Bepalen depositiebijdrage en groeibehoefte Railverkeer

Versie: 
17-03-2017

In het kort
Monitor berekent de depositiebijdrage en groeibehoefte van railverkeer in de referentiesituatie (2014), 2015 en de toekomstige situaties (2020 en 2030) conform de methodiek die wordt toegepast bij niet-verfijnde sectoren.

De groeibehoefte in 2020 (uitgedrukt in depositie) is vervolgens structureel opgehoogd. Deze ophoging betreft een extra reservering voor rail-infraprojecten (inclusief het gebruik van emplacementen), en is verwerkt in zowel de totale depositie als de depositieruimte. Vanwege deze ophoging wordt de sector ‘railverkeer’ beschouwd als een verfijnde sector.

Uitgangspunt voor de ophoging van de groeibehoefte is de aanname dat de extra reservering voor rail-infraprojecten een omvang dient te hebben van 5 mol/ha/jaar direct langs het spoor (trajecten voor dieseltreinen), afnemend met de afstand tot het spoor uitgaande van een verspreidingsprofiel dat representatief is voor railverkeer. Monitor is hierbij uitgegaan van een zogenoemde bron-rekenpunt-matrix (source-receptor matrix, SRMatrix).

De ontwikkelingsbehoefte van rail-infraprojecten (som van de niet-verfijnde groei en de ophoging) is gelijk aan de totale groeibehoefte. Omdat het prioritaire projecten betreft, is er voor deze projecten ontwikkelingruimte gereserveerd in segment 1.

Bepalen autonome depositiebijdrage en groeibehoefte
De depositiebijdrage en groeibehoefte van railverkeer in de referentiesituatie (2014), 2015 en de toekomstige situaties (2020 en 2030) is bepaald conform de methodiek die wordt toegepast bij niet-verfijnde sectoren. Deze depositiebijdrage en groeibehoefte is in deze factsheet gedefinieerd als autonome depositiebijdrage en groeibehoefte.

De autonome depositiebijdrage van het spoor is berekend op basis van de emissies NOX en NH3 op het spoor waarvan het RIVM uitgaat in de GCN/GDN ronde 2016 (GCN sector 3700).

De totale emissies en ruimtelijke verdeling van de RIVM emissies in het jaar 2013 vormen hierbij de basis (2013 is het basisjaar van de emissies in de Emissiregiostratie). In onderstaande tabel zijn de totale emissies NOX en NH3 in 2013 weergegeven.

Stof Sectoremissie 2013 Verschil tov 2012
NOX 1.57 kton/jaar + 5%
NH3 0.28 ton/jaar + 4%

De emissies voor 2014, 2020 en 2030 zijn bepaald aan de hand van RIVM schaalfactoren (BBR, hoge economische groei, GCN sector 3700). In deze schaalfactoren zijn twee ontwikkelingen verwerkt. Ten eerste de ontwikkeling van de emissie per activiteit (bijvoorbeeld de omvang van de emissie per gereden kilometer), en ten tweede de ontwikkeling van het aantal activiteiten (bijvoorbeeld het gereden aantal kilometers). De gehanteerde schaalfactoren per stof en zichtjaar zijn aangegeven in onderstaande tabel. De emissies voor 2015 zijn bepaald op basis van lineaire interpolatie tussen 2014 en 2020.

Stof Schaalfactor 2014 Schaalfactor 2020 Schaalfactor 2030
NOX 0,993 0.937 0.925
NH3 0.993 0.939 0.936

Onder het regime van de PAS is alleen ontwikkelingsruimte nodig voor uitbreiding van een bestaande of nieuwe activiteit. Om een inschatting te maken van de autonome groeibehoefte in 2020 en 2030 is uitgegaan van de toename van stikstofdepositie als gevolg van economische ontwikkeling, zoals ingeschat door het RIVM. Hiertoe is het verschil bepaald tussen de schaalfactoren met hoge economische groei (ABR, 2.5%) en de schaalfactoren zonder economische groei (POR, 0%). Het resultaat (de zogenoemde groeifactor) is weergegeven in onderstaande tabel.

