TUTKIMUSRAPORTTI Nro VTT-R-5156-8 5.6.28 Suomen vesiliikenteen päästöjen laskentajärjestelmä MEERI 26 Kirjoittajat Kari Mäkelä, Tuuli Järvi, Anu Tuominen & Esa Pääkkönen Luottamuksellisuus: Julkinen
1 (46) Raportin nimi Suomen vesiliikenteen päästöjen laskentajärjestelmä MEERI 26 Asiakkaan nimi, yhteyshenkilö ja yhteystiedot Asiakkaan viite Tilastokeskus, Kari Grönfors Liikenne- ja viestintäministeriö, Risto Saari Projektin nimi Projektin numero /lyhytnimi LIPASTO 26 Raportin laatija(t) Sivujen/ liitesivujen lukumäärä Kari Mäkelä 34 / 11 Avainsanat Raportin numero VTT-R- 5156-8 Tiivistelmä Suomen vesiliikenteen päästöjen laskentajärjestelmä MEERI on ensimmäinen vuosittain päivitettävä vesiliikenteen laskentamalli Suomessa. Järjestelmän ensimmäinen versio MEERI 96 valmistui vuonna 1997. Tämä tutkimusraportti käsittelee kymmenettä, vuoden 26 tiedoilla päivitettyä versiota MEERI 26. Projekti kuuluu osana LIPASTO 26 laskentajärjestelmään, jossa selvitetään kaikkien liikennemuotojen päästöt Suomessa. MEERI 26 -projektissa valmistui tämän raportin lisäksi tietokoneohjelma MEERI 26. Malli laskee vesiliikenteen aiheuttamien pakokaasujen määrän ja energiankulutuksen perusvuonna 26. Laskentatulokset saadaan sekä valtakunnallisesti että satamakohtaisesti. Laskentajärjestelmä koskee meri- ja sisävesiliikennettä sekä huviveneilyä, työaluksia ja kalastusta Suomessa. Suomen armeijan veneet ja alukset eivät sisälly laskentaan. Karkealla tasolla päästömäärät on ennustettu vuodesta 198 vuoteen 226. Mallin avulla voidaan laskea Suomen vesiliikenteen aiheuttamat päästöt seuraavista yhdisteistä: hiilimonoksidi (CO), hiilivedyt (HC), typen oksidit (NOx), hiukkaset (PM), metaani (CH 4 ), dityppioksidi (N 2 ), rikkidioksidi (SO 2 ) sekä hiilidioksidi (CO 2 ). Laskentaan sisältyy myös polttonesteenkulutus. MEERI 26 -laskentajärjestelmä on tarkoitettu lähinnä liikenneministeriön, Merenkulkulaitoksen ja VTT:n käyttöön. Tietoa LIPASTO 26- ja MEERI 26 -laskentajärjestelmistä on nähtävissä VTT:n Web-sivulla: http://lipasto.vtt.fi Suomen vesiliikenteen aiheuttamat päästöt Suomen talousalueella vuonna 26 olivat seuraavat: hiilimonoksidia (CO) 3 6, hiilivetyjä (HC) 11 3 t, typen oksideja (NOx) 62 4 t, hiukkasia 1 95 t, metaania (CH 4 ) 436 t, typpioksiduulia (N 2 O) 83 t, rikkidioksidia (SO 2 ) 17 7 t ja hiilidioksidia (CO 2 ) 3 3 t. Polttonesteitä kulutettiin yhteensä 1 3 t ja kokonaisenergiankulutus oli 42,5 PJ. Vesiliikenteen päästöjen kehityksessä ei näyttäisi tulevaisuudessa tapahtuvan suuria muutoksia nykyhetkeen verrattuna muiden yhdisteiden paitsi rikkidioksidin osalta, jonka määrässä tapahtuu laskua vähärikkisempien polttonesteiden sekä jyrkempien satamamääräysten myötä. Luottamuksellisuus: Espoo 5.6.28 Julkinen VTT:n yhteystiedot Kari Mäkelä, PL 1, 244 VTT kari.makela@vtt.fi puh. 4 551 8475 Jakelu (asiakkaat ja VTT): Tilaaja, web: http://lipasto.vtt.fi/lipasto/meeri/meeri26raportti.pdf VTT:n nimen käyttäminen mainonnassa tai tämän raportin osittainen julkaiseminen on sallittu vain VTT:ltä saadun kirjallisen luvan perusteella.
2 (46) Report s title Calculation system for the Finnish waterway traffic emissions MEERI 26 Customer, contact person, address Order reference Statistics Finland, Kari Grönfors Ministry of Transport and Communications, Risto Saari Project name Project number/short name LIPASTO 26 Author(s) Pages Kari Mäkelä 34 / 11 Keywords Report identification code VTT-R- 5156-8 Summary MEERI 26 is a sub model of the calculation system LIPASTO 26 concerning waterborne traffic. This calculation system developed in VTT is the first annually updated waterborne emissions calculation model in Finland. The model calculates the amount of emission and energy consumption caused by waterborne traffic in base year 26. Calculation results are presented both countrywide and on individual port level. Calculation system includes sea and inland water traffic, leisure boating and fishing, and icebreaker traffic in Finland. Boats and vessels of the Finnish army are not included. MEERI calculation system is based on port traffic service data. The system calculates emission amounts and energy consumption caused by waterborne traffic in shipping channels and in ports during base year 26. Data is specified according to a type of ship (passenger ship, freight ship), its traffic service area (domestic traffic, international traffic), its origin (Finnish, international) and its tonnage (gross registered tons). In countrywide calculation it is possible to make an even more detailed choice of vessel type (e.g. passenger car ferry, tanker). Finnish waterborne traffic emissions can be calculated by the model from the following compounds: carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), particles (PM), methane (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 ), sulphur dioxides (SO 2 ) and carbon dioxides (CO 2 ). Calculation includes fuel consumption as well. Web pages concerning MEERI model will be found on site: http://lipasto.vtt.fi/lipastoe/meerie Confidentiality Espoo, June 5 th 28 Public VTT s contact address Kari Mäkelä, P.O.Box 1, 244 VTT kari.makela@vtt.fi tel. +358 4 551 8475 Distribution (customer and VTT) {Customer, web: http://lipasto.vtt.fi/lipasto/meeri/meeri26raportti.pdf (in Finnish only) The use of the name of the Technical Research Centre of Finland (VTT) in advertising or publication in part of this report is only permissible with written authorisation from the Technical Research Centre of Finland.
3 (46) Alkusanat MEERI 26 on kaikkien liikennemuotojen LIPASTO 26 laskentajärjestelmän alamalli. Koko LIPASTO 26 -laskentajärjestelmän (ml. alamallit) päivityksen on rahoittanut Tilastokeskus laskentavuoden 26 osalta. Liikenne- ja viestintäministeriö on rahoittanut ennusteosioiden päivityksen. Projektin vastuullisena johtajana on toiminut erikoistutkija Kari Mäkelä VTT:stä. Työhön ovat osallistuneet erikoistutkija Kari Mäkelä, erikoistutkija Tuuli Järvi, erikoistutkija Anu Tuominen VTT:stä. Ohjelmointityön on tehnyt Esa Pääkkönen. Tämän raportin on kirjoittanut Kari Mäkelä.
