ANADOLU ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK MĠMARLIK FAKÜLTESĠ EMĠSYON ENVANTERĠ ÇALIġMALARI BELĠRSĠZLĠKLER ve QA/QC Tuncay DÖĞEROĞLU tdogeroglu@anadolu.edu.tr 14 Aralık 2010
İçerik Emisyonların tahmini Emisyon envanteri nedir? Emisyon envanteri neden hazırlanır? Emisyon envanteri nasıl hazırlanır? Emisyon envanterindeki belirsizlikler QA/QC (kalite güvencesi ve kontrolü) Örnek uygulama
Emisyon Envanteri nedir? Belirli bir coğrafi alanda mevcut kirletici kaynaklardan belirli bir zaman aralığında havaya salınan başlıca hava kirletici emisyonlarının kütlesel miktarlarının listelenmesi. Listeleme emisyon miktarı (ton/gün, yıl/ton gibi) ve kirlilik kaynağı (ısınma, trafik vs.) göz önüne alınarak yapılır.
Emisyon envanteri kullanım alanları Yerel, bölgesel ve ulusal yönetimler bu envanterler yardımıyla hangi tür kaynaklarda hangi kirleticiler için ne kadar azaltım yapılması gerektiği ve bunun sonucunda hava kalitesinde ne oranda iyileşme sağlanacağını görme şansına sahip olabilirler. Emisyon envanterleri hava kalitesi modelleme çalışmalarında da kullanılmaktadır.
Emisyon Tahmini için yaklaģım PARAMETRĠK KAYNAK TESTĠ SÜREKLĠ EMĠSYON MONĠTORLAMA KÜTLE DENKLĠĞĠ TEKLĠ KAYNAK TESTĠ EMĠSYON MODELĠ Artan maliyet YEREL EMĠSYON FAKTÖRLERĠ EMĠSYON FAKTÖRLERĠ-AP42 MÜHENDĠSLĠK DEĞERLENDĠRMESĠ Tahminin güvenilirliğinde artıģ
Emisyon Envanteri ÇalıĢmalarında Şeffaflık (Transparency): Kullanılan tüm veriler ve yaklaşımların açık olarak tanımlanması ve rapor edilmesi, envanterin gözden geçirilmesi ve sürekli iyileştirilmesi Uygunluk-Tutarlılık (Consistency): Zamana bağlı değişimlerin envanter sonuçlarıyla da izlenebilmesi Doğruluk (Accuracy): Ölçüm verileriyle elde edilen bilgilere yakınlık, belirsizliklerin azaltılması Tamlık (Completeness): Tüm kirletici türleri ve kirletici kaynakların kapsanması Kıyaslanabilirlik (Comparebility): Bölgesel ve ulusal ölçekle kıyaslamalar
Emisyon envanteri için gerekli veriler Saha bilgileri Kirleticiler Kirletici kaynakları Çalışma alanının sınırları Kurumsal sorumluluklar Zaman dilimi Emisyon faktörleri Kirletici kaynak kategorilerine bağlı çalışma alanınan özelliklerine uygun faktör değerleri
Envanter çalıģması için gerekli veriler (Faaliyete yönelik saha verileri) Evsel ısınma: Kullanılan yakıt türleri ve miktarları Kullanılan yakıtların özellikleri Kullanılan ısıtma sistemlerinin özellikleri Trafik: Araç türleri ve sayıları Trafik sayımları Yakıt tüketim miktarları Endüstri: Tesis türleri ve üretim kapasiteleri Yakıt tüketimleri Diğer Aktivite bilgileri: Tarımsal aktiviteler Atık depolama sahaları Atıksu arıtma tesisleri
AP-42 emisyon faktörü kalite sıralaması A Mükemmel. A ve B kalitesindeki ölçüm teknikleri kullanılarak ve kirletici kaynağı yeterince temsil edebilecek sayıda ölçüm alınarak belirlenmiş emisyon faktörü B Ortalamanın üstünde. A ve B kalitesindeki ölçüm teknikleri kullanılarak makul sayıda kirletici kaynaktan alınan ölçümlere dayalı olarak üretilmiş emisyon faktörü. Ancak ölçümlerin kaynakları ne oranda temsil ettiği açık değil. C Ortalama. A, B ve/veya C kalitesindeki ölçüm teknikleri kullanılarak makul sayıda kirletici kaynaktan alınan ölçümlere dayalı olarak üretilmiş emisyon faktörü. Ancak ölçümlerin kaynakları ne oranda temsil ettiği açık değil. D Ortalamanın altında. A, B ve/veya C kalitesindeki ölçüm teknikleri kullanılarak az sayıda kirletici kaynaktan alınan ölçümlere dayalı olarak üretilmiş emisyon faktörü. Ancak ölçümlerin kaynakları ne oranda temsil ettiği açık değil. E zayıf. C ve D kalitesindeki ölçüm teknikleri kullanılarak az sayıda kirletici kaynaktan alınan ölçümlere dayalı olarak üretilmiş emisyon faktörü. Kaynakları ne oranda temsil ettiği ise açık değil.
