Using AERMOD to predict the dispersion of emissions from the aluminum industry

Abstract

Økt fokus på de miljøskadelige effektene av utslipp har gitt opphav til strengere krav i sammenheng med utsippskontroll i aluminiumsindustrien. Derfor ønsker industrien å innføre effektive måter å estimere dispersjonen av utslipp. Dispersjonsmodeller, som bruker ulike parametere for å beregne utslipps' dispersjon, er blitt foreslått som en del av løsningen. I denne oppgaven er EPAs anbefalte dispersjonsmodell for evaluering av utslipp over korte rekkevidder (<50 km), AERMOD, blitt brukt.

Målet med oppgaven er å danne et grunnlag for at aluminiumsindustrien kan ta i bruk dispersjonsmodeller når de evaluerer deres utslipps påvirkning på miljøet. For dette formålet, har en gjennomgang av hvordan man bruker AERMOD, hvordan det fungerer og hvilke egenskaper det har, blitt gitt. I tillegg inneholder oppgaven en modelleringscase utført på Hydro Aluminium i Høyanger. I denne sammenheng gjennomgår oppgaven de praktiske betraktningene og utfordringene som kan oppstå ved å gjennomføre en slik case ved bruk av AERMOD. Casen inneholder også et faktorielt eksperiment for å teste innvirkningen forskjellige parametere har på resultatene.

Grunnet de mange usikkerhetsmomentene forbundet med casen, kunne ikke resultatene bli sett på som representative. Den største usikkerheten var at værdataen var hentet fra stasjoner som lå langt unna verket. Likevel viste resultatene at verktøyet tok høyde for mange av de grunnleggende faktorene som påvirker dispersjonen av utslipp, noe som impliserer at verktøyet kan bli brukt for å kvalitativt vurdere utslippenes dispersjon.

Den største utfordringen ved å utføre casen, var å anskaffe representative-, og anvendelige data. Ved å etablere effektive rutiner for å anskaffe implementerbare-, og representative data, vil man forenkle modelleringsprosessen betydelig.

Increased focus on the environmental effects of pollutants has enforced stricter regulations in terms of emission control in the aluminum industry. For this reason, the industry wants to adapt efficient ways of estimating the dispersion of pollutants. Dispersion models, which use various parameters to calculate the dispersion of emissions, are proposed as a part of the solution. In this thesis, EPA's recommended dispersion model for calculating the dispersion of short range emissions (<50 km), AERMOD, has been used.

The goal of this thesis is to provide a first step for aluminum industries to apply dispersion models when evaluating the impact of their emissions. In light of this objective, a walkthrough of how to use AERMOD, and a description of how AERMOD works and its capabilities have been provided. In addition, a modeling case, calculating the dispersion of emissions from Hydro Aluminium Høyanger, have been performed. In this context, the practical considerations for the modeling case have been assessed, and the eventual challenges that may arise using the tool have been uncovered. The modeling case also includes a factorial design experiment to test how different parameters influence the results.

Due to the number of uncertainties of the modeling case, the results could not be deemed representative. The biggest uncertainty was the implemented weather data being acquired from weather stations too far from the plant. Still, the results showed that the tool accounted for many of the fundamental factors influencing the dispersion of emissions, thus implying that the tool can be used for a qualitative assessment of emission dispersion.

The biggest challenge of performing the modeling case, was acquiring applicable and representative data. Establishing efficient routines for acquiring readily implementable-, and representative data would ease the modeling process significantly.