Ocena wpływu rozwoju elektromobilności na stan jakości powietrza Paweł Durka (1) Joanna Strużewska (1,2) Jacek W. Kamiński (1,3) Grzegorz Jeleniewicz (1) Paweł Czapski (1) 1 IOŚ-PIB, Zakład Modelowania Atmosfery i Klimatu 2 Politechnika Warszawska, WIBHiIŚ 3 Instytut Geofizyki, PAN 1
Plan Prezentacji Scenariusze rozwoju floty samochodów elektrycznych w Polsce Powiązanie rozwoju elektromobilności z emisjami Prognoza rozmieszczenia pojazdów elektrycznych w Polsce Dane emisyjne Założenia modelowe Wyniki modelowania Podsumowanie 2
Powiązania między panelami roboczymi WP2: Przygotowanie emisji do symulacji modelem jakości powietrza w WP3 Zadanie 2.1 Analiza emisji zanieczyszczeń produkcja energii elektrycznej Zadanie 2.2 Analiza emisji zanieczyszczeń komunikacja drogowa WP3: Ocena wpływu zmodyfikowanych strumieni emisji na ogólne zanieczyszczenie powietrza w Polsce Zadanie 3.1 Dane wsadowe Zadanie 3.2 Symulacje modelowe Zadanie 3.3 Ocena skutków WP4: Analiza wpływu scenariuszy i modelowania Zadanie 4.1 Stworzenie scenariuszy rozwoju elektromobilności Zadanie 4.2 Analiza trend zmian w jakości powietrza w Polsce Zadanie 4.3 Wpływ zdrowotny 3
Scenariusze - założenia Trzy segmenty Auta osobowe (w tym leasing i wynajem) Autobusy (nie tylko transport miejski) Firmy spedycyjne Trzy scenariusze Zachowawczy (stopniowy wzrost, początkowo powolny) Umiarkowany (wzrastający z roku na rok przyrosty do 2023, potem przyrost stały) Agresywny (relatywnie szybki wzrost maksymalne przyrosty w latach 2020-2025) Perspektywa do 2030 Źródło: PZPM na podstawie GUS 4
5 Scenariusze liczba samochodów
Powiązanie emisji z energią i transportem Lokalizacja elektrowni w Polsce Natężenia ruchu w Polsce 6
Założenia do mapowania samochodów elektrycznych Samochody osobowe: 70% proporcjonalnie do gęstości zaludnienia 30% wzdłuż dróg z czego 9% na drogach międzynarodowych a 15% na drogach krajowych, 6% pozostałe (większe) Autobusy: 80% w dużych miastach > 100 tys mieszkańców proporcjonalnie do gęstości zaludnienia 20% wzdłuż dróg międzynarodowych Samochody ciężarowe: 50% - drogi międzynarodowe 50% drogi krajowe 7
8 Prognoza rozmieszczenia pojazdów elektrycznych w Polsce
Wykorzystane dane emisji zanieczyszczeń 9 Baza emisyjna EMEP 2015 (European Monitoring and Evaluation Programme) 0.1x0.1 stopień
Średnia % zmiana strumiania emisji Powiązanie emisji z energią i transportem cd. 40 35 30 25 20 15 SNAP1 SNAP7 10 5 0-5 2020z 2020u 2020a 2025z 2025u 2025a 2030z 2030u 2030a 10 1 0-10
Zmiany w emisjach związane z rozwojem emv 2352000,00 Emisja CO w Mg/rok 755000,00 Emisja Nox w Mg/rok 2350000,00 750000,00 2348000,00 745000,00 2346000,00 740000,00 2344000,00 2342000,00 CO 735000,00 730000,00 725000,00 NOx 2340000,00 720000,00 2338000,00 715000,00 2336000,00 710000,00 2334000,00 2020z 2020u 2020a 2025z 2025u 2025a 2030z 2030u 2030a 705000,00 2020z 2020u 2020a 2025z 2025u 2025a 2030z 2030u 2030a 11 1 1
Założenia modelowe Model GEM-AQ (Kaminski et al. 2008) Siatka globalna o zmiennej rozdzielczości z rozdzielczością 10 km w centrum domeny obliczeniowej Wyniki modelowania dla całej Europy Meteorologia z 2015 roku Scenariusze emisyjne dla 2015 (rok bazowy), 2020, 2025 i 2030 roku Po 3 scenariusze obliczeniowe dla każdego roku 12 1 2
