Confronto e analisi tra diverse metodologie di calcolo 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. 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) 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 (Anno: 2005)

Introduzione

Introduzione 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 Anno 2005; Regione Marche * Come somma di: cadmio, cromo, rame, nickel, piombo, selenio e zinco.

Confronto: APAT-Copert 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 128,84 1.302,67 60,54 1.255.328,41 73,61 105,84 1.070,09 49,73 1.031.193,97 60,46 89,11 900,94 41,87 868.194,30 50,91 105,54 1.067,04 49,59 1.028.260,63 60,29 429,33 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: DETTAGLIO PRECISO su un AMPIO INSIEME DI PARAMETRI per la specifica realtà di applicazione ATTIVITA’ DI RICERCA, RICOSTRUZIONE E STIMA dei dati reperiti da molteplici fonti (informazioni non sempre disponibili nel dettaglio necessario).

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.

San Benedetto del Tronto COPERT nel dettaglio comunale Metalli DELTA San Benedetto del Tronto 71% Porto Sant'Elpidio 20% porto San Giorgio 19% Offida 23% Monteprandone 21% Montegranaro Folignano 16% Fermo 14% Ascoli Piceno Senigallia Osimo 25% Loreto Jesi Filottrano 28% Falconara M 18% Chiaravalle Castelfidardo 29% Ancona MEDIA

San Benedetto del Tronto COPERT nel dettaglio comunale CO2 DELTA San Benedetto del Tronto 13% Porto Sant'Elpidio 8% porto San Giorgio 9% Offida 1% Monteprandone 5% Montegranaro 6% Folignano Fermo Ascoli Piceno 12% Senigallia Osimo Loreto Jesi 4% Filottrano Falconara M Chiaravalle Castelfidardo Ancona MEDIA 19

San Benedetto del Tronto COPERT nel dettaglio comunale CH4 DELTA San Benedetto del Tronto 162% Porto Sant'Elpidio 63% porto San Giorgio 64% Offida 68% Monteprandone 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 Ancona 30% MEDIA 58% 20

San Benedetto del Tronto COPERT nel dettaglio comunale PM10 DELTA San Benedetto del Tronto 18% Porto Sant'Elpidio 16% porto San Giorgio Offida 2% Monteprandone 6% Montegranaro 9% Folignano 30% Fermo 7% Ascoli Piceno Senigallia Osimo 5% Loreto 17% Jesi 13% Filottrano Falconara M Chiaravalle 28% Castelfidardo 4% Ancona 22% MEDIA 14%

San Benedetto del Tronto COPERT nel dettaglio comunale NOx DELTA San Benedetto del Tronto 23% Porto Sant'Elpidio 15% porto San Giorgio 16% Offida 4% Monteprandone 3% Montegranaro 7% Folignano 31% Fermo Ascoli Piceno 9% Senigallia 21% Osimo 11% Loreto 26% Jesi 18% Filottrano 1% Falconara M 30% Chiaravalle 27% Castelfidardo Ancona 25% MEDIA 22

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) Ministero dello Sviluppo Economico quantitativi di erogato di benzina, GPL e gasolio per ogni stazione di servizio della Regione Marche. 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 ANCONA ASCOLI PICENO MACERATA PESARO URBINO TOTALE Benzina senza piombo [Mg] 107.526 79.135 60.747 94.208 341.616 GPL [Mg] 29.463 14.951 9.233 10.225 63.872 Gasolio [Mg] 235.799 200.096 141.526 233.213 810.634 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] 9.770,92 9.397,83 4.382,16 6.746,66 30.297,56 Gasolio [Mg] 174.424,70 156.388,31 90.346,35 115.600,48 536.759,83 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 20,9 21,2 22,7 CO 62,7 51,4 74,4 CO2 3.016 3.137 2.877 NH3 0,7 0,018 COVNM 24,7 4,82 8,1 PM 0,3 1,8 N2O 0,45 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 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 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 DELTA (%) Inquinanti MINISTERO-UTF MINISTERO-COPERT UTF-COPERT NOx 34 26 6 CO 33 24 CO2 10 NH3 2 41 42 COVNM 15 32 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