flera olika faktorer som påverkar emissionen av PAH såsom kallstarter, körsätt, motorkoncept, avgasefterbehandlingskoncept, val av bränsle etc. I den svenska standarden för MKl dieselbränsle specificeras mängden PAH i bränslet som en bränsleparameter.

Emissionen PAH i härrör dels från pyrosyntetiserade PAH bildade i

av avgaserna forbränningsprocessen och dels oförbrända PAH som härrör från bränslet Westerholm and Li, 1994. Detta medför att PAH emissionen i avgaserna kan minimeras när bränslets PAH innehåll är lågt. PAH fördelar sig mellan PAH adsorberade på partiklar och PAH som befinner sig i gasfas Westerholm et al., 1991. Detta medför att för att mäta PAH emissioner från fordon måste både patikellokaliserade- och semivolatila föreningar provtas för att få ett total mått på PAH emissionen. Detta är speciellt viktigt att utföras när låga partikel emissioner är förväntade vilket leder till att PAH till största delen är lokaliserade till gasfasen.

I Europa anses polycykliska föreningar bestå av di- två och flerringade bensenringar vilket inte är semantiskt korrekt. Det korrekta är polycykliska, tri- tre och fler ringade aromatiska föreningar.

l-nitropyren Fluoramen Figur 16. Exempel på relevanta PAC.

I Tabell 4 presenteras exempel på viktiga flyktiga organiska föreningar som kan påverka hälsan och som tidigare presenterats av Institutet för Miljömedicin IMM och C-E Boström verksam vid NV.

Tabell Flyktiga organiska ärrmen, kritisk effekt och lågrisknivåer, långtidsmedelvärden, SOU, 1996:124.

AG

Lågxisknixá

bensen leukemi 1,3 ug/m3 toluen, xylen centrala nervsystemet 40 400 ug/m3

butadien 0,04-0,3 ug/m3

cancer eten 1,1 ug/m3

cancer

Emissionskarakteriseringen bör även innefatta kända föroreningar som anses bidra till växthuseffekten enligt Intergovemmental Panel on Climate Change IPCC, 1992.

METODER FÖR KARAKTÄRISERING AV ICKE REGLERADE AVGASKOMPONENTER OCH BIOLOGISKA EFFEKTER Som tidigare poängterats består icke reglerade avgaskomponenter av ett relativt stort antal kemiskt olika komponenter dels i olika halter och dels i en mycket komplex blandning. Denna komplexa blandning hörrör ifrån oförbränt bränsle, oförbränd motorsmörjolja och pyrosyntesprodukter härrörande från bränslet/motorsmörjoljan. Vidare sker det en

transformation av råavgasema om de passerar ett avgasefterbehandlingssystemet varvid ytterligare organiska och oorganiska reaktionsprodukter bildas. Exempel på oorganiska reaktionsprodukter som kan bildas i katalysator/partikelfllter avgasreningskoncept är; lustgas, ammoniak, vätecyanid, kvävedioxid etc. Genom att ottomotom och dieselmotorn arbetar efter två skilda principer kommer det att vara olika kemiska betingelser som råder i cylindems förbränningsrum och delvis olika bränslekomponenter att resultera i att man får olika kemiska profiler kvalitativt från de olika motorprincipema. Detta kommer att påverka den kemiska profilen som emitteras kvalitativt och kvantitativt dvs skillnader men också likheter erhålles

Eftersom i ordets betydelse icke reglerade menas att det finns några lagkrav, måste

som uppfyllas, saknas strikt standardiserade provtagningstekniker. Detta betyder att provtagningsoch analysverksamheten avseende icke reglerade avgaskomponenter baseras på tekniker som kan vara unika för det laboratorium som utför studien. Det finns flera metodiker beskrivna i den vetenskapliga litteraturen men huvudsyftet är att erhålla mätresultat är jämförbara

som vilket kan vara förknippat med svårigheter. En viktig parameter för att studera icke reglerade avgaskomponenter är att provtagningen utförs i spädda avgaser för att minimera bildningen

av artefakter kemiska föreningar som bildas artificiellt använt provtagningsforfarande från

p g a reaktiva avgaskomponenter. Ett typexempel på detta är bildning av l-nitropyren från kvävedioxid och pyren som sker på filterprovet om provtagningen utförs på utspädda

avgaser, vilket kan praktiskt taget elimineras om provtagningen utförs på spädda Pitts et al.,

avgaser 1978.

De biologiska kortidstester som användes för att studera biologiska effekter inom

avgasers Tätortsprojektet år Arnes mutagenicitetstest bygger på åtennutation

test ett som en av olika salmonella thyphimurium bakteriestammar Rannug, 1983, Sjögren et al., 1995 och TCDD receptor afñnitetstest Mason et al., 1992. I mutationstestet studeras både direktmutagena och indirekt mutagena avgaskomponenter utan och med S9, råttlever homogenat.

enzymer Skillnaden mellan direktmutagena och indirektmutagena föreningar är att direktmutagena föreningar inte behöver metaboliseras till mutagena metaboliter. De båda biologiska kortidstestema har använts och används även fortlöpande idag för att undersöka partikulära och semivolatila föreningar i den spädda avgasen från olika bränslen/motorkoncept Westerholm et al., 1991; 1995.

För att bedöma och identifiera potentiella miljö- och hälsoeffekter från alternativa bränslen och bränsleblandningar bör den utföras i flera steg i syfte att optimera informationen och reducera kostnaden för bedömningen. Amerikanska Naturvårdsverket, US EPA, del Figueroa, 1992 har utarbetat ett tillvägagångssätt för att bedöma bränslen och bränsleadditiv som baserar sig tre påföljande bedömningssteg. Varje bedömningssteg syftar till att bestämma behovet av att utföra påföljande bedömningssteg för att identifiera och utvärdera potentiella miljö och hälsoeffekter. Nedan följer en mycket översiktlig presentation del

av Figureoas presentation vid Seminars on Motor Fuels, Lidingö, 1992 gällande utvärdering av bränslen och bränsleadditiv.

Bedömningssteg I detta bedömningssteg ingår litteratursammanställning, emissionskarakterisering och miljömodellering. Emissionskarakteriseringen består av mätning reglerade föroreningar

av CO, HC, NOx och partiklar och mätning av följande icke reglerade avgaskomponenter

komponentklasser: Enskilda kolväten, ketoner, aldehyder, alkoholer, etrar, polycykliska aromatiska kolväten PAH, nitro derivat PAH nitro-PAH och om metalladditiv tillsättes

av till bränslet skall även metall organiska metall derivat identifieras och kvantifieras. Baserat på den kemiska karakteriseringen skall bedömning av exponeringsnivåer utifrån

en modellberälmingar utföras, bedömning av atmosfärskemisk reaktivitet, bedömning av omvandlingsprodukter sekundära luftföroreningar, och bedömning av environmental partitioning.

Bedömningssteg Il. Avgaser, som genereras härrörande från bränslen och bränslen med additiv, tillsatstestas vid inhalationsförsök på försöksdjur där sex olika biologiska slutpunkter; carcinogenicitet förmåga att ge cancer, mutagenicitet förmåga att skada arvsanlagen, teratogenicitet förmåga att ge fosterskador, adult reproductive toxicitet förmåga att ge skada på fortplantningsorgan eller deras funktion, pulmonary toxicity förmåga att ge skada på andningsorganen och neurotoxicitet förmåga att ge skada på nervsystemet och dess funktion skall studeras. Dessa tester är mycket kostsamma och tidskrävande varför US EPA kommer att utarbeta ett förslag med syftet att förbättra effektiviteten och göra den biologiska utvärderingen mer praktiskt tillärnpbar. Modifieringen består av en 90 dagars exponeringsstudie som inkluderar fem biologiska slutpunkter; Carcinogenicitet, mutagenicitet, neurotoxicitet, reproduktivitet och pulmonary. Utöver 90 dagars exponeringsförsöket skall en separat studie av teratogeniciteten utföras separat i enlighet med tidigare direktiv.

Bedömningssteg III. Omfattningen av detta utvärderingssteg preciseras av US EPA från fall till fall beroende utfallet i bedömningssteg I och II.

Eftersom de enligt ovan beskrivna utvärderingsstegen kan bli mycket kostsamma för industrin och det förväntade relativt stora antalet bränslen/bränsleadditiv att utvärdera bör utvärderingar samordnas för att reducera kostnader och tidsåtgång. För att underlätta samordningen har US EPA definierat ett bränslegrupperingssystem. Detta grupperingssystem består av följande bas bränslen: oblyad bensin, blyad bensin har upphört som klass 951231, diesel och följande alternativa bränslen metanol, etanol, metan och propan. Det förväntas att US EPA kommer att definiera ytterligare bränsle- familjer efter framtida behov. Genom att utnyttja bränslefamiljsbegreppet kan dubbelarbete undvikas och tillgängligheten på körtid vid laboratorier att förbättras enär US EPA är medveten att det finns ett begränsat antal laboratorier som kan utföra dessa omfattande undersökningar på ett tillfredsställande sätt. Utifrån bl a ovanstående förslag har en slutgiltig omfattande version publicerats i Federal Register Federal Register, 1994 för utvärdering av bränslen och bränsleadditiv.

PROBLEM VID TILLÄMPNING AV KONVENTIONELLA MÄTMETO-

DER VID UTVÄRDERING AV ALTERNATIVA DRIVMEDEL

Av beskrivningen under kapitel 2 har standardiserade metoder för bilavgasemissioner avsedda för Europa- och USA-marknaden beskrivits och under kapitel 3 har vissa av problemen förknippade med användning av enbart standardiserade mätmetoder vid karakterisering av

avgasemissioner beskrivits. Det här kapitlet är mera inriktat på att beskriva problemen vid tillämpning av konventionella metoder vid utvärdering av alternativa drivmedel.

Den fråga man först bör ställa sig är i vilket sammanhang en emissionsmätning skall utföras. Är det för godkännande av motor, fordon eller avgasreningskoncept; eller är det fråga

om generering av ett underlag for en preliminär bedömning, inte direkt är kopplad till

som lagfästa emissionskrav; eller gäller det mätningar analyser och test för att kartlägga och klarlägga bränslets miljöpotential att användas som underlag för miljöklassning eller ett annat liknande syfte Eftersom de förstnämnda två fallen inte nödvändigtvis kräver än

mer prov enligt standardiserade eller vanligen använda mätmetoder med vissa kompletterande mätningar kommer i första hand den fortsatta beskrivningen att koncentreras till det tredje fallet.

För en fullständigare karakterisering av föroreningsutsläppen beskriven i kapitel 4 är det otillräckligt att begränsa emissionsmätningama till dagens standardiserade metoder. Den standardiserade mätmetoden har utformats for att möta de myndighetskrav på mätningar som behöver utföras för att kontrollera att avgaskraven uppfylls och skall utgöra ett underlag

som for ett godkännande eller certifiering ett visst koncept motor eller fordon. Som

en av av beskrivits i kapitel 2 är bl a kravet på mätnoggrannhet särskilt viktigt för sådana mätningar. En Standardisering av metoder för mätning av flera avgasföroreningar är de än idag reglerade föroreningama är välbehövlig, men detta kommer att kräva stora arbetsinsatser och

en internationell samordning. I praktiken kan den standardiserade metoden därför inte utformas så att den tar hänsyn till alla faktorer som kan påverka emissionsbilden. Den med andra

ger ord inte en helhetsbild av de emissioner, som kan ha betydelse för att bedöma det aktuella konceptet från hälso- och miljösynpunkt.

För lätta fordon kan en teknisk bedömning bränsle-motorkombinationen vägledning

av ge en om vilka emissionsparametrar, utöver de reglerade emissionerna, behöver karakteriseras i

som första hand. I princip är det en fördel om standardiserade könnönster kan användas vid provtagningar, då därigenom resultat från mätningar på andra bränsle-motorkombinationer kan utnyttjas som referens.

En möjlighet att förbättra utvärderingen för tunga fordon är att utnyttja speciell körcykel

en den sk busscykeln, Figur 10 eller FIGE-cykeln för chassidynamometer, Figur l Att utföra mätningarna en motor i provbänk kan ha mättekniska fördelar särskilt motorbromsen

om medger att transienta driftscykler kan följas. Från kostnadssynpunkt är det dock ofta fördel

en att utföra provet med fordonet på en chassidynamometer särskilt den för provet aktuella

om motorn redan finns monterad i ett fordon. Fördelen ligger också i att flera exemplar

av samma motor-fordonstyp kan provas för undersökning av variationen från fordon till fordon. Dessutom är fordonets drivlina från motor till drivhjul inkopplad under provet. Vid val

av prov på motor eller fordon måste man trots allt beakta att mätningen kan göras

noggrannare vid prov på motor.

Vid mätning av föroreningar i bilavgaser används en bestämd uppsättning analysinstrument inklusive provtagningsutrustning. Analysinstrumenten och provtagningsutrustningen har utvecklats och anpassats för mätningar i fall då bensin och dieselbränsle

används som drivmedel. Analys av de reglerade föreningarna ej partiklar samt den icke-reglerade avgaskomponenten koldioxid görs med direktvisande instrument under testkömingen..HC

analyseras med flamjonisationsdetektion flame ionization detector, FID, CO och C02 med icke dispersiv utan spridningsoptik infrarödanalys nondispersive infrared, NDIR och NOx med kemiluminiscensdetektion CLD. I några avseenden är dessa instrument och provtagningsutrustningen inte anpassade för användning av alternativa bränslen och särskilt naturgas/biogas, alkoholer och rapsmetylester RME. Följande beskrivning avser att ge en bild av problemen.

För mätning av kolväten i avgaserna används en tlamjonisationsdetector FID. Problemet med analys av kolväten i avgaser vid särskilt etanoldrift och även vid drift med RME kan beskrivas i följande punkter:

Det är bekräftat att flamjonisationsdetekton ger en respons inte bara för kolväten utan även

för andra ämnen som innehåller kolatomer Dietz, 1967. Det betyder att även alkoholer

som vanligen finns till förhållandevis hög halt i avgaserna ger en viss respons hos

flamjonisationsdetekton. Syreinnehållande föreningar som etanol, metanol aldehyder etc.

ger lägre relativ respons än kolväteföreningar men de är inte kolväten och skall därför inte

räknas in i gruppen kolväten. Även utsläppen alkoholer kan större än utsläppen kolväten utgör de

om av vara av en

betydligt mindre hälsorisk i den mängd dessa förekommer i avgaserna.

Till följd av att alkoholbränslena är enkla och har en väl definierad molekylstruktur finns

det anledning att tro att även de kolväten som bildas vid förbränningen är enkla och är i

varje fall till antalet färre än avgasernai från bensin- och dieseldrivna bilar.

Problemet idag är att de resultat som erhålls vid mätning av kolväten i avgaserna vid alkoholdrift jämställs med kolväten som mäts vid bensin resp. dieseldrift. Det troliga är att mätningen tvärtom ger för höga värden och att de kolväten verkligen finns i

som avgaserna kan vara sådana som utgör en mindre risk från miljö- och hälsosynpunkt. Till ovanstående kan läggas att den alkohol som eventuellt avdunstar inte heller skall räknas kolväten utan

som en alkohol som ifråga om etanol och sannolikt även metanol i de små mängder det rör sig

om inte utgör någon påtaglig hälsorisk och alkoholen ger sannolikt också en mindre miljöstöming än avdunstningsemissionema vid användning av bensin som motorbränsle. Däremot kan det också vara så att tillräcklig hänsyn inte tas till avgaskomponenter aldehyder och

som alkylnitriter.

Vid användning av RME som bränsle är problemet troligen ännu mer komplicerat att

p g a RME tillverkas av rapsolja och metanol och att det krävs en analys även av bränslet för att bestämma dess sammansättning och en analys av avgaserna för att studera vilka ämnen som ger utslag på FID. Eftersom glycerin utgör en restprodukt vid tillverkningen av RME kan det inte uteslutas, att det finns rester kvar av glycerin i bränslet. Vad gäller RME finns det även ett provtagningstekniskt problem. Det finns indikationer på att det sker en utfällning av tunga avgaskomponenter i provtagningsledningar trots att dessa är uppvännnda till en temperatur nära 200 °C. Genom denna kondensation förväntas partikelemissionsmätningen också att ge för låga mätresultat. Det finns indikationer på att temperaturen i provtagningsledningama måste höjas över den som angetts för standardmetoden. Detta måste dock studeras noggrannare innan någon säker bedömning kan göras.

Ett tredje problem och då vid mätning på fordon som drivs med naturgas respektive biogas är att den FID som vanligen används inte är selektiv, vilket innebär att man inte kan särskilja halten metan i avgaserna från andra kolväten. För att kunna skilja på metan och andra kolväten används en för ändamålet särskilt anpassad FID. Denna FID innehåller en katalysator som vid ett av stegen i mätningen oxiderar övriga kolväten utom metan. Det har visat sig att metan kräver en högre temperatur för att oxideras i en katalysator och metanhalten kommer därför inte att påverkas av katalysatom. I ett andra steg av mätningen leds avgaserna förbi katalysatom och därigenom kan totala halten kolväten analyseras. Mätresultatet utgör skillnaden mellan HC-halten vid steg 2 och halten vid steg Det kan tilläggas att större delen av kolväteutsläppen vid naturgas-/biogasdrifi utgörs av metan.

Som redan påpekats kan transformationen av NO till N02 i fordonets avgassystem och särskilt i vissa typer av katalysator utgöra ett problem. Det analystekniska problemet består i svårigheten att generera data for N02 under körning enligt transienta körcykler. Det analysinstrument, som används utnyttjar kemiluminiscens och med ett sådant instrument kan både NOX och NO analyseras. NOZ-halten erhålls genom att subtrahera NO från NOX, men analys av NO kan inte utföras parallellt med analys av NOX. Bl a därför erhålls inget värde for N02 annat än vid konstantköming, där instrumentet kan kopplas över från NO-steget till NOXsteget under konstantkömingen. Problemet kan inte lösas inom ramen för det standardiserade provet utan här krävs en särskild instrumentuppsättning och enhet för datainsamling under provtagningen.

Med hänsyn till det som beskrivits här ovan rekommenderas att särskilda forskningsprojekt initieras med syfte att klarlägga och om möjligt lösa problemen.

Erfarenheten från tidigare utförda förhållandevis omfattande undersökningar

av a avgasemissionema som föregick den svenska miljöklassningen dieselbränslen visar att det

av krävs ett väl bearbetat dataunderlag för beslut, där de ekonomiska konsekvenserna kan bli betydande. I de fall ett av argumenten för ett beslut om en åtgärd utgörs av ett hänsynstagande till konsekvenser för hälsa och miljö är det nödvändigt att ha så säker grund för beslutet

en

möjligt. Å andra sidan kan vissa bedömningar vad gäller föroreningsutsläpp vid som tex användning av vissa väl definierade bränslen göras utifrån de erfarenheter genererats

som genom tidigare forskning och undersökningar. Den möjligheten har viktig vid

setts som utarbetandet av de förslag som preliminärt lämnats i denna arbetshandling.

Vid en fullständigare karakterisering av föroreningsutsläppen från system med kombinationen bränsle/motor respektive bränsle/fordon är det viktigt att sträva efter att emissionsmätningarna föregås av en bedömning av vilka komponenter i avgaserna som i första hand skall mätas, vilket dock inte betyder att mätning av andra komponenter skall utelämnas. Bedömningen bör grundas på följande frågor och frågeställningar:

Vilken bränsle/motorkombination är aktuell .

Vilken specifikation gäller för bränslet .

Innehåller bränslet additiv och i så fall vilka .

Vad är renhetsgraden på bränslet gäller framförallt naturgas, biogas och RME .

Är det något speciellt med den motor, som bränslet är avsedd för .

Avses det aktuella fordonet att framförallt användas i stadstrafik, landsvägstrañk eller i .

både stads och landsvägstrafik

Är det fråga ett landsvägsfordon eller en arbetsmaskin

om

Kan förvänta sig påverkan från motorsmörjoljan

man en

Kan verifiera motorsmörjoljan och bränslet är kompatibla

man om 10. Är bränslet stabilt även vid höga och låga temperaturer samt åldringsbeständigt ll. Hur är startbarheten vid lägre yttenemperaturer

Om det gäller undersökning av ett generellt använt motorbränsle kan man givetvis inte begränsa sig till viss typ fordon. Då är det viktigare att med ledning av bränslets

en av sammansättning koncentrera frågorna till bränslets sammansättning som en första bedömning

dess miljöpotential. Man måste dock vara försiktig vid en sådan bedömning eftersom det av trots allt är kombinationen bränsle/motor bestämmer hur väl miljöpotentialen har tagits

som till Som exempel kan nämnas att naturgas och även renad biogas kan ha en enkel

vara. 1 sammansättning använd i en undermåligt utvecklad motor kan utsläppen av både

men | kväveoxider och kolvätet metan vida överstiga utsläppen av dessa ämnen hos en motor, som drivs med konventionellt drivmedel. Ett annat exempel gäller molekylärt enkla bränslen som alkoholerna metanol och etanol, för vilka det finns en särskilt stor risk för stora utsläpp av aldehyder särskilt fonnaldehyd vid metanoldrift och acetaldehyd vid etanoldrift om inte motorsystemet inklusive katalysator har utvecklats för bränslet.