4 (46) Sisällysluettelo 1 Johdanto 5 2 Laskentamallin rakenne 6 2.1 Yleistä 6 2.2 Valtakunnallinen laskenta 8 2.2.1 Rakenne 8 2.2.2 Satamapäästöt 8 2.2.3 Väyläpäästöt 1 2.3 Satamakohtainen laskenta 11 2.4 Aikasarjat ja ennusteet 12 3 Lähtötiedot 13 3.1 Laskenta-alueen rajaus 13 3.2 Liikennöintitiedot 14 3.2.1 Satamakohtaiset liikennöintitiedot 14 3.2.2 Liikennöintitietojen muokkaus, jalostus ja luokittelu 14 3.2.3 Tietokantojen luonti 16 3.2.4 Liikennöintimäärien kehitys 18 3.3 Etäisyystiedot 18 3.4 Polttonestetiedot 18 3.4.1 Kulutus 18 3.4.2 Rikkipitoisuus 19 3.5 Päästökerrointiedot 21 3.5.1 Tutkitut yhdisteet 21 3.5.2 Päästölähteet 21 3.5.3 Päästökertoimien määritys 22 3.5.4 Päästökertoimien kehitys 24 4 Järjestelmäkuvaus 25 4.1 MUST malli 25 4.1.1 MUST-ohjelmistokehittimen rakenne 25 5 Laskentatulokset 28 5.1 Päästömäärät 28 5.2 Päästöjen vertailu 32 6 Yhteenveto 33 Lähdeviitteet 33
5 (46) 1 Johdanto Yhä lisääntyvät kansainväliset velvoitteet ympäristökuormituksen vähentämisestä edellyttävät eri liikennemuotojen kansallisen päästötason tuntemista. Viranomaisiin ja liikennöijiin kohdistuu velvollisuus osoittaa toimintansa aiheuttama ympäristökuormitus. Vesiliikenteen katsotaan perinteisesti olevan vähän ympäristöään kuormittava kulkumuoto. Päästömääristä riippumatta jokaisella kulkumuodolla tulee olla tieto päästömääristä ja -paikoista sekä päästöjen kehityksestä. Eri kulkumuotojen vertailu edellyttää yhtenäisten laskentaperusteiden olemassaoloa ja päästöprosessin tuntemusta. Liikenteen suurin ympäristökuormitus tulee pakokaasupäästöistä. Vesiliikenne on yksi neljästä liikennemuodosta, joista suurin pakokaasupäästöjen aiheuttaja on tieliikenne. Sen ympäristökuormituksen selvittämiseksi on ryhdyttykin toimenpiteisiin huomattavasti ennen muita liikennemuotoja. Vuonna 1997 valmistui ensimmäinen vuosittain päivitettävä, kaikkien liikennemuotojen päästöt ja energiankulutuksen sisältävä laskentajärjestelmä LIPASTO. MEERI-laskentajärjestelmä on LIPASTO:n alamalli vesiliikenteen päästöjen osalta. Tämä raportti sisältää laskentaperusteet sekä -tulokset vuoden 26 tiedoilla päivitetystä laskentajärjestelmästä MEERI 26. Liikenteen päästölaskennan jatkuva kehittäminen ja seuranta edellyttävät päivitettävän järjestelmän olemassaoloa. Laskentajärjestelmä mahdollistaa ajantasaisen päästömäärien seurannan sekä erilaisten tulevaisuuden tilanteiden arvioinnin ja testauksen. Vesiliikenteestä, samoin kuin rautatie- ja ilmaliikenteestä on vuoteen 1997 mennessä tehty vain päästöjen ja energiankulutuksen kertalaskentoja. Lähtötietojen saatavuus on laskentajärjestelmän luonnin kannalta olennainen asia. Vesiliikenteen liikennemääriä koskeva tieto (satamassakäynnit jne.) onkin Suomessa erittäin hyvin tilastoitua. Sen sijaan päästökerrointieto on vähäistä mittausten kalleuden vuoksi.
6 (46) 2 Laskentamallin rakenne 2.1 Yleistä MEERI 26 -laskentajärjestelmän perustan muodostavat satamien liikennöintitiedot. Järjestelmä laskee vesiliikenteen aiheuttamien pakokaasujen määrän ja energiankulutuksen perusvuonna (26) väylillä ja satamissa, jaoteltuna laivan tyypin (matkustaja-laiva, rahtilaiva), liikennöintialueen (kotimaanliikenne, ulkomaanliikenne), alkuperän (suomalainen, ulkomaalainen) ja koon (bruttorekisteritonnit) mukaan. Valtakunnallisessa laskennassa on laivatyyppi mahdollista valita vielä tarkemmin (esim. matkustaja-autolautta, säiliöalus). Mallin avulla voidaan laskea Suomen vesiliikenteen aiheuttamat päästöt seuraavista yhdisteistä: hiilimonoksidi (CO), hiilivedyt (HC), typen oksidit (NOx), hiukkaset (PM), metaani (CH4), dityppioksidi (N2O), rikkidioksidi (SO2) sekä hiilidioksidi (CO2). Laskennassa on mukana myös polttonesteenkulutus. Päästötiedot saadaan sekä valtakunnallisesti että satamakohtaisesti. Päästömäärät lasketaan päästökerrointen ja laivojen energiankulutuksen tulona. Valtakunnalliseen laskentaan on lisäksi liitetty huviveneiden, kalastusalusten ja -veneiden, työalusten ja -veneiden sekä jäänmurtajien aiheuttamat päästöt ja energiankulutus. Suomen armeijan veneet ja alukset eivät sisälly laskentaan. Laskentajärjestelmä sisältää karkeat arviot vuosien 198 1995 päästömääristä, tarkat laskennat vuosilta 1996 26 sekä ennusteet vuodesta 27 vuoteen 226. Kaavassa 1 on esitetty laivojen päästölaskenta jäänmurtajia lukuun ottamatta. Kaavassa 2 on esitetty jäänmurtajien laskenta. Kaavassa 3 on työalusten laskentamenetelmä ja kaavassa 4 on esitetty huviveneiden päästölaskenta. Laivat S l, m, x, f, y dx, l, m, f, y pl, z, m go 9 7 3 7 e + l, m, v, g, z Sl, m, x, y pl, z, m go t el, m, v, g, z E = f v, y l, m (1) l= 1 m= 1 z= 1 p= 1 + u pl, z, m go el, m, v, g, z jossa E = kokonaispäästöt S = laivojen lukumäärä d = laivan kulkema matka (edellisestä satamasta) e = päästökerroin ja jossa l = laivatyyppi m = bruttorekisteritonniluokka x = satama o = operointialue z = moottorityyppi p = moottorin teholuokka g = moottorin kuormitus f = nopeusluokka t = satamassaoloaika y = laskentavuosi v = yhdiste
7 (46) Jäänmurtajat E = V e v, y y v (2) jossa E = kokonaispäästöt V = jäänmurtajan käyttämä polttoainemäärä e = päästökerroin v = yhdiste y = laskentavuosi Työalukset 3 E = S V e (3) v, y jossa x= 1 x, y x, y v E = kokonaispäästöt S = työalusten -veneiden lukumäärä V = työalusten ja -veneiden käyttämä polttoainemäärä e = päästökerroin x = työaluksen tyyppi v = yhdiste y = laskentavuosi Huviveneet 6 1 4 E = S m g t e (4) v, y jossa l= 1 m= 1 z= 1 l, m, z, y E = kokonaispäästöt S = veneiden lukumäärä e = päästökerroin ja jossa l, z, l = huviveneen tyyppi m = moottorin teholuokka z = moottorityyppi t = keskimääräinen käyttöaika g = moottorin kuormitus y = laskentavuosi v = yhdiste l l v, z
8 (46) 2.2 Valtakunnallinen laskenta 2.2.1 Rakenne Valtakunnallinen laskenta koostuu kahdesta osasta: satamapäästöistä ja väyläpäästöistä. Satamapäästöihin lasketaan kuuluviksi kaikki laivojen satama-alueella aiheuttamat päästöt (sekä liikkuessa että seisonta-aikana laiturissa), väyläpäästöihin kaikki väylällä ajon aikana aiheutetut päästöt. Veneliikenteen, kalastusalusten ja -veneiden, työalusten ja -veneiden, risteilyalusten, lauttojen ja lossien sekä jäänmurtajien päästöt on laskettu omana kokonaisuutenaan. Työaluksiin ja -veneisiin on laskettu kuuluvaksi mm. merenkulkulaitoksen väylä-, mittaus- ja yhteysalukset, rajavartiolaitoksen ja tullilaitoksen alukset sekä Suomen Meripelastusseuran alukset. Risteilyaluksilla tarkoitetaan tässä kesäisin sightseeing tyyppisessä ajossa olevia aluksia. Lautat ja lossit eivät ole ennen kuuluneet MEERI-järjestelmän laskennan piiriin, vaan niiden päästöt on laskettu Tilastokeskuksessa erikseen. Kuvassa 1 on esitetty laivaliikenteen jaottelu valtakunnallisessa laskennassa. 2.2.2 Satamapäästöt Satamapäästöjen laskenta perustuu satamassa käyneiden laivojen lukumäärään. Laskentamallissa määritellään laivojen energiankulutus satamaväylällä sekä seisonta-aikana laiturissa. Satamaväylällä liikennöintiin (sisääntuloväylien nopeusrajoitusjaksot + satamamanööverit) kuluvaksi ajaksi on kaikkien laivojen osalta käytetty sekä lähtö- että saapumistilanteessa 2 minuuttia. Näiden aikojen osalta pääkoneistoa on kaikilla laivatyypeillä oletettu käytettävän 2 % kuormituksella. Apukoneistoa on oletettu käytettävän 8 % kuormituksella. Seisonta-aikana laiturissa on apukoneistoa oletettu käytettävän 6 % teholla, paitsi kokoluokassa VII, jossa käytettäväksi tehoksi on arvioitu 8 %. Rahtilaivojen seisonta-ajat laiturissa on määritelty ruotsalaisen tutkimuksen perusteella (Alexandersson et al. 1993). Ajat vaihtelevat kokoluokasta ja laivatyypistä riippuen 43 tunnista 13 tuntiin. Matkustajalaivojen keskimääräiseksi seisonta-ajaksi on oletettu 7 tuntia. Satamapäästöt on saatu kertomalla energiankulutukset laiturissa ja satamaväylällä koneistojen kuormituksia vastaavilla päästökertoimilla ja laskemalla saadut päästöt yhteen (kuva 2).
