I denna rapport beskrivs en ny modell för beräkning av luftkvalitet vid småskalig biobränsleeldning. Modellen har utvecklats med stöd av Energimyndigheten och heter VEDAIR. Utvecklingsarbetet har pågått från januari 2005 till mars 2007. Bakgrunden är Biobränsle-Hälsa-Miljö projektet, som bl.a. kom fram till att emissioner från småskalig biobränsleanvändning kan ha inverkan på människors hälsa. Främsta orsaken till det är emissioner av partiklar från äldre vedpannor utan eller med för liten ackumulatortank som används som huvudsaklig uppvärmningskälla i områden med ogynnsamma meteorologiska förhållanden. SMHI deltog i projektet med att ta fram och tillämpa spridningsmodeller för partiklar och förbränningsemissioner. Målet var att skapa ett kopplat modellsystem som beskriver processer i atmosfären från regional ner till lokal skala. En av slutsatserna vid utvärderingen av BHM var att projektet ” är snubblande nära att erbjuda en fungerande modell för uppskattning av risker i en tätort och delar av densamma” [2]. Så ”snubblande nära” var vi emellertid inte eftersom vi behövde utveckla konceptet med kopplade modeller och få fram en lämplig driftmiljö. Vid utvecklingen av SIMAIR [3a, 3b], som är ett modellverktyg för bedömning av luftkvalitet i vägars närområde, löstes många av dessa problem som VEDAIR kunnat dra nytta av. Utvecklingsarbetet har skett i tre delprojekt med separata ansökningar. Regelbundna möten har hållits bl.a. sex protokollförda styrgruppsmöten med deltagare från olika myndigheter och intressenter. De olika delprojekten är: 1. VEDAIR Modell för beräkning av luftkvalitet vid småskalig biobränsleeldning, ansökan från SMHI. 2. Nationellt verktyg för att integrera sotarregistren med VEDAIR, ansökan från Kommunförbundet Dalsland och ÄFAB. 3. Validering av VEDAIR, ansökan från Institutet för tillämpad miljöforskning (ITM) vid Stockholms universitet. Denna rapport beskriver huvudsakligen del 1 ovan. Syftet med del 2 har varit att ta fram en metod för insamling och bearbetning av sotardata. Det har gjorts av Kommunförbundet Dalsland tillsammans med ÄFAB och sju Skorstensfejarmästare från Västra Götaland och Småland via det så kallade SotData projektet. Metoden innebär att inventeringsarbete görs i samband med ordinarie sotningsförrättning. En arbetsorder fylls i med information om pannor och lokaleldstäder som därefter lagras i en databas. En metod har också tagits fram för att beräkna emissioner med hjälp av dessa data. Metod används i VEDAIR och beskrivs i denna rapport. Mer om SotData projektet finns att läsa i [10]. Del 3 har inneburit att nya mätningar har gjorts i Lycksele [26]. En del av dessa data används i denna rapport och jämförs med beräknade halter med hjälp av VEDAIR. Syftet med VEDAIR är att kunna erbjuda ett verktyg för kommuner och myndigheter för bedömning av luftkvalitet i områden med faktisk eller planerad småskalig biobränsleeldning. Meningen är att kunna erbjuda ett verktyg som ger underlag för planarbete med inriktning på god luftkvalitet. Modellen är uppbyggd på liknande sätt som SIMAIR. Det som skiljer dem åt är främst de lokala spridnings- och emissionsmodellerna. För att få en effektiv driftmiljö använder VEDAIR samma servicemiljö och databaser som SIMAIR. En användare, normalt en kommun, disponerar efter inloggning en egen databasmiljö där levererad information (meteorologi, väg- och trafikdata, emissionsdata från småskalig biobränsleeldning och färdigräknade bakgrundshalter) finns lagrade. Allt arbete som användaren utför i form av uppdaterad information om småskalig biobränsleeldning lagras som personliga versioner av den levererade originaldatabasen. Likaså sparas spridningsberäkningar i form av sessioner, som kan namnges. Modellen består av flera olika delar som har kopplats samman till en helhet. För att få en realistisk beskrivning av haltvariationer görs beräkningarna i en tidsserie timme för timme av såväl emissioner, lokala föroreningshalter och bakgrundshalter. Beräkningar görs för de föroreningar som definieras av miljökvalitetsnormerna, för närvarande PM10, NO2, CO och bensen. Emissionerna från den småskaliga vedeldningen beskrivs med hjälp av en metod som tagits fram i samarbete med SP och ÄFAB. Grundkomponenter är emissionstyper, emissionsfaktorer, ackumulatortank, drift- och startfaser. Indata för emissionsberäkningarna är bl.a. fastighetens energibehov uppdelat på andelar olja, pellets, ved, flis, och elvärme. För att beskriva emissionernas tidsmässiga variationer har en generell metodik tagits fram som kan användas för att beskriva variationer som beror på sociala faktorer och/eller variationer som beror på fastighetens värmeenergibehov. För det senare används så kallade gradtimmar. Två olika lokala modeller har