Hoe eenvoudig is een gemiddelde VITO Werkgroep Lucht

Hoe eenvoudig is een gemiddelde? VITO Werkgroep Lucht en LABSdag 22 september 2017 Wim Burgers RWS-WVL-Info. Mil

Inhoud 1. Wat is een valide gemiddelde? (CEN TC 264 WG 9) 2. Verhouding korte en lange termijn gemiddelden (TWG BREF LCP) 3. Toetsing emissie-eisen bij continue metingen 2 Rijkswaterstaat - Info. Mil 19 oktober 2021

Wat is een valide gemiddelde? Korte termijngemiddelde (STA - short term average) 1. (half)Uurgemiddelde op basis van minuutwaarden 2. Validiteit op basis van 2/3 regel − Meetgegevens beschikbaar (of vervangende waarden) − Één bedrijfsconditie, bv uit bedrijf, opstarten, in bedrijf, afstoken, storing of onderhoud analyser, etc 3. Kalibratiefunctie en zuurstofherleiding op (half)uurgemiddelde Standardised Short Term Average (SSTA) 3 Rijkswaterstaat - Info. Mil 19 oktober 2021

Wat is een valide gemiddelde? 1. Lange termijn gemiddelde (LTA – long term average) – Dag-, maand- en jaargemiddelde 2. Validiteit daggemiddelde op basis van 25% regel – Eis van toepassing op tenminste 6 uur- of 12 halfuurwaarden 3. Valide maand- of jaargemiddelde op basis van 10% regel – Bv. valide maandgemiddelde = tenminste 72 uur gemiddelden beschikbaar om te kunnen toetsen aan emissie-eis 4 Rijkswaterstaat - Info. Mil 19 oktober 2021

5 Rijkswaterstaat - Info. Mil 19 oktober 2021

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Bref grote stookinstallaties Bepaling van BAT-AELs Ondergrens korte termijn gemiddelde Ondergrens jaargemiddelde BAT-AELs Korte termijn: 18 -45 Jaargemiddelde: 12 -30 Bovengrens jaarkorte termijn gemiddelde Rijkswaterstaat - Info. Mil 6

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Bref grote stookinstallaties Kritiek op bepaling van BAT-AELs in 1 e concept • Aanname 95 -percentiel uurgemiddelden = daggemiddelde • Gekozen lange termijn gemiddelde voor BAT-AEL Jaargemiddelde i. p. v. maandgemiddelde volgens IED Wensen • Onderbouwing voor relatie tussen uur- en daggemiddelden • Omrekening van BAT-AEL’s naar maandgemiddelde Rijkswaterstaat - Info. Mil 7

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistiek Aantal onafhankelijke waarnemingen σgem = σiw/√(n) Individuele waarneming Gemiddelde σiw Rijkswaterstaat - Info. Mil 8

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistisch voorbeeld Ketel • 95% van bedrijfstijd gestookt met proces gas 100 mg/Nm 3 • 5% van bedrijfstijd gestookt met aardgas 200 mg/Nm 3 Statistiek • 95 -percentiel uurgemiddelden = 100 mg/Nm 3 • Jaargemiddelde = 0, 95*100+0, 05*200=105 mg/Nm 3 Aowd 24 12 4 3 2 1 Uren met verhoogde emissie 1 2 6 8 12 24 Max daggemiddelde 104 108 125 Richtlijn Bref’s: 133 korte en lange 150 termijn gemiddelden 200 Rijkswaterstaat - Info. Mil 9

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties Jgem Aantal onafhankelijke waarnemingen op een dag (Aowd) Uurgemiddelde Daggemiddelde 95 -percentiel Dgem=Jgem+1, 64*σiw/√(Aowd) 95 -percentiel Ugem=Jgem+1, 64*σiw Rijkswaterstaat - Info. Mil 10

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties • Aowd bepaald door optimalisatie fit tussen waargenomen 95 -percentiel van het daggemiddelde met de statistische waarde • Statistische 95 -percentiel Dgem= Jgem+1, 64*σiw/√(Aowd) • Component Installaties Data sets Aowd NOx 94 251 2. 8 SO 2 44 96 2. 1 Stof 42 91 3. 8 CO 87 230 2. 6 Alle 103 706 2. 4 Vanwege eenvoud besloten om algemene Aowd van 2. 5 te gebruiken Rijkswaterstaat - Info. Mil 11

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties • • Aowd=2. 5 40% van bedrijfstijd op een dag met verhoogde emissies (10 uur/24 uur) Om de maximale dag- en maandgemiddelden te bepalen extra aannames nodig Statistische parameters maximum gemiddelden Gemiddeldes per jaar Daggemiddelde Maandgemiddelde 350 12 Min uurgemiddelden per maand Max overschrijdingen per jaar Percentiel daggemiddelden Student T-factor 120 0. 2 99. 94% 3. 259 Rijkswaterstaat - Info. Mil 12