9 (46) suomalainen kokoluokka I II : VII aluslaji 1 2 Kotimaanliikenne ulkomaalainen Matkustaja -laivat Ulkomaanliikenne VALTA- KUNNALLISET PÄÄSTÖT VÄYLÄ- PÄÄSTÖT SATAMA- PÄÄSTÖT Rahtilaivat Kotimaanliikenne Ulkomaanliikenne suomalainen VENEILY, KALASTUS, TYÖVENEET ulkomaalainen kokoluokk I II : VII aluslaji 3 : 9 Kuva 1. Laivaliikenteen jaottelu valtakunnallisessa laskennassa.
1 (46) laituri 1 laituripäästöt laituri 2 laituri 3 satama-alue sataman väyläpäästöt väyläpäästöt Kuva 2. Satamapäästöt = sataman väyläpäästöt + laituripäästöt 2.2.3 Väyläpäästöt Väyläpäästöjen laskenta perustuu laivojen lukumäärän lisäksi niiden väylällä, satama-alueen ulkopuolella, kulkemaan matkaan (km). Kullekin satamassa käyneelle laivalle on laskettu määränpäätietojen avulla sen väylällä kulkema matka ja energiankulutus. Pääkoneiden keskimääräiseksi kuormitukseksi väylällä on oletettu 8 % ja apukoneiden 3 %. Väyläpäästöt on saatu kertomalla laivojen energiankulutukset väylällä koneistojen kuormituksia vastaavilla päästökertoimilla. Huviveneiden päästöjen laskenta perustuu niiden lukumäärään sekä vuosittaiseen käyttöaikaan (h/a/vene). Huviveneet on jaettu moottorityypin perusteella ryhmiin (perämoottoriveneet, sisäperämoottoriveneet, sisämoottoriveneet, hydrokopterimoottoriveneet, muut moottoriveneet, purjeveneet), joille kullekin on määritelty tyypillinen vuotuinen käyttöaika. Käyttöaikatiedot perustuvat VTT:n vuonna 25 tekemään tutkimukseen (Räsänen et al. 25) ja sen päivitykseen. Kalastusalusten ja -veneiden sekä työalusten ja -veneiden päästöjen laskenta perustuu niiden lukumäärään sekä vuosittaiseen polttonesteen kulutukseen (kg/a/vene). Polttonesteen kulutus on arvioitu moottoritehon perusteella. Arviot perustuvat vastaavaan ruotsalaiseen tutkimukseen (Naturvårdsverket 1992). Lukumäärät on saatu moottoriveneiden osalta venerekisteristä. Kalastusalusten lukumäärä perustuu maa- ja metsätalousministeriön kalastusalusrekisteriin, jonka on aluskohtaisia tietoja on nähtävissä EU:n sivuilla. Työveneiden ja -alusten lukumää-
11 (46) räksi arvioitiin paremman tiedon puuttuessa 2/3 vastaavien työveneiden ja -alusten lukumäärästä Ruotsissa. Työaluksiin on laskettu kuuluvaksi myös alle 3 BRT:n rahti- ja matkustajalaivat, joita ei ole huomioitu muussa laskennassa. Ainoastaan tullilaitoksen, rajavartiolaitoksen, merenkulkulaitoksen sekä Suomen Meripelastusseuran veneistä ja aluksista oli saatavissa tarkkoja lukumäärätietoja. Huviveneiden, kalastusalusten ja -veneiden sekä työalusten ja -veneiden päästöt on laskettu omana kokonaisuutenaan. Kullekin veneelle on laskettu sen vuotuinen energiankulutus. Päästöt on saatu kertomalla veneiden energiankulutukset moottoreiden päästöjä vastaavilla päästökertoimilla. Jäänmurtajien päästöjen laskenta perustuu niiden käyttämän polttonesteen määrään (Varustamoliikelaitoksen tilastot, Finstaship). 2.3 Satamakohtainen laskenta Satamakohtainen laskenta sisältää kaikkien Suomen satamien satamapäästöt. Laskennassa ei ole huomioitu satamien erityispiirteitä, vaan käytetyt lähtöoletukset ovat kaikille satamille samat. Satamakohtaiset tulokset ovat siten melko karkeita ja vain suuntaa antavia. Laskenta tapahtuu valtakunnallista laskentaa hiukan karkeammalla tasolla, laivatyypiksi on mahdollista määritellä ainoastaan rahti- tai matkustajalaiva. Veneliikenteen, kalastus- ja työalusten sekä jäänmurtajien päästöt eivät sisälly satamakohtaiseen laskentaan. Kuvassa 3 on esitetty laivaliikenteen jaottelu satamakohtaisessa laskennassa. kokoluokka suomalainen I II : VII ulkomaalainen SATAMA- KOHTAISET PÄÄSTÖT Matkustajalaivat Rahtilaivat Kotimaanliikenne Ulkomaanliikenne Kotimaanliikenne Ulkomaanliikenne suomalainen ulkomaalainen kokoluokka I II : VII Kuva 3. Laivaliikenteen jaottelu satamakohtaisessa laskennassa.
12 (46) 2.4 Aikasarjat ja ennusteet Laskentajärjestelmä laskee perusvuoden 26 lisäksi pakokaasupäästöt vuosilta 198-26 sekä ennustevuosilta 27-226. Sekä kuluneiden vuosien että ennustevuosien laskenta perustuu kehityskertoimiin, joilla perusvuoden pakokaasujen määrää korjataan. Suoritteen kehityskerroin kuvaa laivojen satamassakäyntien määrää perusvuoteen 26 verrattuna. Aikasarjojen päästökertoimien kehityskertoimet (kullekin yhdisteelle omansa) kuvaavat päästökertoimien arvoja perusvuoden 26 päästökerroinarvoihin verrattuna. Vuoden 26 kehityskertoimet ovat kaikissa tapauksissa 1.. Laivaliikenteen suoritteiden kehitysennusteet perustuvat Merenkulkulaitoksen ja suurimpien varustamoiden (matkustajaliikenne) arvioihin, päästökertoimien muutosennusteet taas ulkomaisiin tutkimustuloksiin ja arvioihin (G. Demker et al. 1994, Thune-Larsen et al. 1997). Liitteessä A on esitetty laskentajärjestelmässä käytetyt vuosittaiset suoritteiden kehityskertoimet eri laiva- ja venetyypeille.
13 (46) 3 Lähtötiedot 3.1 Laskenta-alueen rajaus Kansainvälisissä inventoinneissa (esim IPCC) kullekin maalle lasketaan polttoaineenkulutus ja päästöt vain kotimaanliikenteestä. Ulkomaanliikenteen osalta ilmoitetaan vain Suomesta ulkomaille meneviin laivoihin tankattu (bunkrattu) polttonesteen määrä. Suomen ulkomaanliikenteestä tämä luku ei kerro juuri mitään, koska ei ole tiedossa missä polttoneste kulutetaan. Jotta kansallisesti saataisiin laivaliikenteen päästöt laskettua myös ulkomaanliikenteen osalta, on MEERI 26 - järjestelmässä menetelty seuraavasti. MEERI 26 -laskentajärjestelmä kattaa suomalaisiin satamiin suuntautuvan laivaliikenteen päästöt Suomen talousalueella. Laskenta-alueeseen kuuluvat sekä rannikon satamat että sisävesisatamat. Kotimaanliikenteessä matkat on laskettu todellisena etäisyytenä kahden sataman välillä. Ulkomaanliikenteessä matkoiksi on oletettu etäisyys satamasta Suomen talousalueen uloimpaan pisteeseen, Ahvenanmaan eteläpuolella sijaitsevaan ns. kolmikantapisteeseen (Kuva 4). Kaiken ulkomaanliikenteen on oletettu suuntautuvan tähän pisteeseen, lukuun ottamatta matkustajaliikennettä väleillä Helsinki-Pietari, Helsinki-Tallinna, Kotka-Pietari, Kotka- Tallinna, Kotka-Viipuri, Lappeenranta-Pietari, Lappeenranta-Viipuri, Pietarsaari- Skellefteå, Pietarsaari-Umeå ja Vaasa-Umeå. Näiden satamien välillä on käytetty todellisia etäisyyksiä talousalueen rajalle. Välimatkojen määrittämiseen on käytetty Merenkulkulaitokselta saatuja etäisyystietoja. kolmikantapiste Kuva 4. Laskenta-alueen rajaus ja Suomen talousalueen uloin piste ( kolmikantapiste ) Ahvenanmaan eteläpuolella. Väyläpituudet kaikista satamista on ulkomaanliikenteessä laskettu tähän pisteeseen.
