Ricalcolo emissioni inventari precedenti
Stefano Caserini
Settembre 2011
Indice
Introduzione - analisi metodologica
Proposta di metodo parametrico
- Stima IEF
- Dettagli realizzazione ricalcolo
- Interfaccia
Introduzione
L’attività è prevista dal Piano di lavoro 2009-2011
Sarà realizzato uno studio per valutare la fattibilità della realizzazione
di uno specifico modulo che permetta il ricalcolo il più possibile
automatico delle emissioni di inventari precedenti in seguito a
modifiche metodologiche avvenute in seguito alla sua conclusione.
Le linee guida dell’IPCC (Good Practice Guidance and
Uncertainty Management in National Greenhouse Gas
Inventories, anno 2000) presentano la necessità del ricalcolo delle
emissioni al capitolo 7.3.
Tanto più crescono le conoscenze e i dati disponibili, tanto più è
possibile migliorare la qualità dell’inventario, aumentando la sua
accuratezza e completezza.
“È buona pratica ricalcolare le emissioni storiche, quando i
metodi di stima sono cambiati o raffinati, quando sono incluse
nuove sorgenti o quando sono rilevati degli errori”
Secondo le linee guida dell’IPCC si definisce:
Cambiamento metodologico:
Se sono cambiati i metodi di stima.
Ad esempio si passa da usare un metodo Tier 1 basato su fattori
medi a un metodo Tier 2 basato su dati specifici locali.
Raffinamento metodologico:
Se a parità di metodo cambia la qualità dei dati (su un singolo
dato o come aumento dei FE disponibili per diverse ).
Ad esempio se diventa disponibile una fonte di dati più affidabile,
o permette una maggiore precisione nella disaggregazione a scala
locale di un dato regionale o nazionale.
Motivi per cambiare metodo
• Sono cambiati i dati disponibili
• Una sorgente è divenuta importante
• La precisione della stima non permette di cogliere l’effetto
delle politiche di mitigazione
• Sono migliorate le capacità di analisi di una sorgente
Possibili metodologie di ricalcolo
•
Sovrapposizione: rifare il conto con la nuova metodologia,
confrontare e sostituire dopo un periodo di sovrapposizione.
•
Metodi surrogati: i dati usati nel nuovo metodo (fattori di
emissione, indicatori) sono correlati con altri dati esistenti, il
cui andamento viene usato come proxy dei dati necessari
•
Interpolazione: i dati necessari per il ricalcolo sono interpolati
sulla base dei dati disponibili per altri anni
•
Estrapolazione del trend: le emissioni mancanti si valutano
sulla base di trend di lungo periodo
ISPRA
• ISPRA effettua per la CO2 il ricalcolo della serie storica delle
emissioni, sulla base di metodologie definite in ambito UNFCCC.
• La stima e il ricalcolo riguardano solo il livello nazionale.
• Il ricalcolo avviene cambiando i fattori di emissione e gli
indicatori nei fogli excel su cui è impostato l’inventario nazionale.
• Il ricalcolo è stato effettuato per i gas serra ma non per tutti i
macroinquinanti convenzionali o per le polveri
• ISPRA non effettua il ricalcolo delle emissioni disaggregate di
inventari precedenti
• Ad esempio, pur se l’emissione di polveri dalla legna
nell’inventario 2005 si è basata su nuovi dati di consumi e fattori
di emissione, non sono state fatte stime sui consumi e i fattori di
emissione di queste sorgente negli inventari degli anni precedenti.
Serie storica emissioni e assorbimenti gas serra
600
580
Emissioni totali (escluso LULUCF)
Obiettivo gas serra (Protocollo di Kyoto)
560
Mt CO2 eq
540
520
500
480
460
440
420
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Gas climalteranti - ricalcolo della serie storica
Da “L’inventario nazionale delle emissioni e degli assorbimenti di gas serra:
struttura, metodologia, risultati e incertezze”, Riccardo De Lauretis, ISPRA
Lombardia
Effetto di diverse
metodologie
300.000
250.000
NOx
200.000
t/anno
In Lombardia con Inemar sono state
prodotte stime di emissione relative
agli anni 1997 2001 2003 2005 e 2007.
La stima 1997 non era completa, per
via dei tempi di consegna molto stretti.
Per il 1990 esiste una stima a livello
regionale, basata su una
disaggregazione della stima nazionale
effettuata da ENEA-TECHNE-ANPA.
