Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria ____________________________ Dipartimento di Energetica Implementazione del modello COPERT IV

Università Politecnica delle MarcheUniversità Politecnica delle Marche

Facoltà di IngegneriaFacoltà di Ingegneria____________________________

Dipartimento di Energetica

Implementazione del modello COPERT IV Implementazione del modello COPERT IV per la stima delle emissioni da traffico per la stima delle emissioni da traffico

stradale nella Regione Marche. stradale nella Regione Marche.

Confronto e analisi tra diverse metodologie Confronto e analisi tra diverse metodologie di calcolodi calcolo

Relatori:Prof. Ing. Giorgio PASSERINI Prof. Ing. Giorgio PASSERINI (Università Politecnica delle Marche)(Università Politecnica delle Marche)Ing. Federica PRINCIPI Ing. Federica PRINCIPI (Università Politecnica delle Marche, PANECO srl)(Università Politecnica delle Marche, PANECO srl)Ing. Loredana FREDDARI Ing. Loredana FREDDARI (Regione Marche) (Regione Marche)

XV Expert Panel – Roma, 29 aprile 2010

La Regione Marche ha approvato il “La Regione Marche ha approvato il “Piano di risanamento e Piano di risanamento e mantenimento della qualità dell’aria ambientemantenimento della qualità dell’aria ambiente” (ai sensi del D.Lgs. ” (ai sensi del D.Lgs. 351/1999 artt. 8 e 9) con DACR n. 143 del 12/01/2010, all’interno del 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 quale è inserito l’INVENTARIO DELLE EMISSIONI DI GAS INQUINANTI.INQUINANTI.

IntroduzioneIntroduzione

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

Per la rilevanza che le emissioni dovute al traffico assumono rispetto alle emissioni complessive Approccio dettagliato e rigoroso tramite l’applicazione del modello modello COPERT IVCOPERT IV (Computer (Computer Programme to Programme to calculate Emissions calculate Emissions from Road Traffic) from Road Traffic)

(Anno: 2005)



Anno: 2005Regione Marche

ObiettivoObiettivo

Utilizzo del modello COPERT su base comunale e verifica Utilizzo del modello COPERT su base comunale e verifica dei risultati ottenuti con quelli conseguiti con diverse dei risultati ottenuti con quelli conseguiti con diverse metodologie di calcolo.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.

MODIFICHE AL MODELLO: ADEGUAMENTOMODIFICHE AL MODELLO: ADEGUAMENTO DELLA DELLA FLOTTA FLOTTA CREATACREATA AL PARCO VEICOLARE FORNITO DALL’ACI 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 Il modello COPERT IV applicato alla situazione regionalealla situazione regionale

CALCOLO FATTORI DI EMISSIONE (Calculation Factors):CALCOLO FATTORI DI EMISSIONE (Calculation Factors):

Problema implementativoProblema implementativo: Inserimento (dettaglio preciso) dei FE a caldo per : Inserimento (dettaglio preciso) dei FE a caldo per le classi veicolari aggiunte (es. veicoli a metano)le classi veicolari aggiunte (es. veicoli a metano)

AGGIUNTA FE: percentuali di riduzione a seconda degli standard legislativi AGGIUNTA FE: percentuali di riduzione a seconda degli standard legislativi (Euro0/Euro4)(Euro0/Euro4)


DATI DI OUTPUT:DATI DI OUTPUT:

Le emissioni degli inquinanti, fornite da COPERT, sono Le emissioni degli inquinanti, fornite da COPERT, sono

per per macroclassemacroclasse [auto (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli [auto (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli merci leggeri (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli merci merci leggeri (benzina, diesel, G.P.L., metano), veicoli merci pesanti (benzina, diesel), autobus (metano, diesel), motocicli pesanti (benzina, diesel), autobus (metano, diesel), motocicli (benzina) e ciclomotori (benzina)](benzina) e ciclomotori (benzina)]

tipo di emissionitipo di emissioni (a caldo, a freddo ed evaporative) (a caldo, a freddo ed evaporative)

Etotal = Ehot + E cold + EevapEtotal = Ehot + E cold + Eevap

ciclo di guidaciclo di guida (urbano, extraurbano ed autostradale) (urbano, extraurbano ed autostradale)

Etotal = Eurban + Erural +EhighwayEtotal = Eurban + Erural +Ehighway


Regione Regione MarcheMarche

--

Anno 2005Anno 2005

REPORTREPORT: : Source orientedSource oriented (emissioni suddivise per origine). (emissioni suddivise per origine).

COCO: 67.516,86 t: 67.516,86 t

Output emissioni Output emissioni

Regione Regione MarcheMarche

--

Anno 2005Anno 2005

REPORTREPORT: : Driving Mode Driving Mode (emissioni suddivise per ciclo di guida). (emissioni suddivise per ciclo di guida).

COCO: 67.516,86 t: 67.516,86 t



COVNMCOVNM: 9.741,64 t: 9.741,64 t


PMPM1010: 1.308,29 t: 1.308,29 t

EMISSIONI DA TRAFFICO VEICOLARE (MACROSETTORE 07) EMISSIONI DA TRAFFICO VEICOLARE (MACROSETTORE 07) ottenuti con COPERT (dati in Mg):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* Come somma di: cadmio* Come somma di: cadmio, , cromocromo, , rame, nickelrame, nickel, , piombopiombo, , selenio selenio e e zincozinco..


