Domenico Santino, Paolo Picini, Luca Martino

Presentazione sul tema: "Domenico Santino, Paolo Picini, Luca Martino"— Transcript della presentazione:

1 Domenico Santino, Paolo Picini, Luca Martino
Caratterizzazione delle emissioni di particolato dei ciclomotori con motore 2 tempi Domenico Santino, Paolo Picini, Luca Martino ENEA C.R. CASACCIA V incontro expert panel - Roma, 4 Dicembre 2001

2 Stima dei ciclomotori circolanti nelle 8 maggiori città italiane
In base alle targhette rilasciate dal ministero dei trasporti si stima il parco circolante nelle 8 maggiori città italiane: Roma ha il più alto numero di ciclomotori circolanti in assoluto (più di ) Stima dei ciclomotori circolanti nelle 8 maggiori città italiane

3 Mentre Firenze ha il più alto numero di ciclomotori in rapporto alla popolazione (più di 30 ogni 100 abitanti) Numero di ciclomotori per ogni 100 abitanti nelle 8 maggiori città italiane

4 Monitoraggio del PM10 effettuato da Legambiente nel 2001
Concentrazioni medie annuali di PM10 nelle 8 principali città italiane nel 1999 Monitoraggio del PM10 effettuato da Legambiente nel 2001 Tutte le 8 maggiori città italiane presentano nel 1999 valori della concentrazione media annuale di PM10 superiori agli attuali obiettivi di qualità dell’aria, pari a 40mg/m3. Il contributo del traffico veicolare alle concentrazioni in aria di particolato (PM10) è compreso fra il 50% ed il 90%, ad esclusione di Genova. In base alle misurazioni ufficiali delle reti comunali di monitoraggio della qualità dell’aria risulta per il 1999 che nessuna delle 8 principali città italiane rientra entro il limite di 40 micro-g/m3 come media annuale. Le misure effettuate da Legambiente nel 2001 nei comuni più piccoli non mostrano una situazione migliore. Il contributo stimato del traffico veicolare alle concentrazioni in aria di particolato (PM10) è compreso fra il 50% ed il 90%, ad esclusione di Genova

5 Le norme attuali e future non prevedono limitazioni alle emissioni di particolato dai ciclomotori con motore 2 tempi Limiti previsti per l’omologazione dei ciclomotori a 2 ruote nelle due fasi della Direttiva 97/24/CE

6 Rappresentazione schematica dell’apparato sperimentale
Se da una parte è noto che i ciclomotori sono una sorgente di particolato, dall’altra non sono disponibili dei dati quantitativi sulle emissioni. Dunque all’ENEA è stato allestito un apparato sperimentale per il campionamento e la misura delle emissioni di particolato dai veicoli a due ruote. Sono stati provati due ciclomotori, uno catalizzato del tipo EURO-1, ed uno non catalizzato appartenente alla generazione immediatamente precedente. Caratteristiche tecniche: motore 2t 50cc raffreddati ad aria forzata, ammissione lamellare, miscelazione separata, (uno con catalizzatore ed uno no) Rappresentazione schematica dell’apparato sperimentale

7 Raccordo fra terminale di scarico e tunnel di diluizione
Particolare cura è stata dedicata alla messa a punto della connessione fra terminale di scarico e tunnel di diluizione. Raccordo fra terminale di scarico e tunnel di diluizione

8 Gas di scarico all’ingresso della sezione di diluizione

9 Descrizione delle prove svolte a regime stazionario
Velocità [km/h] Periodo di campionamento [min.] minimo 60 medio ~25 30 alto ~45 massimo ~54 (Cat.) ~64 (no Cat.) Prove svolte a regime stazionario: secondo tabella (descrivere regimi) Il regime di 45 km/h è stato scelto perché questa è la velocità massima consentita dal codice della strada Il regime massimo è stato scelto perché la velocità massima effettivamente raggiungibile è superiore di 45 km/h ed essa è diversa per i due ciclomotori.

