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SCENARI DI EMISSIONI DI PARTICOLATO E DEI SUOI PRECURSORI DA TRAFFICO VEICOLARE IN LOMBARDIA Cinzia Pastorello, Stefano Caserini, Michele Giugliano DIPARTIMENTO.

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1 SCENARI DI EMISSIONI DI PARTICOLATO E DEI SUOI PRECURSORI DA TRAFFICO VEICOLARE IN LOMBARDIA Cinzia Pastorello, Stefano Caserini, Michele Giugliano DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA IDRAULICA, INFRASTRUTTURE VIARIE, AMBIENTALE E DEL RILEVAMENTO ENTE NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE E LAMBIENTE

2 Obiettivi Definizione sperimentale di fattori di emissione di particolato dei nuovi autoveicoli. Stima delle emissioni da traffico di particolato primario e dei suoi principali precursori in Regione Lombardia in relazione a diversi scenari.

3 + E abrasione E totali =+ E freddo + E evaporative E caldo E caldo rappresenta le emissioni a caldo, ovvero le emissioni dai veicoli i cui motori hanno raggiunto la loro temperatura di esercizio E caldo i, j, k = N j · M j,k · FE(V) caldoi,j,k ; Stima delle emissioni da traffico E freddo è il termine che tiene conto dell'effetto delle emissioni durante il riscaldamento del veicolo (temperatura dell'acqua di raffreddamento < 70°C); Nj numero di veicoli della classe j [veicolo] Mj,k chilometri percorsi dal veicolo j sulla strada k [km/anno] FE(V) i,j,k fattori di emissione per linquinante i, il veicolo j sulla strada k [g/(km*veicolo)],a funzione della velocità media di un ciclo di guida E freddo = N j · M j · FE caldoi,j,k ·(e freddo /e caldo ij – 1) · FE freddoi,j,k E abrasione è il contributo dallusura di freni, pneumatici e manto stradale. Si calcola solo per il particolato. E evaporative rappresenta le emissioni evaporative costituite dai soli COVNM (composti organici volatili non metanici). E evaporative = E giornaliere + E spegnimento + E marcia = f(Nj, Mj, FE) E i,j,k = N j · M j · EF,j,k · f i · S(V)

4 Emissioni da traffico Bilancio dei combustibili C c = ij FC ij · NV ij · P ij VendutoStimato con la metodologia Tipo di strada i Tipo di veicolo j C c = ij FC ij NV i P FP j FS ii Numero veicoli Fattori di emissione Percorrenze Bollettino petrolifero Vendite di combustibile [t anno -1 ] FC – fattore di consumo [g km -1 ] Percorrenze [km anno -1 ]

5 C c = ij FC ij · NV ij · P FP j FS ii FRAZIONE DELLA PERCORRENZA TOTALE PER TIPOLOGIA DI STRADA tipo di veicolo età del veicolo combustibile Autoveicoli diesel

6 DIPENDENZA DELLA PERCORRENZA ANNUA DALLETÀ DEL VEICOLO Analisi 3000 dati sperimentali raccolti nella campagna bollino blu Dati letteratura C c = ij FC ij · NV ij · P FP j FS ii P = Cc/ ( ij FC ij * NV ij * FS ij * FP j )

7 Nel dettaglio Consumo anni C= NV i ·FC ij (v) · P ij = P* · NV i · FC ij (v) · FP j · FS ij P = C venduto 1 (FC i (v) · NV · FP j · FS ij ) Velocità media per tipo di strada E= NV i · FE ij (v) · FP j · FS ij · P Numero veicoli per classe COPERT (Dati ACI) Percentuale di percorrenza per tipo di strada FS ij FP j

8 Scenari tecnologia consumo 1. Scenario di base 2. Scenario veloce rinnovo tecnologico 3.Scenario lento rinnovo tecnologico 1. Scenario di base 2.Scenario di crescita 3.Scenario costante 4. Scenario di decrescita 12 scenari

