Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa: Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset

Mikael Ohlström, Eemeli Tsupari, Antti Lehtilä, Taisto Raunemaa

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Julkaisuun on koottu uudet mittaus- ja tutkimustulokset Suomen polttoperäisistä primääripien-hiukkasista ja niiden päästökertoimista (PM2,5 ja PM1) sekä eri vähennystekniikoiden vaikutukset pienhiukkaspäästöihin ja niiden ominaisuuksiin ja arvioitu vähennystoimenpiteiden kustannuksia. Tiedot on liitetty VTT:ssa käytössä olevaan IEA:n ETSAP-yhteistyössä kehitettyyn TIMES-energiajärjestelmämalliin, jolla voidaan arvioida päästöjen kustannustehokasta rajoittamista ja rajoittamisen vaikutuksia muihin ilmapäästöihin. Erityisesti keskityttiin kotimaisiin polttoaineisiin (puuhun, turpeeseen, jätteenpolttoon). Hankkeessa yhdistettiin tietämys pienhiukkasten päästöistä eri prosesseissa (polttoaineet, polttotekniikat, rajoitustekniikat, laitoskokoluokat, teollisuusprosessit jne.) energiajärjestelmämallinnukseen ja skenaariotarkasteluihin siitä, miten Suomen energia- ja teollisuusjärjestelmä tulee muuttumaan Kioton 1. velvoitekauden ja oletettujen myöhempien velvoitekausien rajoitusten alaisena. Työssä hyödynnettiin uusimpia kansallisen ilmasto- ja energiastrategian taustaksi talvella 2005 tehtyjä VTT:n skenaarioita ja niiden lähtöoletuksia. Suurkattiloilla ja öljypoltossa ovat PM2,5-pienhiukkasten ominaispäästöt parhaimmillaan alle sadasosa 10-50 kW:n puukattiloiden ja tulisijojen päästömääristä (tasot n. 0,5-50 mg/MJ vs. 50-600 mg/MJ). Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin käytetystä hiukkaserotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Pienhiukkasten erottamiseksi savukaasusta letkusuodatin on kaikkein tehokkain erotuslaite. Tuoreiden mittausten perusteella voidaan sanoa, ettei niistä juuri pääse PM1-pienhiukkasia läpi (massasta 1-10 %), vaan hiukkaspäästö muodostuu lähinnä suodattimesta tai savukaasukanavistosta irtoavista karkeista partikkeleista tai materiaalista. Työssä arvioitiin lisäksi erotuslaitteiden erotusasteita sekä investointi- ja käyttökustannuksia. PM2,5-pienhiukkaspäästöt vähenevät eri skenaarioissa vuoden 2002 tasosta 15-21 % vuoteen 2010 mennessä ja 30-38 % vuoteen 2020 mennessä, vaikka Suomen primäärienergian kokonaiskulutus nousee kaikissa skenaarioissa selvästi. Kasvihuonekaasujen rajoittaminen nopeuttaa jonkin verran päästöjen vähenemistä. Bioenergian käytön lisäys kohdistuu pääasiassa lämpö- ja voimalaitoksiin, joissa puun polton hiukkaspäästöt eivät oletusten mukaan poikkea merkittävästi fossiilisten polttoaineiden tai turpeen päästöistä, kun käytössä on tehokkaat hiukkaserotuslaitteet, kuten sähkösuodatin ja kuitusuodatin. Hiilidioksidin päästökauppa vaikuttaa hiukkaspäästöihin epäsuorasti päästöoikeuksien hinnan kautta. Jos hinta jää alhaiseksi, päästöoikeuksia kannattaa ostaa Suomeen runsaasti, jolloin päästöjen kehitys on vuoteen 2015 saakka lähellä perusskenaarion kehitystä. Korkeammilla päästö-oikeuksien hinnoilla hiukkaspäästöjen kehitys on lähempänä kotimaisiin toimiin perustuvaa rajoitusskenaariota (Kioto) ja jää Kioton 1. jakson jälkeen jo sen alapuolelle. Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukaisessa UEO-skenaariossa puun pienpolton runsas lisääminen johtaa hiukkaspäästöjen vähenemisen hidastumiseen, mutta tämän vaikutus päästöjen kokonaistaseeseen on melko pieni.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages97
ISBN (Electronic)951-38-6721-8
ISBN (Print)951-38-6720-X
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2300
ISSN1235-0605

