Diffusione dell` inquinamento da traffico veicolare

Università Politecnica delle Marche
Facoltà di Ingegneria
____________________________
Dipartimento di Energetica
Implementazione del modello COPERT IV
per la stima delle emissioni da traffico
stradale nella Regione Marche.
Confronto e analisi tra diverse metodologie
di calcolo
Relatori:
Prof. Ing. Giorgio PASSERINI (Università Politecnica delle Marche)
Ing. Federica PRINCIPI (Università Politecnica delle Marche, PANECO srl)
Ing. Loredana FREDDARI (Regione Marche)
XV Expert Panel – Roma, 29 aprile 2010
Introduzione
La Regione Marche ha approvato il “Piano di risanamento e
mantenimento della qualità dell’aria ambiente” (ai sensi del D.Lgs.
351/1999 artt. 8 e 9) con DACR n. 143 del 12/01/2010, all’interno del
quale è inserito l’INVENTARIO DELLE EMISSIONI DI GAS
INQUINANTI.
EMISSIONI (%)
MACROSETTORE
07
SOx
16,27
NOx
68,23
CO
37,71
Metalli
50,25
Polveri
36,56
CO2
41,78
NH3
4,10
N20
8,74
CH4
9,28
Benzene
80,83
COVNM
22,11
Per la rilevanza che le
emissioni dovute al
traffico assumono
rispetto alle emissioni
complessive
Approccio dettagliato
e rigoroso tramite
l’applicazione del
modello COPERT IV
(Computer
Programme to
calculate Emissions
from Road Traffic)
(Anno: 2005)
M
A
M
A
M
A
M
A
M
A
CR
CR
CR
CR
CR
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NOx
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SOx
M
A
M
A
CR
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O
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M
A
50,00
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02
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%
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O
11
10
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08
07
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04
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25,00
CR
CR
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O
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M
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M
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M
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M
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M
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%
Introduzione
CO
15,00
30,00
10,00
20,00
10,00
0,00
Metalli
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
M
A
M
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M
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M
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08
07
06
05
04
03
02
01
%
Introduzione
Polveri
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
CO2
45,00
40,00
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
Anno: 2005
Regione Marche
Obiettivo
Utilizzo del modello COPERT su base comunale e verifica
dei risultati ottenuti con quelli conseguiti con diverse
metodologie di calcolo.
IMPLEMENTAZIONE del modello COPERT adattandolo
alla situazione regionale.
MODIFICHE AL MODELLO per l’adeguamento alle
risorse disponibili e per l’AUTOMAZIONE del processo
di inventario.
Il modello COPERT IV applicato
alla situazione regionale
MODIFICHE AL MODELLO: ADEGUAMENTO DELLA FLOTTA CREATA
AL PARCO VEICOLARE FORNITO DALL’ACI
Eliminati: benzina con piombo, Euro5-6, ibridi
Eliminati autobus: urbani biodiesel, urbani midi, coaches, articulated, urbani CNG EEV, Euro5-6.
•Autovetture
Aggiunti: benzina senza piombo- >2,0l: Open Loop,
CNG (metano): Conventional, PC Euro1,PC
Euro2, PC Euro3, PC Euro4.
•Veicoli commerciali leggeri
Aggiunti: LPG (GPL): Conventional, LD Euro1, LD Euro2,
LD Euro3, LD Euro4;
CNG: Conventional, LD Euro1, LD Euro2,
benzina senza piombo< 3,5t: LD Euro0.
• Veicoli commerciali pesanti Aggiunti: benzina senza piombo> 3,5t: HD Euro0.
•Ciclomotori
Aggiunti: benzina senza piombo: Mop- Euro0, Mop- Euro1,
Mop- Euro2, Mop- Euro3.
• Motocicli Aggiunti: benzina senza piombo (2-tempi>50cm3,4-tempi: <250- 250-750- >750cm3):
Mot- Euro0,Mot-Euro1, Mot-Euro2, Mot-Euro3, Mot- Euro4.
