Nya drivmedel och policyinstrument för sjöfarten; systemstudier av potentialen att minska risker för miljö och hälsa

2012 skapades i Sverige Zero Vision Tool (ZVT), en metod för att hjälpa sjöfarts- och sjöfartsberoende industri att hantera utmaningar inte bara på kort sikt, utan även att klara av utmaningen att reducera risken för olyckor, sjöfartens utsläpp i luft och vatten i enlighet med ”nollvisionen” utan att tappa i konkurrenskraft. Idag återfinns över 120 organisationer på ZVT-plattformen fördelade på 11 industriprojekt och ett universitetsprojekt. I dessa projekt prövas konkreta lösningar genom att exempelvis använda förvätskad naturgas (LNG) eller metanol som fartygsbränslen. Bland industriprojekten återfinns även test av ny typ av s.k. skrubber.
De projekt som finns samlade på ZVT ger en unik möjlighet att initiera följdprojekt för att mäta faktiska utsläpp för alternativa bränslen för fartyg. Den kunskap som redan finns ger också en unik möjlighet som underlag för att vidareutveckla och anpassa metoder att hjälpa industrin. Det kostar industrin cirka 30 procent mer att investera i exempelvis ett LNG-fartyg jämfört med fartyg som drivs med eldningsolja. Den samhällsnytta denna investering ger kan studeras enligt existerande metoder använda inom EU. Detta skulle hjälpa industrin i samtal med den finansiella sektorn och utgöra underlag för styrmedel i form av exempelvis framtida farleds- och hamnavgifter baserade på ett för flera hamnar/länder gemensamt index samt inom ett eventuellt arbete med flexibla mekanismer inom ramen för takdirektivet.
ZVT har sedan i början av 2014 inlett samarbete med Council of the Baltic Sea States (CBSS), Baltic Development Forum (BDF) och HELCOM om att ZVT-metoden skall utvecklas och erbjudas övriga länder kring Östersjön. Också i detta samarbete är mätning enligt gällande EU-metoder en avgörande komponent.
Önskemålet, behovet och möjligheten är nu att ta initiativ inom ramen för ZVT och påbörjar arbetet att mäta och värdera den ytterligare minskade påverkan som sjöfartsindustrin får då de väljer alternativa bränslen. Denna ansökan gäller luftperspektivet och då mätt i miljö och hälsoeffekter och är den mest centrala då det är här de största vinsterna för samhället antas återfinnas.
Sjöfartsnäringen står inför stora utmaningar för att kunna minska sina utsläpp till luft och för att finna kostnadseffektiva lösningar för att möta de krav som kommer på minskade utsläpp av svaveloxider. Dessa innebär att det efter 1/1 2015 krävs att bränslen med en svavelhalt på mindre än 0,1 % används i Östersjön och Nordsjön (SECA-områden). Idag ligger gränsen på 1,0 % S. De emissioner där sjöfartens utsläpp är betydande är förutom SO2 även kväveoxider, partiklar och CO2. För kväveoxider finns sedan länge diskussioner om att införa ett NOX-emissionskontrollområde i Östersjön vilket skulle innebära att nya fartyg i framtiden kommer att ha betydligt lägre utsläpp. I dagsläget finns dock inget beslut om att införa sådana regler och det är oklart om det kommer och från när i så fall de skärpta reglerna kommer att gälla. I den debatt som varit om att införa ett NOX-emissionskontrollområde i Östersjön har det framförts av vissa länder att det finns alternativa vägar fram. Det finns ett stort behov av att analysera relationen kostnader och samhällsnytta av olika tekniska lösningar för att minska utsläppen. De reduktioner i miljö- och hälsopåverkan som idag möjlig teknik kan ge, behöver kvantifieras i monetära termer. Detta ligger sedan till grund för vidare arbete med bl.a. styrmedel för att ge optimal effekt.