Fingerprint

Valsartan
Greenhouse Effect
Finland
Gases

Keywords

  • fine particles
  • particulate emissions
  • PM2.5
  • PM1
  • greenhouse gas emissions
  • energy production
  • industry
  • small-scale wood burning
  • scenarios
  • emissions reduction

Cite this

Ohlström, M., Tsupari, E., Lehtilä, A., & Raunemaa, T. (2005). Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa: Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2300
Ohlström, Mikael ; Tsupari, Eemeli ; Lehtilä, Antti ; Raunemaa, Taisto. / Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa : Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 97 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2300).
@book{ee5d2e323ada4867a4bb5f072420f945,
title = "Pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t ja niiden v{\"a}hent{\"a}mismahdollisuudet Suomessa: Kasvihuonekaasup{\"a}{\"a}st{\"o}jen rajoittamisen vaikutukset",
abstract = "Julkaisuun on koottu uudet mittaus- ja tutkimustulokset Suomen polttoper{\"a}isist{\"a} prim{\"a}{\"a}ripien-hiukkasista ja niiden p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimista (PM2,5 ja PM1) sek{\"a} eri v{\"a}hennystekniikoiden vaikutukset pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}ihin ja niiden ominaisuuksiin ja arvioitu v{\"a}hennystoimenpiteiden kustannuksia. Tiedot on liitetty VTT:ssa k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} olevaan IEA:n ETSAP-yhteisty{\"o}ss{\"a} kehitettyyn TIMES-energiaj{\"a}rjestelm{\"a}malliin, jolla voidaan arvioida p{\"a}{\"a}st{\"o}jen kustannustehokasta rajoittamista ja rajoittamisen vaikutuksia muihin ilmap{\"a}{\"a}st{\"o}ihin. Erityisesti keskityttiin kotimaisiin polttoaineisiin (puuhun, turpeeseen, j{\"a}tteenpolttoon). Hankkeessa yhdistettiin tiet{\"a}mys pienhiukkasten p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a} eri prosesseissa (polttoaineet, polttotekniikat, rajoitustekniikat, laitoskokoluokat, teollisuusprosessit jne.) energiaj{\"a}rjestelm{\"a}mallinnukseen ja skenaariotarkasteluihin siit{\"a}, miten Suomen energia- ja teollisuusj{\"a}rjestelm{\"a} tulee muuttumaan Kioton 1. velvoitekauden ja oletettujen my{\"o}hempien velvoitekausien rajoitusten alaisena. Ty{\"o}ss{\"a} hy{\"o}dynnettiin uusimpia kansallisen ilmasto- ja energiastrategian taustaksi talvella 2005 tehtyj{\"a} VTT:n skenaarioita ja niiden l{\"a}ht{\"o}oletuksia. Suurkattiloilla ja {\"o}ljypoltossa ovat PM2,5-pienhiukkasten ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}t parhaimmillaan alle sadasosa 10-50 kW:n puukattiloiden ja tulisijojen p{\"a}{\"a}st{\"o}m{\"a}{\"a}rist{\"a} (tasot n. 0,5-50 mg/MJ vs. 50-600 mg/MJ). Pienhiukkasten ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}t riippuvat voimakkaimmin k{\"a}ytetyst{\"a} hiukkaserotuslaitteistosta. K{\"a}ytetyll{\"a} polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yht{\"a} suurta