Milano 12, dicembre 2012
Riunione interregionale INEMAR
Modulo Porti in INEMAR 7
Alessandro Marongiu
Settore Monitoraggi Ambientali
U.O. Modellistica Atmosferica e Inventari
ARPA Lombardia
[email protected]
Modulo Porti INEMAR7
Nuova struttura dell’algoritmo
Definizione delle caratteristiche medie della flotta, fattori medi di
emissione Tier 3 per PTS/NOx/COV
Stima delle emissioni e dei consumi
Applicazione della metodologia Tier 1 per tutti gli altri inquinanti
Test del modulo e possibili applicazioni/sviluppi
Ricalcolo di una precedente edizione dell’inventario
Scansione ed interfaccia del sito web Marinetraffic
Applicazione del modulo alla navigazione dei laghi in
Lombardia
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2
Struttura dell’algoritmo in INEMAR 7
OUTPUT
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Parametri algoritmo
INPUT
Codifica
3
Metodologia di stima delle emissioni
La nuova versione dell’algoritmo 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.
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4
Gradi di dettaglio possibili nella stima delle
emissioni dai porti
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Step 1 – Calcolo dei fattori di emissione medi per tipo
di imbarcazione
Modificata dalla
precedente edizione
Nuova
PO_FATTORI_EMISSIONE_MEDI
Nuova
FK_ID_PRIOR_MOTORE
FK_ID_TIPO_IMBARCAZIONE
FK_ID_TIPO_MOTORE
FK_ID_COMBUSTIBILE
FK_ID_FASE_OPERAZIONE
FK_ID_INQUINANTE
VALORE_FATT_EMISS_MEDI
O
Numerico
Numerico
Numerico
Numerico
Numerico
Numerico
Numerico
VALORE_FATT_EMISS_MEDIO:(([PO_CARATTERISTICHE_IMC]![PERC_MOT_FLOTTA]*[PO_
FATTORI_EMISSIONE]![VALORE_FATT_EMISSIONE]/100*[PO_FATTORI_EMISSIONE]![FATT_
CONV]*10^-6)))
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6
Diffusione della tipologia di motori
imbarcazioni
Tipo di imbarcazione
Tugs
Others
SSD MDO/MGO
SSD BFO
Fishing
MSD MDO/MGO
MSD BFO
Passenger
HSD MDO/MGO
HSD BFO
Ro Ro Cargo
General cargo
GT MDO/MGO
GT BFO
Container
ST MDO/MGO
Dry bulk carriers
ST BFO
Liquid bulk ships
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
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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
Step 2 – Stima delle emissioni e dei consumi di
carburante tramite algoritmo Tier 3 del Guidebook
PO_RIS_DETTAGLIO
FK_ISTAT_COMUNE
FK_ID_COMBUSTIBILE
FK_ID_INQUINANTE
FK_ID_ATTIVITA
FK_ID_PORTO
FK_ID_TIPO_IMBARCAZIONE
FK_ID_TIPO_MOTORE
FK_ID_FASE_OPERAZIONE
FK_ID_IMC
FK_ID_PRIOR_MOTORE
TIPO_EMISSIONE
VALORE_EMISSIONE
CONSUMI
(Nuovo campo)
(Nuovo campo)
EMISSIONE:(INEMAR6_08_PO_NUM_MOVIMENTI!NUMERO_IMC)*10^6*INEMAR6_08_PO_TEMPI_NAVIGAZIONE!TEMPO_NAVIGAZIONE*INEMAR6_08_PO_IMC!ST
AZZA_LORDA^([PO_POTENZE_CONSUMI]!B)*PO_FATTORI_EMISSIONE_MEDI!VALORE_FATT
_EMISS_MEDIO*[PO_POTENZE_CONSUMI]!A*INEMAR6_08_PO_FRAZ_POT!FRAZIONE_POT
ENZA
CONSUMI: [EMISSIONE]*10^6/[PO_FATTORI_EMISSIONE]![VALORE_FATT_EMISSIONE]
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Stima delle emissioni e dei consumi di carburante
tramite algoritmo Tier 3 del Guidebook
l tipo motore
k tipo imbarcazione
m tipo fase
j combustibile
y tipo inst. motore
Stazza lorda (klj)
Pky
LFkmy
Potenza max
frazione potenza
Skmy stima dei kW
tkm(jl)
Nk(jl)
Emissione
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FEjlmy
km
Elaborati tenendo
conto dei motori e
del carburante
principalmente
associati ad un certo
tipo di imbarcazione
Stima delle emissioni e dei consumi di carburante
tramite algoritmo Tier 3 del Guidebook
La struttura del nuovo database ha comportato due principali modifiche rispetto
alla edizione precedente:
La tabella PO_CONSUMI cambia di significato e struttura dal momento che ciascuna
tipologia di imbarcazione è caratterizzata da una relazione, di due parametri, che
collega la stazza alla potenza dei motori installati.
La percentuale di carico dei motori, frazione di potenza, tiene conto anche
dell’eventuale installazione di motori ausiliari. Tale caratteristica è stata implementata
tramite una apposito campo di codifica.
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Step 3 – Stima delle emissioni tramite algoritmo Tier 1
E l’operazione è effettuata solamente considerando i
record di PO_RIS_DETTAGLIO dove
FK_ID_INQUINANTE = 2 (scalata sulle emissioni di NOx
calcolate con il Tier 3).
I risultati della stima sono poi accodati alla tabella
PO_RIS_DETTAGLIO.