anpassats till VEDAIR, nämligen Dispersion-Point och Dispersion-Line. Bägge är så kallade Gaussiska spridningsmodeller, den första behandlar utsläpp från skorstenar och den andra utsläpp från vägtrafik. För att beskriva spridningsprocesserna används similaritetsteori. Vind, turbulens och spridning beräknas som funktion av skalningsparametrar som friktionshastighet, Monin-Obukhovs längdskala och den konvektiva hastighetsskalan. För starkt stabila förhållanden och vid låga vindhastigheter då turbulensen är svag domineras spridningen av horisontella vindriktningsfluktuationer (meandering) orsakat av bl.a. tvådimensionella mesoskaliga horisontella virvlar genererade av gravitationsvågor, terrängen m.m. Den laterala turbulensen beskrivs då med hjälp av empiriska uttryck och hänsyn tas till plymspridning som kan bero på vindriktningens variation timme för timme enligt metoder från Hanna [19]. En enkel fotokemisk modell har också införts i modellerna för beräkning av NO2 [20]. Dispersion-Line är en modell för ändliga linjekällor. Den skiljer sig från SIMAIRs vägtrafikmodell [3], som är en Gaussisk model för oändliga linjekällor. SIMAIRs vägtrafikmodell är giltig för raka vägar då avståndet mellan beräkningspunkten och linjekällan är mycket mindre än längden på vägen, vilket ofta är fallet då man vill göra beräkningar nära vägar. För VEDAIR där huvudintresset är halter i vedeldade bostadsområden kan avståndet till en stor väg vara större, varför den geometriska formen hos vägen kan blir betydelsefull. Den beskrivs då med hjälp av ett antal ändliga linjekällor. Bakgrundshalter delas upp i tre olika delar och på samma sätt som i SIMAIR [3] nämligen – Regionalt bidrag utland(Rbu), dvs. bidragen från alla källor utanför Sverige – Regionalt bidrag Sverige(RbS), bidragen från övriga källor i Sverige förutom aktuell tätort – Urbant bidrag(UB), föroreningar från källor inom tätorten, förutom det bostadsområde lokala beräkningar görs för. För att beräkna regionalt bidrag Sverige(RbS) och urbant bidrag(UB) används emissionsdata från SMED (http://www.smed.se/). De fält som används är vägtrafik, småhus och fritidshus samt ett totalt fält som innehåller vägtrafik, småhus och fritidshus, sjöfart och resterande emissioner som stora punktkällor. Beräkning av halter och deposition på regional skala, dvs. för Europa och hela Sverige, görs med hjälp av MATCH( Multi-scale Atmospheric transport and Chemistry) modellen [15]. Modellen drivs meteorologiskt av väderprognosmodellen HIRLAM (High Resolution Limited Area Model) och använder ett 44x44 km beräkningsrutnät över Europa. Emissioner tas från EMEPs 50x50 km inventering för Europa och för Sverige med emissionsdata från SMEDs 1x1 km inventering. De regionala bakgrundshalterna beräknas för varje kommun i Sverige med hjälp av sammanvägd information från MATCH Europa, MATCH Sverige och från kontinuerliga mätningar vid regionala bakgrundsstationer. Undantaget är för partiklar (PM10) då enbart mätdata används. Orsaken till det är att MATCH-modellen ännu inte inkluderat bildningen av sekundära organiska aerosoler. Bakgrundshalter av PM10 beräknas därför förenklat med hjälp av objektiv analys (2D-var teknik) från uppmätta värden i tre bakgrundsstationer nämligen Vavihill, Aspvreten och Vindeln. Det urbana bakgrundsbidraget beräknas med hjälp av en urban modell liknande den som utvecklats för Köpenhamn [16]. Modellen avser främst marknära utsläpp, t.ex. från vägtrafik och småskalig biobränsleeldning. För att också inkludera utsläpp från höga källor har modellen kompletterats med en Gaussisk plymmodel. I rapporten jämförs beräkningsresultat från VEDAIR med PM10 mätningar från bostadsområdet Forsdala i Lycksele. Mätningarna har gjorts av ITM under två vinterperioder, den första på ca tre månader under dec 2001 till mars 2002 [25] och den andra på ca 2.5 månader under jan 2006 till mars 2006 [26]. Bägge perioderna liknar varandra med relativt kraftiga lokala haltbidrag då det är kallt och obetydliga lokala bidrag då det varmt. VEDAIR beskriver dessa data relativt väl.

This report describes a new internet tool for evaluation of air quality in residential areas with small scale wood-combustion. The work has been sponsored by the Swedish Energy Agency and the internet tool is called VEDAIR. The background is a four-year’s research program (2001-2004) called Biomass Combustion Health and Environment. Some conclusions from this program were that emissions from small scale wood-combustion can influence human health manly due to high emitting old wood stoves during cold whether conditions and that the air quality in such areas can improve significantly if old wood stoves were replaced by modern woodboilers attached to a storage tank or with a pellet boiler.