vaikutusta. Pienhiukkasten erottamiseksi savukaasusta letkusuodatin on kaikkein tehokkain erotuslaite. Tuoreiden mittausten perusteella voidaan sanoa, ettei niist{\"a} juuri p{\"a}{\"a}se PM1-pienhiukkasia l{\"a}pi (massasta 1-10 {\%}), vaan hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o} muodostuu l{\"a}hinn{\"a} suodattimesta tai savukaasukanavistosta irtoavista karkeista partikkeleista tai materiaalista. Ty{\"o}ss{\"a} arvioitiin lis{\"a}ksi erotuslaitteiden erotusasteita sek{\"a} investointi- ja k{\"a}ytt{\"o}kustannuksia. PM2,5-pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t v{\"a}henev{\"a}t eri skenaarioissa vuoden 2002 tasosta 15-21 {\%} vuoteen 2010 menness{\"a} ja 30-38 {\%} vuoteen 2020 menness{\"a}, vaikka Suomen prim{\"a}{\"a}rienergian kokonaiskulutus nousee kaikissa skenaarioissa selv{\"a}sti. Kasvihuonekaasujen rajoittaminen nopeuttaa jonkin verran p{\"a}{\"a}st{\"o}jen v{\"a}henemist{\"a}. Bioenergian k{\"a}yt{\"o}n lis{\"a}ys kohdistuu p{\"a}{\"a}asiassa l{\"a}mp{\"o}- ja voimalaitoksiin, joissa puun polton hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t eiv{\"a}t oletusten mukaan poikkea merkitt{\"a}v{\"a}sti fossiilisten polttoaineiden tai turpeen p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a}, kun k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} on tehokkaat hiukkaserotuslaitteet, kuten s{\"a}hk{\"o}suodatin ja kuitusuodatin. Hiilidioksidin p{\"a}{\"a}st{\"o}kauppa vaikuttaa hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}ihin ep{\"a}suorasti p{\"a}{\"a}st{\"o}oikeuksien hinnan kautta. Jos hinta j{\"a}{\"a} alhaiseksi, p{\"a}{\"a}st{\"o}oikeuksia kannattaa ostaa Suomeen runsaasti, jolloin p{\"a}{\"a}st{\"o}jen kehitys on vuoteen 2015 saakka l{\"a}hell{\"a} perusskenaarion kehityst{\"a}. Korkeammilla p{\"a}{\"a}st{\"o}-oikeuksien hinnoilla hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}jen kehitys on l{\"a}hemp{\"a}n{\"a} kotimaisiin toimiin perustuvaa rajoitusskenaariota (Kioto) ja j{\"a}{\"a} Kioton 1. jakson j{\"a}lkeen jo sen alapuolelle. Uusiutuvien energial{\"a}hteiden edist{\"a}misohjelman mukaisessa UEO-skenaariossa puun pienpolton runsas lis{\"a}{\"a}minen johtaa hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}jen v{\"a}henemisen hidastumiseen, mutta t{\"a}m{\"a}n vaikutus p{\"a}{\"a}st{\"o}jen kokonaistaseeseen on melko pieni.",
keywords = "fine particles, particulate emissions, PM2.5, PM1, greenhouse gas emissions, energy production, industry, small-scale wood burning, scenarios, emissions reduction",
author = "Mikael Ohlstr{\"o}m and Eemeli Tsupari and Antti Lehtil{\"a} and Taisto Raunemaa",
note = "Project code: C3SU00675",
year = "2005",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-6720-X",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "2300",
address = "Finland",