7. SLUTSATSER Uppgiften för projektarbetet har varit att bedöma vilka emissioner som är mest relevanta att analysera vid användning av olika alternativa motorbränslen och att beskriva vilka mätmetoy der som är mest lämpliga att använda vid karakterisering av emissionema. Varje typ av motor- I bränsle har unika egenskaper. Man kan förvänta sig att kritiska emissionsparametrar påverkas i olika för olika bränslen. En viktig uppgift för den som utför emissionsmätningarna är att

resultaten beskriva skillnader i emissionsnivåer och identifiera komponenter som kan genom j ha betydelse vid bedömning av hälso- och miljöeffekter. För den som skall utveckla motor l och avgasreningssystem för ett visst bränsle är det viktigt att veta vilka emissioner som särskilt skall/kan bli föremål för begränsning.

i

I Tabell 5 har ett urval av aktuella icke reglerade avgasföroreningar presenterats för olika motor bränslen och tillsatser som alkoholer och etrar till vissa motorbränslen. Urvalet har begränsats till sådana föroreningar som erfarenhetsmässigt visat sig förekomma i sådan mängd i avgaserna att de kan bedömas ha betydelse vid en bedömning av hälso- och miljöeffekter. Att det gjorts ett urval utgör ingen garanti för att alla viktiga icke reglerade

nu föroreningar tagits upp i tabellen. Som ett exempel kan pekas på att bränsletillsatserna additiven kan ställa till okända problem och kanske särskilt om t ex en från användningsoch hanteringssynpunkt olämplig tändförbättrare tillsätts bränslet. Personalen som skall utföra service och underhållsarbeten på fordonen måste skyddas.

Från arbetarskyddssynpunkt kan produktionen och den senare hanteringen av bränslet ha så

stor betydelse att typ bränsle väljs framför ett annat. l tabellen har både bensin och pass en av dieselolja tagits bara referens. För dessa bränslen finns en betydande databank

upp men som både här i vårt land och i andra länder. Vid försök till jämförelse mot data i den internationella litteraturen dessvärre ofta antingen på att aktuella data saknar önskad bredd, att

stöter man mängden data inte är tillräckligt stort för att säkerställa resultaten. Det kan också vara så att

intressant undersökning inte blir särskilt intressant när det blir klarlagt hur undersöktill synes ningen utförts och varför undersökningen genomförts.

Tabell Förslag till analys prioriterade reglerade förslag till

av icke avgaskomponenteroch

biologiska test att utföra vid utvärdering av olika motorbränslens miljopotential.

Analyser/test Bensin Dieselolja Alkohol i Etanol Metanol Naturgas Biogas dieselolja Partikelanalys# X X X X X X X Aldehyder x X x X X X X Alkener X X X X X X X Metylnitrit X X X Etylnitrit X X X Monoaromater X X X X X X X PAC X X X X X X X N02 X X X X X X X C02 X X X X X X X VäxthusgaserlPCC X X X X X X X Mutagenicitetstest X X X X X X X TCDD-receptoraffinitet X X X X X X X Neurotoxicitet X X X X X X X

Analyser/test ETBE i MTBE i RME i RME Motor- DME alkoholeri bensin bensin dieselolja gas bensin Partikelanalys# X X X X X X X Aldehyder X X X X X X X Alkener X X X X X X X Metylnitrit X X X X X X Etylnitrit X X X X X X Monoaromater X X X X X X X PAC X X X X X X X N02 X X X X X X X C02 X X X X X X X V5ixthusgaserIPCC X X X X X X X Mutagenicitetstest X X X X X X X TCDD—receptoraffinitet X X X X X X X Neurotoxicitet X X X X

#Panike|analysenbör kompletterasmed partikelstorleksmätningardär datasaknas.Detfinns litteraturuppgifter studier råtta, somtyder att även partiklar sådanatitandioxid- "carbonblack-partiklar rena som kange upphovtill liknandehälsoeffektersomdieselpartiklarHeinrich et al., 1995. Enviktig uppgift de riktigt är att småpartiklarna,somtroligen inte fångas vid användning den standardiserade av märmetoden,kan hastörst betydelse.

Sammanfattningsvis föreslås en undersökning och utvärdering olika motorbränslen omfatta av nedanstående bedömningssteg:

Bl.. . l

Bränslet bedöms utifrån dess ursprung, hur det tillverkats och hur det avses att distribueras .

biobränsle kontra fossilt bränsle för utvärdering av dess bidrag till emissionen av

-

växthusgaser.

Med utgångspunkt från bränslets sammansättning och eventuella innehåll av additiver .

bedöms dess potential till att tillhöra en viss högre miljöklass än den lägsta. Den högsta

miljöklassen betecknas för närvarande miljöklass ett MKl.

Ett program utvecklas av dessa som är yttest ansvarig för bränslets tillverkning och .

distribution gör undersökning av bränslets egenskaper med hänsyn tagen till risken för

utsläpp föroreningar som bedöms kunna påverka hälsa och miljö.

av

Ett första s k screening test utförs med den omfattning som bestäms av ansvarig .

myndighet. Detta test utförs genom en enklare serie prover av den som är ytterst ansvarig

bränslets tillverkning och distribution efter anvisning från ansvarig myndighet.

B... 2

Om bränslet visar sig kunna möta de kriterier som definierats i bedömningssteg 1 genomförs emissionsmätningar för karakterisering av dess egenskaper med analys av de föroreningskomponenter som för varje bränsle alternativ framgår av Tabell Denna tabell skall inte betraktas som definitiv utan att den kan revideras utifrån framtida forskningsresultat och erfarenheter. Förslagsvis utförs en sådan karakterisering genom prov på 2 till 5 fordon av skillda fabrikat. Analysema upprepas vid minst 3 konsekutiva prov på varje fordon. Ansvarig myndighet beslutar om omfattningen av karakteriseringen. En enklare form av riskvärdering utförs.

Bl.. . 3

Detta bedömningssteg utgör en utvidgning av bedömningsstegen l och 2 och omfattar en vetenskaplig utvärdering av risker vid användning av bränslet med hänsyn till hälsa och miljö. Programmet för utvärderingen vad avser omfattning och innehåll utarbetas enligt anvisningar från ansvarig myndighet.

Naturvårdsverket

Ovanstående bränslen måste även undersökas map risker förknippade med handhavandet, arbetsmiljö, distribution och påverkan vid större utsläpp av oförbränt bränsle i naturen vid en eventuell olycka.

LITTERATURREFERENSER

Berg, W. 1982. Aufwand und probleme fur Gesetzgeber und Automobilindustrie bei der Kontrolle der Schadstoffemissionen von Personenkraftswagen mit Otto- und Diesel-Motoren

dargestellt am Beispiel ausgewählter Exportländer Von der Fakultät Maschinenbau und

-. Electronik der Technischen Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig zur Erlangung der Würde eines Doktor-Ingenieurs Dr.-Ing. genehmigte Dissertation Dipl.-Ing.

von Wolfgang Berg aus Zerbst. Bilavgasförordning 1991:1481. Senast införd ändring 1994:1252. Från 1995-01-01. Boström C-E. 1993 Naturvårdsverket, Stockholm.

Bylin, G., 1991. Luftföroreningar och pollenutlöst astma. Rapport 4409: Riskbedörrming

hälsa och miljö. Naturvårdsverket, ISBN 91-66620-4409-5, ISSN 0282-7298. CARB California Air Resourses Board 1989 USA. Carlsson, K. 1996. Personligt kommunikation med Kjell Carlsson, Naturvårdsverket

om bestämmelser på bilavgasornrådet. del Figuora 1992. Registration regulations for fuels and fuel additives. Presented seminars

at on motor fuels, Foresta Conference Centre, Stockholm, Sweden. Dietz W. 1967 Responce factors for chromatograpic analysis. Journal of Gas

gas Chromatography, Vol. Egebäck, K-E. 1987. Hastighet föroreningsutsläpp. Bensindrivna bilar. Naturvårdsverkeets

rapport 3276. Egebäck, K-E. 1990. Metoder for karakterisering avgasemissioner från lågemitterande

av tunga tätortsfordon LETT. MTC 9006 A. Egebäck, K-E. och Westerholm, R. 1994. Sampling and analysis of pollutants in the exhaust from heavy-duty motor vehicles. Rapport till NUTEK, MTC 9329, ISRN: ASB-MTC-R-- 94/7--SE. Ehrenberg L. 1995 Stockholms universitet, personlig kontakt. Federal Register 1987. Code of Federal Regulations. Parts 81 to 99. Protection of Environment. Federal Register 1994. Registration for fuels and fuel additives F /FAs in the United States. May 1994. Hedbom, A. 1996. Personlig communikation med Anders Hedhom, MTC, deltar i

som utvecklingen av körcykel för motorer till tunga fordon. Hedbom, A. 1995. Assessments of transient cycle proposal. The FIGE transient cycle and the OICA/ACEA steady state cycle with dymanic load test. MTC 9511A, ISRN:

response ASB-MTC-R--95/9--SE. IARC 1983, Monographs on the evaluation of carcinogenic risks of chemicals to humans: Polynuclear Aromatic Compounds, part Chemical, environmental and experimental data, Volume 32, Lyon, France.

IARC 1989, Monographs on the evaluation of carcinogenic risks of chemicals to humans: Diesel and gasoline engine exhausts and some Nitro-PAH, Volume 46, Lyon, France. IPCC 1992 Climate change 1992, The suplemental report to the IPCC scientific assessment

. Edited by: Houghton, B. Callander and Varny, Published for the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, England Jonsson A. and Bertilsson B-M. 1982 Formation of methyl nitrite in engines fuelled with gasoline/methanol and methanol/diesel. Environmental Science Technology Vol. 16, 106- 110. Laurikko, 1994. Ambient Temperature Effect on Automotive Exhaust Emissions: FTP and ECE Test Cycle Responses. Vehicle and Environment. Automobile in Harmony with Human Society. FISITA 1994. Laurikko, 1996. Personlig kommunikation om utveckling av bestämmelser inom EU för emissionsmätningar vid låga omgivningstemperaturer. VTT, Esbo, Finland. Laveskog, A. 1992. Emission from Catalyst cars outside regulated test conditions, MTC 9227. Laveskog, A. 1995a. Verification of long term stability of emission control systems, III. MTC 9502, ISRN: ASB-MTC-R--95/8--SE. Laveskog, A. 1995. Emissions of unregulated compounds from five different gasoline qualities. MTC 9308, ISRN: ASB-MTC-R--95/18--SE. Mason, G., Gustavsson J-Å., Westerholm, R. och Li, H. 1992. Chemical Fractionation of Particulate Extracts from Diesel Vehicle Exhaust: Distribution of Ligands for Dioxin Receptor. Environ. Sci. Technol. 26, N08. Pettersson, L., 1996. Personlig kommunikation om fortsatt forskning för utveckling

av skräddarsydda bilavgaskatalysatorer. KTH, Kemisk Miljöteknik. Pitts J., van Cauwenberghe L., Grosjean D., Schmid Fitz D., Belser W., Knudson G. and Hynds P. 1978 Atmospheric reactions of polycyclic aromatic hydrocarbons: facile formation of mutagenic nitro derivatives. Science, Vol. 202, 515-519.

pp Rannug, U. 1993Data from short-term tests on motor vehicle eexhausts, Environmental Health Perspectives, Vol. 47, 161-169. Rodt, 1996. Personlig kommunikation med Stefan Rodt, Umwelt Bundes Amt, Tyskland, som deltar i utvecklingen av körcykel för motorer till tunga fordon. Sjögren M., Li H., Rannug U. and Westerholm R. 1996. Multivariate Analysis of Exhaust i Emissions from Heavy Duty Diesel Fuels. Environmental Science Technology, Vol. 30, No. pp 38-49. Sjögren M., Li H., Rannug U. and Westerholm R. 1996. Multivariate Analysis of Exhaust Emissions from Heavy Duty Diesel Fuels. Environmental Science Technology, Vol. 30, No. pp 38-49. SNFS 1987: 3. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNFS 1987:3 MS: Kungörelse med föreskrifter om avgasrening for vissa bilar; A12-regulation. Miljöskydd ISSN 0347-5301.

SNFS 1989: 8. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNFS 1989: 8 MS:19 Kungörelse om ändring i kungörelsen SNFS 1987:3med föreskrifter om avgasrening för vissa bilar; A13-regulation. Miljöskydd. ISSN 0347-5301. SNFS 1994: 10. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNF S 1994:10 MS: 78. Kungörelse om ändring i kungörelsen SNFS 1987:3 med föreskrifter om avgasrening för vissa bilar. Miljöskydd. ISSN 0347-5301. SNFS 1991: 11. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNF S 1991: 11 MS: 40. Kungörelse med föreskrifter om avgasrening för dieseldrivna motorer till vissa bilar. A 30- Regulation. Miljöskydd. ISSN 0347-5301. SNFS 1992: 4. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNF S 1992: 4 MS: 45. Kungörelse om föreskrifter om avgasrening för lätta bilar, miljöklasserna 1 och A14-Regulation. Miljöskydd. ISSN 0347-5301. SNFS 1994:12. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNFS 1994:12 MS: 80. Kungörelse om ändring i kungörelsen SNFS 1991: 11 med föreskrifter om avgasrening för dieseldrivna motorer till vissa bilar. Miljöskydd. ISSN 0347-5301

. SNFS 1992: ll. Statens naturvårdsverks författningssamling: SNFS 1992: 11 MS: 51. Kungörelse om föreskrifter om avgasrening för dieseldrivna tunga bilar, miljöklasserna 1 och Miljöskydd. ISSN 0347-5301. SNV 1990. Luft ‘90 Aktionsplan mot luftföroreningar och försurning. Naturvårdsverket

inf0nnerar.ISBN 91-620-1 079-4. SOU 1996. Statens offentliga utredningar 1996:124, Miljöhälsoutredningen, Stockholm. Svensk Standard, SS 15 54 35 Törnqvist M., Rannug U., Jonsson A. and Ehrenberg L. 1983 Mutagenicity of methyl nitrite in Salmonella typhimurium. Mutation Research Vol. 117, 47 Törnqvist M., Kautiainen A., Gatz R. and Ehrenberg L. 1988 Haemoglobin adducts in animals exposed to gasoline and diesel exhaust. Alkenes. Journal of Applied Toxicology, V01. 159-170 Törnqvist M., Segerbäck D. and Ehrenberg 1991 The "rad-equivalence approach" for assessment and evaluation of cancer risks, exemplified by studies of ethylene oxide and ethene. In: Human carcinogen exposure, biomonitoring and risk assessment, Edit: R. Gamer,

Farmer, G. Steel and A. Wright. Oxford IRL Press, 141-155. Törnqvist M. and Ehrenberg L. 1994 On Cancer Risk Estimation of Urban Air. Environ. Healt Perspec. Vol. 102, 173-182. Westerholm R., Stenberg U. and Alsberg T. 1988 Some Aspects on the Distribution of Polycyclic Aromatic Compounds between Particles and Gas Phase from Diluted Gasoline Exhausts, and Its Importance for Measurment Ambient Air. Atmospheric Environment Vol. 22, No. pp 1005-1010 Westerholm R., Almén Hang L., Rarmug U., Egebäck K-E. and Grägg K. 1991 Chemical and Biological Characterization of Particulate, Semi Volatile Phase Associated Compounds in Diluted Heavy Duty Diesel Exhausts: A Comparison of three different semi volatile phase samplers. Environmental Science Techn0l0gy Vol. 25,pp 332-338,

Westerholm R. and Egebäck K-E. 1991 Impact of fuels on exhaust emissions: A chemical and biological characterization. Swedish Environmental Protection Agency SwEPA Report 3968, Solna Westerholm R. and Egebäck K-E. Exhaust Emissions from Light and Heavy Duty Vehicles: Chemical Composition, Impact of Exhaust Aftertreatment and Fuel Parameters. Environmental Health and Perspectives, Vol. 102, pp13-23 1994 Westerholm R. and Li H. 1994 A Multivariate Statistical Analysis of Fuel Related Polycyclic Aromatic Hydrocarbon PAH Emissions from Heavy Duty Diesel Vehicles. Environmental Science Technology, Vol. 28, No.5, pp 965-992. Westerholm R., Törnqvist M., Rannug U. and Ehrenberg L. Chemical and Biological Characterization of Bioethanol Related Exhaust Emissions Using Two Diesel Ignition Improvers. Report to Swedish Communications Research Board. Stockholm University, Stockholm, Sweden 1995

FÖRKORTNINGAR OCH FÖRKLARINGAR

Bilaga

Additiv: Tillsats t exi bränsleeller smörjolja. Bf: Bränsleförbrukning. CNG:KomprimeradnaturgasCompressedNaturalGas. CO: Kolmonoxid koloxid. CO2:koldioxid. CVS:Konstantflddes-uppsamlareConstant Volume Sampler. "Cycle beating": Ett uttryck för att styramotorparametrama, attsä avgasutsläppen i nivåär med kraven endastomkörcykelnföljs utanförramenför körcykelnkanutsläppsnivån varabetydligt högreän

angivnagränsvärden. Diumal emissions: Utsläppenavförängatbränsleberorendeavatt bilen inklusive bränsletank ochbränslesystemvärmsuppunderdagenävenombilen intekörts. DME: Dimetyleter. ECE: EconomicCommissionof Europe. ETBE: Etyl tertsiär-butyleter. EtOH: Etanol. FID: Flamjonisationsdetector. FIGE: Entransientbelastningscykelför motorertill tungafordon -utveckladi Tyskland. GRPE: RappotörsgruppECE WP29 se WP29 somharansvaretför utvecklingavmetoder för emissionsmätningar. HC: Kolvätensamlingsbegreppför totalahalteneller mängdenkolväten. "Hot-soakemissi0ns: Utsläppenavförångatbränslesomskernärbilen parkerasefterattha körts. Katalysator:I motor-eller fordonssammanhanganordningför reningav avgaser.

- KFB: Kommunikationsforskningsberedningen. LNG: Naturgasi flytandeform Liquified NaturalGas. LPG: Motorgasi flytandefonn Liquified PetroleumGas. Lättafordon: Fordonmedentotalvikt lika medochmindreän3,5ton. MTBE: Metyl tertsiär-butyleter. MeOH: Metanol. NDIR: Infraröd-analysatorutanspridningsoptikNon DispersiveInfraredanalyzer. NO: Kvävemonoxid. N02: Kvävedioxid. NOX:Kväveoxidersamlingsbegreppför kväveoxider.l avgaserutgörsNOXmestavNO +N02. NUTEK: Närings-ochteknikutvecklingsverket. OICA/ACEA: Körcykel utveckladavbilindustrin i Europaför mätningavavgasutsläppenav

C0, HC ochNOXi dieselavgaseroch för mätningav avgasemasopacitet. PAC: Polycykliskaaromatiskaföreningar. PAH: Polycykliskaaromatiskakolväten. PTFE: Polyterafluoreten. RME: Rapsmetylester. "Running losses: Utsläppenavförångatbränsleunderkörning. Shed: Provcellsomanvändsvid mätningavförångatbränslefrån bilen. SNVellerNV: Naturvårdsverket. Transforrnationen:Omvandlingav ext molekylstrukturenhosett ämnegenominteraktion medannat ämneeller ljus. Transient: Körning medvarieradhastighet. WP29: Arbetsgruppworking party inom ECE. Yct: "Kallstart-fasen avUSA-provetför lättafordon. Yht: Varmstan-fasen avUSA provetför lättafordon. Ys : Stabiliserade fasenavUSA-provetför lättafordon. Tungafordon: Fordonmedentotalvikt över3,5ton.

Bilaga 2. EUIECE-standards

Lätta fordon.

Ezduunstfimission-andFueIconsumpuonRogmaflon-EumpeanUnlonEln

suoootu-nubaaaauaumnugmuuu:vcu1upnuumhchamah-n-IawuuvdInbnn~S15°°hI-

8oawwhnHdunuyflogahuum:FcI1wbIu0MflIfllUWN0UUF°UWWNNIC535Wk6

EU-%fl Dhfil O1/O41/E63901

Ensam um. Nakamura: COP-ahndud

stmdudTA8 dus:

, NIH lflfiflvlit 71":

00 04°" 2:7 34° vana-uu: nuldnüon:31.12.1992‘ . .

Honung ulkm 037 U3 ForülvbioulonøümünnuathruuoicvNoøuadPu

PM Mun 0.14 0.18 amhemuødbyltnnaotuiorivmnooøovøl

u"uH.7.19D4

D¢t|r6onIionFaciarDF — on-Ian-d"0r~"w|NI"

Evan. Blink 2

Abonniln-¢MdaaovrvcnandbIM£c£~no¢uIuhnRaaI01

anoatuudunbododuuoImrup.suucuodDhalfuoD.Imiaabouuu|Iuwuon3o.12.till

In-OaudBIhdonDiIdlnOlI12IE%D2tIdFudCuuuufloI|DiIoINoI8fl1|I£

SvlnflIdlTA8-GOPinglllm

Vomeluwllh Humanistendubs:

°° ‘°N°" PM Oo Nuwtypoappvovah1.1.1996

guamgvm 23 05 mugg". /Vchloioürunøwøøonz1.1.1991

nuuuungn 1.0 0.1 one ‘"§"" DI-Dicedamino’ 1.0 0.9 0.10 DomiomionFaduma nu0gmd"orclooflvI

å Evan. 2.0qIIu|

lfiwu1Imunu%ohdono1oovvarmn¢wooQnnhovnfimMgdltMuwaIhotorucould:GuolnouI§huI1IorOO.1J9orHc+NQd:Dhu1cvvnunI.IlorD.