Wyniki modelowania NO 2 Stężenia dwutlenku azotu 13 1 3
Wyniki modelowania SO 2 Stężenia dwutlenku siarki 14 1 4
Wyniki modelowania - CO Stężenia tlenku węgla 15 1 5
Dodatkowy scenariusz zastosowanie alternatywnych źródeł energii NOx Scenariusz Umiarkowany energetyka konwencjonalna NOx Scenariusz Umiarkowany alternatywne źródła energii 16 1 6
Pozostałe analizy Trend udziału emisji z sektora SNAP1 i SNAP7 w całkowitej emisji dla poszczególnych zanieczyszczeń dla 3 scenariuszy w 3 horyzontach czasowych Analiza porównawcza różnych inwentaryzacji emisji dla roku 2015 Analiza trendu zmian stężeń względem zmian emisji Mapy narażenia (diagnostyk) stężeń dla normowanych zanieczyszczeń w kontekście obowiązujących norm dla każdego horyzontu i scenariusza Pola stężeń średniorocznych do analizy skutków zdrowotnych 17 1 7
Podsumowanie Opracowane scenariusze zakładają od 400 tyś. do około 1 miliona samochodów elektrycznych w Polsce do roku 2030 Zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną jest nieliniowe (obliczone na podstawie krajowych modeli energetycznych) i zmienia się w zależności od scenariusza i roku obliczeniowego: od 7 do 36 % dla konkretnych elektrowni Zmiany w emisjach z transportu są mniejsze niż zmiany w emisjach z sektora energetycznego Różnice w stężeniach zanieczyszczeń powietrza dla scenariusza agresywnego są zauważalne w okolicach największych elektrowni i niewielkie na pozostałym obszarze kraju Brak systematycznych różnic w okolicach aglomeracji i dużych szlaków komunikacyjnych Przeważa tendencja wzrostowa, choć zauważalne są również obszary gdzie stężenia zanieczyszczeń powietrza zmalały 18 1 8
Podsumowanie cd. Przy założeniu, że zwiększone zapotrzebowanie na energię elektryczną w związku z rozwojem elektromobilności w Polsce, będzie pokrywane przez energetykę konwencjonalną, ekologiczny aspekt eksploatacji samochodów elektrycznych nie został potwierdzony przez modelowanie. Analizy dotyczą tła stężeń zanieczyszczeń w skali kraju. W przypadku obliczeń w wysokiej rozdzielczości w skali miasta niewykluczone jest uzyskanie zmniejszenia hot-spotów. 19 1 9
Dziękuję za uwagę! Efektywność energetyczna przez rozwój elektromobilnośći w polsce 00-548 Warszawa ul. Krucza 5/11D tel.: 22 37 50 525 (sekretariat) faks: 22 37 50 501 e-mail: sekretariat@ios.gov.pl 2 0 www.ios.gov.pl
Źródła danych Liczba pojazdów samochodowych i ciągników w Polsce w latach 1990-2015: http://www.pzpm.org.pl/rynek-motoryzacyjny/park-pojazdow-zarejestrowanych/tabele-park-pojazdowzarejestrowanych-w-polsce-1990-2015 Prognozowana ilości pojazdów oraz ich rozlokowanie : Zakład Modelowania Atmosfery i Klimatu IOŚ-PIB Zwiększenie zapotrzebowania na energię elektryczną: modele energetyczne WP1 Siatka emisji EMEP: http://www.ceip.at/ms/ceip_home1/ceip_home/new_emep-grid/01_grid_data_2015/ Dane z projektu generalnego pomiaru ruchu: https://www.gddkia.gov.pl/pl/2551/gpr-2015 Warstwa dróg z OSM: https://www.openstreetmap.org Mapę z liczbą ludności: https://geo.stat.gov.pl/start/-/asset_publisher/jnfjiiujcyrp/content/id/36734 Dane o ludności dużych miast: http://www.polskawliczbach.pl/najwieksze_miasta_w_polsce_pod_wzgledem_liczby_ludnosci 21 2 1