Stof Groeifactor 2020 Groeifactor 2030
NOX 0.0918 0.2806
NH3 0.0893 0.2846

Bepalen reservering voor rail-infra projecten met source-receptor-matrix
Monitor berekent de extra reservering voor rail-infraprojecten (in mol/hectare/jaar) per hexagoon in 2020 met de volgende formule:



Reserveringi = Reservering depositie op rekenpunt i (mol/hectare/jaar)
Reservering= Maximale reservering depositie (5 mol/hectare/jaar) op minimale afstand tot het spoor (20 meter) 
Depositiei = Berekende depositie in source-receptor-matrix (SRMatrix) op rekenpunt i, afhankelijk van xi, z0i en Mi
x= Kortste afstand van locatie rekenpunt (i) loodrecht naar spoorweg (m)
z0,i = Ruwheidslengte van locatie rekenpunt i (m)
Mi = Meteorologische condities op locatie rekenpunt (i)
Depositie0 = Berekende depositie in source-receptor-matrix (SRMatrix) op minimale afstand van het spoor (20 meter), afhankelijk van z0,0 en Mi
z0,0 = Ruwheidslengte ter hoogte van emissiepunt op spoorweg op kortste afstand van het rekenpunt i (m)

Om voor elk hexagoon in Nederland te kunnen bepalen welke depositiewaarden (depositiei en depositie0) van toepassing zijn bij het bepalen van de correctiefactor, is een zogenoemde source-receptor-matrix (SRMatrix) opgesteld. Deze matrix geeft waarden voor de depositiebijdrage op verschillende afstanden tot het spoor (verspreidingsprofielen) voor verschillende combinaties van:

  • de oriëntatie van het rekenpunt ten opzichte van het spoor (36 windsectoren)
  • meteorologische condities (6 meteorologische regio’s)
  • de lokale terreinruwheid (10 representatieve ruwheidwaarden, z0 waarden, die zijn afgeleid van de procentuele verdeling van de ruwheidklassen over alle hectares in Natura 2000-gebied binnen 10 km van een spoorlijn: zie onderstaande tabel).
z0 waarden Verdeling
1 mm 9.7 %
14 mm 4.0 %
30 mm 9.3 %
52 mm 7.3 %
92 mm 7.5 %
179 mm 7.7 %
353 mm 7.3 %
579 mm 7.2 %
740 mm 11.4 %
1600 mm 0.2 %

Bij het opstellen van de SRMatrix is uitgegaan van een gesimuleerde spoorlijn met een lengte van 10 km (voldoende lengte om ‘randeffecten’ te voorkomen). De gesimuleerde spoorlijn is opgebouwd uit een reeks puntbronnen die op voldoende korte afstand van elkaar geplaatst zijn om voor het model als een aaneengesloten bron te worden beschouwd. Tot een afstand van 250 meter ten opzichte van het middelpunt van de spoorlijn is de afstand tussen de puntbonnen 10 meter. Na 250 meter loopt de afstand tussen de puntbronnen geleidelijk op tot 100 meter.
De rekenpunten liggen loodrecht op het middelpunt van de spoorweg. De afstand tussen de rekenpunten is 10 meter (binnen 500 meter van de spoorweg). Vanaf 500 meter van de spoorweg is de afstand tussen de rekenpunten 100 meter.
Onderstaande figuur illustreert de gesimuleerde spoorlijn (rood) en de receptor punten (zwart).

Aan de doorgerekende spoorlijn zijn worst case bronkenmerken gekoppeld (zie onderstaande tabel):

  • Er is uitgegaan van een spoorweg met de hoogste emissies, op basis van de emissiebestanden (emissies in 2020 per gridcel van 1x1 km) waar RIVM vanuit is gegaan in de GCN/GDN ronde 2016.
  • Voor de overige bronkenmerken (warmte-inhoud, uitstoothoogte, spreiding, temporele variatie) is uitgegaan van de waarden die RIVM hanteert in de GCN/GDN ronde 2016.
Variabele Eenheid Waarde
Emissie NOX kg/jaar/km 547.1
Emissie NH3 kg/jaar/km 0.1
Warmte-inhoud MW 0.200
Emissiehoogte m 5.0
Spreiding m 2.5
Temporele variatie - 1

De depositieberekeningen zijn uitgevoerd met OPS versie 4.5.0.

Toepassing source-receptor-matrix
Voor alle hectares (hexagonen) in AERIUS binnen 10 km van het spoorwegennet is op basis van de SRMatrix de extra reservering bepaald. Hiertoe is eerst voor het bestaande spoorwegennet de kortste afstand tot het midden van een hexagoon bepaald. Vervolgens is in de SRMatrix opgezocht welke meteorologische regio het meest van toepassing is en ook welke van de zes onderscheiden ruwheidswaarden het meest representatief is (de ruwheidswaarde waarvoor geldt dat het verschil met de werkelijke waarde op het rekenpunt of het emissiepunt op de spoorweg het kleinst is). Op basis van de waarden in de SRMatrix is de reservering berekend met de eerder genoemde formule.

Gerelateerde factsheets

Factsheet

Factsheet
404-3781
Voor
  • Monitor
Type
Methodiek
Versie