LoIuI¢0tJQo.2IntFMfiwcOrnuu1lmuwum1uapwdu:flonvoNduobudnmhlubt"ol0.I2h1uod

anammat: nanm:ürüiwnmzmbdnøbüymnüomohnførcørmnnønøhhøøuwüüomøyhølwmuünåøwm

å E uomuiuuamawmawuunøuuusasmmmümtløauumømuøoønøuwuuøm

uuopubvnnoahnmmInqunu-ddaMuNaoanomdbymL4§unummMndh00Pufldiu

kmrvdluldtnmdoulmt-nnov1hV100knlet:hl1.ImI|.khI-Itxhmu0uo.EUDcPuI2.|ofl¢muqcyan(Pu(Iundlhnz).

z Tunga fordon I I m. Eu/eceamoustzuuusonnogu-uom:Forvo1ucIcoenIa5oougu1¢u.

1hItonEnoino‘lbdBoneh

i

Vohlclo/Enginecuagory DieselEnglnoofo:Vohlclooofchaos M.aw 3500m.

L

M2-Ma.N1. N:""Na. Y Noouhuon sam/sec

upto91/542/secmaacen csrozw i lmpbmomnfionom

ayoonppcovummnoglunuon Siap11.7.1992l1.10.1993 sup2u.1a1a9e/1.1o.1ooa I TootRocodum

socSuctionvu r Type TAs cop 1As-oopn1 å HC ø/kwh 1.1 1.23 1.1 {

oo Mmm 4.5 4.9 4.0 E NO.

olkwh 3.0 0.0 m

PM 9/kwn cum 0.4m 025w 0.15"

r I 1 IV.Eulzczamolnunnuununlnnt

Vohlohlsnolmcdvfiofl AIVoNcuovIMD|oooIEngIm,Indnpmdonto1Muu

Regulation 72l$6IEECnuLECER24l03

‘hdfiooodun Tulpmeod1uvutMiIoadu1doomtmton9moapood:FIJl|oAdi uüdilonmondm

IooodcboIwunr1ux.npudandA59hotn1u.apoodor1ooomkr. ForE0ER24I0G:7.1nunnunonlpoIMntn1u1.brqn.

‘ nanm Sunda wlhiuwcdoøuløndmøuaøhøkøuu

ldloioudwmuxspooctst onlylor um gu Thocdeulllodvaluomuubodocilnd. .

Thoaboov-puanooonlolcvvtdopondnonmemoorutlcdnnvlowvolmao

Footnotes EUIECE

1 M.: Vehlclaarorpauonger Iransponaflonwithacapaclty o1max.8soatew|thouHhedriver seat M2; vgmclutorpuamguuanspuufionwimacapadtyofmomflunfluataandagxoss

whiclomnussooolto M3:VaMclnbrmumoun‘mspommrmmaoapacityo1mommmBu¢1aandagoss

whioiomuo50001:u N.:VcNclootorwanspo11n11ono1goodsMfl1a9toasvuhicbmasss3500|zn N32Verdcbafonramponauonofgoodawnhagmsswhficbnuubuwoonasookqand

12000ku N3: Val1lcIo¢for11anoponaflonoI9oodswIthagroosvehic|emass12000ku

2 Exanmbdfiommbmwla6onamN,moouwh1obs.whId1wem|ypoaporwodaooomlnom DI:ec1m88IT7IEEc. 3 cIaudcrmkoasnEmbnIomvMhounda:d:0.o. Aodifiondioraflvuictocwlhoaoofinoonqhsz-indopondnntdtotmmcu: OOaMclo:mu.0.5VoMh. MwmdooMmDioodongmuhnwm1ufiflImoroqulnmmh72I306iEEOmEcER2003

4 Formwh1cmpuunoernmpmu§onupw8uwmndudlngdfivetand9rouwh|o1omau upb36001w.mchdkuuanswuuuuoflroadvdIbbs:MamlaoMusw1dam-mopocal onhomnuhohu1ornupodulyponnyboo:amdodatwpnaoomvoIo1max.4%mdhasb bosuinIlcaIyhctodbrOORDoohnfiondmdconoLmnflmhU1oown1orCftyPm1. E:ataUIblnDrMngCyd0.EUDCPat2.ToulPu11andPan2. lmplonmmflon daluolttxehnlcotuunvpfionokocuvofii/116/EEC: Nuwtvnummasz 1.1.1996 VchIce’o1imre¢etm1on: 1.1.1997

S TAS-Typemprovul Standard 6 COP- Oordormhyn1ProductionStandard 7 Foilowinaassigneddeteñorationfactorsarevalid: Gasoline0119100312orCO. 1.2for HC+ Nox; Dino engines1.1for 00.1.0101 HC+ Nog. 1.2lot PM.A fixad run-än factor o 0.92 valid for CO;-measurementson nowproduction vwlclu. For mmuhctutors whicharecarryingout durabilityrun:80000 km AMA-durabmlyrun. Thetostvomclomaybodrlvon 0910150001011bc¢oreG-Oztvnoapprovaltest

B Followingstandardsmutt be mauddmomlly: ICIIQGO 3.5 Vol.%.

-I Cloud Cancun Emission: 0.0.

-

£nImohd1mm1h1on9uaUonarovohIdooo1flodaaoooN1.Ng.Mg.AtN;andMwithro1omncomaus2M0kg,wHchh¢wnuwodtyponpprwunccoming:oDocuve;w220/EEC

w11hamondment93/59IEEC. Io Pom.-D1cuIvohIc1osEcERa3/02 naooEcER49/02 pouabte.

11 Aasupzms-mace-mndardaaniaonucal. 12 Foron91nopowors85kw:1.7tinvoormhorImndards.

13stmdambuId1orDbsdmomswmaacyflnddisphoomauo.7anpercyIworanda nomIn|ongénuoud3o00mln-‘.

. kaobmøtnaüondatømvdâhlnøldøcüümmøprøxz/WBGGAMM1.1o.199scOF. . I4smuludlsvawforDicuIong|noswIhacyfindotdlaplaoemontO.7d1n3porcyl|nderanda nomnalon9u1oooood3000ml1r‘. IrnpIomonmiondaIa::1.10.1997rA$and1.10.1998 COP.

Bedömning av miljöpotentialen hos de alternativa

drivmedlen biogas, etanol, metanol, naturgas,

rapsmetylester och dimetyleter

Karl-Erik Egebäck, Tekniska Högskolan Luleå, Roger Westerholm, Stockholms Universitet

Stockholm 1996

KOMMUNIKATIONS FORSKNINGS BEREDNINGEN

BEDÖMNING AV MILJÖPOTENTIALEN HOS DE

ALTERNATIVA DRIVMEDLEN BIOGAS, ETANOL, METANOL, NATURGAS, RAPSMETYLESTER OCH DIMETYLETER

F "T:IVrIs7s1tTN‘sUTvCKLING OVER TIDENFOR BIOGAS/NATURGAS 3.5 7.; V®§}fi§ —-I—HC9/km g

KARL-ERIK EGEBÄCK OCH ROGER WESTERHOLM#

Institutionen för Arbetsvetenskap, Avdelningen för Miljöteknik Tekniska Högskolan i Luleå, 971 87 LULEÅ #Institutionen för Analytisk kemi, Arrheniuslaboratorierna för Naturvetenskap Stockholms Universitet, 106 91 STOCKHOLM

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

SAMMANFATTNING FEL BOKMÄRKET ÄR INTE DEFINIERAT

INTRODUKTION

1.1Regleradeoch icke regleradeavgaskomponenter

1.2Transformation

1.3Hälsoeffekter

2. BESKRIVNING AV BRÄNSLENA 5

2.1 Alkoholer 5

2.2Biogas 5

2.3 Rapsmetylester 5 I 2.4 Naturgas 6

2.5 Dimetyleter 6 I 3. HUR DET SER UT I DAG 7 I 1 Metanol

7 I 3. 2 Etanol 8

I

3 Biogas 8 I 3. 4 Rapsmetylester 8 I 3.5 Naturgas 9 I

6 Dimetyleter 9

4. FÖRUTSÄTTNINGAR, DRIVMEDLETS SAMMANSÄTTNING, FÖRÄNDRING

OCH ANVÄNDNING

4.1 Drivmedlet 10

4.1.1 Metanol 10

4.1.2 Etanol 10

4.1.3Biogas 11

4.2.4Rapsmetylester

4.2.5Naturgas

4.2.6Dimetyleter

TEKNIKUTVECKLING OCH EMISSIONSNIVÅER i w

5.1På S-årssikt

5.1.1Metanol och etanol

5.1.2Biogasochnaturgas

5.1.3Rapsmetylester

5.1.4DME

5.2Pålängre sikt

5.2.1Metanolochetanol

5.2.3Biogasochnaturgas

5.2.4Rapsmetylester

5.2.6Dirnetyleter

BEDÖMNING aQ .

6.1 Produktion

6.2 Distribution

6.2.1Alkoholer

6.2.2Biogas/naturgas

6.2.3Rapsmetylester

6.2.4Dimetyleter

6.3 Bedömnigav hälsorisker för vissaämneni avgaserna

6.3.1Aldehyder

6.3.2Alkener

6.3.3Alkylnitriter

6.3.4Aromatiskaföreningar

6.4 Miljöeffekter 24

SLUTSATSER .

BEDÖMNING MILJÖPOTENTIALEN HOS DE

AV

ALTERNATIVA DRIVMEDLEN BIOGAS, ETANOL,

METANOL, NATURGAS, RAPSMETYLESTER OCH

DIMETYLETER

KARL-ERIK EGEBÄCK och ROGER WESTERHOLM#

Institutionen för Arbetsvetenskap, Avdelningen för Miljöteknik Tekniska Högskolan i Luleå, 971 87 LULEÅ

#Institutionen för Analytisk kemi, Arrheniuslaboratoriema for Naturvetenskap Stockholms Universitet, 106 91 STOCKHOLM

SAMMANFATTNING

Introduktionen av alternativ till bensin och dieselolja som drivmedel till landsvägsfordon är en stor och viktig fråga. Till följd av pågående försöksverksamhet och insamling av faktamaterial och inte minst genom statliga utredningar har den blivit särskilt aktuell under de senaste åren. När det talas om alternativa drivmedel är det inte alltid helt klart vilka alternativ som avses eftersom det finns alternativ som i likhet med bensin och dieselolja baseras på fossil råvara och alternativ som tillhör gruppen förnybara drivmedel, dvs sådana som tillverkas ur jordbruks- eller skogsprodukter. Vissa av de alternativa drivmedlen som metanol och dimetyleter kan antingen ha fossilt ursprung eller vara tillverkade från biomassa.

Den här rapporten handlar om ett försök till att bedöma den miljömässiga potentialen hos de alternativa drivmedlen etanol EtOH, metanol MeOH, rapsmetylester RME, biogas, naturgas och dimetyleter DME. Det finns ytterligare alternativ till bensin och dieselolja som motorgas LPG och vätgas men dessa behandlas inte i rapporten.

Den hittills bedrivna utvecklingen på bilavgasområdet har a lett till att begränsa utsläppen

av hälsovådliga och miljöstörande ämnen i avgaserna och att döma av det som presenteras i den tekniska litteraturen tycks det finnas en god potential till att nå ännu längre. Eftersom måste

man räkna med att varje mer betydande åtgärd som minskar föroreningsutsläppen kostar pengar, kommer i likhet med vad som skett tidigare myndighetskraven att styra utvecklingen. Bilindustrin är en konkurrensutsatt bransch och inte minst därför krävs likformiga regler for industrin att arbeta mot.

Det är därför inte alls säkert att den fortsatta utvecklingen för begränsning av fororeningsutsläppen kommer att ske i den omfattning som är tekniskt möjlig och inte heller den takt, som

skulle kunna ske, om myndigheterna ställer krav i takt med den tekniska utvecklingen. Detta

gäller både för bilar som kommer att drivas med bensin och dieselolja och bilar kommer som att drivas med alternativa drivmedel. Idag sker emellertid i stor utsträckning utvecklingen av motorer och fordon utifrån långtgående användarkrav, och det finns därför skäl att tro att den

utvecklingen kommer att utgöra ett incitament för utveckling miljövänligare fordon generellt av sett.

De utvärderingar och bedömningar gjorts för denna rapport visar det finns god som att en potential hos de alternativa drivmedlen till att nå verkligt låga emissionsnivåer. Utvärderingarna

har också resulterat i en rangordning av bränslena ifråga om miljöpotential då hänsyn har tagits

även till utsläppen av koldioxid. Rangordningen har därför i första hand gjorts med hänsyn till

drivmedlens ursprung biobaserat eller fossilt drivmedel och i andra hand till någon-ra emis-

si0nsparameter-rar som kan ha särskilt stor betydelse för bedömningen. Utfallet beror naturligtvis också på hur råvaran framställs och på vilka metoder för tillverkning av bränslet, som används.

Författarna till rapporten vill framhålla, att det finns betydande en osäkerhet i bedömningen vad gäller RME och DME främst beroende på att det inte finns tillräckligt med emissionsdata för en säker bedömning av miljöpotentialen. För RME finns data från undersökningar i Sverige a och i Tyskland, men jämfört med data finns för andra alternativa bränslen omfattningen som är begränsad. En fördel med RME är att detta alternativ är ett förnybart drivmedel. De data som finns för DME pekar mot att låga emissionsnivåer kan uppnås och detta indikerar DME kan att bli ett intressant bränsle för framtiden om den tillverkas från förnybar råvara.

I rangordningen har biogas utsetts som det bränsle har den högsta miljöpotentialen följt som av etanol och metanol. Naturgas CNG skulle kunna hamna högt på listan den inte upp om vore av fossilt ursprung.

INTRODUKTION

Eftersom en introduktion de flesta alternativa drivmedlen kommer av att kräva betydande insatser från samhällets sida är naturligtvis berättigat att fråga det krävs alternativ till bensin om och dieselolja som drivmedel till fordon. Råoljan flödar till ur synes icke sinliga källor och inte ens experterna på området kan med säkerhet säga när den tar slut. Detta pekas naturligtvis särskilt på från oljeindustrins sida medan andra för källorna kommer varnar att att sina och att detta kommer att ske i accelererad takt utvecklingen i de folkrika genom länderna Kina och Indien. Med andra ord vill man redan påbörja introduktion alternativa drivmedel för nu en av att inte fullständigt överlämna problemen till kommande generationer.

Konventionella drivmedel för otto- och dieselmotorer har under en relativt lång tidsrymd av i storleksordningen 100 år utvecklats parallellt med motorutvecklingen. Som resultat ett av denna utveckling har bränsleförbrukningen och emissionsnivåema reducerats för den här avsevärt typen av förbränningsmotorer. Under den senaste 20-års perioden har miljömedvetandet om fordonsemissionemas miljö och hälsopåverkan ökat markant, vilket i sin medfört tur att utvecklingen mot lägre emissioner påskyndats. Som följd allt detta av är det mycket svårt att från emissionssynpunkt värdera effekten typer alternativa drivmedel av nya av där utvecklingen av

dels drivmedlet och dels motorer ämnat för detta drivmedel har utvecklats under förhållandevis kort tid. På grund att denna utveckling inte är på samma nivå för alternativa drivmedel som

av för konventionella drivmedel ger en jämförelse mot konventionella drivmedel inte en korrekt bild av möjligheterna. För att utföra denna jämförelse mer förutsättningslöst måste man på något sätt ta hänsyn till att emissioner härrörande från alternativa drivmedel har en utvecklingspotential gällande främst bränsle-, motor- och avgasreningskoncept.

Avsikten med den här studien är att med stöd av egna erfarenheter och delvis nytillkommen litteratur diskutera och presentera en bedömning av miljöpotentialen hos de alternativa drivmedlen biogas, etanol, metanol, natrurgas, rapsmetylester och dimetyleter. En ideal förbränning ger teoretiskt endast koldioxid och vatten som förbränningsprodukter. Men även om skulle kunna uppnå en ideal förbränning återstår ändå växthusgasen koldioxid som en emission. Effekten av koldioxid som växthusgas från förbränningsmotorer kan endast reduceras om bränslet är baserat på en förnybar råvara och betecknas då biobränslen. Som en naturlig utveckling av detta kan man förvänta sig en framtida bilavgaslagstiñning även kommer att inkludera emissionen av koldioxid i gruppen av reglerade avgaskomponenter. Vidare antas också att man kommer att skilja mellan fossilt och biogent härrörande koldioxid i emissionen.

Ett godtyckligt bränsles miljöpotential definieras i första hand som den potentiella lägre avgasnivå reglerade och icke reglerade avgaskomponenter som kan uppnås genom att utveckla motorsystem som helt anpassats till bränslets egenskaper och där hänsyn tagits till de minskade hälso- och miljöeffekter, som användningen av bränslet kan leda till. Viktiga bedömningskrierier är att:

Bränslet uppfyller en given bränslespecifrkation avseende bränsleparametrar och renhet. Motorn har anpassats till bränslet. Eventuellt avgasefterbehandlingsystem har anpassats för motor och för bränslet.

För bedömningama av bränslenas miljöpotential och sammanställningen av denna rapport har

en samling litteratur använts se förteckningen av litteratur i slutet av rapporten. Vidare har besök gjorts för diskussion med representanter för ADEME, Paris Frankrike, TOTAL, Paris Frankrike, Volkswagen, Wolfsburg Tyskland, Umwelt Bundes Amt UBA, Berlin Tyskland och med Lantbrukamas Riksförbund LRF, Stockholm, Kommunikationsforskningsberedningen KFB, Stockholm samt Svenskt Gastekniskt Center SGC, Malmö.

Vi vill betona att det i första hand är de tekniska möjligheterna till att optimera motor- och koncept för avgasrening med hänsyn till bränslets egenskaper och de emissionsnivåer kan

som nås med en sådan optimering, som har bedömts genom projektarbetet. Vidare har en bedömning av hälso- och miljöeffekter gjorts med hänsyn till uppskattade emissionsfaktorer för de olika bränslena och motor-/avgasreningsreningskoncepten.

Som författare till rapporten ansvarar vi för bedömningama samtidigt som vi givetvis inser svårigheterna, bl a med hänsyn till ekonomiska realiteter, till att driva alla alternativen till en fullständig optimering. För att välja de mest framkomliga och mer givande alternativen krävs en analys av behov och marknader för en introduktion av alternativa drivmedel och kanske

framförallt av de ekonomiska förutsättningarna för en sådan introduktion. Vad resultatet blir under den kommande 10 á 20-årsperioden beror till övervägande del på vilka politiska beslut som tas inom de närmaste åren.

1 Reglerade och icke reglerade avgaskomponenter Standardiserade provmetoder är utvecklade för kontroll av att fordonen respektive motorerna möter de av myndigheterna uppställda emissionskraven. Mätningen måste kunna utföras med sådan noggrannhet, att risken för felbedömningar p g a undermåliga mätningar i stort sett är eliminerad. Så länge kraven inte omfattar andra föroreningar i avgaserna än CO, HC, NOX och partiklar kan man inte heller förvänta sig att en standard utvecklas for andra föroreningskomponenter s k icke reglerade avgaskomponenter. Gruppen icke reglerade avgaskomponenter innehåller den klart största till antalet ämnen i avgaser från fordon. Uppskattningar av antalet icke reglerade avgaskomponenter varierar och beror på bränsle, motorkoncept, och körsätt dvs på ett stort antal parametrar. Ett rimligt antal icke reglerade avgaskomponenter från bensin/diesel drivna fordon är i storleksordningen 10000 till 15000 Westerholm and Egebäck, 1994 och är beroende på detektionsnivåer i kvalificerad analysapparatur används till som avgasanalysen. Det är inte realistiskt att analysera samtliga dessa komponenter kvalitativt eller kvantitativt i avgaser genererade i förbrärmingsmotorer for fordon.

1.2 Transformation De primära avgaserna som bildas vid förbränningsprocessen i motorer kommer att omvandlas till andra luftföroreningar i närheten av utsläppskällan. Beroende på uppehållstid, klimat och årstid kommer dessa komplexa reaktioner att leda till att ett stort antal sekundära luftföroreningar bildas vilka kan påverka miljön och hälsan. Astmatiker är en känslig grupp personer som kan reagera kraftigt på denna bildade smog. Betydelsen av att undersöka olika bränslens emissioner med avseende dess förmåga att bilda sekundära luftföroreningar belyses när standardiserade provmetoder för certifieringsändamål används för att utvärdera potentiella miljö- och avgasemas hälsoeffekter. En möjlighet att undersöka detta närmare är att analysera föreningarna bidrar som till att ge utslag hos HC instrumentet vid analys av avgaser genom att utföra kvalitativ och en kvantitativ kemisk analys på huvudkomponentema. Med dessa ingångsdata och med som utnyttjande av ozone fonning factors kan man beräkna en faktor uppskattning som ger en av bildningen av sekundära föroreningar härrörande från konventionella och alternativa bränslen vilket möjliggör en inbördes rangordning. Ovanstående resonemang kan i princip också tillämpas på föroreningarnas toxicitet dock i det fallet komponentvis.

