Stima delle emissioni da traffico navale ed aereo

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1 Stima delle emissioni da traffico navale ed aereo Alessandro Marongiu ARPA Lombardia Settore Monitoraggi Ambientali Modellistica qualità dell'aria e inventari inemar@arpalombardia.it

2 Obiettivi di questa sezione Trattazione delle sorgenti di emissione da traffico navale Classificazione INEMAR delle attività Traffico marittimo nazionale Pesca Traffico marittimo internazionale (petroliere internazionali) Barche a motore/chiatte (laghi e fiumi) Vie di navigazione interne Definizione della metodologia nel modulo di INEMAR Trattazione delle sorgenti di emissione da traffico aereo Classificazione INEMAR delle attività Traffico aereo nazionale (cicli LTO - < 1000 m) Traffico aereo internazionale (cicli LTO - < 1000 m) Traffico nazionale di crociera (> 1000 m) Traffico internazionale di crociera (> 1000 m) Mezzi di supporto a terra Metodologia, modulo di INEMAR, fattori di emissione 2

3 Metodologia di stima delle emissioni nel modulo Porti L algoritmo di stima si articola in 4 differenti fasi Stima di fattori medi pesati sulle caratteristiche di flotta per poter effettuare la stima delle emissioni tramite approccio di maggior dettaglio Tier 3. I fattori di emissione sono in funzione del tipo di motore e combustibile, fase e sistema (ausiliario o principale) ma non direttamente del tipo di imbarcazione. Se non si conoscono i dettagli sui motori della singola imbarcazione si utilizzano dei parametri medi sulle flotte internazionali che sono stati inseriti in una nuova tabella PO_CARATTERISTICHE_IMC. Stima delle emissioni di PTS/COV ed NOx tramite algoritmo Tier 3 e ricalcolo dei consumi associati a ciascun movimento/fase di navigazione. L algoritmo di maggiore dettaglio, tier 3, utilizza la stima dei consumi a partire da relazioni di stima della potenza installata nei motori espressa come funzione del tonnellaggio della imbarcazione. Calcolo delle emissioni degli inquinanti di cui sono disponibili solo i fattori di emissione tipo Tier 1 sulla base del ricalcolo precedente dei consumi di carburante. Elaborazione e compattamento dei risultati intermedi per la tabella di output. 3

4 Livello di dettaglio metodologico 4

5 Struttura dell algoritmo Porti in INEMAR 7 OUTPUT Parametri algoritmo INPUT Codifica 5

6 Step 1 Calcolo dei fattori di emissione medi per tipo di imbarcazione _ _, _ _, _, 100 _ i = tipo di motore i-esimo, 10 j = tipo di combustibile j-esimo dove PERC_MOT_FLOTTA è la % di presenza di determinati motori e combustibili per tipologia di imbarcazione, il valore del fattore di emissione è in g/t di combustibile, FATT_CONV è il fattore di conversione per gli FE in g di combustibile/kwh. FATTORE_EMISSIONE_MEDIO è pertanto nelle seguenti unità di misura: g/t di comb x g di comb./kwh x 10-6 = g/kwh. 6

7 Diffusione della tipologia di motori imbarcazioni Tugs Tipo di imbarcazione Others Fishing Passenger Ro Ro Cargo General cargo Container Dry bulk carriers Liquid bulk ships SSD MDO/MGO SSD BFO MSD MDO/MGO MSD BFO HSD MDO/MGO HSD BFO GT MDO/MGO GT BFO ST MDO/MGO ST BFO 0% 20% 40% 60% 80% 100% I dati del Guidebook sono basati sullo studio: Trozzi C. (2010). Update of Emission Estimate Methodology for Maritime Navigation, Techne Consulting report ETC.EF.10 DD SSD - Slow Speed Diesel MSD - Medium Speed Diesel HSD - High Speed Diesel GT - Gas Turbine ST - Steam Turbine MDO - Marine Diesel Oil MGO - Marine Gas Oil BFO - Bunker Fuel Oil 7

8 Step 2 Stima delle emissioni e dei consumi di carburante tramite algoritmo Tier 3 EMISSIONE:NUMERO_IMC TEMPO_NAVIGAZIONE A STAZZA_LORDA^B FATTORE_EMISSIONE_MEDIO FRAZIONE_POTENZA 10^-6 CONSUMI: EMISSIONE 10^6/FATTORE_EMISSIONE_MEDIO

9 Step 3 Stima delle emissioni tramite algoritmo Tier 1 EMISSIONE: FATTORE_EMISSIONE CONSUMI 10^-6 9

10 Stima delle emissioni e dei consumi di carburante Stazza lorda (klj) P ky Potenza max LF kmy frazione potenza l tipo motore k tipo imbarcazione m tipo fase j combustibile y tipo inst. motore Step 1 S kmy stima dei kw Step 2 FE jlmy N k(jl) t km(jl) Emissione k m FE j Consumi k m Step 3 10

11 Emissioni da traffico aereo Landing/Take off cycles (LTO): secondo la definizione dalla ICAO (Civil Aviation Organisation) comprende tutte le attività che avvengono ad una quota inferiore a 3000 piedi (914 m ca m) Cruise: comprende tutte le attività che avvengono al di sopra dei 3000 piedi (914 m ca m) 11