VALORE_EMISSIONE: [PO_FATTORI_TIER1]![VALORE_FATT_EMISSIONE]*
[PO_RIS_DETTAGLIO]![CONSUMI]*10^-6
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Applicazioni del modulo – ricalcolo su una edizione
precedente
I dati di INPUT del modulo di una edizione dell’inventario delle emissioni è stata fornita
dai partners di INEMAR. Gli stessi dati sono stati utilizzati con la nuova edizione del
modulo. Si tratta unicamente di un confronto tra metodologie che potrebbe essere non
valido per altri dati di INPUT.
Variazione emissioni rispetto al
modulo precedente
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Applicazioni del modulo – ricalcolo su una edizione
precedente
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Scansione ed interfaccia del sito web Marinetraffic
•
•
•
•
Testare l’algoritmo modulo porti su dati esterni agli inventari
Verificare la possibilità di trattare le singole imbarcazioni (ove possibile)
come sorgenti puntuali
Acquisire informazioni sulle caratteristiche di flotta (tipologia imbarcazioni vs
tonnellaggio), presenza nei porti, principali destinazioni
Verificare la rappresentatività di alcune stime emissive con dati di inventaria
nazionale
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www.marinetraffic.com
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Disponibilità dei dati
• Sono monitorate le imbarcazioni dotate di AIS
“The system is based on AIS (Automatic Identification System). As from December
2004, the International Maritime Organization (IMO) requires all vessels over 299GT
to carry an AIS transponder on board, which transmits their position, speed and
course, among some other static information, such as vessel’s name, dimensions
and voyage details. References:Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_Identification_System”
• Per aree geografiche coperte dalla ricezione del segnale che viene reso
disponibile al db
•
E’ anche disponibile un Wiki (non sempre completo) con informazioni sulle
imbarcazioni (es: GT)
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Elaborazione dati
Collegamento al sito:
www.marinetraffic.com
Ad una determinata data
ed ora
Esecuzione
automatizzata di circa
400 queries web per i
porti italiani
Interfaccia al modulo
porti di INEMAR e
calcolo per ciascun
redord dei flussi emissivi
in kg/h o t/h
Elaborazione dei dati
emissivi ed eventuali
mappe google maps
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Elaborazione di un db
(Nome imbarcazione,
tipo, posizione (lat, lon),
GT, porto, destinazione,
velocità, …)
Scansione dei dati
•
•
•
•
Tra il 15.05. ed il 25.05 sono state effettuate differenti scansioni dei dati,
generalmente tra le 12.00 e le 15.00
Sul sito sono disponibili informazioni su 76 porti italiani suddivisi in 4 aree
marittime
Per ogni scansione sono state rilevate presenti o in fase di manovra 400-500
imbarcazioni
Di queste sono utilizzabili ai fini del calcolo delle emissione 200-300, a causa della
mancanza dei dati sulla stazza di altre informazioni sulla imbarcazione
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Dati sulla flotta campionata nei porti Italiani
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Emissioni orarie di NOx (t/h)
18.05.2012
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17.05.2012 Olbia 13.00-15.00
0,12 t/h NOx
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Emissioni totali porti per ora di manovra o
stazionamento da proiezione dati Marinetraffic
As
Cd
CO
CO2
COV
Cr
Cu
DIOX (TCDDe)
HCB
Hg
Ni
NOx
Pb
PCB
PM10
PM2.5
PTS
Se
Zn
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um
kg
kg
t
kt
t
kg
kg
mg
kg
kg
kg
t
kg
kg
t
t
t
kg
kg
S1
0,116325
0,003773
1,543862
0,663235
1,109804
0,123472
0,24602
84,48594
2,68E-05
0,004572
5,438881
10,37775
0,035558
0,000111
1,105919
1,000697
1,679604
0,039422
0,250356
S2
0,10551
0,003429
1,405525
0,603806
1,01329
0,111999
0,223749
76,70774
2,44E-05
0,004168
4,932579
9,520359
0,032341
0,000101
1,00395
0,908462
1,525828
0,035822
0,227923
S3
0,104707
0,003404
1,39543
0,599469
1,003452
0,111148
0,222116
76,13294
2,42E-05
0,004139
4,894976
9,437006
0,032105
0,000101
0,996409
0,901642
1,512506
0,035557
0,226286
S4
0,108246
0,003523
1,445398
0,620935
1,045714
0,114907
0,229948
78,74703
2,5E-05
0,00429
5,060035
9,805401
0,033238
0,000104
1,030539
0,932544
1,571137
0,036794
0,234389
Proiezione anno
952
31
12681
5448
9137
1011
2019
692201
0,220
38
44515
85718
292
0,91
9060
8198
13773
323
2056
Emissioni per tipo imbarcazione
Zn
SO2
Se
PTS
PM2.5
PM10
PCB
Pb
NOx
Ni
Hg
HCB
DIOX (TCDDe)
Cu
Cr
COV
CO2
CO
Cd
As
Altro
Anti-Pollution
Cargo
Cargo - Hazard A (Major)
Cargo - Hazard B
Cargo - Hazard D (Recognizable)
Nave ad alta velocità
Nave cisterna
Passeggeri
Rimorchiatore
Tanker - Hazard A (Major)
Tanker - Hazard B
Tanker - Hazard C (Minor)
0%
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20%
40%
60%
80%
100%
Rappresentatività dei giorni campionati sulla stima
delle emissioni annuali
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Riunione interregionale INEMAR
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Alessandro Marongiu
24
Navigazione laghi (attualmente in corso)
Milano, 12 dicembre 2012
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25