Sandro Cecchi (Albedo network) Cesare Dionisio (Intecs Spa)

LA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE TRAMITE IL CONTROLLO DELL’ALBEDO

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ABSTRACT

Uno dei principali problemi che il genere umano si trova ad affrontare è il riscaldamento globale (Global Warming) con tutte le sue evidenze negative sulla Terra.

Diversi studi, proposte ed iniziative sono in corso per mitigare l'effetto del riscaldamento globale (aumento della temperatura media) e molte fanno riferimento al protocollo di Kyoto.

Il CIRIAF - Università di Perugia ha proposto una strategia efficace per la mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento artificiale dell’albedo terrestre (Progetto Albedo Control)

L'idea può portare allo sviluppo/introduzione di un sistema di certificazione che è in linea con la filosofia del protocollo di Kyoto e può rappresentare un’opportunità economica

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Contenuto della presentazione

• Introduzione

• Background Scientifico

• Utenti e Applicazioni

• Missione & Definizione del servizio

• Architettura della Missione Spaziale

• Attori Potenziali

• Conclusioni

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Le tecnologie più diffuse per la mitigazione del riscaldamento globale seguono due approcci metodologici:

-la cattura di CO2 rilasciata in atmosfera,

-la riduzione delle emissioni di CO2 (efficienza energetica).

Il primo approccio include tutte le tecnologie per la cattura e il sequestro geologico della CO2 emessa dai processi di combustione o durante l'estrazione di combustibili fossili. Il secondo approccio consiste delle tecnologie per la produzione di energia da fonti non inquinanti e delle pratiche per l'energia e il miglioramento dell'efficienza energetica rinnovabile. In entrambi gli approcci, tuttavia, il risultato finale rimane la riduzione della concentrazione di CO2 nell'atmosfera.

Introduzione (1)

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La nuova metodologia proposta (Albedo Control), complementare a quelle prima citate, prevede la compensazione dell'aumento di temperatura prodotto dai gas serra, controllando il bilancio radiativo del sistema Terra – Atmosfera – Sole

A questo proposito, lo studio condotto dal CIRIAF- Università degli Studi di Perugia (Brevetti No. PG 2006 A 0086 e PG 2007 A 0009), ha consentito di quantificare tale effetto benefico.

ESEMPIO: una superficie (ad elevato albedo) di 10 metri quadrati è in grado di compensare, in termini di riscaldamento globale, l'effetto prodotto dall’ immissione in atmosfera una tonnellata di biossido di carbonio (alle nostre latitudini).

Introduzione (2)

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Una collaborazione nata tra Università ed Industrie Italiane (ALBEDO NETWORK) si propone di sviluppare un sistema di misura specifico dell’Albedo su scala locale e globale e un sistema di certificazione che può essere utilizzato per rispettare gli obiettivi del Protocollo di Kyoto e fornire la mitigazione del riscaldamento globale. Il sistema è basato su una infrastruttura spaziale in congiunzione a terra con un'agenzia specifica dedicata alla valutazione e alla certificazione delle superfici.

Introduzione (3)

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BACKGROUND SCIENTIFICO (1)

GLOBAL WARMING: IL PROBLEMA

• La concentrazione atmosferica di CO2 è attualmente quasi il 40% in più rispetto al livello pre-industriale (285-380 ppm).

• Secondo IPCC 4th Assessment Report, il GW è causato principalmente agli effetti indotti dall'uomo (95% probabilità).

+ 0.64 Celsius negli ultimi 50

anni

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Background Scientifico (2) Global Warming: albedo

• L'albedo (dal latino albēdo, "bianchezza", da album, "bianco") di una SUPERFICE è la frazione di LUCE o, più in generale, di RADIAZIONE incidente che viene RIFLESSA in tutte le direzioni. Essa indica dunque il potere riflettente di una superficie.

• L'esatto valore della frazione dipende, per lo stesso materiale, dalla lunghezza d’onda della radiazione considerata.. Si misura attraverso un albedometro.

Mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento localizzato dell’albedo

Effetto serra e … … albedo terrestre

COS’E’ l’albedo? parte della

radiazione solare riflessa verso

l’atmosfera che quindi non prende

parte al riscaldamento della superficie terrestre stessa

COSA GENERA UN INCREMENTO ARTIFICIALE

DELL’ALBEDO? L’effetto positivo di

mitigazione del fenomeno del

riscaldamento globale

Variazione di albedo indotta dalle superfici

riflettenti

Posizione geografica del sito di

installazione delle superfici

Condizioni meteorologiche

del sito di installazione

DATI IN INGRESSO

Relazione CO2 vs Temperatura metodo IPPC

Incremento di CO2 immessa in atmosfera

DATI IN INGRESSO

MODELLIZZAZIONE DEL SISTEMA ATMOSFERA - ΔT ΔT +

0

Mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento localizzato dell’albedo

EZIOLOGIA

Progetto ALBEDO – Opportunità di sviluppo per i Paesi della fascia equatoriale

Il meccanismo di compensazione della CO2 immessa in atmosfera attraverso l’impiego di superfici ad elevato albedo è PIU’ efficace nelle aree di maggiore incidenza della radiazione incidente ovvero nella FASCIA EQUATORIALE

CO2 COMPENSATA ATTRAVERSO DI SUPERFICI RIFLETTENTI PER DIVERSE LOCALITA’ (ESEMPI) (M2/TCO2)

TUNISI (Tunisia) LATITUDINE 36°

Albedo della superficie

0.4 0.6 0.9

Superficie orizzontale 24 15 6

Superficie inclinata 45° 20 11 8

PARIS (France) LATITUDINE 48°

Albedo della superficie

0.4 0.6 0.9

Superficie orizzontale 30 18 10

Superficie inclinata 45° 21 12 7

CA

LC

OLI E

SEG

UITI P

ER

SU

PER

FIC

I

ES

PO

STE

PER

30

AN

NI

NIAMEY (Nigeria) LATITUDINE 13°

Albedo della superficie

0.4 0.6 0.9

Superficie orizzontale 16 10 5

Superficie inclinata 45° 22 13 7

RICONOSCIMENTO WEC

European Climate Change Policy Beyond 2012

World Energy Council 2009

Promoting sustainable energy for the

greatest benefit of all

23/11/2009European Climate Change Policy Beyond 2012 World Energy Council 2009

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Table E-1 Comparison of avoided CO2-eq emission costs between different renewable sources and the white reflecting technology

Avoided CO2-eq costs Technology

c! /KgCO2-eq

Photovoltaic amorphous silicon 74.8

Photovoltaic multicrystalline silicon 83.0

Photovoltaic monocrystalline silicon 98.8

Thermal solar (flat collector) 14.5

Wind generator 3.9

Hydroelectrical 4.3

Albedo control 4.4

Annex E: Alternative Technologies

Annex E 1: Albedo Control Systems (ACS)

The rapid and continuous increase in the

concentration of GHGs and the weaknesses in

policies and technical instruments to fight the

increase made it necessary to find environmentally

friendly, technically simple and cheap solutions to

be applied in countries with limited economic

resources to control the global average

temperature increase.

An effective solution to reduce global warming and

counteract the effect of emissions of GHGs in

terms of global temperature could be the control of

Earth’s albedo (ACS) by implementing “white-

reflecting” surfaces with a high reflection

coefficient. Reflecting surfaces reduce absorbed

energy thus increasing the solar energy reflected in

to space and so reducing the amount of energy

contributing to the Earth’s warming.

Quantification of reflecting surface effectiveness

has been accomplished through an innovative and

patented mathematical equation, based on an

energy balance between sky, atmosphere and

earth surface. The correlation between the

temperature reduction and the GHG decrease in

the atmosphere has been also calculated. The

effectiveness of reflective surfaces is closely

related to latitude and meteorological and

morphological characteristics of the installation

area. Each m2 of high albedo (90%) surface

compensates for an amount of CO2-eq introduced

in the atmosphere varying from 45 to 62 kg.

LA METODOLOGIA PROPOSTA DAL CIRIAF

E’ STATA RICONOSCIUTA DAL WEC NEL 2009 COME UNA STRATEGIA EFFICACE

PER LA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE

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TECNOLOGIE PER LA MITIGAZIONE DEL GW

CO

STI

Produzione energia da fonti rinnovabili rinnovabili

Miglioramento della efficienza nella produzione e nell’uso dell’energia

Riduzione dei consumi (Energy savings)

Cattura e immagazzinamento della CO2

EFFIC

AC

IA

CO

MP

LE

SS

ITA

’ T

EC

NO

LO

GIC

A

I METODI PIU’ SEMPLICI SONO I PIU’ EFFICACI!!!!