12 Fasi standard di volo 12

13 Tipologie di traffico aereo ed altre emissioni Categorie di traffico aereo Voli civili strumentali (IFR) Voli civili a vista (VFR) Elicotteri civili Voli militari Altre sorgenti emissive Motori di avviamento Operazioni con sistemi ausiliari Scarico in emergenza del carburante Operazioni e gestione dei rifornimenti Manutenzione dei propulsori Verniciatura degli aeromobili Veicoli di servizio per il catering ed altro Trattamenti anti-ghiaccio e decongelamento degli aeromobili ed emissioni evaporative dei composti impiegati nell LTO 13

14 Struttura dell algoritmo Aeroporti volo aereo F.E. per ogni fase ciclo LTO lunghezza rotte per comune percentuale utilizzo rotte fasi di movimento ciclo LTO Numero movimenti per tipo ICAO, nazionalità, fase movimento ed ora OUTPUT Parametri algoritmo INPUT 14

15 Fattori di emissione per tipologia di aeremobile ICAO FASE SO2 NOx COV CO CO2 PM2_5 PM10 PTS APPROCH- A LANDING A310 CLIMB A310 CRUISE - A310 TAKE OFF A310 TAXY IN A310 TAXY OUT

16 Algoritmo di stima delle emissioni da traffico aereo Per ogni inquinante la stima dell emissione è la seguente: EmA i,j,k,w = FE_AEREI i,j * NUM_MOVIMENTI i,k,w /1000 dove: EmA i,j,k,w = emissioni per ogni codice aereo i, per ogni fase di movimento j, per nazionalità w, nell ora k [t/anno] FE_AEREO i,j = fattore di emissione per ogni codice aereo i e per ogni fase di movimento j [kg/volo] NUM_MOVIMENTI i,k,w = numero di movimenti per ogni codice aereo i e per decollo o atterraggio (legati alle fasi di movimento), per ogni nazionalità w, nell ora k [voli/ora] 16

17 Tabelle di output dell algoritmo aeroporti emissioni annue (somma di tutte le emissioni orarie k) distinte per codice aereo ICAO (EmA_I), id_attività (402 o 403 a seconda della nazionalità w del volo), fase di movimento j (decollo o atterraggio) e con il tipo di emissione (AV per gli aeromobili) emissioni totali (di tutti gli aerei sommati indipendentemente dalla tipologia ICAO) distinte per ogni ora dell anno k (EmA_I_O), per aeroporto e con il tipo di emissione (AV per gli aeromobili) 17

18 Ripartizione delle emissioni per rotte e frequenze di volo Per disaggregare le emissioni del singolo aeroporto nei comuni su cui insistono le rotte degli aerei nelle fasi di atterraggio e decollo, sono stati presi in considerazione i tracciati radar, da cui sono state ottenute: le rotte di volo (SID) e la loro suddivisione per comune (tabella A_LUNGH_ROTTE) la frequenza di percorrenza delle rotte, distinguendo tra arrivi e decolli (tabella A_PERC_ROTTE) 18

19 Algoritmo di ripartizione delle emissioni per rotta Nella tabella A_RIS_AEROPORTI_INTERMEDI_AV vengono riportate le emissioni annue (somma di tutte le emissioni orarie k) distinte per istat comune m (EmA_I_AV), id_attività (402 o 403 a seconda della nazionalità w del volo) e con il tipo di emissione (AV per gli aeromobili): EmA_I_AV m,w =Σ i,j, EmA_I i,j,w * perc_voli* lungh_rotta m Σ lungh_rotta m,r 19

20 Stima delle emissioni dei mezzi aereoportuali a terra Per mezzi di supporto a terra (Ground Support Equipment) si intende: il trasporto di passeggeri, equipaggi e bagagli; le attività di assistenza agli aeromobili (rifornimenti, servizi tecnici, deicing, toilette, pulizie cabine, catering); la gestione e manutenzione piste e aree verdi (pulizia piste e piazzale sgombero neve, sfalcio meccanico). 20

21 Struttura dell algoritmo Aeroporti mezzi a terra OUTPUT Parametri algoritmo INPUT 21

22 Algoritmo per mezzi di supporto a terra A_TIPO_MT: Classificazione mezzi a motore a combustione interna secondo il combustibile utilizzato e la classe di potenza espressa in kw A_ELENCO_MT: Elenco mezzi di supporto a terra per aeroporto A_CONSUMI_COMBUSTIBILI_MT: Consumi annuali dei mezzi di supporto, per aeroporto, in tonnellate A_FE_MT: Fattori emissione per tipo di mezzo in g/kwh Si stima Energia_nominale = potenza * ore_funzionamento Sono calcolati consumo nominale per aeroporto (somma dei prodotti tra energia e fattore di consumo) e il fattore di carico, pari al rapporto tra consumo reale e consumo nominale. L energia sviluppata realmente per tipo di mezzo e per aeroporto è ottenuta dalla somma dei prodotti tra energia nominale e fattore di carico Viene eseguita la somma dei prodotti tra energia realmente sviluppata per tipo di mezzo ed il corrispondente fattore di emissione La stima delle emissioni è inserita in tab_output dopo avere cancellato le emissioni già presenti per la corrispondente attività. 22