Quale mobilità per rispettare l ambiente

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Gianmaria Bassi
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1 D.E.S.E Department of Energy and Systems Engineering Quale mobilità per rispettare l ambiente Massimo Ceraolo Università di Pisa Montecatini, maggio

2 Un panorama variegato Veicoli basati su motore a combustione interna Benzina Diesel Gpl metano Veicoli elettrici puri batterie al litio batterie zebra Veicoli ibridi serie o parallelo grado di ibridizzazione plug-in Montecatini, maggio

3 Come orientarsi? Impatti locali e globali I veicoli a ICE emettono prevalentemente nel punto di utilizzo (e in città) I veicoli a batteria spostano le emissioni nelle centrali elettriche e le possono trasformane radicalmente (es. con produzione elettrica non da fossile) Molte tipologie di impatto effetto serra acidificazione tossicità rumore impiego di territorio Montecatini, maggio

4 Come si confrontano le opzioni Il tipico approccio ingegneristico è di minimizzare il costo Costo di acquisto Costo di esercizio Costo di dismissione Alcune difficoltà nel caso del nostro problema Il costo ambientale si misura con difficoltà (non esistono indicatori universalmente riconosciuti) può dipendere anche dagli obiettivi di chi li valuta: in città storiche e turistiche il rumore può ad esempio essere molto più impattante che in metropoli industriali Occorre mettere in conto non solo le emissioni nel luogo di utilizzo Occorre mettere in conto non solo il periodo di utilizzo. Montecatini, maggio

5 Il Life-Cycle Assessment: verso un modello circolare Estrazione materiali grezzi Costruzione Distribuzione La natura ha un funzionamento circolare: i materiali morti del bosco vengono processati da forze naturali e convertiti in humus riciclaggio e riutilizzo materiali Utilizzo L uomo ha avuto sempre un modello lineare: dalla risorsa primaria al rifiuto. Oggi si sta cercando di avvicinarsi al modello circolare della natura Montecatini, maggio

6 LCA dei sistemi veicolari Emissioni CO2 intera vita veicolo costruzione batteria costruzione veicolo estrazione materiali vita utile Gli studi concordano nell attribuire, per i veicoli, alla vita utile il contributo di impatto ambientale di gran lunga più significativo. Accanto le emissioni di gas serra (CO 2 e altro) nel caso di veicolo ibrido secondo [1]. Da notare come il riciclaggio venga considerato come un valore negativo, in quanto è un risparmio di emissioni per future costruzioni riciclaggio [1] Boureima et al: Comparative LCA of electric, hybrid, LPG and gasoline cars in Belgian context, Simposio EVS 24, Stavanger 2009 Montecatini, maggio

7 LCA dei sistemi veicolari Ancora uno studio che mostra come la vita utile sia determinante. Il punto di vista dei gas serra [1]. [1] Messagie M., et al: Life Cycle Assessment of conventional and alternative small passenger vehicles in Belgium, VPPC 2010 Montecatini, maggio

8 Vita utile dei sistemi veicolari Dal pozzo al serbatoio (Well-to-Tank) Dal serbatoio alle ruote (Tank-to-Wheels) La distinzione WtW=WtT + TtW è cruciale: i veicoli elettrici emettono essenzialmente nella WtW, mentre quelli convenzionali soprattutto nella TtW Le emissioni tossiche hanno un impatto differente se emesse in città o in aperta campagna Montecatini, maggio

9 Parametri di confronto Effetti globali Effetto serra (CO 2, CH 4, N 2 O, SF 6 ) Acidificazione (SO 2, NOx, NH 3 ) Consumo di materie prime Impegno del territorio Effetti locali Emissioni tossiche (particolato, NO x, CO, HC) Altre emissioni (rumore, vibrazioni) (impegno del territorio) Montecatini, maggio

10 Alcune difficoltà Il confronto fra veicoli elettrici e convenzionali è difficile perché: Gli elettrici hanno emissioni prevalentemente locali, i convenzionali prevalentemente globali E difficile sommare elementi così diversi quali l effetto serra, le emissioni tossiche o il rumore Le emissioni vanno valutate in condizioni equivalenti ripetibili e significative Occorre definire una scala di pesi La regolamentazione degli effetti globali richiede un coordinamento internazionale (globale) Se si pianifica un territorio molto inurbato si darà maggiore accento agli effetti locali La coscienza collettiva del valore delle risorse si evolve nel tempo (es. consumo del territorio) Montecatini, maggio