14 (46) 3.2 Liikennöintitiedot 3.2.1 Satamakohtaiset liikennöintitiedot Suomen satamissa rekisteröitiin vuonna 26 yhteensä n. 8 liikennöintitapahtumaa. Tilastoissa on mukana kaikkiaan n. 8 satamaa. MEERI 26 laskentajärjestelmän suoritetietona on käytetty laivojen satamassakäyntien lukumääriä sekä näistä etäisyystietojen avulla laskettuja väyläkilometrejä. Satamassakäynnillä tarkoitetaan tässä yhteydessä laivan tulo- ja lähtötapahtumien yhdistelmää. Liikennöintitietoaineisto sisältää liikennöintitapahtumien lisäksi suuren määrän tilastotietoa kustakin saapuneesta ja lähteneestä laivasta. Näitä tietoja on hyödynnetty MEERI 26:n syöttötietojen laskennassa. Kaikkien Suomen satamien yhteenlaskettu satamassakäyntien lukumäärä vuonna 26 oli 39 4 kpl. Tästä 4 % oli kotimaanliikennettä ja 96 % ulkomaanliikennettä. Rahtilaivojen osuus kaikista satamassakäynneistä oli 55 % ja matkustajalaivojen 45 %. Rahtiliikenteestä kotimaanliikennettä oli 6 % ja matkustajaliikenteestä 2 %.Huviveneiden sekä kalastus- ja työveneiden ja -alusten päästöt on laskettu omana kokonaisuutenaan. Laskennan perustan muodostavat lukumäärätiedot. Huviveneiden (moottoriveneet ja purjeveneet) lukumääräksi Suomessa vuonna 25 on arvioitu n. 464 kpl. Arvio perustuu Länsi-Suomen lääninhallituksen koko Suomen kattaviin venerekisteritietoihin sekä arvioon rekisteröimättömien veneiden määrästä (Räsänen et al. 25). vuodelle 26 arvioitu määrä on 479 kpl. Kalastusalusten ja -veneiden lukumäärä vuonna 26 oli 3 2 kpl. Tulliveneiden, rajavartiolaitoksen alusten, merenkulkulaitoksen alusten sekä Suomen Meripelastusseuran alusten yhteenlaskettu lukumäärä oli 135 kpl. Näiden lisäksi muita työveneitä ja työaluksia on arvioitu olevan 1 716 kpl. Jäänmurtajien päästöjen laskenta perustuu niiden polttonesteen kulutukseen. Suomessa oli vuonna 26 käytössä yhdeksän jäänmurtajaa, joiden polttonesteenkulutus oli yhteensä 28 tonnia (Finstaship). 3.2.2 Liikennöintitietojen muokkaus, jalostus ja luokittelu Liikennöintitiedot on jaettu kahteen pääryhmään: matkustajaliikenteeseen ja rahtiliikenteeseen. Näitä ryhmiä on käsitelty erillisinä muokkaus ja laskentaprosessien kaikissa vaiheissa. Laskentaa varten pääryhmiin jaetut liikennöintitapahtumat on jaoteltu seitsemään luokkaan laivojen bruttorekisteritonnien perusteella taulukoiden 1 ja 2 mukaisesti. Kullekin luokalle on laskettu liikennöintitietoihin perustuen keskiarvot pääkoneiden moottoritehoista ja nopeuksista. Apukoneiden keskimääräiset moottoritehot perustuvat Ruotsissa tehtyyn tutkimukseen (Alexandersson et al. 1993). Kuvissa 5 ja 6 on esitetty Suomen satamissa vuonna 26 käyneiden rahti- ja matkustajalaivojen lukumäärät ja väylillä ajetut kilometrit brt-luokittain. Kuvaajien muodot noudattelevat suhteellisen hyvin toisiaan. Lukumäärätietoja on käytetty satamapäästöjen laskennan, laivakilometrejä väyläpäästöjen laskennan lähtötietoina.
15 (46) Taulukko 1. Rahtilaivojen jako luokkiin bruttorekisteritonnien perusteella 26. Luokka BRT Teho (kw) Apuk. teho (kw) Nop. (8% teholla) km/h 1 3-999 1 352 23 21 2 1-2 499 1 194 346 21 3 2 5-4 499 2 658 52 25 4 4 5-7 999 5 465 786 3 5 8-11 999 9 371 1 122 32 6 12-2 999 12 257 1 447 33 7 >21 19 172 1 77 37 Taulukko 2. Matkustajalaivojen jako luokkiin bruttorekisteritonnien perusteella 26. Luokka BRT Teho (kw) Apuk. teho (kw) Nop. (8% teholla) km/h 1 3-999 64 23 k /h 24 2 1-2 499 14 291 346 69 3 2 5-4 499 18 666 52 67 4 4 5-7 999 17 348 786 54 5 8-11 999 5 474 1 122 29 6 12-2 999 13 955 1 447 37 7 >21 25 954 1 77 4 Huvi-, kalastus- ja työveneet sekä -alukset on jaettu laskentaa varten luokkiin moottoritehon perusteella. Tarkemmat luokitteluperusteet on esitetty tietokannan luonnin esittelyn yhteydessä luvussa 3.2.3.
16 (46) LUKUMÄÄRÄ 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 KOKOLUOKKA 5. 4.5 4. 3.5 3. 2.5 2. 1.5 1..5. MILJ. LAIVAKM LKM MILJ.LAIVAKM Kuva 5. Rahtilaivojen satamassakäyntien lukumäärä ja laivakilometrit vuonna 26 kokoluokittain. 25 2.5 2 2. LUKUMÄÄRÄ 15 1 5 1.5 1..5 MILJ. LAIVAKM 1 2 3 4 5 6 7 KOKOLUOKKA. LKM MILJ.LAIVAKM Kuva 6. Matkustajalaivojen satamassakäyntien lukumäärä ja laivakilometrit vuonna 26 kokoluokittain. 3.2.3 Tietokantojen luonti Rahti- ja matkustajalaivojen liikennöintitiedoista on luotu MEERI:iin kaksi erillistä tietokantaa, toinen valtakunnallista ja toinen satamakohtaista laskentaa varten. Valtakunnallisessa tietokannassa esitetään satamassakäyntien lukumäärät sekä kilometrimäärät. Tapahtumat on jaoteltu brt-luokkien lisäksi liikennöintialueen (kotimaanliikenne, ulkomaanliikenne), alkuperän (suomalainen, ulkomaalainen) ja laivan tyypin mukaan. Rahtilaivojen tyypit ovat: junalautta, lastilautta, konttialus, irtolastialus, muu kuivalastialus, säiliöalus ja muu alus. Matkustajalaivat on vastaavasti
17 (46) jaettu matkustaja-aluksiin ja matkustaja-autolauttoihin. Satamakohtaisessa tietokannassa esitetään ainoastaan satamassakäyntien lukumäärät. Liikennöintitapahtumat on jaoteltu lähes samalla lailla kuin valtakunnallisessa laskennassa. Laivojen tyyppejä on vain vähemmän, ainoastaan pääluokat rahti- ja matkustajalaivat. Taulukossa 3 on esitetty mallipala valtakunnallisen laskennan tietokannasta. Esimerkissä on esitetty satamassakäyntien lukumäärät kotimaanliikenteessä oleville suomalaisille aluksille. Vastaava taulukko on myös kilometrimäärille. Taulukko 3. Malli valtakunnallisen laskennan tietokannasta. Lkm brt-luokittain Liikalue Alkuperä Aluslaji 1 2 3 4 5 6 7 kotimaa suom junalautta kotimaa suom lastilautta 36 kotimaa suom konttialus kotimaa suom irtolastialus 69 174 kotimaa suom muu kuivalas- 838 83 5 kotimaa suom säiliöalus 168 135 92 55 27 29 kotimaa suom muu alus 7 248 11 18 9 kotimaa ulkom junalautta kotimaa ulkom lastilautta : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Huviveneiden lukumäärätiedoista on luotu oma tietokantansa. Lukumäärätiedot on jaoteltu ryhmiin moottoriveneiden osalta moottorityypin (perämoottori, sisäperämoottori, sisämoottori, vesisuihkumoottori, muu) mukaan. Purjeveneitä on käsitelty omana ryhmänään. Kunkin ryhmän sisällä veneiden lukumäärätiedot on jaoteltu moottoritehon (nimellisteho), moottorityypin (2-tahti, 4-tahti) sekä käytetyn polttoaineen (bensiini, diesel, muu) mukaan (taulukko 4). Veneiden keskimääräiseksi käyttötehoksi on arvioitu 5 % nimellistehosta. Kalastusalusten ja -veneiden sekä työalusten ja -veneiden osalta on luotu vastaava, joskin suppeampi tietokanta. Kalastus- ja työveneiden sekä -alusten on oletettu käyttävän polttoaineenaan dieselöljyä. Malli tietokannasta on esitetty taulukossa 5. Taulukko 4. Malli perämoottoriveneiden tietokannasta (huvivenemalli). Teho (kw) keskim. teho tehonkäyttö (%) lkm bens. 2-tahti lkm bens. 4-tahti lkm diesel lkm muu polttoaine <15 1 5 262 87 2 15-3 22.5 5 25 797 8 599 6 82 31-4 35 5 32 818 1 939 63 212 41-5 45 5 22 421 7 474 11 29 51-6 55 5 12 122 4 41 8 17 61-7 65 5 5 95 1 983 6 6 71-8 75 5 3 299 1 1 6 4 81-9 85 5 5 651 1 884 5 5 91-1 95 5 1 395 465 1 2 >1 12 5 7 332 2 444 73 12