9 Scenari tecnologici DATI ACI: Settore Combustibile Benzina Diesel GPL Settore Combustibile Cilindrata Peso Tipo legislativo Conventional/PRE EURO EURO I EURO II EURO III EURO IV Veicoli immatricolati tra il 1998 e il 2004

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11 Scenario Base Scenario base Scenario veloce rinnovo tecnologico Scenario lento rinnovo tecnologico

12 Scenario baseScenario veloce rinnovo tecnologico Scenario lento rinnovo tecnologico

13 Scenari vendite combustibili Dati disponibili – bollettino petrolifero Proiezione

14 Risultati Scenario più probabile: tecnologia base consumo di combustibile costante nel decennio

15 DIESEL

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18 Effetto della tecnologia: variazione delle emissioni rispetto allo scenario tecnologico di base Il parco circolante viene gradualmente sostituito da veicoli di generazione EURO III, EURO IV ed EURO V

19 Effetto della tecnologia: variazione delle emissioni rispetto allo scenario tecnologico di base Il parco circolante viene sostituito con un tasso di rinnovo pari alla metà di quello stimato per lo scenario di base

20 Effetto dei consumi

21 Analisi di sensitività delle emissioni rispetto alla velocità media: scarsa sensitività

22 codice scenariotecnologiaconsumi SO 2 NOxCOVCO 2 NH 3 PM10 1in linea -95%-44%-71%21%-28%-41% 2velocein linea -95%-60%-83%21%-22%-59% 3lentoin linea -95%-30%-56%21%-37%-26% 4in lineacostante -96%-56%-76%-4%-43%-53% 5velocecostante -96%-68%-85%-4%-38%-67% 6lentocostante -96%-44%-64%-4%-49%-41% 7in lineaaumento -94%-33%-66%45%-14%-29% 8veloceaumento -94%-52%-80%45%-7%-50% 9lentoaumento -94%-16%-49%45%-24%-12% 10in lineadiminuzione -97%-67%-81%-28%-57%-65% 11velocediminuzione -97%-76%-88%-28%-53%-75% 12lentodiminuzione -97%-58%-71%-28%-62%-56% Risultati: variazioni delle emissioni da traffico al 2015, rispetto al 2001

23 codice scenario tecnologiaconsumi SO 2 NOxCOVCO 2 NH 3 PM10 1in linea -51.0%-25.8%-16.5%5.4%-0.7%-15.1% 2velocein linea-51.0%-33.7%-19.1%5.4%-0.6%-21.7% 3lentoin linea-51.0%-18.4%-13.0%5.4%-0.9%-9.7% 4in lineacostante-51.0%-31.5%-17.6%-0.9%-1.1%-19.5% 5velocecostante-51.0%-37.7%-19.8%-0.9%-1.0%-24.7% 6lentocostante-51.0%-25.6%-14.7%-0.9%-1.3%-15.2% 7in lineaaumento-51.0%-20.2%-15.4%11.8%-0.4%-10.7% 8veloceaumento-51.0%-39.4%-18.5%11.8%-0.2%-18.6% 9lentoaumento-51.0%-11.3% 11.8%-0.6%-4.3% 10in lineadiminuzione-51.0%-37.1%-18.7%-7.3%-1.5%-23.8% 11velocediminuzione-51.0%-41.8%-20.5%-7.3%-1.4%-27.8% 12lentodiminuzione-51.0%-32.7%-16.4%-7.3%-1.6%-20.6% -0.6% -1.4% emissioni da traffico in relazione agli scenari riduzione delle emissioni di SO 2 e NOx da centrali termoelettriche emissioni costanti da altre sorgenti Risultati: variazioni delle emissioni totali al 2015, rispetto al 2001

24 Contributo inorganico : modello MINNI (modello Integrato Nazionale a supporto della Negoziazione Internazionale -ENEA, 2005)

