studio di ingegneria domizi giorgio domizi ingegnere

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1 via Mameli, Macerata - tel.: 0733/ fax: 0733/ info@domizieassociati.it Codice Documento: 174/11 ATM VALUTAZIONE IMPATTO ATMOSFERICO Oggetto: Realizzazione impianto per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile biomassa olio vegetale Ubicazione: Via Breda, snc Zona Ind.le A Civitanova Marche (MC) Committente: Codice Commessa: N1604 MOLINARI PROGETTI s.r.l. (delegato) GOLD ENERGIA s.r.l. COGEN s.r.l. ENERGETICA s.r.l. ENERGIA BIO s.r.l. GENERA s.r.l. Contenuto Elaborato: Sigla Elaborato: Rev.: Data: - Relazione Tecnica ATM 00 14/03/ Elaborati grafici Timbro e firma del tecnico responsabile: Responsabile tecnico: Dott. Ing. Giorgio Domizi Collaboratore: Dott. Ing. Gabriele Palpacelli Proprietà riservata a termini di legge, vietata la riproduzione anche parziale e l'uso non autorizzato

2 INDICE 1. Premessa Definizione delle condizioni di funzionamento degli impianti e caratteristiche delle sorgenti emissive Il modello previsionale ISC-AERMODView Inquinanti e limiti di qualità dell aria Caratterizzazione meteo climatica dell area in esame Identificazione dei recettori interessati Valutazione previsionale di concentrazione di inquinanti ai recettori e analisi dei risultati Conclusioni Allegato ELABORATI GRAFICI Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 2 di 20

3 1. Premessa La presente relazione ha per oggetto l analisi delle emissioni in atmosfera derivanti da un impianto di autoproduzione cogenerativo diesel-elettrico alimentato da fonti rinnovabili e la valutazione previsionale della concentrazione di inquinanti che dette emissioni possono determinare in corrispondenza dei recettori posti nelle vicinanze del sito. L impianto sarà realizzato nella zona industriale A di Civitanova Marche. Tutti i dati non direttamente rilevabili, ed in particolare quelli inerenti il funzionamento degli impianti, sono stati ottenuti su dichiarazione del legale rappresentante dell'azienda che, controfirmando per accettazione la relazione stessa, ne approva il contenuto. 2. Definizione delle condizioni di funzionamento degli impianti e caratteristiche delle sorgenti emissive L impianto di autoproduzione cogenerativo diesel-elettrico la cui potenza complessiva nominale è pari a kwe è costituito da 5 gruppi moto-generatore a combustione interna da 825 kwe alimentati a biomasse liquide (oli vegetali quali olio di palma, olio di girasole, olio di colza, olio di jatropha, ed altri). L impianto di cogenerazione sarà attivo con continuità 24/24 ore, con un tempo annuo di fermata di circa 1 mese per consentire gli interventi di manutenzione programmata. Le attività che possono comportare emissioni di inquinanti in atmosfera sono costituite essenzialmente dai cogeneratori che determinano, durante i processi di combustione delle biomasse, la produzione di monossido di carbonio (CO), ossidi di azoto (NOx) e produzione di polveri (PM10); il funzionamento è assunto pari a 24 h/g. I fumi vengono pretrattati in uscita dai collettori, con due marmitte catalitiche, a metalli nobili, poste in serie le quali abbattono in maniera sensibile gli agenti inquinanti presenti. Successivamente si procede ad un lavaggio dei fumi a mezzo di un sistema a pioggia, il quale garantirà un abbattimento delle polveri e degli agenti NOx ancora presenti. Una valvola di by-pass sul circuito dei fumi permette di inviare gli stessi ad uno scambiatore a fascio tubiero, che produrrà calore per l ORC (Ciclo Rankine Organico), attrezzatura deputata alla produzione di energia elettrica da calore a bassa temperatura, che consente di sfruttare la maggior parte del contenuto entalpico dei fumi. Infine i fumi vengono immessi nei punti di emissione E1-E5 costituiti da un camino di diametro 0.20 m avente altezza di circa 12 m sul piano di campagna. I valori relativi alla concentrazione e portata di monossido di carbonio, ossidi di azoto e polveri nei gas di scarico dei cogeneratori sono stati dedotti dalla documentazione tecnica relativa all impianto di produzione di energia elettrica. Nella tabella 1 seguente sono riportati, per ciascun punto di emissione, la portata, l inquinante e la sua concentrazione. Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 3 di 20