18 (46) Taulukko 5. Malli kalastus- ja työveneiden tietokannasta (kalastusalukset ja -veneet) Teho (hv) lkm <5 1 941 5-1 598 1-2 374 >2 288 YHT: 3 21 3.2.4 Liikennöintimäärien kehitys Rahti- ja matkustajalaivojen satamassakäyntien määrän kehitys on arvioitu vuoteen 226 asti. Arviot on saatu Merenkulkulaitokselta sekä suurimmilta varustamoilta (matkustajalaivat). Vuosien 198-26 käyntimäärät perustuvat rekisteröityihin tilastotietoihin. Kehityksen arviointi on vaikeaa ja varsinkin kauemmas tulevaisuuteen tähtäävien ennusteiden tekeminen on miltei mahdotonta. Niinpä ennusteet ovatkin hyvin karkeita ja vain suuntaa antavia. Myös huvi-, kalastus- ja työveneiden sekä jäänmurtajien lukumäärien ja polttonesteenkulutuksen arviointi tulevaisuudessa on vaikeaa. Huviveneiden määrän on arvioitu kasvavan vuoteen 226 mennessä tasaisesti, kalastusalusten määrän laskevan. Arvio kalastusalusten lukumäärän kehityksestä on saatu maa- ja metsätalousministeriöstä. Työveneiden ja -alusten lukumäärän on arvioitu kehittyvän kalastusalusten lukumäärän kanssa samassa suhteessa. Jäänmurtajien kuluttaman polttonesteen määrä riippuu lähes yksinomaan talven kylmyydestä, niinpä tulevaisuuden kulutusarvoksi onkin valittu pitkän ajan keskiarvo. Liitteessä A on esitetty eri laiva- ja venetyyppien suoritteille kehityskertoimet vuodesta 198 vuoteen 226. 3.3 Etäisyystiedot Etäisyystiedot Suomen satamien välillä sekä Suomen satamista talousalueen uloimpaan pisteeseen on saatu Merenkulkulaitokselta kahtena etäisyysmatriisina. Ennen tietokantojen luontia kunkin liikennöintitapahtuman yhteyteen liitettiin etäisyysmatriisista saatu suoritetieto (kilometrimäärä). 3.4 Polttonestetiedot 3.4.1 Kulutus Dieselmoottoreiden ominaiskulutus vaihtelee huomattavasti niiden rakennusajankohdan mukaan. Nykyaikaisen 2-tahtidieselmoottorin ominaiskulutus on 16 g/kwh ja nykyaikaisen 4-tahtidieselmoottorin 17-18 g/kwh. Vanhemmat moottorit taas kuluttavat 2-21 g/kwh. Pääkoneiston keskimääräisenä ominaiskulutuksena on laskentajärjestelmässä käytetty kaikille laivatyypeille kaikissa kuormitustapauksissa arvoa 2 g/kwh (Alexandersson et al. 1993).
19 (46) Huviveneiden osalta polttonesteenkulutukseksi on arvioitu 438 g/kwh 2-tahtimoottoreilla, 29 g/kwh 4-tahtimoottoreilla ja 24 g/kwh diesel-tyyppisellä moottorilla. Vuosittaiset kokonaiskulutukset on saatu kertomalla eri moottorityypeille tyypilliset vuotuiset käyttöajat (taulukko 6) aikaisemmin esitettyjen teholuokkien keskimääräisillä tehoilla. Käyttöaika-arviot perustuvat aiempiin VTT:n tutkimuksiin (Räsänen et. al. 25). Veneiden keskimääräiseksi käyttötehoksi on arvioitu 5 % nimellistehosta. Taulukko 6. Huviveneiden vuotuiset käyttöajat. Venetyyppi Käyttöaika h/a/vene Perämoottoriveneet, alle 2 hv 15 Perämoottoriveneet, yli 2 hv 25 Sisäperämoottoriveneet 2 Sisämoottoriveneet 5 Vesisuihkumoottoriv. 3 Purjeveneet (moott.) 1 Moottoripurjehtijat 65 Kalastusalusten ja -veneiden sekä työalusten ja -veneiden kulutustiedot perustuvat ruotsalaiseen tutkimukseen (Naturvårdsverket 1992). Käytetyt kulutukset on esitetty taulukossa 7. Kulutuslukemat näyttävät olevan melko suuria ainakin suurten kalastusalusten osalta (15 l/a). Suomessa ei ole tehty tarkkaa tutkimusta, mutta 1 l/a tuntuisi oikeammalta Riista- ja kalatalouden tutkimuskeskuksen selvitysten perusteella. Tähän MEERI versioon korjausta ei ole vielä tehty. Taulukko 7. Kalastusalusten ja -veneiden ja työalusten ja -veneiden kulutustiedot. Teho (hv) kulutus l/a/vene Kalastusalukset ja veneet työveneet työalukset <5 5 5 1 5-1 1 1 3 1-2 5 2 1 >2 15 1 75 3.4.2 Rikkipitoisuus Rikkipäästöt ovat suoraan verrannollisia käytetyn polttonesteen rikkipitoisuuteen, joten päästöt ovat laskettavissa polttoaineen kulutuksen ja rikkipitoisuuden perusteella. Merenkulkulaitos on teettänyt vuonna 1995 Suomen lipun alla purjehtivien laivojen polttonesteiden rikkipitoisuutta koskevan kyselyn. Polttonesteet on jaettu neljään luokkaan, joista yksi sisältää dieselöljyt (DO) ja kolme muuta raskaita polttoöljyjä (HFO) eri rikkipitoisuuksilla. Rahtilaivojen osalta sekä eri polttonesteiden kulutuksen että rikkipitoisuuden on laskentajärjestelmässä oletettu jakautuvan kyseisen selvityksen mukaisesti (kuva 7). Matkustajalaivojen osalta eri polttonesteiden kulutus- ja rikkipitoisuustiedot (kuva 8) perustuvat suurimpien suomalaisten varustamojen antamiin tietoihin sekä Helsingin kaupungin selvityksiin. Myös matkustajalaivoilla polttonesteet on jaettu
2 (46) neljään luokkaan, joista yksi sisältää dieselöljyt, yksi Marinediesel-öljyt ja kaksi muuta raskaita polttoöljyjä eri rikkipitoisuuksilla. polttonesteen osuus kokonaiskulutuksesta (%) 6 5 4 3 2 1 5.2 28.6 9.4 11.8 DO/kaasuöljy HFO (alle 1.5%S) HFO (1.5-2.7%S) HFO (yli 2.7%S) polttoneste ja sen rikkipitoisuus Kuva 7. Rahtilaivojen polttonesteiden kulutus- ja rikkipitoisuusjakauma (MKH 1994). polttonesteen osuus kokonaiskulutuksesta (%) 8 7 6 5 4 3 2 1 76. 17. 6. 1. GO (<.15%S) MDO (<.2%S) HFO1 (<.5%S) HFO2 (< 2%S) polttoneste ja sen rikkipitoisuus Kuva 8. Matkustajalaivojen polttonesteiden kulutus- ja rikkipitoisuusjakauma. Edellä kuvatut eri polttonesteiden kulutusosuudet ja rikkipitoisuudet on oletettu samoiksi laivojen kaikkien kokoluokkien sekä pää- että apukoneille. Huviveneiden käyttämän bensiinin rikkipitoisuudeksi on arvioitu.8 paino- %. Kaikkien dieselmoottorilla varustettujen huviveneiden arvioidaan käyttävän moottoripolttoöljyä ja sen rikkipitoisuus on.1 paino- %. Kalastusalusten ja -veneiden sekä työalusten ja -veneiden arvioidaan käyttävän moottoripolttoöljyä ja sen rikkipitoisuudeksi on.1 paino- %.