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties • Omrekenen BREF BAT-AELs met statistische method: – 1 e concept BREF: NOx, SOx en stof • Dgem=Jgem + 1. 25 * (95%Ugem - Jgem) • Mgem=Jgem + 0. 56 * (95%Ugem - Jgem) Rijkswaterstaat - Info. Mil 13

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties • Maandgemiddelde NOx Verhouding waargenomen/statistisch Rijkswaterstaat - Info. Mil 14

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties • Maandgemiddelde NOx Statistisch versus waargenomen Waargenomen Rijkswaterstaat - Info. Mil 15

Verhouding korte en lange termijn gemiddelden - Statistische evaluatie data BREF grote stookinstallaties Definitieve BREF – BAT-AELs voor jaar- en daggemiddelde NOx-, SOx- en stof-emissie Dgem=Jgem+1. 25*(95%Ugem-Jgem) Mgem=Jgem+0. 56*(95%Ugem-Jgem) } M gem=0. 55*Jgem + 0. 45*Dgem NL implementatie BREF in Activiteitenbesluit Rijkswaterstaat - Info. Mil 16

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - onzekerheid korte termijn gemiddelden Korte termijn gemiddelden voor toetsing verminderen met 1. Maximale meetonzekerheidseis 2. Vastgestelde waarde uit EN 14181 -QAL 2 3. Theoretische waarde uit EN 14181 -QAL 1 4. Op basis van instrumentcertificatie volgens EN 15267 -3 Rijkswaterstaat - Info. Mil 17

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid korte termijn gemiddelden 1. Maximale meetonzekerheidseis Principe – Berekening uit emissie-eis en eis aan betrouwbaarheidinterval in regelgeving Voordeel – Goede meetsystemen worden niet benadeeld tov minder goede meetsystemen – Eenmalige berekening Nadeel – Afgetrokken waarde altijd te hoog – Zonderbouwing in strijd met IED Rijkswaterstaat - Info. Mil 18

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid korte termijn gemiddelden 2. Vastgestelde waarde uit EN 14181 -QAL 2 Principe – Schatting volgt uit variabiliteitstest van de QAL 2 Standaard deviatie verschil tussen AMS en SRM Voordeel – Niet in strijd met IED Nadeel – Onderschatting onzekerheid, omdat tijdens QAL 2 niet alle parametervariaties voorkomen (T, p, 220 V, kruisgevoeligheid etc) – Onzekerheid moet naar iedere kalibratie opnieuw worden berekend Rijkswaterstaat - Info. Mil 19

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid korte termijn gemiddelden 3. Theoretische waarde uit EN 14181 -QAL 1 Principe – Berekening op basis gegevens uit de certificatie van het meetinstrument en andere de specifieke onzekerheidsfactoren, zoals homogeniteit en herleiding van meetinstrumenten Voordeel – Niet in strijd met IED – Veel gegevens beschikbaar – Eenmalige berekening Rijkswaterstaat - Info. Mil 20

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid korte termijn gemiddelden 3. Theoretische waarde uit EN 14181 -QAL 1 (vervolg) Nadeel – Onzekerheid voor homogeniteit en herleiding moeilijk in te schatten – Onderzoek Ineris Vaak onderschatting Rijkswaterstaat - Info. Mil 21

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid korte termijn gemiddelden 4. Op basis van instrumentcertificatie volgens EN 15267 -3 Principe – Berekening op basis gegevens uit de certificatie van het meetinstrument en 65% van onzekerheidsbudget reserveren overige factoren, zoals homogeniteit en herleiding U = wortel (Uoverig 2 + UAMS 2)= wortel ((0, 65* Ueis /100 *Emissie-eis)2 + UAMS 2) Voordeel – Niet in strijd met IED – Eenmalige berekening – Alle gegevens beschikbaar Nadeel – Mogelijke kleine overschatting onzekerheid Rijkswaterstaat - Info. Mil 22

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid lange termijn gemiddelden • Kleiner dan meetonzekerheid korte termijn gemiddelde • Maar niet: meetonzekerheid korte termijn/√n ! • Aftrekken maximale onzekerheidseis korte termijn gemiddelde veel te veel • Op basis kalibratielijn? Rijkswaterstaat - Info. Mil 23

Toetsing emissie-eisen bij continue metingen - Onzekerheid lange termijn gemiddelden Op basis van kalibratielijn • Waargenomen onzekerheid • Aantal kalibratiepunten(m) bepalend – En niet aantal meetpunten(n)! Afstand tot zwaartepunt van invloed • • Uiw ≈ 1, 96*SR Vereenvoudiging als helling(B)≈1, n>>m en Xonb ≈ Xz Ult = Uiw /√(m) = 0, 25 * Uiw Rijkswaterstaat - Info. Mil 24

25 Rijkswaterstaat - Info. Mil 19 oktober 2021