Se si guardano la serie storiche, si
vedono dei salti dovuti a motivi
metodologici.
150.000
100.000
50.000
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
I problemi principali sono per la stima relativa all’anno 1990, ricavata
da una disaggregazione del totale nazionale a scala regionale
Della stima 1990 non sono note tutte le assunzioni metodologiche; per
quanto riguarda le polveri, sono disponibile solo le emissioni di PTS.
Ci sono forti dubbi sulle assunzioni relative ad alcuni macrosettori (es.
agricoltura), in quanto le metodologie disponibili erano allora del tutto
rudimentali.
Ha senso quindi valutare la congruenza e le possibilità di ricalcolo nel
periodo 2001-2007
35.000
CO2
11-Altr
PTS
10-Agr
30.000
90.000
11-Altre sorgenti e assorbimenti
9-Tratta
80.000
10-Agricoltura
8-Altre
70.000
60.000
25.000
9-Trattamento e smaltimento rifiuti
7-Trasp
8-Altre sorgenti mobili e macchinari
20.000
6-Uso d
50.000
40.000
t/anno
7-Trasporto su strada
30.000
4-Processi produttivi
20.000
10.000
3-Combustione nell'industria
10.000
5-Estra
6-Uso di solventi
15.000
5-Estrazione e distribuzione combustibili
4-Proce
3-Comb
2-Comb
2-Combustione non industriale
1-Produ
combus
5.000
1-Produzione energia e trasform. combustibili
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
0
1990 1991 1992
1993 1994 1995 1996
1997 1998 1999
2000
2001
2002 2003 2004
2005 2006
2007
Periodicità dell’aggiornamento
Attualmente
l’inventario
è
aggiornato
con
cadenza
biennale/triennale, ossia è effettuato per gli anni base ogni 5 anni a
cui si aggiungono uno o due anni all’interno del periodo.
I dati sono prima pubblicati in forma di revisione pubblica ("public
review“), e solo successivamente (dopo circa 6 – 8 mesi), è
pubblicata la versione definitiva dell’inventario.
La "public review” serve per chiedere collaborazioni, suggerire punti
di criticità delle stime, richieste di modifiche (allegando
eventualmente dati a supporto), e per poter gestire possibili ritardi
nella consegna dei dati e aggiornamenti metodologici.
Dove collocare l’inventario “ricalcolato”?
L’effetto del ricalcolo delle emissioni può essere quello di
introdurre una terza versione dell’inventario, “versione
ricalcolata”, che può essere pubblicata anche molto tempo dopo la
versione finale, anche più volte al fine di tener conto degli ultimi
aggiornamenti e al fine di garantire la congruenza delle serie
storiche.
Ad esempio potrebbe essere rinominata indicando l’anno del
ricalcolo: es: inventario 2007/ric2011 (inventario del 2007
ricalcolato nel 2011).
La versione ricalcolata potrebbe non arrivare alla scala comunale,
se le modifiche non sono rilevanti, e se non c’è di fatto la necessità
di dati di dettaglio ricalcolati (la serie storica serve solo per
valutare gli effetti delle politiche a scala regionale).
Al limite il ricalcolo dell’inventario potrebbe essere effettuato a
scala provinciale, se c’è un interesse per le serie storiche alla scala
comunale.
I principali miglioramenti metodologici realizzati nel periodo
2001-2008 sul sistema Inemar (con indicazione del primo
inventario che ne ha tenuto conto) sono stati:
• Passaggio da Copert III a Copert IV (2005)
• Stima FE usura traffico (2003)
• Nuova stima FE NOx veicoli diesel (2003)
• Dettaglio parco veicoli pesanti sulla base del peso reale
trasportato – e effetto pendenze (2007)
• Stima sulla base delle percorrenze per età (2005)
• Dettaglio stima consumi legna (2007)
• Dettaglio FE legna per apparecchio (2005)
• Ricalcolo COV agricoltura (2007)
• Ricalcolo NH3 agricoltura (2008)
• Maggiore dettaglio impianti puntuali tramite dati AIA (2008)
• Ricalcolo COV biogeniche (nuovi FE) (2008)
• Modifica FE legna con utilizzo valori medi Guidebook (2010)
Quadro riassuntivo delle metodologie usate per la stima delle
emissioni
Anno
Versione
inventario
1997
Server
Puntuali
Legna residenziale
Dati di traffico
Metod. FE
traffico scarico
-
file access in locale
(1)
(solo taboutput)
Schede puntuali (non più
(2)
disponibili)
Dati ENEA 1997 (15M
GJ)
Grafo Nebula
Copert, 1997
(no usura)
PR
in locale
Schede puntuali
Dati ENEA 1999 (20M
GJ)
Grafo Systematica
Copert III +
Cepmeip
2001
FIN
inemar3_2005
PR
in locale
Schede puntuali
2003
FIN
Inemar4_06
PR
in locale
2005
FIN
Inemar5_07
PR
Inemar6_07
FIN
?