10 Ciclo di guida completo secondo la Direttiva 97/24/CE
Descrizione delle prove dinamiche - Ciclo di guida elementare secondo la Direttiva 97/24/CE Ciclo di guida completo secondo la Direttiva 97/24/CE Prove svolte a regime dinamico secondo il ciclo ece-47 descritto in tabella e nel diagramma. (carichi simulati 1 e 2 passeggeri)

11 Risultati delle prove

12 Risultati delle prove al regime minimo
V=0 km/h CAT. NO CAT. Emissioni di particolato mg/min 7.7 6.8 mg/km - Consumo di benzina g/min 2.7 1.9 g/km Consumo di olio 0.14 0.05 In queste condizioni il ciclomotore catalizzato ha il catalizzatore parzialmente attivo, infatti è stata osservata una temperatura dei gas di scarico leggermente superiore rispetto all’altro ciclomotore. Comunque il catalizzato presenta emissioni di particolato superiori di circa il 13%, probabilmente a causa del consumo di lubrificante che risulta maggiore del 180%. Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%)

13 Risultati delle prove al regime medio
V=25 km/h CAT. NO CAT Emissioni di particolato mg/min 15.2 14.5 mg/km 35.0 33.4 Consumo di benzina g/min 5.2 6.6 g/km 12.0 Consumo di olio 0.29 0.17 0.67 0.39 In queste condizioni la temperatura dei gas di scarico del ciclomotore catalizzato superano i 200°C, tuttavia le emissioni di particolato sono ancora circa il 5% più elevate rispetto a quelle del non catalizzato. Anche in questo caso le maggiori emissioni sono probabilmente dovute al maggiore consumo di lubrificante, che risulta superiore del 71% circa. Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%)

14 Risultati delle prove al regime alto
V=45 km/h CAT. NO CAT. Emissioni di particolato mg/min 17.2 25.9 mg/km 22.8 34.3 Consumo di benzina g/min 9.0 10.0 g/km 11.9 13.3 Consumo di olio 0.45 0.29 0.60 0.39 In queste condizioni la situazione cambia: le emissioni di particolato del ciclomotore catalizzato sono circa il 34% inferiori rispetto a quelle del ciclomotore non catalizzato, anche se il consumo di olio è ancora superiore di circa il 55%. I gas di scarico del ciclomotore catalizzato raggiungono in questa prova la temperatura di circa 240°C. Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%)

15 Risultati delle prove al regime massimo
V=max CAT. (v=54 km/h) NO CAT. (v=64 km/h) Emissioni di particolato mg/min 6.5 105.2 mg/km 6.9 98.8 Consumo di benzina g/min 22.1 26.3 g/km 23.6 24.7 Consumo di olio 0.55 0.96 0.58 0.90 Al regime massimo risulta un netto vantaggio del ciclomotore catalizzato dal punto di vista delle emissioni di particolato, che sono circa il 94% inferiori rispetto al non catalizzato, ed anche il consumo di olio è circa il 43% inferiore. La temperatura dei gas di scarico del ciclomotore catalizzato è più che doppia rispetto al caso di regime alto, raggiungendo adesso circa i 570°C. Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%)

16 1.Ciclomotore catalizzato – Effetti della reazione catalitica sul terminale di scarico nelle prove al regime massimo

17 2.Ciclomotore catalizzato – Effetti della reazione catalitica sul terminale di scarico nelle prove al regime massimo

18 3.Ciclomotore catalizzato – Effetti della reazione catalitica sul terminale di scarico nelle prove al regime massimo

19 Risultati delle prove dinamiche (ciclo ECE-47)
CAT NO CAT Emissioni di particolato mg/min 21.6 87.9 mg/km 42.7 172.0 Consumo di benzina g/min 12.0 11.6 g/km 23.1 22.7 Consumo di olio 0.35 0.39 0.67 0.76 In queste prove il consumo di olio e di benzina è risultato quasi uguale per i due veicoli. Comunque le emissioni di particolato del ciclomotore catalizzato sono risultate circa il 75% inferiori. Alla fine del ciclo di prova la temperatura dei gas di scarico del ciclomotore catalizzato era di circa 330°C. Naturalmente la velocità massima raggiunta durante il ciclo è pari a quella della prova al regime massimo, che risulta inferiore per il catalizzato. Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%)

20 Ciclomotore non catalizzato – Profilo temporale della velocità registrata durante l’esecuzione del ciclo ECE-47

21 Ciclomotore catalizzato – Profilo temporale della velocità registrata durante l’esecuzione del ciclo ECE-47

22 Passando alle prove dinamiche il profilo effettivo delle velocità nel ciclo elementare è naturalmente diverso nel tratto alla massima velocità per i due ciclomotori, tuttavia minima è l’influenza sulla velocità media del ciclo che risulta per entrambi prossima ai 30 km/h Confronto fra i ciclomotori catalizzato e non – Profili effettivi della velocità registrati durante un periodo elementare del ciclo ECE-47

23 Discussione dei risultati

24 Il rapporto fra emissioni di particolato e consumi di olio (in mg/min) è circa costante a tutti i regimi (compreso fra 8,6 e 13,1%) Dai risultati delle prove, come ci si aspettava, le emissioni di particolato sono risultate fortemente correlate al consumo di olio. Questa correlazione risulta particolarmente evidente per il ciclomotore non catalizzato, come mostrato in figura.