21 (46) 3.5 Päästökerrointiedot 3.5.1 Tutkitut yhdisteet Laskentajärjestelmä laskee Suomen laivaliikenteen sekä pienveneilyn päästöt seuraavista yhdisteistä: hiilimonoksidi (CO), hiilivedyt (HC), typen oksidit (NOx), hiukkaset, metaani (CH 4 ), typpioksiduuli (N 2 O), rikkidioksidi (SO 2 ) ja hiilidioksidi (CO 2 ). Rikkidioksidipäästöt ovat suoraan verrannolliset käytetyn polttonesteen rikkipitoisuuteen, muut päästöt lasketaan laivojen kokonaisenergiankulutuksen (kwh, kgpa) ja päästökerrointen (g/kwh, g/kgpa) avulla. 3.5.2 Päästölähteet Laivojen päästölähteinä toimivat pääkoneet, apukoneet ja kattilat. Tähän tutkimukseen sisältyvät pää- ja apukoneiden päästöt, kattiloiden päästöjä ei ole huomioitu. Laivojen pääkoneistona on lähes poikkeuksetta yksi tai useampia 2- tai 4-tahtisia dieselkoneita. Keskinopea 4-tahtidieselmoottori on tavallinen alle 5 brt aluksissa. Hidaskäyntinen 2-tahtimoottori on tyypillinen yli 5 brt aluksissa. Tästä poikkeuksen muodostavat jäänmurtajat ja matkustaja-autolautat, joissa pääkoneisto koostuu useammista 4-tahtimoottoreista (Lundén 1992). Keskinopeiden ja hidaskäyntisten moottoreiden osuudet rahtilaivojen kussakin brt-luokassa (Taulukko 8) perustuvat Ruotsissa tehtyyn tutkimukseen (Alexandersson et al. 1991). Kaikki matkustajalaivojen koneet on oletettu keskinopeiksi 4-tahtimoottoreiksi ja jäänmurtajat hidaskäyntisiksi 2-tahtimoottoreiksi. Taulukko 8. Keskinopeiden ja hidaskäyntisten moottoreiden prosenttiosuudet brtluokittain rahtilaivoilla. Luokka BRT Keskinopeat (%) Hidaskäyntiset (%) Yhteensä (%) 1 3-999 97 3 1 2 1-2 499 72 28 1 3 2 5-4 499 76 24 1 4 4 5-7 999 25 75 1 5 8-11 999 1 9 1 6 12-2 8 92 1 7 >21 1 1 Apumoottoreita tarvitaan huolehtimaan aluksen energiahuollosta. Niillä tuotetaan tavallisesti tarvittava sähköenergia sekä käytetään pumppuja, nostureita, jäähdytys-, lämmitys- ja hydraulilaitteistoja jne. Apumoottoreiden teho vaihtelee aluksittain suuresti (Lundén 1992). Pienveneiden moottorit ovat joko 2- tai 4-tahtisia bensiinimoottoreita tai dieselmoottoreita.
22 (46) 3.5.3 Päästökertoimien määritys Rahti- ja matkustajalaivojen päästöjen laskennassa kullekin tarkasteltavalle yhdisteelle ominaiset päästökertoimet on määritetty käyttäen hyväksi useita kotimaisia ja ulkomaisia lähteitä. Mittaustuloksia on saatu Suomesta (Wärtsilä), Ruotsista (Mariterm), Norjasta (Maritek) ja Englannista (Lloyd s Register). Mittaustulosten perusteella kullekin yhdisteelle on pyritty määrittämään sitä parhaiten kuvaava arvo (Liite 3). Taulukossa 9 on esitetty ensimmäisessä MEERI-järjestelmässä (MEERI 96) käytetyt päästökerrointen arvot. Vuosi 1996 on siis päästökerrointen osalta perusvuosi. Taulukossa 12 on esitetty ne kehityskertoimet joilla kertoimien perusarvot vuodelta 1996 on tarkasteluvuonna (tässä tapauksessa vuosi 26) kerrottu, jotta kertoimet kuvastaisivat mahdollisimman hyvin arvoissa tapahtunutta kehitystä vuoteen 1996 verrattuna. Päästökertoimien arvioitu kehitys on erilainen rahti- ja matkustajalaivoille selvityksiä (G. Demker et al. 1994, Thune-Larsen et al. 1997). Rikkidioksidi- (SO 2 ) ja hiilidioksidi- (CO 2 ) päästöt lasketaan eri tyyppisten polttoaineiden käytön määrien ja niitä vastaavan kertoimen (g/kg) pohjalta. Polttoaineet on kuvattu edellä luvussa Rikkipitoisuus. Taulukossa 1 on eri polttoaineiden päästökertoimet rikkidioksidille (SO 2 ) ja hiilidioksidille (CO 2 ). Laivat käyttävät polttoaineita kuvien 7 ja 8 osoittamat määrät. Taulukossa 11 on koko laivakannan keskimääräiset kertoimet, joissa siis on otettu huomioon polttoaineen rikkipitoisuus ja käytön määrä. Rikkidioksidin (SO 2 ) määrä on 2 kertaa polttoaineen rikkisisällön painoprosentti (p-%). Taulukko 9. MEERI 96:ssa käytetyt päästökertoimet. Moottori- CO HC NO Kuormitus x hiukkaset CH 4 N 2 O tyyppi (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) 2-tahti 8 %,6,4 17,7,5,5,17 2 %,8,5 17,1,6,5,17 4-tahti 8 % 1,,4 14,,3,5,17 2 % 2,,5 16,,4,5,17 Taulukko 1. MEERI 26:ssa käytetyt kertoimet rikkidioksidille (SO 2 ) ja hiilidioksidille(co 2 ) sekä polttoaineiden energiasisältö. Yhdiste Polttoaine 1 Polttoaine 2 Polttoaine 3 Polttoaine 4 SO 2 päästökerroin [g/kg] 3. 11.8 33. 53.2 CO 2 päästökerroin [g/kg] 3 164 3 238 3 238 3 238 Polttoaineen energiasisältö [MJ/kg] 42.7 41. 41. 41. Polttoaine 1 = dieselöljy, polttoaine 2 = raskas polttoöljy 1, polttoaine 3 = raskas polttoöljy 2, polttoaine 4 = raskas polttoöljy 3 Taulukko 11. Laivojen keskimääräiset SO 2, CO 2 päästöt ja energiasisältö MEERI 26 mallissa (polttoaineiden käytön määrällä painotettuna). Yhdiste Rahtilaivat keskimäärin Matkustajalaivat keskimäärin SO 2 päästökerroin [g/kg] 26,5 (S p-% = 1,33) 8,53 (S p-% =,43) CO 2 päästökerroin [g/kg] 3 231 3 225 Polttoaineen energiasisältö [MJ/kg] 41.2 41.3
23 (46) Taulukko 12. MEERI 26:n kehityskertoimet päästökertoimille (MEERI 96:een verrattuna). Alustyyppi vuosi CO HC NO x hiukkaset CH 4 N 2 O Rahtilaivat 1996 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1997 1,,993,987,987,993 1, 1998 1,,987,973,973,987 1, 1999 1,,98,96,96,98 1, 2 1,,973,946,946,973 1, 21 1,,967,933,933,967 1, 22 1,,96,919,919,96 1, 23 1,,953,96,96,953 1, 24 1,,946,892,892,946 1, 25 1,,94,879,879,94 1, 26 1,,933,865,865,933 1, Matkustajalaivat 1996 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1997,995,995 1,,99,995 1, 1998,975,975,975,98,975 1, 1999,95,95,937,97,95 1, 2,925,925,899,955,925 1, 21,9,9,861,94,9 1, 22,874,874,823,925,874 1, 23,844,844,785,91,844 1, 24,814,814,747,9,814 1, 25,784,784,79,885,784 1, 26,752,752,664,867,752 1, Kullekin rahtilaivojen kokoluokalle on määritetty päästökertoimet sen mukaan kuinka 2-tahtisten (hidaskäyntiset) ja 4-tahtisten (keskinopeat) prosenttiosuudet jakautuvat luokan sisällä (taulukko 8). Taulukossa 13 on esimerkki typen oksidien päästökertoimista kokoluokittain. Matkustajalaivojen moottorit on oletettu keskinopeiksi, joten kaikille niiden kokoluokille on käytetty 4-tahtimootteriden päästökertoimia. Samoin kaikille apukoneille sekä rahti- että matkustajalaivoissa on käytetty 4-tahtimootteriden kertoimia. Huviveneille sekä kalastus- ja työveneille käytetyt päästökertoimet on esitetty taulukossa 14. Arvot perustuvat aikaisempiin tutkimuksiin (Lundén 1993, Naturvårdsverket 1992). Kaikkien kevyttä polttoöljyä käyttäneiden veneiden oletetaan vuonna 26 käyttäneen moottoripolttoöljyä (mm. erittäin alhainen rikkipitoisuus). Hiilidioksidipäästöt on suhteutettu kulutukseen. Jäänmurtajille on käytetty rahtilaivoille määritettyjä päästökertoimia.
24 (46) Taulukko 13. Rahtilaivojen typen oksidien päästökertoimet kokoluokittain (g/kwh). Luokka BRT Kuormitus 8 % Kuormitus 2 % 1 3-999 12,4 14,8 2 1-2 499 13,21 14,33 3 2 5-4 499 13,8 14,29 4 4 5-7 999 14,74 14,78 5 8-11 999 15,22 14,93 6 12-2 999 15,29 14,95 7 >21 15,55 15,2 Taulukko 14. Huviveneille, kalastus- ja työveneille sekä -aluksille käytetyt päästökertoimet, MEERI 26. Huviveneet Moottorityyppi CO HC NO x hiukkaset CH 4 N 2 O SO 2 (g/kg (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) polttoain.) 2-tahti, alle 2 hv 197.5 137.6 1.8 4.6 2.1.77.16 2-tahti, yli 2 hv 217.3 91.7 3.7 3.7 2.1.77.16 4-tahti 148.1 13.8 7.3.46.5.26.16 moottoripolttoöljy 3.95 1.38 13.97.43.42.21.2 Kalastus- ja työveneet CO HC NO Moottorityyppi x hiukkaset CH 4 N 2 O SO 2 (g/kg (g/kg pa ) (g/kg pa ) (g/kg pa ) (g/kg pa ) (g/kwh) (g/kwh) polttoain.) nopeakierr. diesel 9 2,87 64,96,17,85,2 3.5.4 Päästökertoimien kehitys Eri yhdisteiden päästökertoimien arvojen kehitys on arvioitu vuodesta 198 vuoteen 226 asti. Päästökertoimien arvot vuodelta 1996 ovat perusarvoja. Vuosittaisen päivityksen yhteydessä kaikkien yhdisteiden perusvuoden (tässä tapauksessa 26) kertoimia muutetaan kertomalla ne kyseessä olevaa vuotta vastaavalla kehityskertoimella. Kehityskertoimien arvot ovat karkeita ja vain suuntaa antavia. Arvot on esitetty erikseen matkustaja- ja rahtilaivoille. Lähteinä on käytetty sekä ulko- että kotimaisia selvityksiä (G. Demker et al. 1994, Thune-Larsen et al. 1997) että asiantuntija-arvioita.