PR
Inemar6_08
2007
2008
FIN
Schede puntuali (solo grandi
impianti e discariche) + dati
INES, AIA, ETS
Dati INES, AIA, ETS +
indagine su excel a discariche
Dati INES, AIA, ETS +
indagine su excel a discariche
Indagine FLA scuole
(29M GJ)
Indagine nazionale (25
M GJ)
Indagine nazionale +
Prov. Milano
Indagine di dettaglio
JRC (19 M GJ)
Grafo Systematica +
modifica distr. temporali
Copert III +
Cepmeip
Copert IV
(aprile 2007)
Copert IV
Grafo RL da OD 2002 RL
Copert IV
Copert IV con
Grafo RL da OD 2002 +
effetto
dati Province e AISCAT
pendenze e
e dettaglio curve deflusso dettaglio mezzi
pesanti
Esempi di necessità di ricalcolo
• Modifica FE diffuso (es. PM legna)
• Modifica FE traffico (es. NOx diesel Euro V)
• Modifica metodologia traffico (es. mezzi pesanti)
• Modifica dettaglio metodologia (es. Off-Road)
• Modifica metodologia di calcolo (es. agricoltura)
• Ampliamento metodologia di calcolo (es. COV biogeniche)
• Modifica indicatori diffuso (es. consumi di legna)
• Modifica proxy (es. consumi stimati da modulo riscaldamento)
• Aggiunta nuove emissioni (es. emissioni da cantieri)
Il ricalcolo riguarda quindi un numero molto elevato di sorgenti e di
metodologie.
L’unico modo per effettuare il ricalcolo completo, che dia le
emissioni ricalcolate comunali per attività e combustibile è mantenere
una versione completa e modificata progressivamente di ogni
inventario ricalcolato, aggiornando tutte le attività che lo richiedono
nel tempo.
Questo risulta estremamente difficile e faticoso, e di dubbia
convenienza visti gli utilizzi, tutto sommato limitati, dei dati degli
inventari ricalcolati.
Per questo obiettivo è necessario molto spazio su disco. Al fine di
evitare la confusione che potrebbe generarsi dalla proliferazione dei
DB, è necessario migliorare la gestione degli stessi, relativi ai diversi
inventari, con assegnazione di un nome standardizzato, con anno di
riferimento, mese e anno di ricalcolo, e con una modalità di accesso
bene definita.
Inoltre, ai fini di un ricalcolo completo, che permetta il confronto di
diversi inventari, è necessaria una pesante modifica informatica, che
indicizzi tutte le tabelle ad un certo anno, ossia che introduca nelle
tabelle del database un campo che indichi l’anno e il tipo di inventario
Proposta di metodo parametrico
Visto che una quota rilevante delle necessità di ricalcolo riguarda
prevalentemente i fattori di emissione l’unica strada che sembra
possibile a livello pratico è un metodo semplificato parametrico,
basato sul confronto dei valori di emissioni, “implied emission
factors” e indicatori.
Per ogni anno in cui è stato realizzato l’inventario si utilizzano i
valori degli indicatori comunali e degli “implied emission factors”
(IEF) e degli indicatori comunali medi regionali per attività e
combustibile (o settore e combustibile).
La cosa importante è fare qualcosa che serve, che viene davvero
utilizzato.
Gli indicatori sono già stimati dal modulo “stima indicatori comunali”
 vedi.
La stima degli IEF deriva dal rapporto fra emissioni e indicatori, in un
output opportunamente creato da Inemar.
Si crea quindi un modulo che permette il caricamento e quindi il
confronto di emissioni, indicatori e IEF nei diversi anni.
Poi si crea una procedura che permette di modificare indicatori e IEF
a piacere, o in % o assegnandogli il valore degli anni precedenti, e di
ricalcolare le emissioni.