För att möta de svavelkrav som införs 2015 finns ett antal vägar för sjöfarten: övergång till marin gasolja (MGO), installering av rökgasrening med skrubbrar eller övergång till andra bränslen där främst förvätskad naturgas och metanol är aktuella. Samtliga dessa alternativ innebär kostnader för fartygen bl.a. i dyrare bränslen och/eller investeringar i motorer och reningsteknik. Samtidigt innebär de olika lösningarna i olika grad effekter på andra emissioner än svaveloxid – som fås ”på köpet” då fartygen möter svavelkraven. MGO får här betraktas som det mest troliga bränslet för fartyg i SECA-områden efter 2015 givet dagens fattade beslut. Användandet av skrubbrar skulle troligen innebära något minskade partikelutsläpp och oförändrade utsläpp av NOX och CO2 jämfört med MGO. Dock innebär skrubbrar utsläpp av skrubbervatten i havet (kvalitet och mängd beror av den tekniska lösningen) vilket väckt vissa frågor som adresseras i ett parallellt delprojekt. En övergång till LNG eller metanol skulle innebära kraftigt minskade utsläpp av PM och SO2 och även minskade utsläpp av NOX medan totalutsläppen av klimatgaser troligen inte påverkas i någon större omfattning.
De styrmedel och policyinstrument som finns tillgängliga för sjöfarten är relativt begränsade. Detta beror väsentligen på sjöfartens internationella karaktär där de flesta beslut fattas inom IMO. För EU finns det beslutade regler för svavelhalten i bränslen. Avseende kväveoxider finns vissa regler vad gäller tillåtna utsläpp men dessa är relativt tillåtande. Vidare saknas regler för partiklar. Andra befintliga styrmedel som kan nämnas är reduceringen av farledsavgifter och hamnavgifter i bl a Sverige, NOX-skatt kopplat till en investeringsfond för miljöteknik i Norge, diverse privata initiativ i form av index mm från transportköpare och hamnar (t ex Clean Shipping Index). Det som är intressant att notera är att Sverige genom de miljödifferentierade farleds- och hamnavgifterna samt Clean Shipping Index (CSI) och engagemang i andra mekanismer har en mycket god erfarenhetsgrund att stå på.
I tillägg till detta finns speciella regler för inre vattenvägar i Europa, dvs trafik på större floder, där EU själva kan bestämma reglerna. Reglerna för inre vattenvägar är nu på väg att skärpas samtidigt som regelverket kommer att införas i Sverige. En annan intressant aspekt är de flexibla mekanismer som finns inom det föreslagna nya NEC direktivet. Dessa innebär att utsläppsminskningar i sjöfarten kan kvittas mot annars krävda utsläppsminskningar på land (en nedväxling med en faktor fem sker dock). Detaljerna i denna mekanism är dock inte klara.
Som nämnts är utsläppen av NOX, SO2 och PM stora från sjöfarten. I en berömd artikel av Corbett m fl från 2008 (Environ. Sci. Technol., 41, 8512) beräknades att ca 60 000 förtida dödsfall orsakas årligen i världen av sjöfartens partikelutsläpp. I den debatt som var i samband med att svaveldirektivet infördes, angavs att de regionala reglerna ger ett betydande mervärde för samhället mätt i sparade människoliv och miljö. I en senare rapport från EEA konstateras att utsläppen av NOX inom en nära framtid kommer att vara lika stor från sjöfarten i Europa som från alla landkällor (EEA Technical Report No 4/2013). Utsläppen av NOX bidrar till problem med försurning och övergödning samt även till bildandet av sekundära partiklar som bidrar till hälsorisker. Utsläppen av SO2 bidrar främst till försurning och till bildandet av sekundära partiklar. En övergång från tung eldningsolja till MGO kommer även att innebära minskade utsläpp av sotpartiklar vilka bidrar till hälsorisker och även är en kortlivad klimatdrivande luftförorening.
Sammanfattningsvis har vi en situation med miljö och hälsoproblem orsakade av sjöfartens utsläpp, tillgänglig teknik för att minska dessa problem och en avsaknad av effektiva styrmedel och mekanismer för att implementera dessa tekniska lösningar. En fartygsägare som idag investerar i t ex ett LNG fartyg får en ökad kostnad samtidigt som det inte finns ett ökad värde på transportmarknaden. Dock ger detta fartyg lägre miljöpåverkan än ett fartyg drivet med MGO, och därmed lägre externa kostnader i form av hälsopåverkan och påverkan på naturvärden.