25 (46) 4 Järjestelmäkuvaus 4.1 MUST malli Laskentajärjestelmä on toteutettu Suomessa kehitetyllä ja QPR Software Oyj:n markkinoimalla MUST (MUlti purpose System modelling Tool) ohjelmistoa käyttäen. Tietojen esitykseen ja näyttöjen rakentamiseen on käytetty Microsoft Excel - taulukkolaskentaohjelman versiota 97. 4.1.1 MUST-ohjelmistokehittimen rakenne MUST-sovellusrakenne MUST on mallintamistyökalu vaativien suunnittelu- ja analysointisovellusten rakentamiseen MS-Windows-ympäristössä. Sovellusrakenne sisältää seuraavat perusosiot: sovelluksen tietosisältö ja laskentalogiikka data ja sen sisältämät rakenteet loppukäyttäjän sovelluksen ja ulkoasun määrittely eri yhteyksissä esitettävän tiedon valinta ja tarkasteluihin liittyvä toiminnallisuus Mallin perusrakenne TableViews taulukkonäkymät (mahdollinen ryhmittely alaluokilla) Root sovelluksen luokat sovelluksen yhteiset määrittelyt Mallintamisen perustyökalut luokat (class) määrittelevät rakenteen hyvin määritelty paikka luokkahierarkiassa (yksikäsitteiset ylä- ja alaluokat) mallin muuttujat (item) kuvaavat talletettavan datan
26 (46) tyypitettyjä: perustana numero, numerolista, merkkijono linkit (relations) kuvaavat datan sisältämät rakenteet tyypitys merkitsee kohdeluokkien rajausta, kaksisuuntaisuutta ja automaattista kohteiden luomista datataulukot (instances) sovelluksen tiedot: arvot muuttujille ja linkeille kuuluu aina täsmälleen yhteen luokkaan laskentasäännöt (calculation rules) kuvaavat laskennallisia riippuvuuksia mallin muuttujien (ja linkkien) välillä hyödyntävät muuttujia, linkkipolkuja ja laskentasääntöfunktioita instanssinäkymät (instance views) kuvaavat rakenteellisia riippuvuuksia datataulukoiden välillä määrättyjen luokkien (ja alaluokkien) tietyn linkin avulla kytketyt datataulukot taulukkonäkymät (table views) poimivat tiedot sovelluksen/raportoinnin tarpeita varten sopiviksi kokonaisuuksiksi toiminnallisuus: muuttujat, siirtymät toisiin taulukkonäkymiin Periytyminen, perus- ja johdetut määrittelyt MUSTissa luokkahierarkiassa toimii dynaaminen moniperintä muutokset heijastuvat välittömästi kaikkiin alaluokkiin ja datataulukoihin luokalla voi olla useampia yläluokkia linkin tai muuttujan määrittely on perusmäärittely (base relation, base item) silloin, kun määrittely ei ole peritty peritty määrittely on johdettu määrittely (derived relation, derived item) vain perusmäärittelyn voi poistaa johdettu määrittely voi vain tarkentaa perusmäärittelyä muuttujan tyyppiä ei voi muuttaa linkkien kohdeluokkia voi tarkentaa, mutta ei vaihtaa merkitys laskentasääntöjen kannalta Mallin komponenttien eristäminen, ylläpidettävyys käsitemalli/luokkahierarkia tietosisällön ja tietojen rakenteen määrittely tehokkuus, pelkistäminen ja toiminnallisuus laskentalogiikka data (instanssit) tiedot, muuttujien arvot rakenteet ja rakenteelliset riippuvuudet taulukkonäkymät sovelluksen näkemät tietokokonaisuudet ja niiden toiminta ryhmittely sopiviksi kokonaisuuksiksi pelkistetyn sisältömallin ja sovelluksen toiminnallisuuden välinen kuvaus
27 (46) käyttöliittymäsovellus (remote) ulkonäkö, layout grafiikka käyttäjien omien analyysien kytkeminen sovelluskohtaiset räätälöinnit Koko sovellusarkkitehtuuri MUSTsovellus Käyttöliittymä (Excel) Ryhmätyön tuki - Tiimi - Notes - sähköposti, arkistot ASCII/CVS Organisaation operatiiviset sovellukset taulukot, ASCII/CVS SQL Ulkoiset yhteydet
28 (46) 5 Laskentatulokset 5.1 Päästömäärät Suomen vesiliikenteen aiheuttamat päästöt Suomen talousalueella vuonna 26 olivat seuraavat: hiilimonoksidia (CO) 3 6, hiilivetyjä (HC) 11 3 t, typen oksideja (NOx) 62 4 t, hiukkasia 1 95 t, metaania (CH 4 ) 436 t, typpioksiduulia (N 2 O) 83 t, rikkidioksidia (SO 2 ) 17 7 t ja hiilidioksidia (CO 2 ) 3 3 t. Polttonesteitä kulutettiin yhteensä 1 3 t ja kokonaisenergiankulutus oli 42,5 PJ. (taulukko 15, kuva 9). Taulukko 15. Suomen vesiliikenteen päästömäärät 26. CO HC NOx CH 4 N 2 O SO 2 CO 2 Polttoaineen kulutus Hiukkaset Energiankulutus t/a TJ/a Satamat 673 24 7 549 189 31 11 2 632 426 466 132 85 5 444 Väylät 2 67 1 262 46 12 1 244 172 59 15 9 2 326 164 72 389 29 684 Risteilyalukset 26 8.3 185 2.8.5.25.6 9 97 2 89 122 Huviveneet 26 561 9 489 1 42 381 212 3.2 1.1 28 32 66 43 2 846 Kalastus- ja työven. 622 199 4 425 66 12 5.9 1.4 217 658 69 142 2 918 Lautat ja lossit 57 18 42 6. 1.1.54.13 19 774 6 282 265 Jäänmurtajat 85 54 2 296 65 7.4 2.3 51 91 867 28 371 1 194 Yhteensä 3 632 11 271 62 397 1 954 436 83 17 694 3 299 346 1 25 589 42 472 1 % 9 % 8 % 7 % 6 % 5 % 4 % 3 % 2 % 1 % % CO Suomen vesiliikenteen päästöt 26 (Sisältää myös kansainvalisen liikenteen Suomen talousvyöhykkeellä) HC MEERI 26 laskentajärjestelmä NOx Kuva 9. Suomen vesiliikenteen päästösuhteet 26. Hiukkaset CH4 N2O SO2 CO2 Polttoaineenkulutus Energiankulutus Jäänmurtajat Lautat ja lossit Kalastus- ja työveneet Huviveneet Risteilyalukset Väylät Satamat Taulukossa 15 on mukana ulkomaanliikenne, jota ei kansainvälisissä vertailuissa yleensä lasketa kansallisiin päästömääriin. Rahti- ja matkustajaliikenteen osalta päästöt on jaettu väylä- ja satamapäästöihin. Huviveneiden, kalastus- ja työveneiden, risteilyalusten ja lauttojen ja lossien sekä jäänmurtajien osalta on esitetty vain yksi kokonaispäästömäärää kuvaava luku. Tulostaulukon luvut on esitetty järjestelmän tuottamassa muodossa. Lähtötietojen tarkkuuden edellyttämä esitystarkkuus olisi noin kolmen merkitsevän numeron tarkkuus. Matkustaja- ja rahtilaivojen aiheuttamia päästöjä on vertailtu kuvassa 1. Rikkidioksidin ja typen oksidien
29 (46) määrät ovat rahtilaivoilla selvästi suuremmat kuin matkustajalaivoilla. Rikkidioksidin (SO 2 ) määrä on suoraan verrannollinen laivoissa käytettävien polttonesteiden rikkipitoisuuteen, mikä rahtilaivoilla onkin huomattavasti suurempi. Myös typen oksidien kokonaismäärä on rahtilaivoilla huomattavasti matkustajalaivoja suurempi. t/a 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Matkustajalaivojen ja rahtilaivojen päästöt Suomen vesiliikenteessä 26 CO HC NOx Hiukkaset CH4 N2O SO2 Matkustajalaivat Rahtilaivat Kuva 1. Rahti- ja matkustajalaivojen päästöt Suomen talousvyöhykkeellä 26. Esimerkkinä satamakohtaisen laskennan tuloksista on taulukossa 16 ja kuvassa 11 esitetty laivaliikenteen aiheuttamat päästöt Haminan satamassa (sisältää 2 minuutin ajon sisään ja ulos satamasta ja laituripäästöt). Taulukko 16. Laivaliikenteen pakokaasupäästöt Haminan satamassa 26. CO HC NO x CH 4 N 2 O SO 2 CO 2 Polttoaineenkulutus Hiukkaset Satamassakäynnit t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a kpl/a 26 33 13 41 9 2 1 176 21 45 6 639 1 438