4 Tab. 1 - Fattori di emissione PUNTO DI EMISSIONE PROVENIENZA PORTATA (Nm 3 /h) TIPO DI SOSTANZA INQUINANTE CONCENTRAZIONE DELL'INQUINANTE IN EMISSIONE (mg/nm 3 ) E1 Motore 4100 PT 50 cogeneratore CO 270 NOx 350 E2 Motore 4100 PT 50 cogeneratore CO 270 NOx 350 E3 Motore 4100 PT 50 cogeneratore CO 270 NOx 350 E4 Motore 4100 PT 50 cogeneratore CO 270 NOx 350 E5 Motore 4100 PT 50 cogeneratore CO 270 NOx 350 Al fine di analizzare la dispersione degli inquinanti determinata dal contemporaneo funzionamento dei motori cogenerativi, è stata considerata la sorgente emissiva equivalente che presenta le caratteristiche riportate nella seguente tabella 2. Tab. 2 - Fattori di emissione Sorgente emissiva Inquinante Concentrazione Portata Diametro Altezza Fattore di Durata equivalente rilascio emissione Impianto di Monossido 270 mg/nm m 12 m 1.54 g/s 24 h/g cogenerazione di carbonio Nm 3 /h Impianto di Ossidi di 350 mg/nm m 12 m 1.99 g/s 24 h/g cogenerazione azoto Nm 3 /h Impianto di PM10 50 µg/ Nm m 12 m 0.28 g/s 24 h/g cogenerazione Nm 3 /h Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 4 di 20

5 Le figure 1 e 2 seguenti riportano rispettivamente una vista aerea del territorio destinato alla realizzazione dell opera e una rappresentazione tridimensionale dell area dedotta dal modello previsionale adottato. Fig.1 Vista aerea dell area oggetto di studio Ubicazione impianto Biogas Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 5 di 20

6 Fig.2 Vista 3D dell area oggetto di studio 3. Il modello previsionale ISC-AERMODView Al fine di valutare l impatto atmosferico indotto dall attività oggetto di studio è stato utilizzato il modello di calcolo previsionale ISC-AERMOD View che consente di stimare la concentrazione degli inquinanti analizzati in corrispondenza dei recettori potenzialmente più esposti. Il modello ISC-AERMOD View è un modello gaussiano stazionario che può tenere conto di un ampia tipologia di sorgenti (simulabili come sorgenti puntuali, areali, lineari, volumetriche). Con tale modello è possibile simulare il trasporto di inquinanti sia su breve che su larga scala, tenendo conto delle specifiche fenomenologie di ricaduta applicabili. ISC-AERMOD View interfaccia tre differenti modelli U.S. EPA (United States Environmental Protection Agency): 1. ISCST3 (Industrial Source Complex-Short Term): è un modello di dispersione gaussiano utilizzato per calcolare I valori di concentrazione degli inquinanti prodotti da una vasta gamma di sorgenti sui recettori scelti per lo studio; 2. AERMOD: è un modello che include tre algoritmi: AERMOD (AERMIC dispersion model), AERMAP (AERMOD Terrain Preprocessor) e AERMET (AERMOD Meterorological Preprocessor). AERMOD è un modello dì dispersione degli inquinanti molto completo che ben si presta a descrivere orografie complesse (Complex terrain Dispersion Model-Plus - CTDMPLUS), considerando i gradienti verticali della velocità del vento ed i moti convettivi dell'aria dovuti alle irregolarità della superficie. AERMET è l'algoritmo di calcolo che considera gli aspetti meteoclimatici, quali direzione e velocità del vento, Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 6 di 20