Il modello COPERT IV applicato
alla situazione regionale
CALCOLO FATTORI DI EMISSIONE (Calculation Factors):
Problema implementativo: Inserimento (dettaglio preciso) dei FE a caldo per
le classi veicolari aggiunte (es. veicoli a metano)
AGGIUNTA FE: percentuali di riduzione a seconda degli standard legislativi
(Euro0/Euro4)
Il modello COPERT IV applicato
alla situazione regionale
DATI DI OUTPUT:
Le emissioni degli inquinanti, fornite da COPERT, sono
per macroclasse [auto (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli
merci leggeri (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli merci
pesanti (benzina, diesel), autobus (metano, diesel), motocicli
(benzina) e ciclomotori (benzina)]
tipo di emissioni (a caldo, a freddo ed evaporative)
Etotal = Ehot + E cold + Eevap
 ciclo di guida (urbano, extraurbano ed autostradale)
Etotal = Eurban + Erural +Ehighway
Output emissioni
REPORT: Source oriented (emissioni suddivise per origine).
CO: 67.516,86 t
Regione
Marche
Anno 2005
Output emissioni
REPORT: Driving Mode (emissioni suddivise per ciclo di guida).
CO: 67.516,86 t
Regione
Marche
Anno 2005
Output emissioni
COVNM: 9.741,64 t
Output emissioni
PM10: 1.308,29 t
Output emissioni
EMISSIONI DA TRAFFICO VEICOLARE (MACROSETTORE 07)
ottenuti con COPERT (dati in Mg):
SO2
598,73
NOx
20.398,99
COVNM
9.741,64
CH4
4.340,74
CO
67.516,86
CO2
4.182.977,31
N2O
201,73
NH3
429,33
PM10
1.308,29
PM2,5
1.150,33
Metalli pesanti* 6,02
Benzene
245,27
* Come somma di: cadmio, cromo, rame, nickel, piombo, selenio e zinco.
Anno 2005;
Regione Marche
Confronto: APAT-Copert
Confronto dati APAT - Macro 07
70,000.00
60,000.00
Mg
50,000.00
40,000.00
30,000.00
20,000.00
10,000.00
0.00
NOx
COPERT 20,398.9
APAT
13,221.0
CO2*
1000
67,516.8 4,182.98
51,370.1 3,056.68
CO
NH3
429.33
420.2
COVNM
PM
9,741.64 1,308.29
8,948.4
1,274.2
N2O
CH4
Metalli
201.73
329.5
4,340.74
646.8
6.02
0.15
Dal confronto tra i dati APAT e quelli ottenuti con COPERT, si evince una
generale sottostima da parte dell’APAT delle emissioni.
Ad ogni modo, differenze dell’ordine del 20-30% sono, in linea di principio,
del tutto accettabili nel confronto tra dati top-down e dati bottom-up per
questo macrosettore.
Disaggregazione dati (Top-Down)
Output COPERT : emissioni a livello regionale
VARIABILE PROXY (parco veicolare)
Emissioni COPERT [Mg]
SOx
NOx
CO
COVNM
Metalli
PM10
PM2.5
ANCONA
179,68
6.121,82
20.262,08
2.923,51
1,806626
392,62
345,22
ASCOLI PICENO
147,60
5.028,79
16.644,36
2.401,52
1,48406
322,52
283,58
MACERATA
124,27
4.233,90
14.013,40
2.021,92
1,249476
271,54
238,76
PESARO URBINO
147,18
5.014,49
16.597,01
2.394,69
1,479838
321,60
282,77
TOTALE
598,73
20.398,99
67.516,86
9.741,64
6,02
1.308,29
1.150,33
Emissioni [Mg]
NH3
CH4
N20
CO2
Benzene
ANCONA
128,84
1.302,67
60,54
1.255.328,41
73,61
ASCOLI PICENO
105,84
1.070,09
49,73
1.031.193,97
60,46
MACERATA
89,11
900,94
41,87
868.194,30
50,91
PESARO URBINO
105,54
1.067,04
49,59
1.028.260,63
60,29
TOTALE
429,33
4.340,74
201,73
4.182.977,31
245,27
VARIABILE PROXY (parco veicolare)
Emissioni a livello comunale (246 Comuni della Regione Marche)
COPERT nel dettaglio comunale
Creato un file .mdb per OGNI Comune:
 stima di dati non disponibili nel dettaglio necessario,
 l’inserimento di tali dati e
 necessarie modifiche al modello per l’adeguamento del parco veicolare con
quello suggerito dal programma.