11 L importanza dei cicli di riferimento Ciclo NEDC In NEDC è il ciclo correntemente usato per le omologazioni. I veicoli elettrici traggono vantaggio dalla frenatura a recupero e sono meno influenzati nelle emissioni dalle alte dinamiche: cicli più realistici (tipo Artemis) sono in grado di valutarne meglio i benefici Montecatini, maggio

12 Emissioni locali (da letteratura) Vehicle Class Type Fuel ICE mild HEV PHEV (50-50) CI CO [g/km] HC [mg/km] NOx [mg/km] PM [mg/km] diesel soybean diesel petrol NG E CI diesel petrol NG petrol and electricity BEV Li electricity FC PEM hydrogen (*) P. Menga, M. Ceraolo: An evaluation of global environmental and energy value of vehicle technologies 3rd european Ele-Drive Transportation Conference, March 11-13, 2008, Geneva Switzerland Montecatini, maggio

13 Effetti globali (da letteratura) Vehicle Class type fuel ICE mild HEV PHEV (50-50) BEV CI CO 2eq [g/km] Primary Energy [Wh/km] Oil & Gas consumption [%] (*) NOx [mg/km] diesel ,3 soybean diesel ( ) ,5 petrol ,0 NG ,8 E85-Corn ( ) ,0 E85-SugarCane ( ) ,1 CI diesel ,0 petrol ,0 NG ,0 petrol and electricity Li electricity FC PEM electricity (13 oil and 42 gas) 37 (9 oil and 28 gas) 62 (14 oil and 46 gas) , , ,9 FC PEM NG ,3 SO 2 [mg/km] (*) P. Menga, M. Ceraolo: An evaluation of global environmental and energy value of vehicle technologies 3rd european Ele-Drive Transportation Conference, March 11-13, 2008, Geneva Switzerland Montecatini, maggio

14 La tecnica dei pesi e dell impatto relativo 1/2 Scelta di un veicolo di riferimento vettura a benzina EURO3 Definizione di coefficienti di ponderazione per i diversi effetti peso effetti locali: 35% peso effetti globali: 65% Effetti locali (35%) Pesi Emissioni tossiche 25% Rumore 7% Altri impatti locali 3% / Effetti globali (65%) Pesi Potenziale serra (GWP) 30% Impegno di energia primaria 10% Impegno di risorse fossili 15% Pioggie acide 10% Note: Le emissioni tossiche sono state basate sui costi per la collettività per la cura dei danni alla salute GWP e piogge acide valutate sulla base delle formile di IPCC I pesi sono solo di esempio!! Montecatini, maggio

15 La tecnica dei pesi e dell impatto relativo 2/2 Impatto relativo del veicolo considerato (minore è meglio) Impatto totale del veicolo considerato Impatto totale del veicolo di riferimento ECO-score: (maggiore è meglio) Impatto totale del veicolo di riferimento Impatto totale del veicolo considerato Montecatini, maggio

16 Risultati (con pesi di esempio) Vehicle Class Type Fuel Reference Euro 3 petrol ICE mild HEV PHEV (50-50) Relative Impact Eco-Score Improvement % 1,00 / / CI diesel 1, soybean diesel 0, % petrol 0, % NG 0, % E85-Corn 0, % E85-SugarCane 0, % CI diesel 0, % petrol 0, % NG 0, % petrol and electricity 0, % BEV Li electricity 0, % FC PEM electricity 0, % FC PEM NG 0, % Montecatini, maggio

17 Conclusioni 1. Grande è la difficoltà di confrontare diversi sistemi di trasporto. 2. Il confronto non può che partire da una LCA 3. Per fortuna ci si può limitare alla fase della vita utile, già così complessa (richiede una WtW) 4. Per confrontare le diverse voci si può ricorrere alla tecnica dei pesi, i quali dipendono in certa misura dagli obiettivi dello studio 5. Con valori di esempio, che appaiono realistici i veicoli elettrici e plug-in appaiono indiscutibilmente vincenti. 6. Il notevole vantaggio dell E85 - canna da zucchero è fortemente minato dal non aver incluso nello studio l impegno di territorio. Successive valutazioni hanno mostrato che la soluzione E85 è insostenibile, in quanto estremamente svantaggiosa rispetto all occupazione di territorio con pannelli fotovoltaici Montecatini, maggio

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