7 umidità relativa, pressione e temperatura, e altri aspetti connessi a quelli meteorologici quali classi di stabilità atmosferica e altezza dello strato di rimescolamento; tale algoritmo produce le distribuzioni di frequenza ed i profili verticali di alcuni parametri. AERMAP è l'algoritmo di calcolo che consente la rappresentazione del terreno in curve di livello, includendo tutti i parametri caratteristici del terreno aventi influenza sulla dispersione degli inquinanti al suolo. 3. ISC-PRIME (INDUSTRIAL SOURCE COMPLEX-PLUME RISE MODEL ENHANCEMENTS): è un modello di dispersione simile all'iscst3 ma che consente di tener conto degli effetti indotti dalla presenza di edifici in vicinanza della sorgente dì emissione. L utilizzo del modello previsionale ISC-AERMOD View, prevede la fornitura di una estesa serie di dati ed in particolare: 1. caratteristiche morfologiche del territorio; 2. caratteristiche della sorgente di emissione: altezza della sorgente, quota altimetrica, fattori di emissione degli inquinanti; 3. caratteristiche meteorologiche dell area: direzione e velocità del vento, temperatura, umidità relativa, pressione, radiazione solare, copertura nuvolosa utilizzate per determinare le classi di stabilità atmosferica e l altezza dello strato di mescolamento. 4. Inquinanti e limiti di qualità dell aria Dalle analisi delle sorgenti emissive, si evince che gli inquinanti individuati sono essenzialmente costituiti da monossido di carbonio (CO), ossidi di azoto (Nox) e polveri sottili (PM 10 ). Al fine di poter confrontare i valori di concentrazione stimati con adeguati limiti di riferimento, sono stati presi in considerazione i limiti di qualità dell aria specifici contenuti nel nuovo D.Lgs. n. 155 del 13 Agosto 2010 Attuazione della direttiva 2008/50/CE relativa alla qualità dell aria ambiente e per un aria più pulita in Europa e di seguito riportati. Giova comunque osservare che tale decreto, non modifica i valori limite previsti dal D.M. 60/02 precedentemente in vigore. Tab. 3 Valori limite qualità aria Inquinante Modalità di rilevamento Valore limite Concentrazione oraria da non superare più di 18 Biossido di Azoto (*) 200 µg/m 3 volte per anno civile (NO 2 ) Concentrazione media annuale 40 µg/m 3 Monossido di Carbonio (CO) Media massima giornaliera su 8 ore 10 mg/m 3 Concentrazione media annuale 40 µg/m 3 PM 10 Concentrazione media di 24 ore da non superare più di 35 volte all anno 50 µg/m 3 (*)assunto cautelativamente come limite di riferimento per NOx Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 7 di 20

8 5. Caratterizzazione meteo climatica dell area in esame Per la caratterizzazione meteoclimatica dell area, in assenza di stazioni di misura limitrofe all area oggetto di studio, sono stati adottati i dati meteorologici orari della stazione ASSAM di Montelupone località str. Regina (Lat ', Long '; quota 30 m slm), ritenuti significativi in quanto relativi alla porzione di fondo valle di due assi vallivi simili dal punto di vista dell orientamento e della profondità. Regime dei venti La tabella seguente riporta, per ciascuna delle otto direzioni di provenienza, la frequenza di accadimento ed il valore medio della velocità del vento. Tab. 4 - Velocità media del vento (m/s) per direzione di provenienza Direzione N NE E SE S SW W NW Frequenza % Velocità media (m/s) Dall analisi dei dati si evince che le direzioni prevalenti del vento sono concentrate principalmente nel quadrante sud-ovest e nord-est e che la velocità media del vento risulta compresa tra 1.1 e 3.1 m/s. Quanto sopra è rappresentato nel grafico 1. Classi di stabilità atmosferica Dall'analisi dei dati meteorologici è possibile stabilire, per l area in esame, la distribuzione di frequenza annuale e stagionale delle classi di stabilità, riportata nel grafico 2. Dal grafico si evince che la classe di stabilità atmosferica più frequente su base annuale è la F (atmosfera stabile) con il 34,6% delle osservazioni; le classi instabili (A, B, C) rappresentano complessivamente il 35,1% delle osservazioni mentre quelle stabili (E,F) rappresentano il 49,3% delle osservazioni. Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 8 di 20