}

Ohlström, M, Tsupari, E, Lehtilä, A & Raunemaa, T 2005, Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa: Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 2300, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa : Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset. / Ohlström, Mikael; Tsupari, Eemeli; Lehtilä, Antti; Raunemaa, Taisto.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 97 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2300).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa

T2 - Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset

AU - Ohlström, Mikael

AU - Tsupari, Eemeli

AU - Lehtilä, Antti

AU - Raunemaa, Taisto

N1 - Project code: C3SU00675

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Julkaisuun on koottu uudet mittaus- ja tutkimustulokset Suomen polttoperäisistä primääripien-hiukkasista ja niiden päästökertoimista (PM2,5 ja PM1) sekä eri vähennystekniikoiden vaikutukset pienhiukkaspäästöihin ja niiden ominaisuuksiin ja arvioitu vähennystoimenpiteiden kustannuksia. Tiedot on liitetty VTT:ssa käytössä olevaan IEA:n ETSAP-yhteistyössä kehitettyyn TIMES-energiajärjestelmämalliin, jolla voidaan arvioida päästöjen kustannustehokasta rajoittamista ja rajoittamisen vaikutuksia muihin ilmapäästöihin. Erityisesti keskityttiin kotimaisiin polttoaineisiin (puuhun, turpeeseen, jätteenpolttoon). Hankkeessa yhdistettiin tietämys pienhiukkasten päästöistä eri prosesseissa (polttoaineet, polttotekniikat, rajoitustekniikat, laitoskokoluokat, teollisuusprosessit jne.) energiajärjestelmämallinnukseen ja skenaariotarkasteluihin siitä, miten Suomen energia- ja teollisuusjärjestelmä tulee muuttumaan Kioton 1. velvoitekauden ja oletettujen myöhempien velvoitekausien rajoitusten alaisena. Työssä hyödynnettiin uusimpia kansallisen ilmasto- ja energiastrategian taustaksi talvella 2005 tehtyjä VTT:n skenaarioita ja niiden lähtöoletuksia. Suurkattiloilla ja öljypoltossa ovat PM2,5-pienhiukkasten ominaispäästöt parhaimmillaan alle sadasosa 10-50 kW:n puukattiloiden ja tulisijojen päästömääristä (tasot n. 0,5-50 mg/MJ vs. 50-600 mg/MJ). Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin käytetystä hiukkaserotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Pienhiukkasten erottamiseksi savukaasusta letkusuodatin on kaikkein tehokkain erotuslaite. Tuoreiden mittausten perusteella voidaan sanoa, ettei niistä juuri pääse PM1-pienhiukkasia läpi (massasta 1-10 %), vaan hiukkaspäästö muodostuu lähinnä suodattimesta tai savukaasukanavistosta irtoavista karkeista partikkeleista tai materiaalista. Työssä arvioitiin lisäksi erotuslaitteiden erotusasteita sekä investointi- ja käyttökustannuksia. PM2,5-pienhiukkaspäästöt vähenevät eri skenaarioissa vuoden 2002 tasosta 15-21 % vuoteen 2010 mennessä ja 30-38 % vuoteen 2020 mennessä, vaikka Suomen primäärienergian kokonaiskulutus nousee kaikissa skenaarioissa selvästi. Kasvihuonekaasujen rajoittaminen nopeuttaa jonkin verran päästöjen vähenemistä. Bioenergian käytön lisäys kohdistuu pääasiassa lämpö- ja voimalaitoksiin, joissa puun polton hiukkaspäästöt eivät oletusten mukaan poikkea merkittävästi fossiilisten polttoaineiden tai turpeen päästöistä, kun käytössä on tehokkaat hiukkaserotuslaitteet, kuten sähkösuodatin ja kuitusuodatin. Hiilidioksidin päästökauppa vaikuttaa hiukkaspäästöihin epäsuorasti päästöoikeuksien hinnan kautta. Jos hinta jää alhaiseksi, päästöoikeuksia kannattaa ostaa Suomeen runsaasti, jolloin päästöjen kehitys on vuoteen 2015 saakka lähellä perusskenaarion kehitystä. Korkeammilla päästö-oikeuksien hinnoilla hiukkaspäästöjen kehitys on lähempänä kotimaisiin toimiin perustuvaa rajoitusskenaariota (Kioto) ja jää Kioton 1. jakson jälkeen jo sen alapuolelle. Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukaisessa UEO-skenaariossa puun pienpolton runsas lisääminen johtaa hiukkaspäästöjen vähenemisen hidastumiseen, mutta tämän vaikutus päästöjen kokonaistaseeseen on melko pieni.