25 La riduzione dei nitrati è proporzionale a quella degli NO X

26 Conclusioni - 1 Emissioni di PM10 da scarico e dei precursori diminuiscono per tutti gli scenari considerati. Maggiormente per scenari tecnologici spinti e per riduzioni di combustibili Emissioni PM10 da abrasione variano in funzione delle percorrenze. Al 2015 il contributo delle emissioni di PM da abrasione eguaglia quello del PM da scarico Per i precursori inorganici da traffico: Riduzioni emissioni di SO2 indipendenti dagli scenari (>90%) Riduzioni emissioni di NH3 del 10-60% trascurabili rispetto alle emissioni totali Riduzioni emissioni di NOx per tutti gli scenari (16-76%)

27 Difficoltà nella valutazione modellistica del contributo delle sorgenti al particolato totale: la complessità del secondario e il problema della non linearità. Il contributo dei precursori organici deve essere maggiormente studiato. La riduzione del contributo inorganico nei diversi scenari sembra non risolvere il problema del particolato. Conclusioni - 2 Veicoli diesel: ruolo determinate per tutti gli inquinanti considerati, ad eccezione dellammoniaca Laumento delle percorrenze puo vanificare leffetto positivo dellintroduzione delle nuove tecnologie

28 OFEFP (CH) Office Fédéral de lEnvironnement, des Foret et du Paysage (2001) IIASA (Austria) International Institute for Applied System Analysis (2002) TNO-CEPMEIP (NL) Coordinated European Programme on Particulate Matter Emission Inventories Projections and guidance (2002) APEG (UK) Airborne Particles Expert Group (1999) NAEI NETCEN (UK) National Atmospheric Emissions Inventory (2003) Fonti europee di fattori di emissione PM10: Definizione di un set coerente di fattori di emissione LABECO (Regione Emilia Romagna et al., 2002) ANCMA (Alburno P., 2002) ENEA (Santino et al., 2001) Fonti europee di fattori di emissione PM10: ENEA (Picini et al., 2005)

29 Set di fattori di emissione scelto: Veicoli diesel convenzionali: FE Copert III Auto a benzina : FE NAEI NETCEN Veicoli 2 ruote: media FE fonti italiane Usura freni, pneumatici, manto stradale : linee guida comunità europea (Ntziachristos et al., 2003) Autoveicoli diesel DPF: FE LAT Veicoli diesel commerciali DPF: FE TNO

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36 secondario Composizione PM2.5 – Milano – Anno Sito urbano - invernoSito urbano - estateTunnel

37 Confronto con dati Europei Solfati confrontabili con il resto dellEuropa Nitrati e ammonio molto elevati

38 Valutazione del contributo del traffico sul particolato primario e secondario in atmosfera A. contributo carbonioso del particolato primario B. contributo inorganico secondario Modello MINNI (ENEA, 2005) Modello lineare (De Leeuw 2002 – EEA 2004) Modello non lineare (Ansari e Pandis, 1998)

39 A. Contributo carbonioso del particolato primario: Metodo OC/EC IPOTESI: il rapporto OC/EC misurato nel tunnel può considerarsi rappresentativo della fonte traffico il traffico è la fonte principale di EC, sia nel semestre invernale che nel semestre estivo le concentrazioni di fondo di EC ed OC nellarea milanese possono considerarsi trascurabili

40 Semestre estivoSemestre invernale

41 B. Contributo inorganico : modello lineare (De Leeuw 2002 – EEA 2004) Emissioni (dagli inventari) AF=F·(M secondario / M primario ) AF= Aerosol formation factor F=percentuale di conversione del precursore gassoso M secondario / M primario = rapporto tra le masse molari del precursore e dellinquinante secondario

42 Modello lineare agricoltura traffico combustioni non industriali produzione di energia combustioni industriali PMs(SO 2 ) t anno -1 PMs(NO x ) t anno -1 PMs(NH 3 ) t anno -1 PMs(SO 2 ) % PMs(NO x ) % PMs(NH 3 ) % Provincia di Milano Lombardia Bacino Padano Dati speciazione - Milano Dati speciazione - Cremona186518

43 COV Dinamica dellinterazione fotochimica Linearità Area di indagine Variazione temporale Punti critici: Vantaggi Semplicità di applicazione Legame con le fonti Modello lineare deterministico


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