9 Grafico 1: Rosa dei venti Grafico 2: Distribuzione di frequenza delle classi di stabilità Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 9 di 20

10 6. Identificazione dei recettori interessati L indagine è stata effettuata sull intera area in oggetto considerando sia un sistema cartesiano di recettori posizionati su una griglia 50x50 m di dimensione complessiva 2000x1500 m, ad una altezza di 1.8 m sul livello del terreno, sia una serie di recettori puntuali posti in corrispondenza degli edifici ad uso residenziale presenti in prossimità dell area e riportati nella Tav. 1. In particolare sono stati individuati i seguenti recettori: Tab. 5 - Localizzazione dei recettori Recettore R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 Descrizione Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 10 di 20

11 7. Valutazione previsionale di concentrazione di inquinanti ai recettori e analisi dei risultati Al fine di poter stimare la concentrazione di inquinanti causati dalle emissioni dell impianto cogenerativo è stato svolto uno studio previsionale di impatto atmosferico assumendo le caratteristiche delle sorgenti individuate nel precedente paragrafo 2. La valutazione delle concentrazioni ai recettori, la cui distribuzione nel territorio è riportata nella tav. 01, è stata calcolata mediante il modello ISCST3 (Industrial Source Complex-Short Term - modello di dispersione gaussiano utilizzato all interno del modello ISC-AERMOD View del U.S. EPA). Il modello consente di calcolare, sulla base delle condizioni meteo caratteristiche della zona, la distribuzione di concentrazione nel territorio per l ora ed il giorno peggiore nel corso dell intero anno, in termini di concentrazione oraria massima, concentrazione giornaliera massima calcolata sulle 8 ore o sulle 24 ore, in dipendenza del limite di riferimento. Allo scopo di ottenere valori sicuramente cautelativi, nelle simulazioni non sono state adottate ipotesi di decadimento di alcun tipo (ad es chimiche, di dilavamento per pioggia,.). La distribuzione di concentrazione ottenuta tiene pertanto conto esclusivamente delle condizioni orografiche e meteorologiche del sito. I risultati delle simulazioni sono stati riportati sia in termini di concentrazione degli inquinanti in corrispondenza dei recettori puntuali identificati, sia come mappe di isoconcentrazione sull intera area in esame. Nelle tabelle seguenti vengono riportati, per ciascun inquinante e condizione operativa, i valori massimi di concentrazione stimati dal modello ed i corrispondenti limiti di legge applicabili. Si fa presente che detti valori massimi rappresentano il caso peggiore nell arco dell intero anno sia su base oraria che su base giornaliera. Pertanto si può ritenere che il confronto di detti valori con i pertinenti limiti di qualità dell aria sia assolutamente cautelativo. Inoltre nelle tavole Tav. 2,3,4 sono riportate le mappe di isoconcentrazione degli inquinanti. Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 11 di 20

12 Tab. 6 Impianto di cogenerazione - Risultati della simulazione CO Inquinante CO Concentrazione massima giornaliera calcolata su 8 ore Recettore Valore max calcolato [mg/m 3 ] Valore limite di riferimento [mg/m 3 ] R R R R R R R R R R R Tab. 7 Impianto di cogenerazione - Risultati della simulazione NO x Inquinante NO 2 Concentrazione massima oraria Recettore Valore max calcolato [µg/m 3 ] Valore limite di riferimento [µg /m 3 ] R R R R R R R R R R R Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 12 di 20

13 Tab. 8 Impianto di cogenerazione - Risultati della simulazione NO x Inquinante NO 2 Recettore Concentrazione massima giornaliera Valore max calcolato [µg/m 3 ] R R R R R R R R R R R Tab. 9 Impianto di cogenerazione - Risultati della simulazione PM 10 Inquinante PM 10 Concentrazione massima giornaliera Recettore Valore max calcolato [µg/m 3 ] Valore limite di riferimento [µg /m 3 ] R R R R R R R R R R R Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 13 di 20