1.3 Hälsoeffekter Fordonsavgaser är kemiskt mycket komplexa och innehåller föreningar upphov till som ger hälsoeffekter. Exempel på kemiska föreningar som identifierats i fordonsavgaser och har som den biologiska egenskapen att ge vissa hälsoeffekter presenteras mer i detalj i kapitel När det gäller hälsoeffekter skiljer man mellan korttidseffekter och långtidseffekter, är ett exempel cancer på långtidseffekter. För att bedöma hälsoeffekter från fordonsavgaser måste i möjligaste man mån ta hänsyn till både kort- och långtidseffekter.

.

BESKRIVNING AV BRÄNSLENA

Alkoholema metanol och etanol har flera gemensamma egenskaper därför kan det i följande beskrivning svårt att hålla isär de två bränslena. Båda har ungefär samma

vara

2.1 Alkoholer Metanol produceras idag främst från naturgas men även genom förgasning av skogsråvara. Om

vill använda alkoholer i dieselmotorer måste ett tändförbättrande additiv användas varvid man cetantalet ökas. Rena alkoholbränslen innehåller 5 å 6 % procent vatten. Det är viktigt att alkoholen är nära vattenfri % vatten om den skall blandas med bensin, eftersom man vid j l högre vattenhalt får fasseparation. Alkoholer. som metanol och etanol har högt oktantal men lågt l cetantal vilket gör dem lämpliga bränslen till ottomotorer än till dieselmotorer. Alkohol

mer som kan användas antingen som ett rent bränsle eller som en blandningskomponent och for tillverkning av etrar som metyltertiärbutyleter MTBE och etyltertiärbutyleter ETBE. Ett blandbränsle är t ex bensin med låg inblandning av metanol eller etanol.

Etanol kan produceras genom jäsning av biomassa som innehåller socker och stärkelse, lämpligen producerad ur cellulosa skogsråvara, med efterföljande destillation. Etanol som framställts på detta sätt kan ta över en del av marknaden för den importerade oljan samtidigt som l den ger en bättre miljö genom minskade utsläpp av fossilt koldioxid. Helt vattenfri etanol benämns E100 medan etanol innehållande 5% vatten benämns E95 och är billigare att producera än E100. I Brasilien har man ren etanoldrift och drift med en 22 %-ig inblandning av etanol i bensin.

Det pågår en försöksverksamhet i Sverige med stöd av Kommunikationforskningsberedningen KFB gällande ett blandbränsle bestående av diesel med en inblandning av 15 % etanol. För att man skall kunna tillverka detta bränsle måste en emulgator tillsättas O.6 % vilket ger en etanol/diesel emulsion. En fördel med detta bränsle är att man kan ersätta en del av det fossila bränslet med bioproducerad etanol i konventionella dieselmotorer.

2.2 Biogas Biogas kan produceras i t ex avfallsanläggningar och består till största delen av metan och koldioxid. Kvalitén på den gas som produceras är ojämn med hög koldioxidhalt och denna biogas kan därför inte användas som fordonsbränsle utan att först förädlas. Förädlad eller renodlad biogas kan jämföras med naturgas och halten metan är generellt sett hög. Biogas produceras även från slam i avloppsreningsverk genom rötning. Kvalitén på denna biogas är bättre och jämnare än biogas från soptippar. Metan kan efter rening uppgå till 95 % eller mera. För att motorn skall kunna optimeras krävs en standard för bränslet som den skall köras på.

2.3 Rapsmetylester Rapsmetylester RME produceras från rapsolja och metanol genom en förestringsprocess. RME kan helt produceras från en förnybar råvara och har därför en potential att minska nettotillskottet av koldioxid till atmosfären dock med ett visst minus för gödningsmedel. RME som tillverkas

av svenskodlad raps kan maximalt ersätta mindre än 2.5 % av Sveriges dieseloljeforbrukning

Norén, 1995. Används RME i dieselmotorer den upphov till en högre NOx-emission

ger jämfört med dieselbränsle Grägg, 1994. Undersökningen som låg till grund for jämförelsen utfördes på motor utvecklats för drift med dieselolja som bränsle.

en som

2.4 Naturgas Naturgas finns i stora mängder runt i världen. Den är ett relativt icke komplext bränsle och

om består främst metan. Dock innehåller naturgasen andra kolväten som propan i varierande

av mängd. Nordsjögas håller enligt uppgift Maltesson, 1996 en jämn kvalité. Naturgas kan användas både i komprimerad Compressed Natural Gas, CNG och i flytande form Liquiñed Natural Gas, LNG. Motorgas LPG Liquiñed Petroleum Gas består av flytande propan eller propan/butan blandning. Den används mest till ottomotorer men kräver också reglering med syresond och trevägskatalysator för att ge lägre emissioner och kan då vara ett komplement till bensin. I tabell 1presenteras kemiskt innehåll och vissa data for biogas och naturgas.

Tabell Kemiskt sammansättning i biogas och naturgas samt några ytterligare data på utvalda

parametrar Brolin et al., 1994.

Värden inom parentes anger ett uppskattat variationsintervall. inget värde angivet i refererad rapport

2.5 Dimetyleter Dimetyleter DME är en gas som primärt tidigare har använts som drivgas i spray flaskor men som relativt nyligen även har introducerats som drivmedel till kompressionsmotorer. DME kan produceras genom katalytisk dehydrering av metanol till en färglös gas med ett relativt högt cetantal. DME kan även produceras genom en kombinerad process där man använder syntetsgas indirekt för produktion av metanol till en direkt produktion av DME. Genom detta förfarande kan tillverkningskostnaden for DME minskas Hansen et al, 1995.

I tabell 2 presenteras ytterligare data gällande metanol, etanol, biogas, rapsmetylester, naturgas och DME. Tabell Densitet, värme innehåll, viskositet, cetantal for metanol, etanol, biogas,

rapsmetylester, naturgas och DME.

Värden inom parentes anger ett uppskattat variationsintervall.

RON Research Octane Number.

HUR DET SER UT I DAG

Kort beskrivet är situationen ungefär följande i ett internationellt perspektiv beträffande den tekniska utvecklingen och emissionema.

1 Metanol En fortlöpande motorteknisk utveckling har skett och därvid främst för bränsleflexibla personbilar. Tidigare var man i Kalifornien inställda på en introduktion större skala av personbilar, som speciellt anpassats för enbart metanoldrift dedicated vehicles, men dessa planer kunde inte fullfoljas troligen beroende ett lågt intresse både från biltillverkarnas och bilägamas sida. Metanol har använts till cirka 300 bussar i Los Angeles. Tekniskt sett kvarstår vissa problem som har med materialvalet i bränslesystemet att göra, men det finns lösning för dessa problem. Man har numera Före hösten 1996 helt gått över till etanoldrift.

Emissionsmässigt ger både metanol och etanol redan idag låga emissionsnivåer både for lätta och l tunga fordon om motorsystemet inklusive katalysator anpassats till bränslet. Generellt sett ger förbränning alkoholer i motor så små utsläpp av partiklar att de är knappt detekterbara med

av den mätmetod som används idag.

2 Etanol Den största marknaden för etanoldrivna lätta bilar finns i Brasilien, där etanol används både som rent bränsle och blandat med bensin 22 % etanolinblandning. Där har man också lång erfarenhet tillverkning, distribution och användning av etanolbränslet. Dock har man inte

av förrän under den senaste tiden på allvar tagit upp frågan om emissionema i utvecklingsarbetet.

nu

Etanol används även i USA i relativt stor omfattning och då främst som inblandningskomponent 10% i bensin. Hela flottan av de alkoholdrivna bussarna i Los Angeles har justerats för etanoldrift istället för drift med metanol. Etanol är attraktivare än metanol av två skäl; 1 materialproblemen visar sig inte som vid användning av metanol; 2 etanol har blivit prismässigt intressant till följd av subventioner. Det bör här poängteras att det finns lösningar för materialproblemen, vilket representanter för Ford i USA uppgett Ford, 1995.

Etanol används till både bränsleflexibla personbilar och tunga fordon lastbilar och bussar i Sverige. En ny generation av bränsleflexibla bilar har presenterats under åren och ingår i provbilsflottan som administreras av Stiftelsen Svensk Etanol Utveckling SSEU.

3. 3 Biogas Så långt man kan bedöma situationen i ett internationellt perspektiv är Sverige i en ledande ställning i användningen av biogas som bränsle. Renad biogas håller, enligt utförda analyser, en hög kvalité 97,5 % metan. Som motorbränsle kan biogas bli attraktiv i vissa lokala områden, bl a till följd av att detta minskar utsläppen av metan till atmosfären från deponier och reningsverk. En utredning utförd av Vattenfall Brolin et al., 1994 kan naturgas prismässigt hamna på ungefär samma nivå som dieselolja. Till kostnaden för bränslet skall även räknas en utvecklingskostnad för fordon anpassade till gasdrift. I det avseendet ser det idag ut som att biogas kan få draghjälp genom utvecklingen av naturgasdrivna fordon. Se även avsnitt 3.5.

4 Rapsmetylester Som redan beskrivits tillverkas RME genom en förestringsprocess av rapsolja och metanol. Tillverkningsprocessen är relativt enkel och tillverkningskostnaden blir därigenom förhållandevis låg. Litteratursökningen har visat att RME används som rent bränsle i Tyskland och Italien och som blandbränsle i Frankrike, Belgien och Sverige. Inblandningshalten är vanligen 5 % i Frankrike upp till 5 % och i Sverige lägre än 5 % p g a att inblandning av RME i dieselolja höjer slutkokpunkten varvid den vid inblandning 5 % RME i MKl bränsle kommer att medföra

en av att gränsvärdet för slutkokpunkten överskrids för MKl-bränslet.

Att döma av de uppgifter, som kunnat inhämtas, används RME idag i förhållandevis begränsad omfattning och kan i det avseendet jämföras med biogas. En uppgift värd att notera är att dieselolja med upp till 5 % RME distribueras i Frankrike som vanlig dieselolja, dvs utan att genom märkning skilja RME-inblandad dieselolja från oblandad dieselolja. Det är också värt att notera att även ren oblandad RME driftsmässigt kan användas i dieselmotordrivna fordon utan särskild anpassning av motorn dock måste bränslesystemet anpassas. Vidare visar erfarenheter från undersökningar att användning av ren RME kräver en motoranpassning för

att milj skall kunna tillvaratas.

3.5 Naturgas Tillgången på naturgas är mycket stor även i vårt närområde. Bland annat därför har användning av naturgas i form av CNG blivit attraktiv som motorbränsle. I likhet med biogas och alkoholer har naturgas en enkel sammansättning och i det närmast kan likhetstecken sättas mellan naturgas och renad biogas, dock med reservationen att naturgas kan som redan beskrivits innehålla en varierande mängd av tyngre kolväten än metan. Den omständigheten har en inverkan på motorutvecklingen så tillvida att det krävs en utveckling av styrsystemet för luftbränsleblandningen, som tar hänsyn till variationema hos bränslet, om naturgasen tas från olika M Äkällor se även avsnitt 2.5.

För naturgasdrivna och även biogasdrivna fordon, som finns i Sverige idag, används tekniken med magerförbränning s k lean burn. Magerförbränning innebär att en bränsleluftblandning med luftöverskott tillförs motorn. Väl kontrollerad bränsletillförsel kan ge små utsläpp av koloxid och kväveoxider medan nivån på utsläppet av oförbränt bränsle mest metan generellt f sett är osäker. Partikelutsläppen är små och ligger på gränsen för detekterbara värden med använd mätteknik.

3. 6 Dimetyleter Dimety1eterDME är ett relativt nytt gasformigt bränsle kokpunkt -21°C som kan tillverkas ur metanol eller effektivare ur naturgas/syntesgas enligt en metod som utvecklats i Danmark Hansen et al., 1995. DME har utan egentlig framgång undersökts i olika omgångar som tändförbättrare vid användning av metanol i dieselmotorer först i Sydafrika redan i början av 1980-talet och så sent som 1992 av japanen Murayama Murayama et al., 1992 Inte heller i det fallet blev resutatet av undersökningen särskilt lyckad. En nackdel i försöken att använda DME som tändförbättrare kan ligga i att den är förekommer som gas och kan därför inte särskilt enkelt tillföras motorn tillsammans med ett annat bränsle.

Vid användning av DME som rent bränsle i anpassad dieselmotor är förhållandena annorlunda. Först bör påpekas att DME har i förhållande till normal dieselolja ett högre cetantal och är därför lämplig att antända i en kompressionsmotor. Visserligen måste i första hand motorns bränslesystem anpassas till DME gasen måste utsättas för visst tryck för att övergå till vätskefas men försök har visat att detta låter sig göras utan alltför stora ingrepp. Man måste också räkna med att vissa andra konstruktiva ändringar måste göras, a i motorns förbrärmingsrum för att ta tillvara bränslets egenskaper.

Undersökningar har visat att det emissionsmässigt finns en god möjlighet till att nå ner till låga emissionsnivåer Fleich och Meurer, 1995; Sorensen och Mikkelsen, 1995; Kapus och Ofner, 1995; Kapus och Cartellieri, 1995. En fördel med DME är också att den inte i likhet med naturgas/biogas kräver stora, tunga behållare som brånsletankar utan kan i avseende på bränsletank jämföras med motorgas LPG.

4. FÖRUTSÄTTNINGAR, sammansättning, förändring

Drivmedlets

och användning

Förutsättningarna för bedömningen av de olika bränslenas miljöpotential skiftar något från bränsle till bränsle. De kriterier använt är i första hand bränslets sammansättning, hanteringen av bränslena ev. arbetsmiljöproblem, förutsättning för motorteknisk utveckling, bedömning av den motortekniska utveckling som krävs för att nå ner till uppskattade emissionsnivåer, uppskattning av möjliga emissionsnivåer, uppskattning av hälsorisker och miljöeffekter utifrån kända avgaskomponenter.

Bedömningen av bränslet görs kortfattat i avsnittet 4.1. Eftersom kännedom om bränslet i sig själv inte är tillräcklig för att bedöma dess miljöpotential är det viktigt att det paras ihop med en motor med viss utvecklingsnivå, så att bränsle/motor/fordon blir en enhet har det ansetts

som viktigt att även bedöma motor och fordonsutvecklingen. Denna bedömning presenteras i avsnittet 4.2

4.1 Drivmedlet Bedömningen avser nedanstående drivmedel utan rangordning varav ett är ett fossilt drivmedel.

4.1.1 Metanol Till följd av att metanol har ett högt oktantal låg knacknigsbenägenhet och lågt cetantal dåliga egenskaper för självantändning vid kompression är det bäst lämpat drivmedel till anpassade

som ottomotorer. Motoroktantalet MON för metanol M100 ligger mellan 88 och 89 och research oktantalet RON nära 109 Styrelsen för teknisk utveckling, 1987 medan cetantalet ligger så lågt som Detta har dock inte hindrat att bränslet används även till motorer med kompressionständning se 4.2.1. En nackdel med metanol är dess aggressivitet mot och korrosivitet för vissa material detaljer i bränslesystemet som gummi och legeringar Ford, 1995; Detroit Diesel, 1995.

4.1.2 Etanol Som bekant finns både kemiska och fysikaliska skillnader mellan etanol och metanol. Etanolmolekylen innehåller två kolatomer och väteatomer plus syreatom medan

sex en metanolmolekylen innehåller endast en kolatom och fyra väteatomer plus en syreatom. Det innebär bl a att energiinnehållet i etanol är cirka 37 % högre hos etanol hos metanol

an om man räknar på 100 %-iga alkoholer. Det har också visats att etanol är mindre aggressivt än metanol och därför föredras i vissa kretsar framför metanol Ford, 1995; Detroit Diesel, 1995. Emissionsmässigt har skillnaderna också en betydelse, men sammantaget bedöms skillnaderna inte vara större än att de kan klaras av genom motorteknisk utveckling. I det fall det blir aktuellt att blanda in någon av alkoholema i bensin krävs en anpassning av basbensinen vill

om man undvika ökade utsläpp genom förångat bränsle kolväten. Här är påverkan på bränslets ångtryck betydligt mindre för etanol än för metanol och därför är det särskilt angeläget

att anpassa basbensinen i det fall metanol skall tillsättas. Det här gäller i viss mån även FFV och därför är det en fördel att etanol används till dagens FFV i Sverige.

Då vi anser att de påtalade problemen är av den art att de kan lösas betraktar vi metanol och

etanol likvärdiga bränslen vid våra bedömningar av miljöpotentialen. Det måste dock tas i

som beaktande att forrnaldehyd har högre biologisk carcinogen effekt än acetaldehyd.

en

4.1.3 Biogas En väl renad biogas bör kunna betraktas som ett väl definierat drivmedel. En analys av bränslet från Trollhättan visar på följande värden: syre 0,5 vol-%, kväve 1,0 vol-%, metan 97,5 vol-% koldioxid 1,5 vol-% och svavelväte under detektionsgränsen ca 50 ppm. Om den förhållandevis höga metanhalten kan hållas på nivån 97-98 vol-% bör det finnas goda möjligheter att utveckla motorer, som emissionsmässigt inte uppvisar stora variationer i utsläpp.

4.1.4 Rapsmetylester Rapsmetylester utgörs av förestrad rapsoljá och bränsleparametrarna skiljer sig i vissa avseenden inte särskilt mycket från parametrarna hos dieselolja, se datablad i Bilaga Densiteten är något högre 0,86 0,9 kg/l energiinnehållet är något lägre ca 37 MJ/kg mot ca 43 MJ/kg för dieselolja.

- Enligt det tillgängliga databladet sträcker sig cetantalet från 45-59 och kol/väte förhållandet är mycket nära kol/väte förhållandet för dieselolja dock finns en väsentlig skillnad, som ligger i att

mängden kol och väte är mindre beroende på att RME innehåller 10-11 % syre.

Att det finns skillnader mellan RME och dieselolja talar för att det krävs en anpassning av motorn för att bränslets speciella egenskaper skall kunna tas till vara på ett optimalt sätt.

4.1.5 Naturgas En naturgas med små variationer i sammansättning underlättar motoroptimeringen och kan utgöra en av förutsättningarna för att nå ner till de emissionsnivåer som anses vara möjliga att nå på längre sikt. Viss skillnad kommer troligen att finnas mellan naturgas och biogas, och detta kan i någon mån påverka utsläppsbilden.

4.1.6 DME Dimetyleter DME är ett alltför oprövat drivmedel för att med bestämdhet kunna avgöra vilken miljöpotential det finns hos bränslet. Det aktuella bränslet ser inte alltför komplicerat ut och det har vissa tilltalade egenskaper, som gör det attraktivt som ett av de alternativ som skulle kunna begränsa emissionerna från motorer med kompressionständning. Bräslet kan utan större modifieringar användas till anpassade dieselmotorer. En nackdel med bränslet är att dess smörjande egenskaper är undermåliga och att något additiv som höjer viskositeten hos DME måste tillsättas. Det kan finnas även andra negativa egenskaper hos DME, vilka inte kommit fram genom hittills utförda undersökningar. Idag finns dock inga indikationer på att så är fallet. För att i möjligaste mån bedöma DME krävs att mer omfattande emissionskarakteriseringar på anpassade motorer utförs. DME molekylen CH3-O-CH3 har vissa likheter med metanolmolekylen CH3-O-H vilket kan möjligen upphov till metylnitrit i från DME. Hypotesen måste utväderas

ge avgaser experimentellt för att verifieras eller förkastas.

4.2 Motorkoncept/fordon Hos dagens och särskilt framtidens fordon är hela fordonet en integrerad del när det gäller miljöegenskapema. Utan att gå alltför djupt in i den diskussionen kan konstateras att delar i bl a

det avgasrenande systemet självklart kan sägas tillhöra motorn. Man kan även peka på bilens design och materialval for att kunna vinna gehör för uppfattningen att det är inte bara motorn som bestämmer hur stora utsläppen blir utan också det totala fordonskonceptet och dess livscykel.

4.2.1 Metanol

Idag används metanol till olika typer av fordon både i USA och Japan i USA bl a till bränsle- flexibla bilar FFV. För att utnyttja bränslet optimalt måste utvecklingen av motorer och fordon gå längre än vad fallet är med FFV. Det faktum att metanol har högt oktantal kan utnyttjas genom att höja kompressionen. Integreringen av förbränningscykeln tändgnistan måste genom anpassas till bränslet och for övrigt måste hänsyn tas till att alkoholer kräver energi än mera bensin för att forångas, vilket kräver anpassning inte bara bränslesystemet en av utan även av tändsystemet. Det finns redan idag lösningar för detta och flera kommer helt säkert utvecklas att om metanol blir tillräckligt attraktivt som motorbränsle till lätta fordon.

För tunga fordon är bilden något annorlunda. Här krävs en målmedveten satsning på ett system, som säkerställer att bränslet antänds och att god förbränning sker i Detta kan ske en motorn. genom användning av glödstift eller tändstift. Eftersom dagens system med k trevägskatas lysator inte fungerar hos en motor som drivs med luftöverskott, måste andra lösningar utvecklas t ex system med avgasåterforing i kombination med ett katalysatorsystem SCR eller DeNOX utvecklas för att nå ner till de emissionsnivåer bedömts möjliga att uppnå. som vara

4.2.2 Etanol

Det som skrivits om metanol gäller i stort även etanol varför inga ytterligare kommentarer krävs , utöver de som redan forts fram under avsnitten 4.1.1, 4.1.2 och 4.2.1.