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Scientific background (6) Solar Radiation Management - SRM

L’ albedo gioca un ruolo cruciale sul controllo della temperatura terrestre.

Incremento artificiale dell’ albedo terrestre (SRM) può contribuire a compensare effetto del CO2 sulla temperatura media della terra.

INCREMENTO ALBEDO

DIMINUIZIONE DELLA TEMPERATURA MEDIA

GLOBALE

COMPENSAZIONE

CO2

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Utenti e Applicazioni COPERTURE

COATED COOL ROOFS

GREEN ROOFS

Slope Solar

Reflectance SRI

Energy Star US GBC LEED

Low 0.65 78

Steep 0.25 29

Certification requirements for different cool roof programs

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Utenti e Applicazioni

SALT PANS ARCHITECTONIC STRUCTURES

ARBOREAL SPECIES

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Il progetto per il controllo dell’Albedo ha bisogno specifiche misure delle superfici terrestri con risoluzione spaziale e di larghezza di banda spettrale che in alcuni casi possono essere derivati da attuali missioni satellitari mentre per una accurata certificazione bisogna sviluppare una missione ad hoc. La missione “ALBEDOSAT” si basa su un minisatellite con tecnologia italiana.

Dove interviene l’uso dei sistemi spaziali

Proposta di certificazione

CERTIFICAZIONE

APPROVAZIONE PROGETTI

ASSEGNAZIONE DI CREDITI

INTRODUZIONE NEL MERCATO

MONITORAGGIO ALBEDO (AlbedoSat)

OBIETTIVI

REFLECTING A BRIGHTER FUTURE

N° xxxx 95% 2011

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Albedosat: una piccola missione spaziale proposta per Horizon 2020 • Piccolo satellite di 150 Kg posto in orbita “bassa” cioè con

altitudine nella gamma da 400 - 500 km e sincrona con il sole (ripassa sempre alla stessa ora nello stesso punto della Terra)

• Data e ora locale di passaggio (Equatore)= 10-12 (target 10:30)

• Copertura globale

• Tempo di rivisitazione: 6-8 mesi (si può ridurre con l'aggiunta di più satelliti)

• Strumentazione di bordo: camera pancomatrica più canale 0,4-4,5 micro metri con risoluzione spaziale di 4-5 metri

MISSIONE ALBEDOSAT

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Albedosat: una piccola missione spaziale a supporto della mitigazione del clima

Images

EARTH SURFACES

ALBEDOSAT SATELLITE GROUND CONTROL STATION

AGENCY FOR ALBEDO CERTIFICATION

EARTH SURFACE CERTIFY

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Attori Potenziali & Implementazione

ORGANIZZAZIONI SCIENTIFICHE (KYOTO PROTOCOL, EUROPEAN ENVIRONMENT AGENCY, CNR, ISPRA) ISTITUZIONI (UE, ITALIAN MINISTERY OF ENVIRONMENT AND RESEARCH, ASI) INDUSTRIE (ALBEDO CONSORTIUM, ITALIAN AND EUROPEAN SME, CHINESE COMPANIES) PARTNERS INTERNATIONAL (ITALY-CHINA-UE-THIRD WORLD DEVELOPMENT COUNTRIES) IMPLEMENTAZIONE PUBLIC PRIVATE PARTNERSHIP (WORLD BANK, BEI, ALBEDO CONSORTIUM, THIRD WORLD DEVELOPMENT COUNTRIES, WORLD ALBEDO AGENCY) IL PROGETTO SARÀ DEDICATO ANCHE A GENERARE RICCHEZZA NEI PAESI IN VIA DI SVILUPPO DEL TERZO MONDO CON L’APPLICAZIONE DELL'AUMENTO DELLA RIFLESSIONE DELLA LUCE DEL SOLE IN GRANDI AREE DESERTICHE O IN VASTE ZONE POPOLATE

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Conclusioni

E’ STATO PRESENTATO UN NUOVO APPROCCIO ALLA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE SOSTENIBILE E ADATTO AI PAESI IN VIA DI SVILUPPO. L’USO DELLA TECNOLOGIA SPAZIALE SIA PER UNA ANALISI SINOTTICA DELA TERRA SIA PER MISURE E CERTIFICAZIONI PUNTUALI E’ FONDAMENTALE

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Contatti:

Ing. Sandro Cecchi, Albedo Network coordinator E-mail: scecchi@tiscali.it www.linkedin.it/in/sandrocecchi