NTM:s analysmodell för godstransporter
Åke Sjödin, IVL
www.ntmcalc.org
"All models are wrong.....
..... but some are useful"
Box, George E. P.; Norman R. Draper (1987). Empirical Model-Building and Response Surfaces. Wiley. pp. p. 424.
"Don't fall in love with your model"
("it will not love you back...")
Cross, M. Moscardini, A. O. (1985). Learning the Art of Mathematical Modelling. John Wiley & Sons, Chichester
www.ntmcalc.org
Vad är egentligen "NTM:s analysmodell
för godstransporter"?
• Flera modeller – "state-of-the art"
• Beräkningsmetoder och data med underliggande
metoddokument
• Användarvänliga beräkningsverktyg
• Modulorienterat – enkelt komplettera/byta ut
• LCI/LCA-perspektiv
• Anpassning till internationell standard
• Kontinuerlig utveckling – ex. osäkerhetsanalys
• Mer än bara godstransporter –
persontransporter, bränslen, upphandling....
www.ntmcalc.org
NTM:s beräkningsverktyg för
energianvändning och emissioner
• NTMCalc Goods – Basic/Professional/Metodik
• NTMCalc Travel – Basic/Professional/Metodik
• NTMCalc Fuels – Basic/Professional/Metodik
• NTMCalc Procurement – Check list/Guidelines
www.ntmcalc.org
NTMCalc Goods - översikt
Version
Web
Basic
Professional
Metoder alla trafikslag
1.0
www.ntm.a.se
N/A
2002
Kontinuerlig uppdatering
2.0
www.ntmcalc.org
2009
2005
Kontinuerlig uppdatering
3.0
www.ntmcalc.org
2011
2011
Kontinuerlig uppdatering
Basic:
- Default-data baserade på antaganden om motor, fyllnadsgrad, bf etc.
- Baseras på NTM:s metoddokument
- Data inkluderar LCI-data
Professional:
- Användarspecifika indata
- Web-service gränssnitt
www.ntmcalc.org
Väg
• Tio olika lastbilskategorier
differentierade efter vikt/storlek
• Varje lastbilskategori uppdelad i
Euroklass (1-6)
• Defaultvärden för lastkapacitet,
fyllnadsgrad, bränsleförbrukning
och emissionsprestanda
• Bränsleförbrukningsfaktorer och
emissionsfaktorer från ARTEMIS
Road Model......
www.ntmcalc.org
ARTEMIS Road Model
Pollutant
HC
CO
NOx
CO2m
FC
PMm
CO2
Methane
NMHC
Pb
SO2
N2O
Size Class
RT <=7,5t
Emission Concept
HDV-Diesel-PreEuro
RT >7,5-12t
HDV-Diesel-Euro-1
RT >12-14t
HDV-Diesel-Euro-2
RT >14-20t
HDV-Diesel-Euro-3
RT >20-26t
HDV-Diesel-Euro-4
RT >26-28t
HDV-Diesel-Euro-5
RT >28-32t
HDV-Diesel-Euro-6
NH3
Benzene
Toluene
Xylene
PAH (sum)
PM_surface_area
PM_nr_total
PM_nr_<50nm
PM_nr_50_100nm
PM_nr_100_1000nm
1,3-butadiene
acetaldehyde
acrolein
benzo[a]pyrene_gaseous
ethylbenzene
formaldehyde
hexane
Sum of priority VOCs
RT >32t
TT/AT <=7,5t
TT/AT >7,5t-14t
TT/AT >14-20t
TT/AT >20-28t
TT/AT >28-34t
TT/AT >34-40t
TT/AT >40-50t
TT/AT >50-60t
TT/AT >60t
Sum of 6 PAH's
www.ntmcalc.org
Järnväg
Beräkningsmetoder och data för diesel och eldrivna
godståg hämtade från EcoTransIT, baserade på tågets
totalvikt, topografin samt fyra typer av gods:
•
bulkgods
•
volymgods
•
"genomsnittligt gods"
•
gods transporterat med "shuttle train"
www.ntmcalc.org
Sjöfart
• Sju olika fartygskategorier:
– tanker
- kylfartyg
– bulk dry
- Ro/Ro-fartyg
– general cargo
- Ro/Pax-färja
– containerfartyg
• Olika storleks/viktsklasser per fartygskategori
• Fyra typer av huvudmotorer – lågvarvs, medelvarvs
och högvarvs diesel, samt ångturbin
• Tre typer av bränsle – råolja, marindiesel och marin
gasolja
• Default bränsle- och emissionsfaktorer för varje
fartyg/motor/bränslekombination
• Default fyllnadsgrader för varje kombination av
fartygskategori/viktsklass
www.ntmcalc.org
Flyg
• ≤100 flygplanstyper– både jet- och propellerdrivna och inklusive renodlade passagerarplan
• Två huvudtyper av flygplan beroende på användning
och konfiguration: rena fraktflygplan respektive
kombinerade passagerarplan och fraktflygplan
("belly freighter")
• Bränsleförbruknings- och emissionsfaktorer
beräknade av FOI med PIANO-modellen
www.ntmcalc.org
NTMCalc Basic 2.0
http://www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
www.ntmcalc.org
Utveckling av NTMCalc 3.0 Professional
•
Utvecklingsprojekt 2008 – 2011
•
Samarbete mellan IVL, WSP, FOI och NTM
•
Finansiärer:
www.ntmcalc.org
User
Customer
API (public)
Transport chain
NTMCalc 3.0 Basic
API (intranet)
Distance
Transport chain
www.ntm.x
NTMCalc 3.0 Professional
User
Actual LCU
factors
Software
Actual
distances
Transport chain
interface
www.ntm.x
calculation
NTMCalc 3.0 Professional
Fuels
- A shipment
Truck
- One distance
Train
Calculation
Air
- One vehicle/vessel
- A fuel consumption
Sea
- A load factor
Methods
Methods
Methods
Methods
Methods
Fuels
Road
Sea
Rail
Air
Vehicle
Vessel
Train
Aircraft
Methods
Distances
www.ntmcalc.org
Osäkerhetsanalys
Två olika typer av beräkningsfall för en transportkedja:
1.