14 Dall analisi dei valori calcolati dal modello previsionale si evince che: per quanto riguarda il monossido di carbonio, in tutti i recettori puntuali esaminati, posizionati in prossimità degli edifici e quindi rappresentativi degli spazi utilizzabili dalle persone, i valori massimi giornalieri calcolati su 8 ore sono inferiori allo 0.7% del valore limite per la qualità dell aria; per quanto riguarda il biossido di azoto, in tutti i recettori puntuali esaminati, posizionati in prossimità degli edifici e quindi rappresentativi degli spazi utilizzabili dalle persone, i valori massimi orari sono inferiori all 82% del valore limite per la qualità dell aria; per quanto riguarda le polveri, il valore massimo giornaliero, in corrispondenza di tutti i recettori individuati, non supera mai il 3% del valore limite. Qualità dell aria ante operam e post-operam Al fine di caratterizzare la qualità dell aria attualmente esistente nell area oggetto di intervento, in assenza di campagne effettuate direttamente nella zona si ritiene ragionevole fare riferimento ai dati delle stazioni fisse di monitoraggio della qualità dell aria della Provincia di Macerata posizionate in area periferica agli agglomerati urbani, e site nel Comune di Macerata in località Collevario - via G. Verga. (assunta come riferimento per fondo extraurbano) e nel Comune di Civitanova in prossimità dell ippodromo. I valori caratteristici della distribuzione (valore medio e deviazione standard) della concentrazione giornaliera di PM 10, CO ed NO 2, relativamente agli anni 2009 e 2010, sono riportati nelle tabelle seguenti. Tab. 10 Qualità aria stazione di Macerata Collevario Anno Inquinante Valor medio Deviazione Standard 2009 CO 0.22 [mg/m 3 ] 0.17 [mg/m 3 ] 2010 CO 0.19 [mg/m 3 ] 0.10 [mg/m 3 ] 2009 NO [µg/m 3 ] 8.83 [µg/m 3 ] 2010 NO [µg/m 3 ] 3.60 [µg/m 3 ] 2009 PM [µg/m 3 ] [µg/m 3 ] 2010 PM [µg/m 3 ] [µg/m 3 ] Tab. 11 Qualità aria stazione di Civitanova Ippodromo Anno Inquinante Valor medio Deviazione Standard 2009 NO [µg/m 3 ] 4.98 [µg/m 3 ] 2010 NO [µg/m 3 ] 5.78 [µg/m 3 ] 2009 PM [µg/m 3 ] 8.06 [µg/m 3 ] 2010 PM [µg/m 3 ] 7.42 [µg/m 3 ] Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 14 di 20

15 Sulla base delle caratteristiche dell area oggetto di intervento si può affermare che i dati rilevati dalle stazioni di rilevamento prese in esame sono rappresentativi per la qualità dell aria della zona di intervento. Cautelativamente vengono scelti come valori di fondo ante-operam dell area oggetto di indagine i valori massimi rilevati nelle due stazioni e di seguito riportati. Inquinante Tab. 12 Qualità aria ante operam Valor medio giornaliero CO 0.22 [mg/m 3 ] NO [µg/m 3 ] PM [µg/m 3 ] Sulla base dei valori stimati dal modello e della qualità dell area ante operam si può affermare quanto segue: - relativamente al monossido di carbonio si osserva come sia il fondo che la concentrazione massima stimata siano sensibilmente inferiori al valore limite di qualità dell aria; - relativamente agli ossidi di azoto si osserva come la concentrazione massima stimata sia sempre al di sotto dei valori limite di riferimento; - relativamente alla concentrazione di polveri PM 10, si osserva come la concentrazione massima stimata sia sensibilmente inferiore al valore limite di qualità dell aria. 8. Conclusioni Sulla base di quanto esposto al precedente paragrafo e tenendo presenti le ipotesi cautelative adottate si ritiene di poter concludere che la concentrazione di inquinanti nell aria che il funzionamento dell impianto di autoproduzione cogenerativo diesel-elettrico alimentato da fonti rinnovabili potrà determinare nell area circostante lo stesso sia accettabile in quanto inferiore ai pertinenti limiti applicabili. Macerata, li 14/03/2011 per conferma dei dati utilizzati Il legale rappresentante Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 15 di 20

16 Allegato 1 ELABORATI GRAFICI Valutazione impatto atmosferico - Relazione Tecnica Pag. 16 di 20

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