4.2.3 Biogas

Den aktuella motortypen är vidareutvecklad tändstiftsmotor. De används till en motorer som naturgasdrivna lastbilar och bussar är konverterade dieselmotorer drivs magermotorer som som lean burn. Lean burn tekniken kräver styrning bränsleflödet till en noggrarm av motorn eftersom man för att minska utsläppen kväveoxider balanserar bränsle-luftforhållandet av på gränsen för misständning. Tekniskt kan detta möjligt, det kräver vara men att styrparametrama är väl definierade och om bränslet utgör en av dessa parametrar är det viktigt bränslesammanatt sättningen inte varierar alltför mycket. För att systemet skall fungera i praktisk drift måste styrsystemet kunna tolerera vissa variationer i bränslesammansättningen, lufttrycket och omgivningstemperaturen.

För att nå ner till de emissionsnivåer möjliga nå på lång sikt med väl som anser vara att ett definierat bränsle krävs en långtgående anpassning av motorn. Här bedömer vi att det även krävs ett system med trevägskatalysator inklusive styrsystem reaktionsekvivalent som ger en stökiometrisk väl preparerad bränsleluftblandning. Katalysatorsystemet måste ha kapacitet till att oxidera även metangasen som släppas ut från motorn.

4.2.4 Rapsmetylester

Den förutsättning vi arbetat utifrån vid bedömningen emissionspotentialen av är att en motorut-

veckling skall ske som medför att motorn anpassas till bränslet. Att det här är fråga om en motor med kompressionständning är självklart med hänsyn till bränslets egenskaper. Det som krävs

tillägg till anpassning av motorn är ett katalysatorsystem, vilket bör kunna användas utan som en större problem till följd av att bl a svavelhalten i bränslet normalt sett är mycket låg. Detta framgår också av databladet.

För att nå ner till de emissionsnivåer som bedöms vara möjliga att nå krävs också en kombination av tekniska lösningar som minskar utsläppen av kväveoxider. En av dessa möjligheter är ett system med i första hand EGR, men det kommer att krävas något ytterligare system för avgasrening. Problemet här är att utsläppet från motorn av vissa komponenter som CO och partiklar kommer att öka. För att ta vara på och minska dessa emissioner kommer sannolikt stora krav att ställas på katalysatorsystemet. För att minska utsläppen av kväveoxider till bedömd möjlig nivå kommer sannolikt även ett system med s k SCR-katalysator selective catalytic reduction att krävas.

4.2.5 Naturgas För vår bedömning förutsätter vi små variationer i naturgasens sammansättning och att i stort sett samma teknik kan utnyttjas som för biogasdrivna fordon. Det troliga är att naturgasdriften kommer att ligga något före biogasdriften i utveckling och därför kan man förvänta sig att motorer för biogasdrift kommer att genomgå en anpassning till fossil naturgasdrift skillnaderna i

om bränslets sammansättning får en betydelse för utsläppsbilden. Studier har visat att gasdrivna motorer är känsliga för variationer i bränslets sammansättning.

4.2.6 Dimetyleter Utgångsläget för anpassning av dieselmotorer till drift med DME bedöms förmånligt. DME

som kan med fördel användas till både lätta och tunga fordon. Anpassningen motorn innebär

av ändringar hos motorns bränslesystem. Bränslet trycksätts för att det skall bli flytande och därmed kan det sprutas in på motsvarande sätt som hos en dieselmotor, dock krävs inte

en insprutningspump som ger högt insprutningstryck. Eftersom åtminstone utsläppen från motorn före katalysatom av kväveoxider och partiklar har visat sig ligga på förhållandevis låg nivå

en krävs inte alltför sofistikerade lösningar för att minska utsläppen av dessa föroreningar. Hittills utförda studier har emellertid visat att utsläppen från motorn av koloxid och oförbränt bränsle ligger på en ganska hög nivå och, vilket leder till att väl fungerande katalysatorsystem måste

en användas. Till detta kommer att EGR troligen måste utnyttjas för att minska utsläppen

av kväveoxider till den nivå, som bedöms vara möjlig att nå.

TEKNIKUTVECKLING OCH EMISSIONSNIVÅER

Under särskilt de senaste 5 å 10 åren har intresset för alternativa drivmedel till motorfordonen ökat så tillvida att man inom motor- och bilindustrin lägger än tidigare för

ner mera resurser en anpassning mot en bredare användning av de alternativ som nu står till buds. Därmed har inte sagts att industrin nödvändigtvis prioriterar alternativa drivmedel, baseras på biomassa utan

som snarare på fossila alternativa drivmedel eftersom dessa i dagsläget generellt sett kostar mindre än de fossila drivmedlen som naturgas, motorgas LPG och metanol tillverkad från naturgas. Enligt

en utredning som Vattenfall Energisystem låtit göra en utredning om biogas Brolin et al., 1994 och i den anges att betalningsförmågan för bussar under vissa förutsättningar var 36 öre kWh

per år 1994 vid ett dieselbränslepris av 4,2 kr per liter.

Att kostnaden och betalningsfönnågan tas upp i samband med en beskrivning teknikut-

av vecklingen beror på att kostnadsutvecklingen har en så starkt styrande effekt att det inte är självklart att den tekniska utvecklingen av motorer och avgasreningssystem drivs så långt

som en god betalningsförmåga skulle kunna tillåta. Därför bör beskrivningen i följande avsnitt betraktas som möjlig teknisk utveckling om det skapas ekonomiska incitament för utvecklingen.

5.1 På 5-års sikt

Om man något närmare studerar en teknisk utveckling och närmast inom bilindustrin kan relativt snabbt konstateras att inom tidsramen 10 å 15 år kommer sannolikt inte särskilt mycket ha skett som drar motorindustrin bort från de traditionella motorkoncepten, otto- traditionell tändstiftsmotor respektive dieselmotor motor med kompressionständning. Om inte något helt oförutsett händer kommer det klart mesta trafikarbetet att ske med bilar drivs med motorer den

som av grundtyp som bilarna är utrustade med dag. Givetvis kommer motorerna att effektiviseras

genom fortsatt konstruktiv utveckling, men erfarenheten har visat att det tar minst 10 â 15 år eller

mera att konstruera, prova ut och tillverka en mer genomgripande ändring bilens drivsystem.

av

Förutom en reduktion av vikten hos fordonet krävs det ändringar hos drivsystemet, och de,

som närmast tycks kunna genomföras, för att förbättra bränsleekonomin hos de lätta bilarna är;

konstruktiva ändringar hos motorn genom en fortsatt motorutveckling; övergång till alternativt drivsystem; övergång till att använda en energieffektiv dieselmotor; reduktion av fordonsvikten.

Det har tidigare nämnts att användning av förnybara bränslen är väg till att minska koldioxid-

en utsläppen, men det minskar inte än möjligen marginellt bränsleförbrukningen hos bilen

mer räknat i energiekvivalenta enheter. Som redan tidigare nänmts är det svårt att att övergång

se en till alternativt drivsystem inom den givna tidsramen kan bli aktuell i någon skala.

större Utnyttjande av eldrift och hybrida drivsystem kan naturligtvis diskuteras möjliga alternativ.

som I fallet med eldrift finns möjlighet att ta energin från energikälla från fossila

en annan än bränslen. Uppgiften här är emellertid inte att beskriva utveckling el- eller hybridsystem

en av utan vi skall koncentrera vår beskrivning till nedanstående aktuella förnybara drivmedel till motorfordon. För beskrivning av miljöpotentialen bränsle/motor/fordon används endast rena bränslen eller bränslen med låg inblandning av annat bränsle

5.1.1 Metanol och etanol

Både etanol och metanol är, till följd av att de har högt oktantal, funktionsmässigt väl lämpade som drivmedel till motorer med tändstiftständning, dvs för alkoholdrift anpassade ottomotorer. På grund av att alkoholema är aggressiva måste vissa delar i bränslesystemet bytas

ut mot mer resistenta material och därvid isynnerhet om metanol används. På nyare bilar har detta gjorts till en del, men erfarenhetsmässigt krävs vissa ytterligare ändringar i bränslesystemet och

motorns

förbränningsrum. Ett problem med alkoholer är att de kräver högre ångbildningsvärme än bensin och därför måste en särskild anpassning göras för att klara start och körning med kall motor och särskilt vid lägre temperaturer.

Ett högt oktantal ger lågt cetantal dåliga tändegenskaper i en motor med kompressionständning. Därför krävs det, utom det som pekats här ovan, en speciell anpassning av antingen bränslet eller motorn för att bränslet skall kunna användas till motorer med kompressionständning. För bränslet kan det ske genom att använda ett additiv som förbättrar tändegenskapema. Om

man istället väljer att anpassa motorn- för att förbättra tändegenskapema kan detta ske att

genom använda tändstift eller en i motorns förbrärmingsrum elektriskt uppvärmd kropp benämnd glödstift. Anpassningen av motorn är i övrigt att höja kompressionen jämfört med motor för dieselolja och vidare öka bränsleflödet genom att använda en insprutningspiunp med högre bränslefode. Omfattande undersökningar har visat att det tekniskt sett går bra att använda alkoholer även till en motor med kompressionständning och att detta har emissionsmässiga fördelar särskilt for utsläppen av kväveoxider. Katalysator måste användas för att förbränna bränslerester och särskilt för att hålla utsläppen av aldehyder på en låg nivå. Om inte katalysator används kommer aldehydutsläppen att vara större vid alkoholdrift än vid drift med dieselolja. Det finns en betydande potential till att nå låga emissionsnivåer även för motorer till tunga fordon.

F "r m r r Alkoholer har använts som bränsle till motorfordon under förhållandevis lång tid. Därför finns det dokumenterade erfarenheter både om hur bränslena fungerar i bilarna och emissions-

om nivåer. I Sverige finns tidiga erfarenheter från inblandning 15 % metanol i bensin och från

av användning av 100 % metanol International Energy Agency, 1986; STU, 1987. Erfarenheter från användning av etanol genereras genom ett projekt som drivs av Stiftelsen för Svensk Etanolutveckling SSEU och som stöds av Kommunikationsforskningsberedningen KFB.

Man kan visserligen peka på en skillnad mellan metanol och etanol, som ligger i utsläppen

av aldehyder. Metanol ger ett större utsläpp av forrnaldehyd än etanol medan etanol större

ger utsläpp av acetaldehyd än metanol. Vunna erfarenheter inom a KFB-projekt visar att

en katalysator av dagens tekniknivå i normala fall reducerar aldehydutsläppen till nivåer gäller

som för bensindrivna bilar

En analys av en möjlig teknisk utveckling visar att det finns en betydande potential till fortsatt minskning av föroreningsutsläppen. För att utnyttja denna potential krävs att tekniska

nya lösningar utprovas och anpassas till alkoholbränslet och den typ av motor ottomotom,

som förväntas vara aktuell under ytterligare många år framåt.

Det är väl känt att alkoholerna inte förångas lika lätt som bensin och att detta ger sig till känna vid start med kall bil och motor. Det finns flera möjliga lösningar på det problemet sträcker

som sig från konstruktiva ändringar hos motorn till att använda ett startmedium. Ett tändsystem inklusive speciellt tändstift med förhöjd gnistenergi har utvecklats och provats i Kanada

en motor som körs med MIOO. Man har genom detta system visat att motorn upprepat kunde startas vid -20 °C och start var möjlig ända ner till -30 °C. Givetvis krävs en vidareutveckling detta

av syster men det ger ända en indikation att det går att lösa kallstartproblemet.

Trots att det finns en betydande potential till förbättring av alkoholbilens emissionsprestanda är bedömningen att motor- och biltillverkaren inte kommer att utnyttja dessa möjligheter till fullo under kommande 5-årsperiod. Beräknade och uppskattade emissionsnivåer för alkoholdrivna personbilar har presenterats i Tabell A.

r r r r Erfarenheter från användning av alkoholer till anpassade motorer med kompressionständning dieselmotorer är visserligen inte lika omfattande som för ottomotorer, men det finns ändå tillräckligt för att kunna bedöma emissionspotentialen. Eftersom de fysikaliska egenskaperna hos alkoholema är sådana att de lämpade till att användas framförallt i ottomotorer har det funnits ett visst motstånd till att använda dessa bränslen i dieselmotorer. För användning alkoholer i

av dieselmotorer måste kompressionen hos motorn höjas för att bl förbättra motorns tändvillig-

a het och kapaciteten hos bränslepumpen ökas p g a att energiinnehållet i alkoholema är lägre än hos dieselbränslet. Värmevärdet hos etanol är 27,1 MJ/kg 29,7 MJ/kg for övre värmevärde och hos metanol 19,8 MJ/kg 22,7 MJ/kg för övre värmevärde, medan vännevärdet för dieselolja är cirka 43 å 44 MJ/kg beroende på oljans sammansättning.

Eftersom alkoholema inte är tändvilliga vid kompression har lågt cetantal, måste antingen bränslet motorn eller bränslet modifieras med hänsyn till detta. Modifieringen bränslet innebär

av att ett tändförbättrande additiv används i alkoholen. Modifieringen av motorn innebär att motorn förses med tändstift eller med elektriskt uppvärmt glödstift. Det kan förvänta sig tek-

man är att niken med avgasåterforing EGR utvecklas så att åtminstone första generation sådant

en av system kommer till användning inom 5 år. Utvecklingen vad gäller emissions bedöms nå den nivå som visas i Tabellema A.2 tom A.5.

5.1.2 Biogas och naturgas Internationellt sett finns ett ökat intresse för att använda alternativt drivmedel till

naturgas som motorfordon. Försök pågår på många håll i världen, vilket tyder på att både myndigheter och fordonstillverkare ser naturgasen som ett möjligt motorbränsle för framtiden. Tillgången på naturgas är mycket stor och därför finns det utrymme för en utveckling betyder ökad

som användning av bränslet. Därmed kan man också vänta sig att motortillverkama kommer att utveckla motorer, som tar tillvara potentialen hos bränslet. Under den kommande S-årsperioden bedöms systemen med magerförbränning lean burn att utvecklas vidare så att de blir stabilare då det gäller emissionsnivåer. Under den närmaste 5-årsperioden bedöms utvecklingen

av emissionsnivåer nå ner till de nivåer som visas i Tabellema A.6 tom A. 1

5.1.3 Rapsmetylester En trolig utveckling i vårt land är att RME kommer att utnyttjas inblandningskomponent i

som dieselolja. Idag finns vissa hinder för att blanda in samma mängd av RME som är den

en inblandningshalt som praktiseras i t ex Frankrike, nämligen upp till 5 %. Hindret är att den aktuella dieseloljan för inblandning MK1 har definierats att ha en slutkokpunkt på 285 °C och att denna gräns kommer att överskridas vid inblandning av 5 % RME. RME har nämligen egenskapen att höja slutkokpunkten hos bränslet vid inblandning.

Det miljömässiga argumentet bakom beslutet om att sätta gränsen för slutkokpunkten så lågt som till 285 °C för MKl var att detta skulle leda till att risken för att tyngre fraktioner, som vanligen finns i dieseloljan skulle skiljas ut om slutkokpunkten sattes lågt. Tunga fraktioner kan innehålla större molekyler av aromatiska föreningar som polycykliska aromatiska föreningar.

I fallet med inblandning av RME som enda komponent som ger en höjning av slutkokpunkten, kan denna höjning knappast betyda att en större mängd polycykliska aromatiska föreningar kommer att finnas i blandningen efter inblandningen av RME än före inblandningen.

Den bedömning vi haft att göra har varit drivmedlets miljöpotential. Den kan bara uppskattas för en oblandad RME och den bedöms då hamna på den nivå som framgår av Tabell A.11 till och med Tabell A.l5. Bedömningen grundas på beräknad teknikutveckling, deñnierats under avsnitt

som 4.2.5.

Reservation för att HC och partiklar inte är klart definierade Egebäck och Westerholm, 1996.

5.1.4 DME På grund av att data från emissionsmätningar med DME som drivmedel i stort sett saknas, och för icke reglerade avgaskomponenter helt sakas, finns i likhet med bedömningen RME

av en större osäkerhet för DME än för alkoholema och gasbränslena. Med hänsyn till de förmånliga egenskaper som finns hos DME och därmed till den positiva utvecklingen av DME-drivna motorer och fordon anser vi att de nivåer för reglerade emissioner angetts i Tabell A.16 till

som och med Tabell A.2l kan tjäna som riktmärke för bedömningen.

5.2 På längre sikt I tabellerna i vilka uppskattade emissionsnivåer presenteras anges årtalen 2000, 2005 och 2010. Det kan naturligtvis ifrågasättas om man för alla av de olika bräsle-motorkombinationema kommer att ha nått det optimala emissionsmässiga tillståndet år 2010. Det hela beror naturligtvis inte bara på den tid som står till förfogande för utvecklingen till ett visst mål utan även på ekonomiska och miljömässiga incitament för att nå målet. Vår bedömning är att det tidsmässigt finns möjlighet att nå de emissionsnivåer som angetts i tabellerna, men att detta kräver speciella insatser. Under följande punkter ges vissa kommentarer om tillägg till de kommentarer

som givits i föregående avsnitt.

5.2.1 Metanol och etanol De emissionsnivåer som bedöms kunna uppnås med anpassade otto- och dieselmotorer vid användning av metanol som drivmedel presenteras i Tabell A.1 till och med Tabell A.5.

Metanol kan även användas för tillverkning av DME och är även till en viss typ bränsleceller.

av Dessutom kan både metanol och etanol användas bränsle till typ bränsleceller är

som en av som under utveckling i Kalifornien. Den aktuella typen av bränslecell är direktverkande, vilket innebär att bränslecellen kan drivas direkt med alkoholen utan mellansteget med reformer för tillverknig av vätgas. Vinstema med en sådan bränslecell är att den har hög verkningsgrad och låga emissionsnivåer, i stort sett koldioxid och vatten.

5.2.3 Biogas och naturgas

Utvecklingen av motorer och avgasreningsutrustning bedöms kurma leda till de emissionsnivåer, som presenteras i Tabell A.6 till och med Tabell A. l

Som redan påpekats kan naturgas och biogas användas för tillverkning av bl a DME.

5.2.4 Rapsmetylester

Med en rationell utveckling av motorer och avgasreningssystem bör det möjligt att nå

vara ner till de emissionsnivåer som presenterats i Tabell A.1 1 till och med A. l

Om RME används som inblandningskomponent i dieselolja är bedömningen att till 5 % bör

upp kunna tillsättas.

5.2.6 Dimetyleter

Dimetyleter är ett relativt nytt bränsle och därför är den bedömning gjorts beträffande

som emissionsnivåer mycket osäker. Å andra sidan finns det egenskaper hos DME

som talar för att bränslet bör ha en god milj öpotential.

BEDÖMNING

6.1 Produktion

För att reducera miljöpåverkan från bränslen måste man även beakta produktionen bränslet

av som sådant ur miljö och hälsosynpunkt. Detta betyder att för biobaserade bränslen måste även produktionen och distributionen av biobränslen utföras med energi baserar sig på förnybara

som energikällor för att nettotillskottet av koldioxid till atmosfären skall bli paraktiskt taget noll. Givetsvis måste även övriga potentiella emissioner övriga växthusgaser inkluderas i den totala

av emissionsbudgeten för att erhålla den bästa effekten. Av de bränslen ingår i bedömningen

som som presenteras i denna rapport är det endast naturgas inte kan produceras förnybara

som ur energikällor. Detta påstående är emellertid inte strikt korrekt därför att naturgas härrör ursprungligen från organiskt material producerades biologiskt och omvandlats till

som gas råolja i jordens inre under årmiljonerna. Produktionsmetoder för de olika bränslena beskrivs i kapitel

6.2 Distribution

Olika metoder kan användas for lagring och distribution av var och ett av de olika alternativa drivmedlen. Vilken metod som väljs bestäms av utbredningen användningen drivmedlet

av av och möjligheterna att utnyttja befintliga distributionssystem. Fysikaliska egenskaper hos bränslet kan emellertid utgöra ett hinder för att utan anpassningar välja befintlig anläggning för lagring

en av drivmedel och att utnyttja tankar och hos bensinstationema. För t alkoholer måste

pumpar ex vissa anpassningar ske p g a att alkoholema och särskilt metanol är aggressiv och korrosiv.

Vissa material i distributionssystemet måste ersättas med andra material. Alkoholema är

hygroskopiska och tar därför lätt till sig vatten och fukt från omgivningen, vilket är en nackdel vid lagring bränslet. Bränslet kan därför inte lagras i dagens bergrum utan måste lagras i torrt

av lagringsutrymme Ecotrafñc,l996. Detta har medfört att inblandning av alkohol i bensin som låginblandning utförs i depå och inte i raffinaderi, vilket vore en mer rationell lösning. Det skulle också ge en bra möjlighet till att anpassa bensinen till att den skall blandas med en alkohol.

Vilka rutiner som skall användas för distribution bränslet beror inte bara av bränsletypen utan också kravet på bränslet vid dess användning i fordon. Ett exempel, som kan belysa detta är tillredning och användning av alkoholbränslen. l

l

| Om en alkohol metanol eller etanol skall användas till bensinmotorer bör den vara fri från i vatten särskilt om den skall blandas in i bensin. Detta p g a att vattnet och alkoholen kan separera l från bensinen, vilket orsakar driftsproblem om vattnet kommer in i bilens bränslesystem. Därför används i det sammanhang en alkohol med mindre än l % vatten vid inblandning i bensin.

l

Med tanke på att alkoholbränslet kan förekomma och användas i minst tre olika former i

oblandad form, i form av E85 eller M85 85 % alkohol tillsammans bensin eller andra kolväten l och som låginblandning i bensin kan kostnaden för tillredning av bränslet i depå i kombination med distribution bli förhållandevis hög och en betungande post om den skall slås ut små volymer. Därför borde en lösning prövas, som för åtminstone bränslet till bensinbilar går ut att bränslet bereds vid bensinstationen genom användning av blandpump. Om den lösningen lyckas begränsas distributionen till ett alkoholbränsle för bensinbilar.