Emisyon Faktörünün belirlenmesinde kullanılan ölçüm metodu kalitesi (A-D) A = Çalışmada valide edilmiş referans ölçüm metodları kullanılmıştır. B = Çalışmada yaygın olarak kullanılan ancak validasyonu henüz tamamlanmamış ölçüm metodları kullanılmıştır. C = Çalışmada validasyonu henüz tamamlanmamış yeni ölçüm metodları kullanılmıştır. Ya da background bilgisi yetersizdir. D = Çalışmada henüz kabul görmemiş ölçüm metodu kullanılmıştır.
BELĠRSĠZLĠK KAYNAKLARI Emisyon faktörlerinin uygunluğu Evsel ısınma, trafik ve endüstriyel tesislerdeki aktivite bilgilerinin doğruluğu ve güvenilirliği Kullanılan metodolojinin uygunluğu
QA/QC Emisyon envanter çalışması ile kalite güvencesi ve çalışma ile ilgili kalite kontrolünün nasıl yapılacağı tanımlanmalıdır.
Emisyon Hesaplama Metodolojisi E = A x EF E = Emisyon hızı (SO 2 miktarı/zaman) A = Emisyon yaratan aktivite verisi (yakılan litre yakıt/zaman, üretilen kg çimento/zaman) EF = Emisyon faktörü (birim aktivite başına ortaya çıkan kirletici miktarını belirten katsayılardır (kg CO 2 /yakılan litre yakıt, kgco 2 /üretilen kg çimento gibi) Örnek hesaplama: Çimento üretiminden kaynaklanan emisyonlar E = A x EF 4.985 ton/gün SO 2 = 10 ton/gün çimento üretimi x 0.4985 ton SO 2 /ton çimento üretimi
Emisyonların Hesaplanmasında Kullanılan EĢitlikler Konut Isıtılmasına Yönelik Doğalgaz Kullanımı (1) Konut Isıtılmasına Yönelik Kömür Kullanımı (2) Sanayi Tesisleri Tarafından Doğalgaz Kullanımı (3) Trafik Kökenli Alan Kaynaklar (4) Trafik Kökenli Çizgi kaynaklar (5)
Evsel ısınma-emisyon faktörleri (EPA, 1998 and Durmaz et.al., 1994) Fuel Type Natural Gas Coal (Imported) Lignite (Soma) Heating System Pollutant Stove (g m -3 ) Boilers (g m -3 ) Stove (kg ton -1 ) Boilers (kg ton -1 ) Stove (kg ton -1 ) Boilers (kg ton - 1 ) PM * SO 2 CO VOC ** NO x 0.138 0.017 3.650 0.645 1.58 0.122 0.01 0.641 0.125 1.507 2 4 38 0.2 2.3 5 25.93 0.3 4 1.5 3 12 25 0.5 2.1 40 24.37 137.5 *** 0.015 2.9 * For the calculation of PM emissions, total (filterable + condensable) particulate matter emission factors for natural gas burning boilers, and only filterable particulate matter emission factors for stoves(because required data are not found) are used. ** For the calculation of VOC emissions for boilers, for natural gas CH 4 +VOC, for imported coal CH 4 and for Soma Lignite TNMOC emission factors are used. *** As CO emission factor for Soma Lignite is not found, emission factor given for bitumious-sub butimious coal is used.