AB - Julkaisuun on koottu uudet mittaus- ja tutkimustulokset Suomen polttoperäisistä primääripien-hiukkasista ja niiden päästökertoimista (PM2,5 ja PM1) sekä eri vähennystekniikoiden vaikutukset pienhiukkaspäästöihin ja niiden ominaisuuksiin ja arvioitu vähennystoimenpiteiden kustannuksia. Tiedot on liitetty VTT:ssa käytössä olevaan IEA:n ETSAP-yhteistyössä kehitettyyn TIMES-energiajärjestelmämalliin, jolla voidaan arvioida päästöjen kustannustehokasta rajoittamista ja rajoittamisen vaikutuksia muihin ilmapäästöihin. Erityisesti keskityttiin kotimaisiin polttoaineisiin (puuhun, turpeeseen, jätteenpolttoon). Hankkeessa yhdistettiin tietämys pienhiukkasten päästöistä eri prosesseissa (polttoaineet, polttotekniikat, rajoitustekniikat, laitoskokoluokat, teollisuusprosessit jne.) energiajärjestelmämallinnukseen ja skenaariotarkasteluihin siitä, miten Suomen energia- ja teollisuusjärjestelmä tulee muuttumaan Kioton 1. velvoitekauden ja oletettujen myöhempien velvoitekausien rajoitusten alaisena. Työssä hyödynnettiin uusimpia kansallisen ilmasto- ja energiastrategian taustaksi talvella 2005 tehtyjä VTT:n skenaarioita ja niiden lähtöoletuksia. Suurkattiloilla ja öljypoltossa ovat PM2,5-pienhiukkasten ominaispäästöt parhaimmillaan alle sadasosa 10-50 kW:n puukattiloiden ja tulisijojen päästömääristä (tasot n. 0,5-50 mg/MJ vs. 50-600 mg/MJ). Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin käytetystä hiukkaserotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Pienhiukkasten erottamiseksi savukaasusta letkusuodatin on kaikkein tehokkain erotuslaite. Tuoreiden mittausten perusteella voidaan sanoa, ettei niistä juuri pääse PM1-pienhiukkasia läpi (massasta 1-10 %), vaan hiukkaspäästö muodostuu lähinnä suodattimesta tai savukaasukanavistosta irtoavista karkeista partikkeleista tai materiaalista. Työssä arvioitiin lisäksi erotuslaitteiden erotusasteita sekä investointi- ja käyttökustannuksia. PM2,5-pienhiukkaspäästöt vähenevät eri skenaarioissa vuoden 2002 tasosta 15-21 % vuoteen 2010 mennessä ja 30-38 % vuoteen 2020 mennessä, vaikka Suomen primäärienergian kokonaiskulutus nousee kaikissa skenaarioissa selvästi. Kasvihuonekaasujen rajoittaminen nopeuttaa jonkin verran päästöjen vähenemistä. Bioenergian käytön lisäys kohdistuu pääasiassa lämpö- ja voimalaitoksiin, joissa puun polton hiukkaspäästöt eivät oletusten mukaan poikkea merkittävästi fossiilisten polttoaineiden tai turpeen päästöistä, kun käytössä on tehokkaat hiukkaserotuslaitteet, kuten sähkösuodatin ja kuitusuodatin. Hiilidioksidin päästökauppa vaikuttaa hiukkaspäästöihin epäsuorasti päästöoikeuksien hinnan kautta. Jos hinta jää alhaiseksi, päästöoikeuksia kannattaa ostaa Suomeen runsaasti, jolloin päästöjen kehitys on vuoteen 2015 saakka lähellä perusskenaarion kehitystä. Korkeammilla päästö-oikeuksien hinnoilla hiukkaspäästöjen kehitys on lähempänä kotimaisiin toimiin perustuvaa rajoitusskenaariota (Kioto) ja jää Kioton 1. jakson jälkeen jo sen alapuolelle. Uusiutuvien energialähteiden edistämisohjelman mukaisessa UEO-skenaariossa puun pienpolton runsas lisääminen johtaa hiukkaspäästöjen vähenemisen hidastumiseen, mutta tämän vaikutus päästöjen kokonaistaseeseen on melko pieni.

KW - fine particles

KW - particulate emissions

KW - PM2.5

KW - PM1

KW - greenhouse gas emissions

KW - energy production

KW - industry

KW - small-scale wood burning

KW - scenarios

KW - emissions reduction

M3 - Report

SN - 951-38-6720-X

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Ohlström M, Tsupari E, Lehtilä A, Raunemaa T. Pienhiukkaspäästöt ja niiden vähentämismahdollisuudet Suomessa: Kasvihuonekaasupäästöjen rajoittamisen vaikutukset. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2005. 97 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 2300).