Vid inblandning av alkohol i dieselolja finns inte samma krav på att alkoholen skall ha låg vattenhalt beroende på att en blandbränslet tillreds till en emulsion Berg, 1996. Till saken hör också att dieselmotorn är mera tolerant mot vatten än bensinmotom. En dieselmotor kan drivas med vattenblandat bränsle och normalt är vattenhalten 5 á 6 % i det etanolbränsle som används i tunga fordon i Stockholm och andra platser, där bussar och lastbilar drivs med etanol. I i Örnsköldsvik pågår försök med ett etanolbränsle, innehåller 10 % Det bör i

som vatten. sammanhanget nämnas att tillredning av blandbränsle med dieselolja svårligen kan utföras vid bensinstation.

1 För lagring och distribution av gasformiga bränslen kan andra särskilda överväganden behöva ske, vilka kortfattat kommer att beröras i följande punkter:

6.2.1 Alkoholer Det finns visserligen en skillnad mellan metanol och etanol som kan ha betydelse vid distributionen alkoholer eller alkoholhaltiga bränslen, särskilt alkoholhaltig bensin. Ecotraffic har uppdrag av KF B studerat distribution av motoralkoholer Brandberg och Sävbark, 1996. I

en sammanfattning till rapporten anges a att Införandet av en ny drivmedelskvalitet i form av alkoholbränsle med mer än 85 % alkohol antas kunna ske genom att en ny tank och pump byggs vid 500 bensinstationer under en l0-årsperiod och därefter sker ett successivt utbyte av bensinsystem vid normal renovering och fömyelse. l planen, som Ecotraffic beskriver, ingår också att ersätta någon av dagens bensinkvalitéer med en alkohol för att därigenom minska kostnaderna. En viktig uppgift, enligt Ecotraffic, är att redan från början noga planera i vilka

former blandningar med fossila bränslen kontra ren alkohol en framtida användning av alkoholer kan ske för att bygga upp ett kostnadseffektivt system. Att inrymma många alkoholblandningar i systemet är inte ändamålsenligt med hänsyn till initial- och

~ distributionskostnader.

I rapporten beskrivs olika transportsätt för alkoholer och hanteringen. En nackdel är alkoholernas benägenhet att ta upp vatten, vilket leder till att inblandning måste ske i depå istället för hos raffinaderiet. Vid låginblandning av alkohol i bensin ökar bränslets ångtryck och därför måste basbensinen anpassas till den blandning som skall ske.

Vid distribution av alla bränslen finns alltid en risk för olyckor. I fallet med ren etanol

anses spill inte leda till någon allvarligare miljöstöming. Till följd påverkan

av genom mikroorganismer anses inte heller spill av metanol åstadkomma allvarligare skador så länge grrmdvattentäkter kan skyddas.

6.2.2 Biogaslnaturgas Skillnaden mellan distributionen av biogas kontra naturgas är att biogasen kan antas bli förbrukad i lokala fordonsflottor p g a den trots allt begränsade tillgången medan det finns förutsättningar for en bredare användning av naturgas. Både naturgas och biogaas kan användas i två olika former i flytande form med beteckningen LNG Liquified Natural Gas och i kompri-

merad form med beteckningen CNG Compressed Natural Gas med ett tryck av cirka 200 bar. Även LNG läggs under högt tryck och i dt fallet vid låg temperatur för övergången från gasfas till vätskefas.

Det mest vanliga är att CNG används för fordonsdrift, men i vissa fall används även LNG i fordon åtminstone på försök i Kalifornien finns sådana fordon. I både fallet med biogas och naturgas transporteras gasen till tankningsanläggningen i gasledningar där komprimeras till

gasen något högre tryck än det tryck som gäller för fordon.

Tankningsanläggningar finns av olika slag och vanligen är de konstruerade så att flera fordon kan tankas parallellt. En vanlig planering för en bussflotta är att fordonen tankas under med

natten den mängd gas som förväntas bli förbrukad under dagen. Eftersom moderna tankanläggningar har en sådan kapacitet att en tankning tar endast 10 minuter kan givetvis tankning ske

ca även under dagtid.

Till skillnad från tankning bensin och dieselbränsle sker tankning slutna

av av gaser genom system, vilket nonnalt sett bör förhindra eller begränsa spillet vid tankningen..

6.2.3 Rapsmetylester Rapsmetylester RME kan transporteras på motsvarande sätt dieselolja. I själva verket är

som RME lätt blandbar med dieselolja och används som blandbränsle i bl a Frankrike, Belgien och även i Sverige. Därför krävs ingen större rengöming transporttankar dessa i fallet

av om ena används för transport av RME och i andra fallet av dieselolja. Anläggningar för tillredning

av RME är inte särskilt komplicerade och kostnadskrävande.

6.2.4 Dimetyleter Dimetyleter DME kan sägas vara ett helt nytt drivmedel för fordon och därför finns ingen erfarenhet från distribution av drivmedlet. Det framstår som möjligt att lagra och distribuera DME på motsvarande sätt som motorgas LPG distribueras dock under något högre tryck än för LPG ca 5 bar. DME övergår från vätskefas till gasgas vid ca -20 °C.

LPG distribueras vanligen i överj och det är troligt att även DME skulle kunna distribueras på motsvarande sätt. För tankning av fordon krävs någon typ av kompressor som kan ge stora flöden. Tryckmässigt krävs långt ifrån samma kapacitet som för biogas och naturgas.

6.3 Bedömnig av hälsorisker för vissa ämnen i avgaserna Som tidigare poängterats innehåller motoravgaser av en mycket komplex blandning av olika kemiska föreningar som består av oförbrända bränslekomponenter och av kemiska föreningar som bildats under förbräningsprosessen i motorn. Vidare bidrar även motorsmöijoljan med komponenter som är oförbrända och som är pyrosyntetiserade. Bidraget från motorsmörjoljan är starkt beroende på om olja läcker förbi kolvarna i motorn. Relevanta icke reglerade avgaskomponenter, som kan relateras till miljöeffekter och hälsorisker framgår av förteckningen nedan. Viktiga avgaskomponenter i ett globalt perspektiv är växthusgaserna så som koldioxid, lustgas, metan. Genom det finns ett stort antal föroreningar i fordonsemissioner kommer det även att finnas okända föroreningar i olika halter, som kan förväntas påverka hälsotillståndet hos speciellt mer känsliga personer i olika grad. Med denna reservation i minnet presenteras nedan relevanta icke reglerade avgaskomponenter med hänsyn tagen till hälsorisker. Denna lista är inte fullständig och det förväntas att den kommer att uppdateras utifrån framtida forskningsresultat. Att göra en fullständig karakterisering identifiera och mäta på samtliga föreningar föreningar

av som finns i emissionsprover från förbränningsmotorer är inte praktiskt möjligt.

6.3.1 Aldehyder j Aldehyder, Figur är kända för att vara irritanter och kan initiera allergiska reaktioner på känsliga personer. Forrnaldehyd bedöms också att carcinogen CARB, 1989. I Stockholm

vara har det varit klagomål pä att etanoldrivna bussar luktar illa vilket delvis kan förklaras med att } det bildas acetaldehyd och ättiksyra som har stickande lukt under

en ogynnsamma driftsförhållanden. Detta problem är till stor del löst på den nya generationen etanolbussar.

av

i i

HCH CH3CH

formaldehyd acetaldehyd

Figur Exempel på relevanta aldehyder.

i 6.3.2 Alkener Vissa alkener, Figur som eten, propen och 1,3-butadien har en potential till att omvandlas

av

kroppens enzymer till reaktiva metaboliter som kan initiera cancer. Eten metaboliseras till den reaktiva metaboliten etylenoxid i både djur Törnqvist et al., 1988 och människa Törnqvist et al., 1991.

CH2CH2 CH3CHCH2 CH2CH—CH CH2

eten propen 1,3-butadien

Figur Exempel på relevanta alkener.

6.3.3 Alkylnitriter Akylnitriter, Figur är mutagena Törnqvist et al., 1983 och kan- därför vara potentiella carcinogener. Alkylnitriter bildas från oförbrända alkoholer och kväveoxider i avgasplymen från fordon som körs på metanol/bensin och metanol/dieselblandningar Jonsson and Bertilsson, 1982

CH3ONO CH3CH2ONO

metylnirrit etylnitrit

Figur Exempel på relevanta alkylnitriter.

6.3.4 Aromatiska föreningar Monoaromatiska, Figur föreningar av speciellt intresse är: Bensen, toluen, kresoler och fenoler. Yrkesexponering för bensen kan ge upphov till en förhöjning av risken att få leukemi Törnqvist and Ehrenberg, 1994.

bensen toluen fenol

CH3

p-kresol

Figur Exempel på relevanta monoaromatiska föreningar.

Polycykliska aromatiska föreningar, Polycyclic Aromatic Compounds PAC. Inom ämnesgruppen polycykliska aromatiska föreningar PAC, Figur finns undergruppen polycykliska aromatiska kolväten PAH har vissa påvisats framkalla cancer vid djurförsök gnagare IARC, 1983. Genom detta faktum så kan dessa föreningar anses som potentiella cancerframkallande föreningar även för människor. PAH bildas vid all typ av förbränning av organiskt material i luft och finns följaktligen i avgaser från motorfordon. Det finns flera olika faktorer som påverkar emissionen av PAH såsom kallstarter, körsätt, motorkoncept, koncept för

avgasefterbehandling, val av bränsle etc. I den svenska standarden för MK1 dieselbränsle specificeras mängden PAH i bränslet som en bränsleparameter. Emissionen PAH i

av avgaserna härrör dels från pyrosyntetiserade PAH bildade i förbrärmingsprocessen och dels oförbrända PAH som härrör från bränslet Westerholm and Li, 1995. Detta medför att PAH emissionen i avgaserna kan minimeras när bränslets PAH innehåll är lågt. PAH fördelar sig mellan PAH adsorberade på partiklar och PAH som befinner sig i gasfas Westerholm et al., 1991. Detta medför att för att mäta PAH emissioner från fordon måste både patikellokaliserade- och semivolatila föreningar provtas för att få ett total mått på PAH emissionen. Detta är speciellt viktigt att utföras när låga partikel emissioner förväntas gasbränslen vilket leder till att PAH till största delen är lokaliserade till gasfasen.

I Europa anses polycykliska föreningar bestå av di- två och flerringade bensenringar vilket inte är semantiskt korrekt. Det korrekta är polycykliska, tri- tre och fler ringade aromatiska föreningar.

1-nitropyren bensapyren

Fluoranten

Figur Exempel på relevanta PAC.

6.3.5 Kvävedioxid Vid inandning av kvävedioxid N02 penetreras långt i lungorna. Primärt påverkas

gasen ner luftvägama och alveolema. Hälsoeffekter av kort- och långtidsexponering N02 har observerats

av genom epidemiologiska studier. Studier akuta effekter har visat sig ha samband med N02 i

av omgivningsluften. Rapporterade effekter inkluderar besvär och symtom i andningsorganen. En studie av barn som bodde nära anläggning för tillverkning trinitrotoluen och

en av som exponerades som medelvärde för koncentrationer 40 90 pg/m3 ämnet och två andra

av - av studier med 30 ug/m3 uppvisades ökade grader sjukdomsfall besvär i de lägre

av genom luftvägama. Det finns även andra fall att peka på visar på hälsoefffekter

som av N02 i omgivningsluften Bylin, 1990; Boström et al., 1996

Baserat på ovanstående stycken har en tabell utarbetats, Tabell presenterar icke reglerade

som avgaskomponenter bör beaktas vid emissions bedömningar ur hälso- och miljösynpunkt för i som de alternativa drivmedlen biogas, naturgas, etanol, metanol, rapsmetylester och dimetyleter. 1

Tabell Förslag till analys prioriterade icke reglerade avgaskomponenter och förslag till

av biologiska test att utföra vid utvärdering av olika motorbränslens potentiella miljö och hälsoeffekter Egebäck och Westerholm, 1996.

Analyser/test Biogas Naturgas Etanol Metanol RME DME

Partikelanalys x x x x x x

Aldehyder x x x x x x

Alkener x x x x x x

Alkylnitriter# x x x x

- -

Monoaromater x x x x x x

PAC x x x x x x

NO, x x x x x x

CO2 x x x x x x

Växthusgaser IPCC x x x x x x

Mutagenicitetstest x x x x x x

TCDD-receptor affinitet x x x x x x

Neurotoxicitet x x x x x x

ICPP, the Intergovemmental Panel on Climate Change #Hypotes gällande bildning av metylnitrit måste verifireras experimentellt.

6.4 Miljöeffekter Miljöeffektema av olika drivmedel och deras användning är av olika slag och mer eller mindre allvarliga. Om man går från källan för drivmedlen till slutanvändaren kan man finna en rad miljöpåverkande faktorer, som kan vara både positiva och negativa. Särskilt har de negativa miljöeffekterna beskrivits så ofta och så väl att det knappast behöver upprepas här. Lyckligtvis har det faktum att de negativa dragits fram i ljuset lett till förbättringar, som gett en kraftig positiv utveckling både primärt och sekundärt. Ett exempel värt att peka på är förändringen av dieselbränslets sammansättning, som bl a lett till en kraftig sänkning av svavelhalten i bränslet. Visserligen har utsläppen av svavelföreningar förorsakade av trafiken varit en mindre fråga jämfört med utsläppen från fasta anläggningar, men utvecklingen har ändå miljömässigt haft stor betydelse, därför att det sekundärt gett andra positiva effekter som att det ger möjligheter till att utnyttja bl a känd teknik till att rena avgaserna. En sådan utveckling är både märkbar och mätbar. Det finns emellertid andra som märkbara men inte lika klart mätbara.

Om vi håller oss till de alternativa drivmedlen och då framförallt de förnybara är det inte helt orealistiskt att tro att diskussionerna omkring dessa lett till att det nu även finns ett i ett internationellt perspektiv ökande intresse för och en medvetenhet om att minska konsumtionen av fossila bränslen a genom att i systemet fasa in en viss andel förnybara bränslen. Man kan också spekulera i huruvida och i vilken grad intresset för att använda alternativa bränslen varit en drivkraft till att förändra och förbättra kvalitén hos de fossila bränslena och även blivit ett incitament för motor- och bilindustrin till att skynda utvecklingen av miljövänligare fordon. Här har säkert utvecklingen i vårt eget land haft och har en betydelse och därför är det viktigt att den påbörjade introduktionen av förnybara drivmedel får fortsätta. Att det finns alltför fromma

förhoppningar och även avarter på det här området talar mera för en fortsatt forskning och utveckling än för att man skall nöja sig med det som hittills skett på området.

Verksamheten omkring framställning och användning av förnybara bränslen och kanske framförallt motorbränslen har självklart lett till att olika strategier utvecklats även i länder, som geografiskt ligger nära varandra. Starka grupper i samhället påverkar besluten i en viss riktning och ett klart exempel, som har anknytning till diskussionen om miljöpåverkan, kan man finna i Tyskland där a den tyska miljövårdsmyndigheten, UBA, tagit ställning mot en bredare satsning på odling av oljeväxter för framställning av motorbränslen med en förevändningen att den åkermark, som skulle behöva avsättas, bättre kan användas för andra ändamål Drechsler et al., 1994. Det finns även ett mera generellt argument bakom ställningstagandet inom UBA, nämligen frågan om användningen av gödningsmedel vid odling av oljeväxter. Argumentet är tillämpbart även på andra håll och andra länder än Tyskland och det finns därför ett tydligt skäl till att följa utvecklingen, så att det sanna förhållandet kan beskrivas vad gäller användningen av gödningsmedel. Vi har inget svar på den aktuella frågan utan istället hänvisa till en uppgift vi fått, nämligen att användningen av gödningsmedel har minskat till ungefär hälñen per enhet mot tidigare Wadmark, 1996.

ställningstagandet hos UBA i Tyskland om användningen av åkermark har ingen motsvarighet hos miljövårdsmyndigheten, ADEME, i Frankrike ADEME, 1996 och torde inte heller gälla för Belgien, där en inblandning av RME i dieselolja tillämpas. Beträffande användningen av rapsmetylester finns en skillnad mellan Tyskland och andra länder inom EU-marknaden inklusive vårt land. I Tyskland blandas inte RME i dieseloljan utan där tankas RME i ren form.

Då det gäller råvara för tillverkning av alkohol har en diskussion förts om användningen av rester från avverkningar, där argumentet har varit att avfallet bör finnas kvar för att tjäna som gödning för den växande skogen. Det bör finnas svar på den frågan även vi inte kan det svaret här.

om ge

Möjligheten att minska utsläppen av koldioxid till atmosfären genom att använda förnybara drivmedel till fordonen är alltför väl kända för att behöva tas upp här. Att det uppkommer kvantifrerbara naturskadeeffekter av bilavgaser och att det finns indikationer på att dessa kan minskas jämfört med fossila bränslen genom övergång till alkoholer är troligen mindre känt Johansson, 1996

Metan betraktas som en betydande växthusgas initialt minst 63 gånger effektivare än koldioxid i att absorbera värmestrålning och enligt beräkningar gjorda 1991 utgjorde bidraget

genom metanutsläpp ca 5% av det samlade svenska bidraget till växthusgaser Cooper et al., 1991. En slutsats i den här rapporten är att användning av biogas som drivmedel i bilar men troligen främst till stationära anläggningar kommer att minska utsläppen av metangas och därigenom få en ökande betydelse för minskningen av det svenska bidraget till det totala utsläppet

av växthusgaser i takt med utbyggnad av anläggningar, som kan ta till vara den metangas som bildas genom avfallshanteringen. I ett världsperskektiv har minskningen av metanutsläppen i Sverige liten betydelse, men det kan utgöra en Vägvisare för andra länder.

6.5 Hantering, arbetsmiljö, specifika emissioner

6.5.1 Metanol

Hanteringen av metanol som bränsle kräver stor försiktighet och aktsamhet då metanol är en farlig kemikalie som kan ge upphov till förgiftning, blindhet och i värsta fall leda till döden Sax, 1979. Metanol kan penetrera genom huden varför handskar krävs samt personlig skyddsutrustning. Metanol är brandfarligt varför god ventilation krävs. Specifika emissioner är: Aldehyder formaldehyd, alkylnitriter metylnitrit, kvävedioxid om nitratester används en som tändförbättrare. Data saknas avseende neurotoxicitet. En analys HC mer noggrann av emissionen behövs Egebäck och Westerholm, 1996

6.5.2 Etanol

Etanol är en relativt ofarlig kemisk produkt hantering etanol kräver viss försiktighet och men av aktsamhet. Högre yrkesexponering för etanol större än 1000 ppm kan upphov till irritation i ge ögon, hals, huvudvärk. Större inmundigade mängder kan upphov till förgiftningssymtom ge Sax, 1979. Etanol kan penetrera genom huden varför handskar kan krävas samt viss personlig skyddsutrustning. Etanol är brandfarligt varför god ventilation krävs. Specifika emissioner är: Aldehyder acetaldehyd, alkylnitriter etylnitrit, kvävedioxid om nitratester används en som tändförbättrare. Data saknas avseende neurotoxicitet. En analys HC mer noggrann av emissionen behövs Egebäck och Westerholm, 1996

6.5.3 Biogas

Biogas består till stor del metangas. Biogas är mycket brandfarlig av en gas och bildar explosiva gasblandningar med luft varför god ventilation är nödvändig att säkerställas vid tankningsställen och lagringsdepåer. Biogas har en större variation jämfört med naturgas se sektion 6.5 dels av mängd och dels av kemiskt innehåll beroende på råmaterialet den härrör ifrån. ursprung av som Detta medför att biogasen måste anrikas innan den kan användas drivmedel till fordon. som Specifika emissioner är: Relativt större andel föroreningar i den semivolatila delen jämfört av med en låg partikelemission, PAC emission till stor del lokaliserad till den semivolatila delen, relativt större emissioner av växthusgasen metan. Mutagen aktivitet och TCDD affinitet receptor förhållandevis lokaliserade till den semivolatila delen. Data saknas avseende neurotoxicitet. En mer noggrann analys av HC emissionen behövs Egebäck och Westerholm, 1996

6.5.4 Rapsmetylester

Rapsmetylester får ses som en relativt ofarlig industrikemikalie arbetsmiljösynpunkt dock kan ur spårmängder av metanol och glycerol finnas rest ifrån tillverkningsprocessen. Specifika som en emissioner är: Den relativt lägre partikel och HC emissionerna har uppmäts från detta som bränsle beror på att provtagningstekniken och analystekniken utvecklats för konventionella som drivmedel störs såatt en lägre emission uppmätts än vad är fallet Egebäck och Westerholm, som 1996. Följdaktligen är de uppmätta PAC emissionerna, mutagen aktiviteten och TCDDreceptoraktiviteten påverkade. Data saknas avseende neurotoxicitet. En ökad NOX-emission har uppmätts jämfört med andra bränslen vilket troligen kan lösas motortekniskt.