Trafik-Emisyon faktörleri (CORINAIR) Vehicle Properties Emission Factor, g km -1 Vehicle Type Fuel Type Vehicle Weight (tonnes) Average. Velocity (km h -1 ) PM SO *** 2 CO VOC NO x Fuel Consumpti on Automobile Gasoline < 3.5 50 0.029 * 0.111 LPG < 2.5 50 0.029 ** 0.006 1.688 0.135 0.314 55.74 1.135 0.163 0.313 46.37 Diesel < 2.5 50 0.043 0.664 0.282 0.057 0.579 47.48 Minibus Diesel < 3.5 40 0.07 0.964 0.393 0.13 1.138 68.86 Bus Diesel > 3.5 40 0.52 Van- Small Diesel < 3.5 40 0.07 Truck Truck Diesel 3.5 7.5 40 0.335 3.904 3.783 0.359 13.169 278.9 0.393 0.13 1.138 68.86 0.964 1.212 2.876 1.576 2.93 86.58 7.5-16 40 0.66 2.449 2.876 1.576 6.055 174.9 * As there is not any emission factor for PM in CORINAIR database, we used emission factors according to the study of Atımtay et al. (1995). ** As there is not any specific emission fctor value for LPG using vehicles, emission factors given for gasoline using vehicles were used. *** It is assumed that all of the sulphure in the fuel is converted to SO 2, so SO 2 emiison factors were calculated from the stochiometric formulation of SO 2 (g km -1 ) = 2*(%S)*Fuel Consumption (g km -1 ).
Endüstri- Emisyon faktörleri (EPA, 1998) Heating capacity of the boiler, (MW) PM * (g m -3 ) SOx (g m -3 ) CO (g m -3 ) VOC (g m -3 ) NO x (g m -3 ) < 29 > 29 0.122 0.122 0.01 0.01 1.344 1.344 0.125 0.125 3.04 1.6 * For the calculation of PM emissions, for natural gas, total (filterable + condensable) particulate matter emission factors are used.
Konut ısıtılmasına yönelik yakıt kullanımı ile ilgili emisyon faktörleri (g / 10 6 kcal) Doğalgaz Ġthal Kömür Soma Linyiti Kirletici Sobalar Kazanlar Sobalar Kazanlar Sobalar Kazanlar PM 17 15 308 769 667 8.889 SO 2 2 1 615 3.989 2.667 5.416 CO 442 78 5.846 46 5.556 30.556 VOC 78 15 31 615 111 3 NO X 192 183 354 231 467 644
Trafik kökenli emisyonlar ile ilgili emisyon faktörleri ( kg / 10 3 km) Kirletici PM SO X CO VOC NO X Benzinli Otomobil 29 111 1.688 135 314 LPG'li otomobil 29 7 1.135 163 313 Dizelli otomobil 43 665 282 57 579 Minibüs ve Kamyonet 70 964 393 130 1.138 Otobüs 520 3.905 3.783 359 13.169 Kamyon (<7,5 ton) 335 1.212 2.876 1.576 2.930 Kamyon (>7,5 ton) 660 2.449 2.876 1.576 6.055
ÖRNEK UYGULAMA
Çalışma alanı Nüfus (2006) ~ 570,000 kişi Area: 123.1 km 2 (endüstriyel alan EOSB~ 22 km 2 ) Nüfus yoğunluğu ~5,000 kişi.km -2 Mahalle sayısı : 65 (envanterde dikkate alınan) Bina sayısı ~ 180,000 EOSB deki tesis sayısı ~ 270
EskiĢehir Emisyon Envanteri ÇalıĢması Eskişehir kent merkezinde yanmadan kaynaklanan hava kirletici emisyonların hesaplanması, Yanma kökenli kaynakların (evsel ısınma, ulaşım ve sanayi tesislerinde yakıt yakılması) hava kirliliğine katkı paylarının ve her bir kirletici türünün toplam kirlenmeye katkı payının belirlenmesi ve Kirlilik haritaları yardımıyla kentsel hava kirliliğinin coğrafi dağılımının ortaya konması