Dålig kännedom om transporten defaultvärden måste användas
2.
God kännedom om transporten –
defaultvärden behöver ej användas
www.ntmcalc.org
Varför osäkerhetsanalys?
• Mått på kvaliteten i resultaten
• Hur ser resultatens spridning (fördelning) ut
• Största bidragande variablerna till osäkerheten i
resultaten (dvs viktigast att höja kvaliteten på i
indata)
• Kvaliteten på indata bestämmer kvaliteten på
resultaten!
• Användaren kan därmed påverka osäkerhetsintervallen (kvaliteten)
www.ntmcalc.org
Osäkerhetsanalys – fall 1.
Exempel för lastbilstransport:
•
Variera fyllnadsgrad
•
Variera bilstorlek
•
Variera Euroklass
•
Variera distans
•
Variera vägtyp
•
Variera "level of service"
Variationen av alla indataparametrar → variation i
utdata/resultat, t ex x±y kg CO2 för hela
transporten
www.ntmcalc.org
Osäkerhetsanalys – Fall 1.
Exempel på resultat:
Lastbil
Flyg
Flyg
Flyg
Flyg
Lastbil
Lastbil
Lastbil
Summa
Shanghai Service Center
Shanghai Airport
Shanghai Airport
Leipzig
Shanghai Airport
Arlanda
Västerås
Köpenhamn
Shanghai Airport
Köpenhamn
Leipzig
Arlanda
Arlanda
Västerås
Insjön
Västerås
CO2/år
Gods/år
[ton]
MAX [ton] MIN [ton] Genomsnitt
5.1115
0.126
0.024
0.08
0.0001
0.007
0.003
0.01
5.1095
32
15
23.68
5.1095
8
4
5.77
0.0005
0.00
0.00
0.00
5.1100
0.09
0.02
0.05
5.1101
0.16
0.04
0.10
0.0001
0.00
0.00
0.00
26
40
19
30
(+/-)
(+/-) [%]
0.05
67%
0.00
35%
8.30
35%
1.96
34%
0.00
35%
0.03
60%
0.06
60%
0.00
60%
10.4
35%
www.ntmcalc.org
Osäkerhetsanalys – Fall 2. (enligt IPCC)
• "Tier 1"
– Antaganden om normalfördelade ingångsvariabler
– Experter ansätter osäkerhetsintervall, t ex X±15% (±2
standardavvikelser)
– Förutsätter oberoende mellan variabler
– Enklare matematiska formler, kräver mindre utveckling
• "Tier 2"
– Ansätter fördelning till varje variabel (t ex lognormal,
gamma)
– Ta hänsyn till beroende mellan variabler
– Simulerar osäkerhetsintervall m h a datorprogram
– Kräver större utveckling
www.ntmcalc.org
Räkneexempel
Gods 35 ton med lastbil (Euro 4, diesel) och fartyg
(Coastal Cargo)
Lastbil
Fartyg
Cargo capacity
40
2380
Distance
500
5000
Distance Urban
20%
10
Fuel consumption,
Urban resp Rural
0.78 resp
0.54
10
Emission factor NOx,
Urban resp Rural
15.2 resp
15.0
0.429
Shipment weight
35
35
2
Load factor, %
100
70
20
Ansatt
osäkerhet
(±%)
2
15
www.ntmcalc.org
Tier 1 – Räkneexempel, forts.
Gods 35 ton med lastbil (Euro 4, diesel) och fartyg
(Coastal Cargo)
Total NOx
NOx allocated to
cargo, with
uncertainty
interval
Lastbil
4.4
3.9 kg ± 29%
Fartyg
5104.0
107.2 kg ± 25%
5108.4
111.1 kg ± 24%
Sum
'Störst bidrag till totala osäkerheten har Load factor för
fartyg (63% bidrag) och EF NOx för fartyg (36% bidrag)'
www.ntmcalc.org
Tack för uppmärksamheten!
www.ntmcalc.org