PROBLEMI IMPLEMENTATIVI:
ATTIVITA’ DI RICERCA,
RICOSTRUZIONE E STIMA
dei dati reperiti da molteplici
fonti (informazioni non sempre
disponibili nel dettaglio
necessario).
DETTAGLIO PRECISO su un AMPIO
INSIEME DI PARAMETRI per la
specifica realtà di applicazione
COPERT nel dettaglio comunale
!!! I dati a disposizione dell'ACI, riferiti ai singoli comuni con MENO di
30.000 abitanti indicano solamente il tipo di mezzo (es.: autovetture, bus
, autocarri, ecc....) senza specificare il tipo di combustibile o la classe
veicolare (euro 0, euro 1 ,ecc...).
Stima partendo dalle percentuali dei comuni piu grandi, come campioni
attendibili per ottenere dati di input richiesti da COPERT
Analizzare le differenze tra i dati trovati direttamente con Copert
“comune per comune” e quelli ottenuti, mediante approccio top-down,
disaggregando i dati a partire dalla scala regionale.
COPERT nel dettaglio comunale
19%
Offida
23%
Monteprandone
21%
21%
Folignano
16%
Fermo
14%
Ascoli Piceno
14%
Senigallia
20%
Osimo
25%
Loreto
23%
Jesi
19%
Filottrano
28%
Falconara M
18%
Chiaravalle
21%
Castelfidardo
29%
Ancona
19%
MEDIA
23%
Se
llia
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Lo
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m
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Je
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Metalli
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San Benedetto del Tronto
kg
DELTA
kg
Metalli
COPERT nel dettaglio comunale
Chiaravalle
9%
Castelfidardo
6%
Ancona
6%
MEDIA
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Senigallia
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Ascoli Piceno
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250000
200000
150000
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160000
140000
120000
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San Benedetto del
Tronto
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kg
CO2
COPERT nel dettaglio comunale
DELTA
162%
Porto Sant'Elpidio
63%
porto San Giorgio
64%
Offida
68%
Monteprandone
68%
Montegranaro
65%
Folignano
51%
Fermo
5%
Ascoli Piceno
111%
Senigallia
21%
Osimo
60%
Loreto
57%
Jesi
20%
Filottrano
61%
Falconara M
33%
Chiaravalle
54%
Castelfidardo
60%
Ancona
30%
MEDIA
58%
kg
CH4
San Benedetto del
Tronto
180
160
140
120
100
80
60
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COPERT comuni
Top down
CH4
kg
CH4
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
COPERT comuni
Top down
COPERT nel dettaglio comunale
Ancona
22%
MEDIA
14%
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COPERT nel dettaglio comunale
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Ancona
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Castelfidardo
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NOx
Stima Emissioni da Traffico veicolare
mediante consumi di combustibile
Fonti considerate per il reperimento dei dati di vendita di combustibile:
Agenzia delle Dogane (Ufficio Tecnico di Finanza)
quantitativi di erogato di benzina, GPL e gasolio per ogni stazione di
servizio della Regione Marche.
Ministero dello Sviluppo Economico
quantità di benzina, GPL e gasolio vendute per il trasporto su strada,
a livello provinciale.
Dati ulteriormente disaggregati a livello comunale utilizzando
il numero di veicoli circolanti in ogni comune.
Stima Emissioni da Traffico mediante
consumi di combustibile
Consumo di carburanti nel macrosettore 07 per l’anno 2005
Fonte: Ministero dello
Sviluppo Economico
Benzina senza piombo [Mg]
GPL [Mg]
Gasolio [Mg]
ANCONA
107.526
29.463
235.799
ASCOLI
PESARO
MACERATA
TOTALE
PICENO
URBINO
79.135
60.747
94.208 341.616
63.872
14.951
9.233
10.225
200.096
141.526
233.213 810.634
Fonte: UTF
ANCONA
ASCOLI
PICENO
MACERATA
PESARO
URBINO
TOTALE
Benzina
senza
piombo [Mg]
113.812,62
78.917,84
62.221,29
84.916,65
339.868,40
GPL [Mg]
Gasolio [Mg]
9.770,92
174.424,70
9.397,83
156.388,31
4.382,16
90.346,35
6.746,66
115.600,48
30.297,56
536.759,83
Disomogeneità tra informazioni
Stima Emissioni da Traffico mediante
consumi di combustibile
I dati dell’Agenzia delle Dogane (UTF) non comprendono i distributori
di combustibile ad uso interno quali i distributori delle flotte di autobus.