In alcuni casi può essere previsto che l’IEF o l’indicatore possa essere
modificato in automatico, per interpolazione.
Calcolo degli “implied emission factors” (IEF) /1
Le tabelle che contengono i fattori di emissione sono
T_IEF_REGIONALI_ATT
FK_ANNO
FK_ID_ATTIVITA
FK_ISTAT_REGIONE
FK_ID_COMBUSTIBILE
FK_ID_INQUINANTE
FK_ID_UM_NUM
FK_ID_UM_IND
VALORE_IEF_REG
T_IEF_REGIONALI_SET
Come sopra, il primo campo cambia e diventa FK_ID_SETTORE
T_IEF_REGIONALI_MAC
Il primo campo cambia e diventa FK_CODICE_MACROSETTORE
Calcolo degli “implied emission factors” (IEF) /2
I valori di IEF medi regionali per ogni attività a, combustibile c (o per
ogni settore e combustibile o per ogni macrosettore e combustibile)
sono calcolati dal rapporto fra le emissioni e gli indicatori per le
stesse attività a, combustibile c (o per ogni settore e combustibile o
per ogni macrosettore e combustibile).
Il valore degli indicatori è presente nelle tabelle
T_INDICATORI_REGIONALI_ATT,
T_INDICATORI_REGIONALI_SET e
T_INDICATORI_REGIONALI_MAC
Le emissioni sono estratte, in corrispondenza dei medesimi valori di
cui si ha un valore dell’indicatore. Dividendo emissione / indicatore
sia ha la stima dell’IEF.
E’ da valutare la necessità di prevedere un quarto livello (es. Euro ?)
Calcolo degli “implied emission
factors” (IEF) /3
Da notare che la tabella
T_IEF_REGIONALI_MAC non
contiene solo 11 valori, uno per ogni
macrosettore, in quanto possono
esserci per uno stesso macrosettore più
combustibili e anche più indicatori
diversi.
Nella versione più compatta, la tabella
T_IEF_REGIONALI_MAC contiene
per la Lombardia 45 valori di IEF per
ogni inquinante
Per settore e attività i dati sono
rispettivamente 84 e 249 per ogni
inquinante
Dettagli realizzazione ricalcolo
Per la costruzione degli scenari è necessario definire gli inventari da
precedente da utilizzare per valutare il trend (un solo inventario per
ogni anno).
Gli inventari che possono essere utilizzati per il ricalcolo devono
avere disponibile le seguenti tabelle
- TAB_OUTPUT
- INDICATORI
- IEF (implied emission factor)
In ognuna di queste tabelle deve essere presente l’anno
dell’inventario.
Il ricalcolo è costruito per ogni indicatore e attività, settore o
macrosettore a scala regionale o, se richiesto, a scala provinciale
Il ricalcolo delle emissioni ad un certo anno avviene tramite il
confronto del valore dell’emissione, dell’indicatore e del
fattore di emissione medio (IEF) per quell’anno, e con
l’inserimento di un nuovo valore.
Nel momento dell’inserimento di questo valore è possibile
visualizzare un valore proposto dal sistema per emissione ,
indicatore e fattore di emissione, ricavato tramite interpolazione
esponenziale dei valori degli anni precedenti o successivi (se sono
disponibili almeno due anni di dati).
Interfaccia
Il modulo del ricalcolo deve permettere l’importazione da db di
inventari precedenti i dati di emissioni (tabella
TAB_OUTPUT_REGIONE – a cui va aggiunto l’anno) e di indicatori
(Tabella .……..)
Il confronto fra il trend di emissioni, indicatori e IEF emissioni
avviene tramite un’apposita interfaccia grafica, in cui si possono
notare le differenze nel trend delle emissioni di un macrosettore,
settore e attività,
Su richiesta è quindi possibile modificare sia indicatori che gli IEF
a piacere, o in %, o assegnandogli il valore degli anni precedenti, o
interpolando il valore ottimale.
Alla fine della definizione del valore ricalcolato di Indicatori e IEF, il
sistema effettua ricalcolando le emissioni
Il ricalcolo delle emissioni deve permettere di salvare la sessione in
cui sono definiti gli inventari caricati e confrontati, con i valori di
indicatori e IEF considerati.
Il sistema permette poi di ipotizzare i trend  vedi modulo scenari