Anno 2005; Anno 2005; Regione MarcheRegione Marche

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.

Confronto: APAT-CopertConfronto: APAT-Copert

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

ANCONA 128,84 1.302,67 60,54 1.255.328,41 73,61

ASCOLI PICENO 105,84 1.070,09 49,73 1.031.193,97 60,46

MACERATA 89,11 900,94 41,87 868.194,30 50,91

PESARO URBINO 105,54 1.067,04 49,59 1.028.260,63 60,29

TOTALE 429,33 4.340,74 201,73 4.182.977,31 245,27

Disaggregazione dati (Top-Down) Disaggregazione dati (Top-Down)

Emissioni a livello comunale (246 Comuni della Regione Marche)

Output COPERT : emissioni a livello regionale

VARIABILE PROXY (parco veicolare)

VARIABILE PROXY (parco veicolare)

COPERT nel dettaglio comunaleCOPERT nel dettaglio comunale

PROBLEMI IMPLEMENTATIVIPROBLEMI IMPLEMENTATIVI: :

DETTAGLIO PRECISODETTAGLIO PRECISO su un AMPIO su un AMPIO INSIEME DI PARAMETRI per la INSIEME DI PARAMETRI per la specifica realtà di applicazione specifica realtà di applicazione ATTIVITA’ DI RICERCA, ATTIVITA’ DI RICERCA,

RICOSTRUZIONE E STIMA RICOSTRUZIONE E STIMA dei dati reperiti da molteplici dei dati reperiti da molteplici fonti (informazioni non sempre fonti (informazioni non sempre disponibili nel dettaglio disponibili nel dettaglio necessario).necessario).

Creato un file .mdb per OGNI Comune: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.

!!! 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 Analizzare le differenze tra i dati trovati direttamente con Copert “comune per comune” e quelli ottenuti, mediante approccio top-down, “comune per comune” e quelli ottenuti, mediante approccio top-down, disaggregando i dati a partire dalla scala regionale.disaggregando i dati a partire dalla scala regionale.

Metalli

050

100150200250300

S an Benedetto de...

P orto S

ant'Elpidio

porto S

an Giorg

ioOffida

Monteprandone

Montegrana ro

F olignano

F ermo

Ascoli P

iceno

kg

C OP E R Tc omuniTop down

Metalli

0100200300400500600

S eniga llia

Os imo

LoretoJ esi

F ilottra

no

F alconara M

Chiaravalle

C a stelfid

ardo

Ancona

kg C OP E R TcomuniTop down

Metalli DELTA

San Benedetto del Tronto 71%

Porto Sant'Elpidio 20%

porto San Giorgio 19%

Offida 23%

Monteprandone 21%

Montegranaro 21%

Folignano 16%

Fermo 14%

Ascoli Piceno 14%

Senigallia 20%

Osimo 25%

Loreto 23%

Jesi 19%

Filottrano 28%

Falconara M 18%

Chiaravalle 21%

Castelfidardo 29%

Ancona 19%

MEDIA 23%


COPERT nel dettaglio comunaleCOPERT nel dettaglio comunaleCO2 DELTA




Offida 1%

Monteprandone 5%

Montegranaro 6%

Folignano 9%

Fermo 6%

Ascoli Piceno 12%

Senigallia 5%

Osimo 1%

Loreto 6%

Jesi 4%

Filottrano 4%

Falconara M 6%

Chiaravalle 9%

Castelfidardo 6%

Ancona 6%

MEDIA 6%

C O2

020000400006000080000

100000120000140000160000

S an Benedett...

P orto S

ant'Elp...

porto S

an Giorg

ioOffida

Monteprandone

Montegrana ro

F olignano

F ermo

Ascoli P

iceno

kg

C OP E R TcomuniTop down

C O2

050000

100000150000200000250000300000

S eniga llia

Os imo

LoretoJ esi

F ilottra

no

F alconara M

Chiaravalle

C a stelfid

ardo

Ancona


COPERT nel dettaglio comunaleCOPERT nel dettaglio comunaleCH4 DELTA




Offida 68%

Monteprandone 68%

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 60%

Ancona 30%

MEDIA 58%

COPERT nel dettaglio comunaleCOPERT nel dettaglio comunalePM10 DELTA




Offida 2%

Monteprandone 6%

Montegranaro 9%

Folignano 30%

Fermo 7%

Ascoli Piceno 16%

Senigallia 16%

Osimo 5%

Loreto 17%

Jesi 13%

Filottrano 7%

Falconara M 18%

Chiaravalle 28%

Castelfidardo 4%

Ancona 22%

MEDIA 14%

P M10

020406080

100

S eniga llia

Os imo

LoretoJ esi

F ilottra

no

F alconara M

Chiaravalle

C a stelfid

ardo

Ancona


P M10

0102030405060

S an Benedett...