25 Il rapporto fra le emissioni di particolato ed i consumi di olio è tracciato in funzione della temperatura dei gas di scarico per i due ciclomotori, evidenziando un diverso campo di esistenza sia dei valori di temperatura che di emissioni, in particolare si nota l’andamento decrescente relativo al catalizzato. Le emissioni di particolato del ciclomotore catalizzato, invece, sono correlate anche alla temperatura: sono basse solo nelle prove al massimo, quando la temperatura allo scarico raggiunge i 570°C e di conseguenza l’olio viene efficacemente ossidato nel catalizzatore.

26 Il rapporto fra le emissioni di particolato ed i consumi di olio è tracciato in funzione della temperatura dei gas di scarico per i due ciclomotori, evidenziando un diverso campo di esistenza sia dei valori di temperatura che di emissioni, in particolare si nota l’andamento decrescente relativo al catalizzato. Rapporto percentuale fra emissioni di particolato e consumo di olio in funzione della temperatura.

27 Anche dalle prove condotte secondo il ciclo ECE-47 risulta evidente l’effetto ossidante del catalizzatore. La temperatura dei gas di scarico del ciclomotore catalizzato raggiunge valori prossimi a quelli registrati durante le prove al massimo ed alla fine del ciclo si assesta intorno ai 330°C. Il rapporto fra le emissioni di particolato ed i consumi di olio è tracciato in funzione della temperatura dei gas di scarico per i due ciclomotori, evidenziando un diverso campo di esistenza sia dei valori di temperatura che di emissioni, in particolare si nota l’andamento decrescente relativo al catalizzato.

28 Conclusioni

29 Dalle prove effettuate risulta una evidente correlazione fra il consumo di olio e le emissioni di particolato. Nel caso del ciclomotore catalizzato maggiore è la temperatura del catalizzatore e maggiore è la quantità di olio ossidata, e di conseguenza minori sono le emissini di particolato. Nel caso delle prove condotte secondo il ciclo ECE-47 le emissioni di particolato del ciclomotore catalizzato sono circa il 75% inferiori rispetto al non catalizzato. Il rapporto fra le emissioni di particolato ed i consumi di olio è tracciato in funzione della temperatura dei gas di scarico per i due ciclomotori, evidenziando un diverso campo di esistenza sia dei valori di temperatura che di emissioni, in particolare si nota l’andamento decrescente relativo al catalizzato.

30 Osservazioni finali

31 Stima delle emissioni annuali (a caldo) di particolato in ambito urbano, secondo i dati utilizzati per le stime COPERT per le diverse categorie di veicolo relativi all’anno 1999. Infine la stima delle emissioni a caldo totali di particolato in ambito urbano, generate nell’anno 1999 in Italia, calcolata per i veicoli diesel, che sono i principali responsabili dell’inquinamento da particolato, è stata confrontata con quella calcolata per i ciclomotori. Per le diverse categorie di veicoli diesel sono stati impiegati i fattori di emissione a caldo forniti dal modello di calcolo COPERT[1]-III, che non fornisce i fattori di emissione del particolato per i veicoli alimentati a benzina e quindi neanche per i ciclomotori. Per questi ultimi dunque sono stati impiegati i fattori di emissione che sono emersi nel corso delle prove condotte secondo il ciclo di prova ECE-47. [1] Computer Programme to calculate Emissions from Road Traffic – utilizzato dai paesi della Unione Europea per la compilazione degli inventari nazionali delle emissioni degli inquinanti nell’atmosfera su indicazione della Agenzia Europea per l’Ambiente.

32 Dai calcoli effettuati è emerso che in Italia le emissioni totali annuali di particolato in ambito urbano dovute ai ciclomotori sono pari a circa tonnellate/anno, valore assolutamente non trascurabile, sostanzialmente uguale a quello relativo alle auto diesel passeggeri, pari a circa tonnellate/anno. Si conclude dunque che queste due categorie di veicoli sono in ugual misura fra le principali responsabili dell’inquinamento da particolato in ambito urbano, precedute solamente dall’insieme dei veicoli merci diesel, per i quali risultano circa tonnellate/anno Valori percentuali delle emissioni annuali di particolato in ambito urbano e consistenza del parco circolante per le diverse categorie di veicolo