6.5.5 Naturgas

Naturgas har inte en lika stor variation halter och innehåll varför den kan användas i princip av

den är som drivmedel till fordon, seäven punkt 6.5.3. Naturgas är en mycket brandfarlig gas som och bildar explosiva gasblandningar med luft varför det är nödvändigt att säkerställa god ventilation vid tankningsställen och lagringsdepåer. Specifika emissioner är: Relativt större andel av föroreningar i den semivolatila delen jämfört med en låg partikelemission, PAC emission till stor del lokaliserad till den semivolatila delen, relativt större emissioner av växthusgasen metan. Mutagen aktivitet och TCDD receptor affinitet förhållandevis lokaliserade till den semivolatila delen. Data saknas avseende neurotoxicitet.

6.5.6 Dimetyleter På grund av att data som visar emissioner av icke reglerade föreningar saknas helt presenteras här endast data från mätning av reglerade emissioner. Två olika undersökningar har utförts.

1 Kapus and Ofner, 1995. Följande resultat erhölls när en DME-driven motor provades enligt en simulerad transient körcykel AVLs 8 stegscykel för simulering av transient körcykel.

Tabell 4. Emissioner vid prov med DME.

NMHC icke-metan kolväten 0.21 g/bhp-hr CO kolmonoxid 3.2 "

- — NOx+NMHC kväveoxider + NMHC 2.4 "

- - PM partiklar 0.033 "

- - HCHO formaldehyd 0.022 "

- -

2Kapus and Cartellieri, 1995

Motorn provades enligt en simulerad FTP 75 cykel baserad på resultat från prov med 8 olika steg av konstant motorbelastning och resultaten av den projekterade emissionen presenteras i Tabell

Tabell Jämförelse av DME-driven motor med dieseldriven motor vid prov enligt en simulerad FTP 75 cykel.

--

Ultra Low Emission Vehicles, Kalifornien.

6.6 Ekonomi En fullständig ekonomisk bedömning av de olika alternativa drivmedlens tillverkning och användning kräver en analys av alla påverkande faktorer och en bedömning hur starkt de olika

av faktorerna påverkar kostnadsbilden. För att utföra en sådan analys och bedömning krävs kunskaper på området och en särskild utredning som inte alls inom det här projektet. Här

ryms begränsas diskussionen till att peka på vissa utvecklingsinsatser framförallt vad gäller utvecklingen av fordon och avgasreningsutrustning och även för distribution drivmedlet, vilka

av kan dra störreeller mindre kostnader. I följande punkter görs försök till att uppskatta huruvida kostnaderna blir stora, medelmåttiga eller små vid inbördes jämförelse och med

en förhållandena i Sverige som bas.

6.6.1 Metanol För närvarande finns inga eller möjligen endast några enstaka fordon personbilar i Sverige, som drivs med metanol. Däremot finns både FFV, bussar och lastbilar, som med måttliga insatser skulle kunna anpassas för användning av metanol. Kostnaden för sådan konvertering bör bli

en förhållandevis små.

Om metanol däremot skulle introduceras i större skala inom en kort tidsrymd kan kostnaderna bli stora p g a att flera typer av motorer till fordon behöver konverteras till metanoldrift och bl

att a anläggningar för distribution av drivmedlet skulle behöva byggas

upp.

Om metanol skulle introduceras som komponent för inblandning i bensin skulle kostnaderna bli medelmåttiga och begränsas till anläggningar, som krävs för inblandning av metanol i bensinen. För att blandbränslet skall bli miljömässigt acceptabelt måste bensinens ångtryck sänkas

a p g a att ångtrycket höjs vid inblandning av metanol.

Idag är driftskostnadema avsevärt högre för användning bioalkoholer som rent bränsle

av g jämfört med driftskostnaderna vid användning av dieselolja som drivmedel det högre priset i

p g a

för alkoholer.

6.6.2 Etanol Diskussionen under punkten Metanol gäller i stort även etanol. Dock används etanol redan idag i viss omfattning till FFV, bussar och lastbilar. Vad gäller höjningen av bensinens ångtryck vid inblandning alkohol blir höjningen mindre vid inblandning av etanol än vid inblandning

av av metanol.

6.6.3 Biogas Att bygga upp anläggningar för rening av biogas drar förhållandevis stora kostnader. Det gör även anpassningen av motorer och fordon. Dock bör påpekas att samma motorer och fordon kan användas för biogas som för naturgas, vilket kan få stor betydelse för kostnaderna och den tekniska utvecklingen.

6.6.4 Rapsmetylester För att uppnå miljömässiga fördelar med RME som oblandat bränsle måste motorn diesel anpassas till bränslet. Bedömningen är att anpassningen inte behöver bli alltför omfattande till följd av att RME i viss mån har en sammansättning och egenskaper som liknar dieselbränslets egenskaper och sammansättning och därmed blir kostnaderna medelmåttiga. Däremot kan kostnaderna i likhet med andra bränslen bli stora för en distribution av RME i större skala.

6.6.5 Naturgas Det som diskuterats under punkten Biogas gäller även naturgas. Om gasen skall distribueras i större skala kan anläggningarna för distributionen komma att dra höga kostnader.

6.6.6 Dimetyleter Användning av DME kräver en anpassning en anpassning av motorn dieselmotor som kostnadsmässigt kan jämföras med kostnaden för anpassning av dieselmotor till alkoholdrift.

Kostnaderna för anläggningar för distribution av bränslet blir troligen inte lika höga som för distribution av naturgas och biogas till följd av att DME övergår till vätskefas vid måttligt tryck.

7 Rangordning av bränslen En rangordning av drivmedlen med hänsyn till uppskattad miljöpotential har gjorts enligt nedanstående uppställning. Rangordningen har i första hand gjorts med hänsyn till drivmedlens ursprung biobaserat eller fossilt drivmedel och i andra hand till någon-ra emissionsparameter som kan ha särskilt stor betydelse för bedömningen. I ett tidigare avsnitt i rapporten har betonats att det finns en stor osäkerhet vad gäller RME och DME främst. beroende på att det inte finns tillräckligt med emissionsdata för en säkrare bedömning. För RME finns visserligen data både från undersökningar i Sverige MTC och i Tyskland. De data som finns för DME pekar mot att låga emissionsnivåer kan uppnås och dessa data presenteras under avsnitt 6.5.6. Däremot är bedömningen att data från undersökning av RME inte ger någon klar upplysning om miljöpotentialen p g a att de utförts på motorer som inte optimerats för drivmedlet.

Det bör också starkt påpekas att rangordningen kan ändras om tillgången på drivmedlet är otill-

räcklig för en bredare introduktion och användning. Vidare kan kostnaden för drivmedlet och anpassningen av motor etc komma att bli den faktor som avgör om drivmedlet blir attraktivt eller Resultatet av den preliminära rangordningen är följande:

Biogas: Till följd av att biogas är ett biobaserat bränsle och att emissionsbilden bedöms

som gynnsam har biogasen hamnat högst upp listan. Det är visserligen osäkert om biogasen bidrar till minskat utsläpp av koldioxid, men den minskar utsläppet av metan en växthusgas till

annan atmosfären.

2. Etanol: "Rätt tillverkad och distribuerad ger användningen av etanol mycket begränsat tillskott av koldioxid till atmosfären. Bedömningen är att miljöpotentialen hos etanol är hög även i andra avseenden och den hamnar därför som nummer 2 på listan. Acetaldehydutsläppen med avgaserna kan vara besvärande, men utsläppen av acetaldehyd kan begränsas användning

genom av en effektiv och väl anpassad katalysator. Acetaldehyd ligger dessutom betydligt lägre

an foraldehyd på skalan av ämnen som är toxiska.

Metanol: Metanol kan i vissa avseenden väl tävla med etanol platsen på rankinglistan.

om Skillnaden mellan etanol och metanol är att metanol är den aggressivare alkoholen av de två, är en besvärligare att hantera än etanol och kan vid användning i förbränningsmotor släppa ut formaldehyd som är ett mer toxiskt ämne än acetaldehyd.

RME/DME: Båda av dessa två drivmedel kan tillverkas ur biomassa eller grödor, vilket är

en fördel med tanke på utsläppen av koldioxid. Emellertid saknas, som redan beskrivits tillräckligt breda uppsättningar av data för att kunna göra välgrundade uppskattningar milj

av

Naturgas: Naturgas är inte ett biodrivmedel och har därför hamnat lägre på listan över rangordnade drivmedel. En väl definierad naturgas har i övrigt en hög emissionspotential

RME i dieselolja: RME inblandad i dieselolja kan visserligen lämna ett bidrag till behövlig

en minskning av koldioxid-utsläppen, men drivmedlet måste ändå huvudsakligen klassas fossilt

som drivmedel.

7. SLUTSATSER

Sammanfattningsvis hari olika avsnitt under kapitel 6 bedömning

presenteras en av a hälsoeffekter för några av de betydande föroreningarna, släpps ut med och

mer som avgaserna även kortfattat om miljöeffekter. I ett avsnitt har ett försök gjorts till att rangordna de olika bränslena med hänsyn till bedömd miljöpotential vilket i fallande

presenteras rangordning: Biogas, etanol, metanol, RME/DME, naturgas, RME i dieselolja.

LITTERATUR

ADEME, 1994a. Agriculture pour Chemie er l’Energie AGRICE. Rapport d’actifité 1994.

ADEME, 1994b. Agriculture pour Chemie er l’Energie AGRICE. Information om biodriv-

i l medel.

Z

l ADEME, 1995. The Non Technicaal Barriers. Liquid Biofuels European Network used in l engines and boilers. ALTENER, Directorate General for Energi DG XVII European g Commission.

ADEME, 1994. The use of bioethanol or its by-products in engines. Technical guide. N°l722.

l ADEME, 1995. The use of vegitable oils or their by-products in diesel engines. Technical 5 guide. N°1723.

AFDC 1996 AFDC Update. News of the Alternative Fuels Data Center, Vollume Five, Issue

One, Spring 1996.

Amphlett, J.C. Mann, R.F. and Peppley, B.A., 1995 predicted Emissions from a Methanol-

Fueled Electrochemical Automobile Engine Based on PEM Fuel Cell. SAE paper 952374.

Automotive Engineering, 1995. Performance of bimetal catalysts. Automotive engineering,

October 1995.

Automotive Engineering, 1995. Cold-start hydrocarbon emissions contrel. Automotive engineering, October 1995.

Automotive Engineering, 1995. Diesel catalysts for Europe beyond 1996. Automotive engineering, October 1995.

Auto/Oil Air Quality Improvement Research Program 1992b Emissions of Three Dedicated- Methanol Vehicles, Technical Bulletin No. 10,

Bean, R.S.G., Beckman, D.E. and Verbeek, R.P., 1996. New EGR Technologu Retains HD

Diesel Economy with 21 st Century Emissions. SAE paper 960848.

Berg, R., 1999, Personlig kommunikation.

BILAN TECHNIQUE, 1995. Bilan Technique du Diester. Des Essais en Laboratorie aux

Différentes Utilisations sur Véhicules. Expérimentation officielle á 5% pour un usage banalisé.

Essais sur flottes captives á hautes teneurs en Diester.

BILAN TECHNIQUE, 1996. Bilan Technique d’un carburant diesel content 5% d’Ester Méthylique de Colza EMC pour un usage banalisé. EMC 5%.

Boström, C-E. et al., 1996. Health risk assessment of ethanol as a bus fuel. Rapport för KFB utarbetad av en grupp forskare under ledning av Per Camner, Karolinska Insstitutet. Under tryckning.

Brandberg Å. och Sävbark B. 1996. Distribution motoralkoholer. KFB-Meddelande 1996:23

av

Brolin L., Hagelberg M. and Norström A. 1994 Biogas drivmedel för fordon.. Report

som Vattenfall Energisystem, Stockholm.

Canada 1995. Evaluation of Biodiesel in an Urban Transit Bus Powered by 1981 DDECII6V92 TA Engine. A Joint Project with the National Biodiesel Board. MSED Report #95-26743-1.

Canada 1995. Evaluation of Biodiesel in Urban Transit Bus Powered by 1981 DDC8V71

an Engine. A Joint Project with the National Biodiesel Board. MSED Report #95-26743-2.

CARB California Air Resorses Board 1989.

Cattelan,A. and Wallace, J., 1995. Exhaust Emission and Energy Consumption Effects from Hydrogen Supplementation of Natural Gas. SAE paper 952497.

Clark, N.N. et al., 1995. Effect of Fuel Composition the Operation of lean Burn Natural

on a Gas Engine. SAE paper 952550.

Cooper, D. et al., 1996. Emissioner och miljökonsekvenser dikväveoxid med särskild

av hänsyn till de svenska utsläppen. IVL-rapport L91/189 for Bilindustriföreningen.

Craword, J.G. and Wallace, J:S., 1995. Engine Operation Parameter Effects Speciated

on Aldehyde Emissions from aNatural Gas Fuelled Engine.

Culshaw, F. and Butler, C., 1992. A Review of the Potential of Biodiesel Transport Fuel.

as a ETSU-R-71. HMSO Publication Centre, PO Box 276, London SW8 5DT.

Daisho, Y. Et al., 1995. Controlling Combustion and Exhaust Emissions in Direct-Injection

a Diesel Engine Dual-Fueled With Natural Gas. SAE paper 952436.

Detroit Diesel, 1995. Personlig diskussion med företrädare for Detroit Diesel vid möte.

DIN V 51 606, 1994. Vomorm: Flüssige Kraftstoffe, Dieselkraftstoff Pflanzenölmetylester

aus PME Mindest-anforderungen. ICS 75. 160.20.

Drechsler.Von W, Kraus, K. und Landgrebe, 1994. Ökobilanz Rapsöl bzw. Rapsöl-

von

methylester als Ersatz ñir Dieselkraftstoff, UBA, Berlin. Erdöl, Erdgas, Kohle, 110, Jahrgang, Heft

Egebäck, K-E., 1994. Inblandning av alkohol i bensin. KFB-rspport 1994-23

Egebäck K-E. och Westerholm R.,1996 Provmetoder och Emissioner vid användning av alternativa motorbränslen. Rapport till altemativbränsleutredningen-

Egebäck, K-E. och Pettersson, E., 1996. Research on a Scania ll liter Ethanol Fueled Bus Engine. Research Report TULEA 1996:13, ISSN 0347-0881. ISRN: HLU-TH-FR- -1996/13- TULEA- -SE.

Egebäck, K-E., Walsh, M.P. and Westerholm R.,1996. The use of Methanol as a Fuel for Transportation, KFB-rapport under bearbetning.

Entler, B.H., Lox, E.S. andLeyrer, J., 1994. Catalytic Emission Control For Diesel Engine Powered Vehicles New Developments for Particulate and NOX Reduction.

-

Fleisch T., McCarty C., Basu A., Udovich C., Charbonneau P., Slodowske W. Mikkelsen S-E. and McCandless 1995. A New Clean Diesel Technology: Demonstration of ULEV Emissions on a Navistar Diesel Engine Fueled with Dimethyl Ether. SAE paper 950061, Warrendale.

Fleisch T. and Meurer, P. 1995. DME The Diesel Fuel for the 21"‘ Century Presented at AVL Conference Engine and Environment 1995.

Ford, 1995. Personlig diskussion med företrädare för Ford vid besök.

Fränkle, G.J., 19969. Potental for reducing internal engine emissions in Modern commercial vehicle diesel engines. Paper for the Workshop of the Federal office of the Environment July 1

-

2 1996 UBA -

Gardiner, D.P. et al., 1995. Vehicle Implementation and Cold Start Calibration of a port Injected M100 Engine Using Plasma Jet Injection and Prompt EGR. SAE paper 952375.

Gong R. and Waring P. 1993. Improvement of Ether Chemical Spark Ignition in Methanol Diesel Engine. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. The Road to Commercialization. Proceedings: Volume II, 1993

Gransell, H. And Ekelund, M., 1992. The Life of Fuels. Motor fuels from source to end use. An energy and emissions system study of conventional and future options. ISBN: 91-88970-09-7.’ ISSN: 0282-8014.

Grägg, K., 1994. Effect of environmental Classified Diesel Fuels, RME and Blends of Diesel fuels and RME on Exhaust Emissions. Report MTC 9209B.

Hansen J., Voss B., Joensen F. and Siguröardottir 1995. Large Scale manufacture of Dimethyl Ether a New Alternative Diesel Fuel from Natural Gas. SAE paper 950063,

- Warrendale.

Hansen J., Voss B., Joensen F. and Siguréardottir 1995. Large Scale manufacture of Dimethyl Ether a New Alternative Diesel Fuel from Natural Gas. SAE 950063,

- paper Warrendale.

Hodgeson, J.W., Luton E.N. and Lampley, S.R., 1995. Development of Dedicated CNG

a Compact Car. SAE paper 952439.

Howes P. And Rideout, G., 1995. Evaluations of Current Natural Gas Vehicle Technology Exhaust Emissions at Various Operating Temperatures. SAE paper 952437. IARC 1983, Monographs on the evaluation of carcinogenic risks of chemicals to humans: Polynuclear Aromatic Compounds, part Chemical, environmental and experimental data, Volume 32, Lyon, France. IARC 1989, Monographs on the evaluation of carcinogenic risks of chemicals to humans: Diesel and gasoline engine exhausts and some Nitro-PAH, Volume 46, Lyon, France.

International Energy Agency, IEA 1986. Alcohols and alcohol blends motor fiiels. Sate-of-

as the-Art report. Vol A, Chapters 1-7 and Vol B, Chapters 8-14. Prepared by The Swedish Motor Fuel Technology Co. SDAB. STU Information no 580-1986. ISBN 91-7850-213-6. ISSN 0347-8645.

IPCC 1992 Climate change 1992, The suplemental report to the IPCC scientific assessment

. Edited by: Houghton, B. Callander and Vamy, Published for the Intergovemmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, England

Jackson M., Unnasch S., Sullivan C. and Renner R. 1985. Transient Bus Operation with Methanol Fuel SAE paper 850216, Warrendale.

Jonsson A. and Bertilsson B-M. 1982 Formation of methyl nitrite in engines fuelled with gasoline/methanol and methanol/diesel. Environmental Science Technology Vol. 16, 106-1 10.

Kapus P. and Cartellieri W. 1995. ULEV Potential of a DI/TCI Diesel passenger Car Engine Operated on Dimethyl Ether. SAE paper 952754, Warrendale.

Kapus P. and Ofner H. 1995. Development of Fuel Injection Equipment and Combustion System for DI Diesels Operated on Dimethyl Ether. SAE paper 950062, Warrendale.

Kasamtsu, 1996. Report of the 2" fleet test of methanol fueled vehicles

Kim, J.M. et al., 1995. Perfformance Characteristics of Hydraogen Fueled Engine with the

Direct Injection and Spark Ignition System. SAE paper 952498.

Karbowski G. and Pellegrin V. 1991 Methanol Transit Bus: Research and Development to Operational Reality.SAE paper 911632, Warrendale.

Karbowski G. and Davies R. 1995 The Los Angeles County Metropolitan Transportation Authority, Los Angeles. Personal communication.

l

Kohketsu S., Mori K., Sakai Nakagawa H. 1996 Reduction of Exhaust Emission with New 1 Water Injection System in a Diesel Engine. SAE-Paper 960033, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

l

l Kosina V., Regueiro Kurz Z. and Dolejs P. 1996 Design and Development of Three l Combustion Systems for Small Passenger-Car Diesel

a Engine. SAE-Paper 960015, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA. I KoBmehl, S-O., Weidmarm, K., 1996. Erfahrungen mit kraftstoffen Rapsöl fiir Diesel-

aus Personenkraftwagen. Intemationalen Verkehrwesen 48 4/96. I Ladommatos N., Balian R., Horrocks R. and Cooper L. 1996 The Effect of Exhaust Gas Recirculation on Soot Formation in a High-Speed Direct-Injection Diesel Engine. SAE-Paper 960940, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Ladommatos N., Balian R., Horrocks R. and Cooper L. 1996 The Effect of Exhaust Gas Recirculation on Soot Formation in High-Speed Direct-Injection Diesel Engine. SAE-Paper

a 960941, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Lantmännen, 1996. Förnybar energi från vegetabiliska fettsyrametylestrar. Information A sammanställd av lantmännen.

Li D., Zhu X., He X. and Peng L. 1996 Transient Combustion Process of IDI Diesel Engine

an with Dual-Throat Jet at Cold-Starting. SAE-Paper 960029, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Maltesson, H-Å., 1996. Sammanställning emissionsdata

av från Naturgas-, biogas och motorgasdrivna fordon. Rapport SGC 072.

Matsuki M., Nakano K., Amemiya T., Tanabe Y., Shimizu D. and Ohmura 1996 Development of a Lean Burn Engine with Variable Valve Timing Mechanism. SAE-Paper

a 960583, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

McCabe R., King E., Watkins W. and Gandhi H. 1990 Laboratory and Vehicle Studies of Aldehyde Emissions from Alcohol Fuels. SAE-Paper 900708, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Ministry of Transport, 1995. Japan’s Sustainable Transport PolicyTowards the 21 Century.