P orto S

ant'Elp...

porto S

an Giorg

ioOffida

Monteprandone

Montegrana ro

F olignano

F ermo

Ascoli P

iceno

kg


COPERT nel dettaglio comunaleCOPERT nel dettaglio comunaleNOx DELTA




Offida 4%

Monteprandone 3%

Montegranaro 7%

Folignano 31%

Fermo 4%

Ascoli Piceno 9%

Senigallia 21%

Osimo 11%

Loreto 26%

Jesi 18%

Filottrano 1%

Falconara M 30%

Chiaravalle 27%

Castelfidardo 4%

Ancona 25%

MEDIA 15%

NOx

0200400600800

1000120014001600

S eniga llia

Os imo

LoretoJ esi

F ilottra

no

F alconara M

Chiaravalle

C a stelfid

ardo

Ancona


NOx

0100200300400500600700800

S an Benedett...

P orto S

ant'Elp...

porto S

an Giorg

ioOffida

Monteprandone

Montegrana ro

F olignano

F ermo

Ascoli P

iceno

kg


Fonti considerate per il reperimento dei dati di vendita di combustibile:

Agenzia delle Dogane (Ufficio Tecnico di Finanza)Agenzia delle Dogane (Ufficio Tecnico di Finanza)

Ministero dello Sviluppo EconomicoMinistero dello Sviluppo Economico

Stima Emissioni da Traffico veicolare Stima Emissioni da Traffico veicolare mediante consumi di combustibilemediante consumi di combustibile

quantità di benzina, GPL e gasolio vendute per il trasporto su strada, a livello provinciale.

quantitativi di erogato di benzina, GPL e gasolio per ogni stazione di servizio della Regione Marche.

Dati ulteriormente disaggregati a livello comunale utilizzando il numero di veicoli circolanti in ogni comune.

Stima Emissioni da Traffico mediante Stima Emissioni da Traffico mediante consumi di combustibileconsumi di combustibile

Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico

ANCONAASCOLI PICENO

MACERATA

PESARO URBINO

TOTALE

Benzina senza piombo [Mg] 107.526 79.135 60.747 94.208 341.616GPL [Mg] 29.463 14.951 9.233 10.225 63.872

Gasolio [Mg] 235.799 200.096 141.526 233.213 810.634

Consumo di carburanti nel macrosettore 07 per l’anno 2005

Fonte: UTF ANCONAASCOLI PICENO

MACERATAPESARO 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

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.



FE (kg/Mg)

Benzina senza piombo Gasolio GPL

NOx 20,9 21,2 22,7CO 62,7 51,4 74,4CO2 3.016 3.137 2.877NH3 0,7 0,018 0

COVNM 24,7 4,82 8,1

PM 0,3 1,8 0,3N2O 0,3 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)


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 102.484,8 17.245,4 364.785,3 484,5

Dati: MINISTERO

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 101.960,5 8.180,3 241.541,9 351,7

Dati: UTF


CONFRONTICONFRONTI

Le emissioni UTF sottostimano diversi inquinanti poiché non tengono conto Le emissioni UTF sottostimano diversi inquinanti poiché non tengono conto delle emissioni dovute alle flotte di autobus urbani ed extraurbani. I dati 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 con il modello Copert sono, invece, in deciso accordo con quelli valutati a partire dai dati del Ministero dello Sviluppo Economico. valutati a partire dai dati del Ministero dello Sviluppo Economico.

Confronti

0,00

10.000,00

20.000,00

30.000,00

40.000,00

50.000,00

60.000,00

70.000,00

80.000,00

NOx CO CO2*1000

NH3 COVNM PM N2O

Mg

Ministero

UTF

COPERT

DELTA (%)DELTA (%)

Inquinanti MINISTERO-UTF MINISTERO-COPERT UTF-COPERT

NOx 34 26 6

CO 33 0 24

CO2 34 10 33

NH3 2 41 42

COVNM 15 32 15

PM 47 21 18

MEDIA 28 22 23

CONFRONTICONFRONTI

Risultati COPERT 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 Risultati ottenuti con il modello COPERT sono, invece, in deciso accordo con quelli valutati tramite consumi di combustibile, a partire dai dati del con quelli valutati tramite consumi di combustibile, a partire dai dati del Ministero dello Sviluppo Economico Ministero dello Sviluppo Economico

Strumento di sostegno alla programmazione di interventi finalizzati Strumento di sostegno alla programmazione di interventi finalizzati al controllo ambientale (set completo di dati necessari all’esecuzione al controllo ambientale (set completo di dati necessari all’esecuzione del sistema modellistico : set dati INPUT richiesti da COPERT)del sistema modellistico : set dati INPUT richiesti da COPERT)

Il confronto tra serie di dati a livello comunale provenienti dal Il confronto tra serie di dati a livello comunale provenienti dal COPERT (tramite approccio bottom-up e top down) ha condotto a COPERT (tramite approccio bottom-up e top down) ha condotto a risultati decisamente confrontabili e con una differenza notevole solo risultati decisamente confrontabili e con una differenza notevole solo per le emissioni di CH4per le emissioni di CH4..

CONCLUSIONICONCLUSIONI

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