Kirleticiler: PM, SO2, CO, VOC ler, NOX Kirletici Kaynaklar: Trafik, evsel ısınma, endüstri
Evsel ısınma Kullanılan yakıtlar ve özellikleri Eskişehir genelinde halkın yarısından daha fazlası ısınma amacı ile doğalgaz (8250 kcal/m3) kullanmaktadır. Yerel linyit (Kükürt=1,625%, Kül=10%,4500kcal/kg) yüksek kükürt ve toz içeriği nedeniyle daha düşük kaliteli bir yakıttır. İthal Taş kömürü ise (Kükürt=1,325%, Kül=5%, 6500 kcal/kg) linyit ile karşılaştırıldığında daha kaliteli bir yakıttır. Yakıt tüketim miktarları 2006 senesi için yakıt kullanımı Doğal gaz : 194 milyon m 3 (mahalle bazında - resmi veri) Taş kömürü : 110,000 ton (mahalle bazında -hesaplanmış) Linyit : 70,000 ton (mahalle bazında-hesaplanmış) Emisyon faktörleri; * kömür sobaları için: Durmaz ve ark. 1994 * kazanlı sistemler için: EPA (taş kömürü:1996, linyit: 1998 ve doğal gaz: 1998)
Trafik Kent merkezindeki toplam motorlu taşıt sayısı ~ 108,000 - Otomobiller ~ 76,000 (70%) - Kamyonetler ~ 20, 000 (18%) - Kamyonlar ~ 8,000 (7%) - Minibüsler ~ 2,400 (2%) - Otobüsler ~ 2,200 (2%) Emisyon faktörleri; * CORINAIR, 2002 *(gram/km cinsinden) Varsayımlar (hız ve günlük katedilen mesafeler için)
Endüstri Eskişehir Organize sanayi bölgesi tamamen doğalgaz kullanmaktadır ve 2006 senesinde toplam 251.2 milyon m 3 doğalgaz tüketilmiştir. Emisyon faktörleri; * EPA,1998
Nüfus yoğunluğu (kişi.km -2 ) Trafik yoğunluğu (günlük seyahat.km -2 ) Kömür kullanımı (ton. yıl. km -2 ) Doğal gaz kullanımı (m 3.yıl -1.km -2 )
Emisyon hızı (ton/yıl) Toplam yıllık emisyon (2006) 8000 6000 4000 2000 0 CO N0x SO2 PM VOC
PM Kirletici emisyonların kaynaklarına göre dağılımı Trafik 17% Sanayi 5% SO2 Evsel ısınma 78% Trafik 38% Sanayi 0% CO Evsel ısınma 62% Sanayi 7% Trafik 34% Evsel ısınma 59% VOC NOx Sanayi 4% Evsel ısınma 38% Sanayi 18% Evsel ısınma 15% Trafik 58% Trafik 67%
Emission (ton/yıl) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Evsel ısınma emisyonları (2006) Kömür dogal gaz PM SO2 CO VOC N0x
Emisyon (ton/yıl) Trafik emisyonları (2006) 800 600 400 200 0 PM SOX CO VOC NOX Otomobil Minibus Otobüs Kamyonet Kamyon
2006 senesi için araç cisine göre trafik kaynaklı NOx emisyonlarının dağılımı Kamyon 16% Otomobil 10% Minibüs 4% Kamyonet 27% Otobüs 43%
Legend 0-15 N 16-40 41-80 81-150 151-250 251-675 SO 2 emisyonlarının kaynak bazında dağılımı (tons.year -1.km -2 ) SO 2 derişim dağılımı (mikrogram.m -3 )
N Legend 0-10 11-30 31-55 56-175 176-550 551-1100 NOx emisyonlarının kaynak bazında dağılımı (tons.year -1.km -2 ) NOx derişim dağılımı (mikrogram.m -3 )
ton/yıl 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 9.147 7.477 4.767 2.467 2.166 2.088 881 771620 405414 648 2002 2006 2009 3065 2806 3227 PM SO2 CO VOC NOx kirleticiler EskiĢehir de trafik, evsel ısınma ve endüstriden kaynaklanan kirleticilerin kütlesel emisyonları (ton/yıl)
TEġEKKÜRLER