3 (46) Satamapakokaasupäästöt 26: Hamina 45 4 35 3 Päästöt [t/a] 25 2 15 1 5 CO HC NOx Hiukkaset CH4 N2O SO2 Kuva 11. Laivaliikenteen pakokaasupäästöt Haminan satamassa 26. Aikasarjatarkastelussa aikajänteeksi on valittu vuodet 198 226, yhteensä 47 vuotta, joka on sama kuin LIPASTO 26 järjestelmässä. Vuodet 198 26 kuvaavat satamassakäyntien osalta todellista, tapahtunutta kehitystä ja vuodet 27-226 arvioitua tulevaisuuden kehitystä. Taulukossa 17 on esitetty eri yhdisteiden päästömäärien kehitys (kaikki laivatyypit yhteensä) sekä polttoaineenkulutus yhteensä vuodesta 198 vuoteen 226. Liitteessä C on esitetty kuvina vesiliikenteen päästömäärien kehitys vuodesta 198 vuoteen 26 sekä ennuste vuosille 27-226. Hiilimonoksidipäästöissä (CO) on huviveneiden aiheuttamilla päästöillä suurin osuus. Huviveneiden määrä kasvoi voimakkaasti koko 8-luvun (liite 1/2) samoin kuin laivojen satamassakäyntimäärät. Kasvu huviveneiden osalta taittui 9 luvun alussa mikä aiheutti kasvun loivenemisen myös CO päästöissä (liite 4/1). Nopea nousu kuvaajassa vuosien 1997-1999 kohdalla johtuu huviveneiden määrän odotettua suuremmasta kasvusta. Hiilivetyjen (HC) määrän kehitys on CO:n kanssa samansuuntainen, huviveneiden tuottamien päästöjen osuus ei kuitenkaan ole yhtä suuri kuin hiilimonoksidin tapauksessa. Typen oksideissa (NOx) laivojen ominaispäästöt ovat jatkuvasti alentuneet, mikä on pitänyt kokonaispäästöjen kasvun lievänä. Viime vuosina liikennöinnin määrässä on tapahtunut heilahteluja molempiin suuntiin, mikä näkyy myös NOx-päästöjen määrän vaihteluna. Odotettavissa olevat parannukset moottoritekniikassa tullevat kääntämään päästömäärän laskuun. Hiukkasten osalta kehitys on typen oksidien kaltainen, mutta hiukan loivempi. Rikkidioksidipäästöjen (SO 2 ) kehitys riippuu olennaisesti käytetyn polttonesteen rikkipitoisuudesta. Laivaliikenne on kansainvälistä eikä rikkipitoisuuksien rajoituksia saada nopeasti aikaiseksi. Itämerellä tulevat voimaan tiukat normit, mikä näkyy rikkidioksidipäästöjen nopeana laskuna (liite 4/3). Hiilidioksidipäästöt ja energiankulutus tullevat jatkamaan kasvuaan lisääntyvän liikennöinnin seurauksena.
31 (46) Taulukko 17. Suomen vesiliikenteen päästöt 198 226 CO HC NO x Hiukkaset CH 4 N 2 O SO 2 CO 2 Polttoain. kulutus Energiankulutus t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a t/a GJ/a 198 13 683 5 366 57 37 1 537 267 65 2 145 2 544 14 791 2 32 763 953 1981 14 231 5 552 56 111 1 51 269 64 19 431 2 52 45 778 321 32 228 885 1982 14 768 5 741 55 115 1 494 27 62 18 484 2 457 459 764 455 31 666 682 1983 15 61 6 39 54 187 1 483 274 62 18 53 2 432 81 756 849 31 343 463 1984 16 23 6 261 54 498 1 499 279 62 18 55 2 45 461 762 351 31 571 877 1985 17 413 6 72 55 831 1 554 292 63 18 836 2 54 784 779 244 32 28 559 1986 17 982 6 92 55 25 1 546 294 63 18 94 2 48 993 771 938 31 988 323 1987 19 2 7 39 57 898 1 624 31 66 18 889 2 61 794 89 48 33 537 724 1988 2 838 7 97 58 144 1 644 326 67 18 89 2 642 316 822 15 34 54 634 1989 22 396 8 541 59 294 1 688 342 68 18 918 2 76 525 842 113 34 885 37 199 24 23 9 218 6 477 1 74 36 7 19 252 2 772 885 862 787 35 739 74 1991 24 851 9 44 6 68 1 747 366 7 18 898 2 785 51 866 61 35 9 81 1992 25 26 9 561 6 548 1 746 368 7 18 66 2 792 495 868 948 35 992 754 1993 25 342 9 631 63 488 1 822 378 73 19 467 2 915 112 96 97 37 562 27 1994 25 61 9 771 69 327 1 976 396 79 21 477 3 158 716 982 36 4 675 549 1995 26 462 1 61 68 515 1 953 42 79 2 446 3 144 437 978 2 4 497 16 1996 26 511 1 74 67 68 1 935 399 78 19 799 3 14 56 965 7 39 972 415 1997 27 298 1 39 72 135 2 56 418 83 21 334 3 33 394 1 27 327 42 539 87 1998 28 63 1 661 68 183 1 984 416 8 19 97 3 186 955 991 282 41 51 267 1999 29 52 11 227 77 32 2 188 462 93 19 919 3 688 357 1 146 681 47 463 837 2 28 994 11 21 74 355 2 134 454 91 19 3 3 65 212 1 12 882 46 4 28 21 29 88 11 53 74 439 2 148 453 9 18 98 3 598 867 1 117 434 46 25 183 22 29 624 11 251 72 839 2 149 457 9 19 194 3 591 15 1 115 2 46 152 47 23 29 39 11 163 72 4 2 153 46 92 19 467 3 651 978 1 133 864 46 936 32 24 29 186 11 45 66 982 2 31 427 81 18 223 3 497 742 1 86 78 44 988 427 25 3 37 11 87 7 835 2 15 463 93 19 288 3 716 644 1 154 839 47 798 45 26 3 632 11 271 62 397 1 954 436 83 17 694 3 299 346 1 25 589 42 472 3 27 3 689 1 932 59 968 1 911 431 82 16 64 3 269 98 1 15 857 42 64 26 28 31 339 11 122 58 35 1 893 432 82 15 63 3 269 243 1 15 947 42 7 533 29 31 596 11 173 56 626 1 869 43 82 14 72 3 267 6 1 15 278 42 44 319 21 32 1 11 272 55 18 1 847 429 82 13 849 3 264 733 1 14 597 42 17 68 211 32 185 11 291 53 432 1 823 427 81 13 59 3 261 68 1 13 668 41 98 257 212 32 222 11 255 51 99 1 799 423 81 12 325 3 257 49 1 12 376 41 927 367 213 32 384 11 257 5 579 1 779 421 81 11 64 3 254 272 1 11 394 41 887 758 214 32 472 11 227 49 397 1 758 418 81 1 998 3 25 224 1 1 148 41 836 83 215 32 515 11 175 48 338 1 738 415 81 1 395 3 245 517 1 8 691 41 776 853 216 32 563 11 114 47 385 1 719 412 81 9 826 3 239 682 1 6 874 41 71 48 217 32 692 11 419 46 524 1 72 411 81 9 288 3 237 745 1 6 31 41 679 37 218 32 851 11 786 45 738 1 686 41 81 8 778 3 234 373 1 5 27 41 637 659 219 32 918 11 697 45 19 1 67 48 81 8 295 3 228 638 1 3 484 41 563 51 22 32 94 11 914 44 352 1 654 47 8 7 836 3 225 45 1 2 51 41 524 149 221 33 14 11 96 43 733 1 639 41 8 7 399 3 22 541 1 988 41 461 287 222 33 41 12 149 43 152 1 625 48 8 6 982 3 216 14 999 627 41 45 362 223 33 7 12 156 42 67 1 611 48 8 6 586 3 212 6 998 369 41 353 813 224 33 1 12 164 42 93 1 598 47 8 6 27 3 28 329 997 222 41 37 39 225 33 131 12 173 41 66 1 586 46 8 5 845 3 28 369 997 278 41 311 784 226 33 156 12 18 41 68 1 573 45 8 5 492 3 199 326 994 437 41 192 439