In definitiva, il dato più corretto è sicuramente quello del Ministero
mentre il dato dell’Agenzia delle Dogane è di importanza fondamentale
per valutare le emissioni fuggitive sul territorio (dovute alle sole
benzine) ma risulterà sottostimare le emissioni allo scarico.
Stima Emissioni da Traffico mediante
consumi di combustibile
FE
(kg/Mg)
Benzina senza piombo
Gasolio
GPL
NOx
CO
CO2
NH3
20,9
62,7
3.016
0,7
21,2
51,4
3.137
0,018
22,7
74,4
2.877
0
COVNM
24,7
4,82
8,1
PM
N2O
0,3
0,3
1,8
0,45
0,3
0,27
Media dei fattori di emissione in base al tipo di veicolo, alla
cilindrata, al carburante impiegato e al tipo di percorso
(urbano, extraurbano, autostradale)
Stima Emissioni da Traffico mediante
consumi di combustibile
EMISSIONI [kg]
Benzina senza piombo
GPL
Gasolio
TOTALE [Mg]
NOx
7.139.774,4
1.449.894,4
17.185.440,8
25.775,1
CO
21.419.323,2
4.752.076,8
41.666.587,6
67.838,0
CO2
1.030.313.856,0
183.759.744,0
2.542.958.858,0
3.757.032,5
NH3
239.131,2
0,0
14.591,4
253,7
COVNM
8.437.915,2
517.363,2
3.907.255,9
12.862,5
PM
102.484,8
19.161,6
1.459.141,2
1.580,8
N2O
102.484,8
17.245,4
364.785,3
484,5
Dati: MINISTERO
Stima Emissioni da Traffico mediante
consumi di combustibile
EMISSIONI [kg] Benzina senza piombo
GPL
Gasolio
TOTALE [Mg]
NOx
7.103.249,6
687.754,7
11.379.308,5
19.170,3
CO
21.309.748,8
2.254.138,8
27.589.455,4
51.153,3
CO2
1.025.043.099,7
87.166.091,4
1.683.815.596,2
2.796.024,8
NH3
237.907,9
0,0
9.661,7
247,6
COVNM
8.394.749,5
245.410,3
2.587.182,4
11.227,3
PM
101.960,5
9.089,3
966.167,7
1.077,2
N2O
101.960,5
8.180,3
241.541,9
351,7
Dati: UTF
CONFRONTI
Le emissioni UTF sottostimano diversi inquinanti poiché non tengono conto
delle emissioni dovute alle flotte di autobus urbani ed extraurbani. I dati
valutati con il modello Copert sono, invece, in deciso accordo con quelli
valutati a partire dai dati del Ministero dello Sviluppo Economico.
Confronti
80.000,00
70.000,00
Mg
60.000,00
50.000,00
Ministero
40.000,00
30.000,00
UTF
COPERT
20.000,00
10.000,00
0,00
NOx
CO
CO2
*1000
NH3
COVNM
PM
N2O
CONFRONTI
DELTA (%)
Inquinanti
MINISTERO-UTF
MINISTERO-COPERT
UTF-COPERT
NOx
34
26
6
CO
33
0
24
CO2
34
10
33
NH3
2
41
42
COVNM
15
32
15
PM
47
21
18
MEDIA
28
22
23
CONCLUSIONI
Strumento di sostegno alla programmazione di interventi finalizzati
al controllo ambientale (set completo di dati necessari all’esecuzione
del sistema modellistico : set dati INPUT richiesti da COPERT)
Il confronto tra serie di dati a livello comunale provenienti dal
COPERT (tramite approccio bottom-up e top down) ha condotto a
risultati decisamente confrontabili e con una differenza notevole solo
per le emissioni di CH4.
 Risultati COPERT confrontabili con le stime fornite dall’APAT
(approccio top - down) con differenze dell’ordine del 20-30%.
Risultati ottenuti con il modello COPERT sono, invece, in deciso accordo
con quelli valutati tramite consumi di combustibile, a partire dai dati del
Ministero dello Sviluppo Economico