Montgomery D. and Reitz R. 1996 Six-Mode Cycle Evaluation of the Effect of EGR and Multiple Injections on Particle and Nox Emissions from a D.I. Diesel Engine. SAE-Paper 960316, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Munack, A., Krahl, und Vellguth, G., 1994. Ubersicht Arbeiten Einsatz Rapsöl

von zum von und Rapsölmethylester als Kratstofft unter Berücksichtung umweltrelevater Auswirkungen

Murayama T., Chikahisa T., Guo and Miyano M. 1992. A Study of a Compression Ignition Methanol Engine with Converted Dimethyl Ether as an Ignition Improver. SAE 922212,

paper Warrendale

Naeme, G.R. et al., 1995. Improving the Fuel Economy of Stochiometrically Fuelled S.I. Engines by Means of EGR and Enhanced Ignition A Comparison of Gasoline, Methanol and

- Natural Gas. SAE paper 952376.

Newkirk, M.S. and Bass, E.a., 19959. Reactivity Comparison of Exhaust Emissions from Heavy-Duty Engines Operating on Gasoline, Diesel, and Alternative fuels. SAE 952442.

paper

Norén O. 1995 Jordbrukstekniska institutet, Uppsala.

Olsson L., Ekman L., Rosén Å., Westerholm R., Almén Jacob and Rannug U. 1992 Chemical and Biological Characterization of Exhaust Emissions from Flexible Fuel Vehicles Equipped with a Heated Pre-Catalyst System. Society of Automotive Engineers, SAE Paper 920291, Warrendale.

Pandit, G.P., 1995. The Rule of Alternative Fuels in the New Generation of Vehicles. SAE paper 952379.

Quigg D. and Rey R. 1995 Summary of a Large Scale Procurement of Compressed Natural Gas Busses and Integration into an Existing Diesel Fleet. SAE-Paper 951965, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Reksowardojo Ogawa H., Miyamoto N., Enomoto Y. and Kitamura T. 1996 Time-Resolved Nature of Exhaust Gas Emissions and Piston Wall Temperature Under Transient Operation i n a Small Diesel Engine. SAE-Paper 960031, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Rodt 1996 Umvelt Bundes Amt. Bismarksplatz Berlin, Tyskland. Personlig kontakt.

Rosemberg E. 1996 TOTAL, 51 Esplanade du General de Gaulle, La Defence 10 Cedex 97, Paris, Frankrike. Personlig kontakt.

Rydén, C. Och Egebäck, K-E., 1994 Flottforsök med 32 etanolbussar vid AB Storstockholms Lokaltrafik. Rapport för NUTEK, r 1995:6 och KFB, 1994:2.

Sax 1979 Dangerous Properties of Industrial Materials. Van Nostrand Reinhold Company, ISBN: 0-444-27373-8, USA.

Schindler K-P. 1996 Volkswagen AG, Wolfsburg, Tyskland. Personlig kontakt.

Schittler M., Bergmann H. and Flathmann K. 1996 The New Mercedes-Benz OM 904 LA Light Heavy-Duty Diesel Engine for Class 6 Trucks. SAE-Paper 960057, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Sorensen, S. and Mikkelsen, S-E. 1995. Performance and emissions of a 0.273 Liter Direct Injection Diesel Engind Fuelled With Neat Dimethyl Ether. SAE paper 950064, Warrendale.

SOU, 86. Alkoholer som Motorbränsle. slutbetänkande från motoralkoholkommittén. SOU 1986:51

Stewart, S. Gourley, D. And Loo, S., 1995 Correcting Emissions Problems in Existing Propane and Natural Gas Vehicles British Columbia. SAE paper 952380.

STU 1987. Projekt M 100 A test With Methanol-Fueled Vehicles in Sweden. Prepared by

- SDAB. STU Information no. 640-1 1987.ISBN 91-7850-213-6. ISSN 0347-8645.

Tegue, J.W. and Ward, p.f., 1995. Transitunal Stratigies for Alternative Fuel Supply Infrastructure: Moving from Fuel Flexible to Dedicated Vehicles. Sae papr 952377.

Tree D., Oren D., Yonushonis T. and Wiczynski P. 1996 Experimental Measurements on the Effct of Insulated Pistons on Engine Performance and Heat Transfer. SAE-Paper 960941, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Timoney D. and Smith W. 1996 Influences of Fuel Injection and Air Motion Energy Sources on Fuel-Air Mixing Rates in a D.I. Diesel Combustion System. SAE-Paper 960035, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Tomonaga T., Murai K., Takano T. and Sami H. 1996 A Study on Combustion Behavior of a Diesel Fuel Spray Impinging on a Wall. SAE-Paper 960028, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

TOTAL, 1993. Total Refining and marketing.

Tree D., Oren D., Yonushonis T. and Wiczynski P. 1996 Experimental Measurements on the Effect of Insulated Pistons on Engine Performance and Heat Transfer. SAE-Paper 960941, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Tree D., Wiczynski P. and Yonushonis T. 1996 Experimental Results on the Effect of Piston Surface Roughness and Porosity on Diesel Engine Combustion. SAE-Paper 960036, SAE

Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Törnqvist M., Rannug U., Jonsson A. and Ehrenberg L. 1983 Mutagenicity of methyl nitrite in Salmonella typhimurium. Mutation Research Vol. 117, 47 Törnqvist M., Kautiainen A., Gatz R. and Ehrenberg L. 1988 Haemoglobin adducts in animals exposed to gasoline and diesel exhaust. Alkenes. Journal of Applied Toxicology, Vol. 159- 170 Törnqvist M., Segerbäck D. and Ehrenberg 1991 The "rad-equivalence approach" for assessment and evaluation of cancer risks, exemplified by studies of ethylene oxide and ethene. In: Human carcinogen exposure, biomonitoring and risk assessment, Edit: R. Gamer, P. Farmer, G. Steel and A. Wright. Oxford IRL Press, 141-155. Törnqvist M. and Ehrenberg L. 1994 On Cancer Risk Estimation of Urban Air. Environ. Healt Perspec. Vol. 102, 173-182.

ufop aktuell, xxxx. Biodiesel, Argumente die zählen. Union zur Förderungen Oel- und

von Proteinpflanzen e.V.

Umwelt Bundes Amt, 1993. Life cycle assessment of rapsseed oil and rapseed oil methyl ester as a substitute for diesel fuel LCA of rapseed oil. Federal Environmental Agency.

Umwelt Bundes Amt UBA, Berlin, Tyskland, 1996. Vermerk kopia från rapport tyvärr

en med okänd titelsom erhölls vid besök hos UBA i augusti 1996.

Umwelt Bundes Amt UBA, 1996. Abgasemissionsverhalten von Dieselmotoren beim Betrieb mit Dieselkraftstoff, Rapsöl und Rapsölmethylester im vergleich. Sammanfattning

av undersökning av RME utförd genom UBA och erhölls vid besök hos UBA i augusti 1996.

Umwelt Bundes Amt, 1996. HDV 2000. Requirement, Technical Feasibility and Costs of Exhaust Emission Standards for Heavy Duty Vehicle Engines for the Year 2000 in the European Community. Federal Environmental Agency, Berlin.

U.S. DOE 1996a. Biofuels Update. Report U.S. Department of Energy Biofuels

on Technology. Volume four, Issue One, Winter 1996.

U.S. DOE 1996a. Biofuels Update. Report on U.S. Department of Energy Biofuels Technology. Volume four, Issue Three, Summer 1995.

Ueda, N et al., 1996. A Naturally Aspirated Miller Cycle Gasoline Engine Its Capability of

- Emission, Powerand Fuel Ecoomy.

Varde K. and Bohr T. 1993 MHC and Other Conversions In A Natural Gas Fueled Engine. SAE-Paper 931632, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

Varde, K.S., Patro, N. And Drouillard, K., 1995. Sean Burn Natural Gas Fueled S.I. Engine And Exhaust Emissions. SAE paper 952499.

VITO, 1996. Biodiesel demonstration Belgium. Final report. Work carried out in the framework of the EC-ALTERNER programme, Contract XVII/4.1030/93-22 ABS.RB96-01.

. Volkswagen, 1996. Forschung für Umwelt und Verkehr. Volkswagen AG.

Wadmark, G., 1996. Personlig kommunikation.

Walsh. M.P., 1996. CAR Lines, May 1996. Issue 96-3. Westerholm R., Almén J., Hang L., Rarmug U., Egebäck K-E. and Grägg K. 1991 Chemical and Biological Characterization of Particulate, Semi Volatile Phase Associated Compounds in Diluted Heavy Duty Diesel Exhausts: A Comparison of three different semi volatile phase samplers. Environmental Science Technology Vol. 25, pp 332-338, l Westerholm R. and Egebäck K-E. 1991 Impact of fuels exhaust emissions: A chemical and

on biological characterization. Swedish Environmental Protection Agency SwEPA Report 3968, Solna l Westerholm R. and Egebäck K-E. Exhaust Emissions from Light and Heavy Duty Vehicles: Chemical Composition, Impact of Exhaust Aftertreatment and Fuel Parameters. Environmental Health and Perspectives, Vol. 102, pp13-23 1994 Westerholm R. and Li H. 1994 A Multivariate Statistical Analysis of Fuel Related Polycyclic Aromatic Hydrocarbon PAH Emissions from Heavy Duty Diesel Vehicles. Environmental Science Technology, Vol. 28, No.5, pp 965-992.

Wiens J., Sullivan C. and Jackson M. 1993. Califomia’s Methanol Truck Demonstration. Tenth International Symposium on Alcohol Fuels. The Road to Commercialization, Proceedings: Vol.

Wolbach, C.D. et al. 1995. A Study of M85 Fuel Quality Issues. SAE paper 952373.

Yamamoto T., Noda A., Sakamoyo T. Sato Y. 1996 Alumina Catalysts for Reduction of Nox from Methanol Fueled Diesel Engine. SAE-Paper 960137, SAE Technical Paper Series, Warrendale, USA.

ÖNORM C 1190 1995, Ersatz ñir Ausgabe 1991-02. Kraftstoffe Dieselmotoren, Rapsmethyl-

ester, Anforderungen. Vorrnorrn ICS 75. 160.20.

Bilagor

Bilaga 1. Specifikation för RME

Lita}-uture éharaéteristics. of DF ad

ran. 8.1: data on fuel rapøaaed oils II 12. 17. 19/ -

market analysis .nu so w Jan 91

i . I - ‘o.i‘s 0.5575 0.92 0.66 0.9 i i 0.311 ~ 0.91 - — Mm um j m; 3.00 597.1 6 9 2.90 - 5.50 sa o mm: am

§ mini. 12.1 43.5 ss.: - 37.7 31.02 - 31.2 -

i ms. can-ms mm 35.59 35.75 33.7 34.04 32.41 --33.1 ~ emu

47.10-55.50 A i V

Mum...

w °P{°° ~‘2-35 +s...+1a -7...-9

0.01 - 0.00 0.01 0.5 c om 0.05

- -

conbaat 0.137 0.03 0.22 0.009 0.012 0.002 ams

- ~ -

ärm

29-84 317-320

Bilaga Bränslebedömning

I de fall bränslena kan komma att undergå bedömning av myndigheterna med hänsyn till

en risker för hälso- och miljöeffekter kan det finnas behov av utföra dessa bedömningar i några olika steg. Ett förslag till för bedömning har redan tidigare presenterats i en rapport

program Egebäck och Westerholm, 1996 och bedömningsstegen återges här nedan.

Bränslet bedöms utifrån dess ursprung, hur det tillverkats och hur det avses att distribueras

biobränsle kontra fossilt bränsle för utvärdering av dess bidrag till emissionen av växthus-

-

gaser.

Med utgångspunkt från bränslets sammansättning och eventuella innehåll av additiver

bedöms dess potential till att tillhöra en viss högre miljöklass än den lägsta. Den högsta

miljöklassen betecknas för närvarande miljöklass ett MKl.

Ett utvecklas av dessa som är yttest ansvarig för bränslets tillverkning och

program

distribution gör undersökning av bränslets egenskaper med hänsyn tagen till risken för utsläpp

av föroreningar som bedöms kunna påverka hälsa och miljö.

Ett första s k screening test utförs med den omfattning som bestäms av ansvarig

myndighet. Detta test utförs genom en enklare serie prover av den som är ytterst ansvarig Abränslets tillverkning och distribution efter anvisning från ansvarig myndighet.

B . 2 Om bränslet visar sig kunna möta de kriterier som definierats i bedömningssteg l genomförs emissionsmätningar för karakterisering av dess egenskaper med analys av de föroreningskomponenter som för varje bränsle alternativ framgår av Tabell Denna tabell skall inte betraktas som definitiv utan att den kan revideras utifrån framtida forskningsresultat och erfarenheter. Förslagsvis utförs en sådan karakterisering genom prov på 2 till 5 fordon av skilda fabrikat. Analysema upprepas vid minst 3 konsekutiva prov på varje fordon. Ansvarig myndighet beslutar om omfattningen av karakteriseringen. En enklare form av riskvärdering utförs.

Bl... 3

Detta bedömningssteg utgör en utvidgning av bedömningsstegen 1 och 2 och omfattar en vetenskaplig utvärdering av risker vid användning av bränslet med hänsyn till hälsa och miljö. Programmet för utvärderingen vad avser omfattning och innehåll utarbetas enligt anvisningar från ansvarig myndighet.

Ovanstående bränslen måste även undersökas a p risker förknippade med handhavandet,

m arbetsmiljö, distribution och påverkan vid större utsläpp av oförbrärmt bränsle i naturen vid en eventuell olycka.

Naturvårdsverket

Bilaga Tabeller med uppskattade emissionsdata Tabell A1. Alkoholdrivna personbilar

C02 g/km Bränsleförbrukning|/10km"""

Alkoholdrift i fordongerendasten svagpåfärgningpåfiltret,somtill störstadelenkanhärledas till motorsmörjoljan. " UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs.

Bränsleförbrukningenfrån biodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning och ifalletmedalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A2. Alkoholdrivna lätta lastbilar och bussar

C02 kg/km" BränsleförbrukningI/10km""

Alkoholdrifl i fordongerendasten svagpå färgningpä ñltret,somtillstörstadelenkanhärledas till motorsmörjoljan. " UtsläppenavCO2frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. "" Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberor bränsletssammansättning och falleti medalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A3. Små tunga alkoholdrivna lastbilar

C02 kg/km" BränsleförbrukninglI10km"

Alkoholdrift fordoni gerendasten svagpåfärgning filtret.somtillstörstadelenkan härledas till motorsmörjoljan. " Utsläppenav C02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpáhur bränsletframställs. " Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning och i fallet medalkoholtex påomalkoholeninnehållervatteneller inte. # Vidmetanoldriftskallemissionsfaktorernaför formaldehydochacetaldehydbytaplats.

Tabell A4. Tunga alkoholdrivna lastbilar

g CO2kg/km" I BränsleförbrukningI/10km"

,

l

Alkoholdrift i fordongerendasten svagpåfärgning filtret,somtill störstadelenkanhärledas till motorsmörjoljan. "’ UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. " Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och i fallet medalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte. och fallet medalkoholi t ex omalkoholeninnehållervattenellerinte. # Vid metanoldriftskallemissionsfaktorernaför formaldehydochacetaldehydbytaplats.

Tabell A5.Alkoholdrivna bussar

Alkoholdrift i fordongerendasten svagpåfärgningpåfiltret,somtill störstadelenkanhärledas till motorsmörjoljan. g

"‘ Utsläppenav C02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. z ‘" Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och ifalletmedalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte. # Vid metanoldriftskall emissionsfaktorernaför formaldehydochacetaldehydbytaplats.

Tabell A6. Biogas-lnaturgasdrivna personbilar

C02 g/km" BränsleförbrukningI/10km"" PAH,partug/km 0,1 0,1 0,1 PAH,semiug/km 0,4 0,2 0,1 Etenmg/km 0,1 0,1 0,1 Propenmg/km 0,1 0,1 0,1 1,3butadienmg/km 0,1 0,1 0,1 Bensenmg/km na na na Toluen mg/km na na na Formaldehydmg/km 0,2 0,1 0,1 Acetaldehydmg/km na na na Metylnitritmg/km 10 10 10 Etylnitritmg/km na na na Anm.HC värdet- ärexklusivemetan, na notapplicable. Användningavbiogasochnaturgasi fordongersmåutsläppavpartiklarochfrämstsådana, sommöjligenkan härledastill smörjoljanoch bränslet. UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå hur bränsletframställs.

Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och i fallet medalkoholtexpåomalkoholeninnehållervatteneller inte.

Tabell A7. Biogas-Inaturgasdrivna lätta lastbilar och bussar

C02 kg/km" BränsleförbrukningI/10km""

na notapplicable Användningavbiogasoch naturgasifordongersmåutsläppavpartiklarochfrämstsådana, sommöjligenkanhärledastill smörjoljanoch bränslet. " UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. ‘ Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och i fallet medalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A8. Små tunga och biogas-lnaturgasdrivna lastbilar

CO2kg/km" BränsleförbrukningI/10km"

nanot applicable. Användningavbiogasochnaturgasi fordongersmåutsläppavpartiklarochfrämstsådana, sommöjligenkan härledastill smörjoljanochbränslet. "‘ UtsläppenavCO2frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå hur bränsletframställs. """ Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning och i fallet medalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A9. Tunga biogas-Inaturgasdrivna lastbilar

C02 kg/km "" BränsleförbrukningI/10km"

na notapplicable. Användningavbiogasochnaturgasifordongersmåutsläppavpartiklarochfrämstsådana, sommöjligenkan härledastill smörjoljanoch bränslet. "’ UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhurbränsletframställs. "" Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och falleti medalkoholtex páomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A10. Biogas-Inaturgasdrivna bussar

C02 kg/km" BränsleförbrukningI/10km""

nanot applicable. Användningavbiogasochnaturgasi fordongersmåutsläppavpartiklarochfrämstsådana, sommöjligenkan härledastill smörjoljanoch bränslet. "’ UtsläppenavCO2frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhurbränsletframställs. "" Brânsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning och i falletmedalkoholt expåomalkoholeninnehållervattenellerinte.

Tabell A11. RME-drivna personbilar

C02 g/km"" BränsleförbrukningI/10km"""

nanot applicable. Enligt EgebäckochWesterholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar förmätningpå RME-drivnafordon,varfördessavärdenärosäkra. " UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. * Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a av attprovtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpåRME-drivnafordon.

Tabell A12. RME-drivna lätta lastbilar och bussar

C02 kg/km" BränsleförbrukningI/10km‘

nanot applicable. Enligt EgebäckochWesterholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar för mätningpå RME-drivnafordon,varfördessavärdenärosäkra. " Utsläppenav CO2frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. " Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a avattprovtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpå RME-drivnafordon.

Tabell A11. RME-drivna personbilar

C02 g/km BränsleförbrukningI/10km"""

nanot applicable. Enligt EgebäckochWesterholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar för mätningpåRME-drivnafordon,varfördessavärdenärosäkra. " UtsläppenavCO2frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs, "" Bränsleförbrukningenfrån biodrivmedelsdrivnafordonberorpábränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a avattprovtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpåRME-drivnafordon.

Tabell A12. RME-drivna lätta lastbilar och bussar

C02 kg/km" BränsleförbrukningI/10km"""

nanot applicable. Enligt EgebäckochWesterholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar för mätningpåRME-drivnafordon,varfördessavärden osäkra.är "" UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. "" Bränsleförbrukningenfrån biodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a av att provtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpåRME-drivnafordon.

Tabell A 13. Små tunga RME-drivna lastbilar

C02 kglkm" BränsleförbrukningI/10km""

na notapplicable Enligt Egebäckoch Westerholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar för mätningpåRME-drivnafordon,varfördessavärdenärosäkra. " UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs.

Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a avatt provtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpåRME-drivnafordon.

Tabell A14. Tunga RME-drivnalastbilar

C02 kg/km BränsleförbrukningI/10km

na notapplicable Enligt Egebäckoch Westerholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar förmätning RME-drivnafordon,varfördessavärdenärosäkra. " Utsläppenav C02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. "" Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a avatt provtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpå RME-drivnafordon.

Tabell A15. RME-drivna bussar Emissionskomponent

C02 kgIkm" BränsleförbrukningI/10km""

na notapplicable Enligt EgebäckochWesterholm1996 ärkonventionellmätteknikintetillämpbar för mätningpå RME-drivnafordon.varfördessavärdenärosäkra. " UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhurbränsletframställs. " Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning #Osäkrauppskattningarp g a avattprovtagningsmetodeninteanpassatsför mätningpåRME-drivnafordon.

Tabell A 16. DME-drivna personbilar

C02 kg/km" Bränsleförbrukning|l10km""’

Metylnitritmg/km Etylnitritmg/km HypoteszReaktionenCH3-O-CH3+NOxger2CH30N0 ochmåsteundersökas medexperiment.Reaktionenkan ledatill relativtstorametylnitritemissioner från DME. "’ UtsläppenavC02 frånbiodrivmedelsdrivnafordonberor hur bränsletframställs. "" Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpå bränsletssammansättning

Tabell A 17. DME-drivna lätta lastbilar och bussar

C02 kglkm" BränsleförbrukningI/10km""

Metylnitritmg/km Etylnitritmg/km HypoteszReaktionenCH3-O-CH3+NOxger2CH30N0 ochmåsteundersökas medexperiment.Reaktionenkan ledatill relativtstorametylnitritemissioner från DME. " UtsläppenavC02frånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåhur bränsletframställs. " Bränsleförbrukningenfrånbiodrivmedelsdrivnafordonberorpåbränsletssammansättning

Tabell A 18. Små tunga DME-drivna lastbilar

CO2kg/km Bränsleförbrukning|l10km"