I detta projekt fokuserar vi på fartyg med LNG- eller metanoldrift. Vi kommer att beräkna förändringarna i miljö- och hälsopåverkan avseende försurning; övergödning; hälsopåverkan från ozon och partiklar (primära och sekundära), med hjälp av den integrerade bedömningsmodellen GAINS utvecklad av IIASA. Modellen har bland annat använts för scenarioanalys av minskade utsläpp från internationell sjöfart och för scenarioanalys som stöd till EU-kommissionens förslag till ett reviderat NEC-direktiv. Drift med MGO eller skrubbrar kommer att finnas med som jämförelse. Vidare kommer kostnadsnyttoanalyser att göras där externa kostnader beräknas främst på hälsoeffekter med hjälp av verktyget Alpha RiskPoll, som även den använts av EU-kommissionen för scenarioanalys som stöd till EU-kommissionens förslag till ett reviderat NEC-direktiv. Tekniska och övriga kostnader för fartygen tas fram med data från de rederier som är projektpartners. Dessa kostnader kommer jämföras med tidigare reningskostnadsuppskattningar genomförda av bl.a. IVL vid framtagande av underlag till EU-kommissionens förslag till ett reviderat bränslekvalitetsdirektiv där kostnader för att minska utsläpp av SO2 och NOX beräknades (Bosch et al., Cost Benefit Analysis to Support the Impact Assessment accompanying the revision of Directive 1999/32/EC on the Sulphur Content of certain Liquid Fuels,Report for DG Environment, 2009). Beräkningar kommer att göras för specifika existerande fartyg där data kring kostnader, trafikmönster och last finns tillgängliga, och även i scenarier med olika antagna implementeringsgrader i flottan.
Vidare kommer de specifika fartygen med LNG respektive metanoldrift som testas inom ZVT att analyseras ur ett livscykelperspektiv med LCA metodik. Detta arbete kommer att bygga på de metoder som tagits fram av Brynholf m fl i ett antal publikationer (t ex Brynolf, Fridell, Andersson, Environmental assessment of marine fuels: LNG, LBG, methanol and bio-methanol, Journal of Cleaner Production, 2014) och anpassas för de speciella fartyg som ingår här samt med de data som tas fram i modelleringen. Detta tillvägagångssett avser främst att täcka in miljöeffekter från produktion och distribution av olika bränslen och eventuella kemikalier som används vid emissionsrening (t ex urea för SCR och natriumhydroxid för skrubbrar).
En analys av olika styrmedel kommer att göras där möjliga effekter av de flexibla mekanismerna i NEC direktivet analyseras – vad skulle en minskning av sjöfartens emissioner kunna leda till avseende möjligheter att minska kostnader på land? Skulle dessa minskningar vara en kostnadseffektiv lösning? Skulle de ge större eller mindre samhällsekonomisk nytta än motsvarande utgifter för att kontrollera landbaserade källor. Skulle åtgärder för att minska sjöfartens utsläpp leda till större internationell nytta än åtgärder på land? De utpekade skärpta avgaskraven för inre vattenvägar kommer att användas som en uppskattning av teknisk potential.
Vidare kommer andra tänkbara styrmedel att analyseras. Som exempel gäller det de index som skapats av transportköpare och hamnar för att gynna mer miljövänlig sjöfart. Specifikt kommer Clean shipping Index (www.cleanshippingindex.com) och Environmental Ship Index, utvecklat av hamnarna, (www.environmentalshipindex.org) att studerasmed de aktuella fartygsprojekten. Premieras gjorda fartygsinvesteringar i dessa system eller måste systemen justeras för att verkligen återspegla fartygsperspektivet och samhällsekonomiska vinster?

Participants

Selma Brynolf (contact)

Forskare vid Chalmers University of Technology, Space, Earth and Environment, Physical Resource Theory

Karin Andersson

Professor vid Chalmers University of Technology, Mechanics and Maritime Sciences, Maritime Studies, Maritime Environment and Energy Systems

Collaborations

IVL Svenska Miljöinstitutet AB

Stockholm, Sweden

Funding

VINNOVA

Funding Chalmers participation during 2014–2017

Related Areas of Advance and Infrastructure

Sustainable development

Driving Forces

Transport

Areas of Advance

Innovation and entrepreneurship

Driving Forces

More information

Latest update

2018-03-07