INEMAR – Modulo Porti
Alessandro Marongiu
[email protected]
Modulo porti – Inemar 05
• In Inemar 05 (marzo 2007) è stata implementata la metodologia del Guidebook
2007, basata sull’approccio MEET (Methodology for Estimate air pollutant
Emissions from Transport), elaborato da Trozzi e Vaccaro.
• Manuale dell’algoritmo usato disponibile in:
http://inemar.terraria.com/xwiki/bin/view/InemarWiki/PortiAlgoritmo
• Slide disponibili del modulo realizzato:
http://inemar.terraria.com/xwiki/bin/view/InemarWiki/Palmanova08
• Algoritmo utilizzato da: Arpa Veneto e Dip. Provinciale ARPA di Venezia, Friuli
VG, Puglia
• Sono in seguito stati pubblicati due aggiornamenti della metodologia: la prima è
presente nel Guidebook 2009, modificata successivamente nel giugno 2010. La
metodologia è risultata disponibile a fine settembre 2010, in questo file:
www.eea.europa.eu/publications/emep-eea-emission-inventory-guidebook2009/part-b-sectoral-guidance-chapters/1-energy/1-a-combustion/1-a-3-dnavigation.pdf
• È in corso di implementazione l’adeguamento del modulo ad alcune modifiche di
fattori di emissione previste dal Guidebook, che ha nel complesso confermato in
parte la metodologia precedente già implementata in Inemar 05
2
Modulo porti – Inemar 05
• La metodologia del Guidebook si basa su diversi livelli possibili di
stima (chiamati TIER)
• I diversi livelli prevedono diverso dettaglio nella stima dei consumi
di combustibile e dei tempi e fasi di navigazione, considerando
diverso grado di dettaglio nel tipo di motore e di imbarcazione
• Inemar ha implementato la metodologia prevista per il Tier3
• Per ogni riferimento si rimanda alla precedente presentazione della
metodologia
http://inemar.terraria.com/xwiki/bin/view/InemarWiki/Palman
ova08
3
Gradi di dettaglio possibili nella stima delle emissioni dai porti
Consumo di
combustibile
Numero di
parametri
Tier 1
Tier 2
Tipo di combustibile
MDO, MGO, BFO*
Tipo di motore
SSD, MSD, HSD, GT, ST*
INEMAR
Sulla base di valori medi
Tempi e fasi di
navigazione
Tier 3
Tipo di imbarcazione
Portacontainer, Ro-Ro**, Passeggeri,
…
Fase di navigazione
Manovra, Stazionamento, Crociera
* 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
** Ro-Ro= Roll in - Roll out (traghetti)
4
Metodologia di stima – punti in comune (non cambiati)
tra INEMAR 05 e Guidebook 2009/giu2010
Relativamente al Tier3, di interesse di Inemar, i punti non cambiati della
metodologia sono:
• La stima delle emissioni è effettuata su ogni singolo tragitto della
imbarcazione
• L’inventario è dato dalla somma di tutti i viaggi in un periodo
prefissato (non necessariamente un anno). Questi possono essere
inventariati con un set di viaggi rappresentativi in un periodo
prefissato.
• Le emissioni sono calcolate sulla base dei consumi dell’imbarcazione
5
Metodologia di stima – differenze tra INEMAR 05 e
Guidebook 2009/giu2010
Relativamente al Tier3, di interesse di Inemar, le differenze sono:
• fattori di emissione nel Tier3 per NOx, NMCOV e PM sia in
termini di emissioni specifiche per consumo di carburante
(utilizzabili in INEMAR) che in termini di grammi emessi per
kWh (utilizzabili con il nuovo metodo di stima dei consumi)
• Metodologia alternativa di stima del consumo di carburante
• Disponibili FE e dati sulla potenza impiegata nei motori ausiliari
• Possibilità di impiego di FE per altri inquinati in funzione del
combustibile impiegato, provenienti dal Tier1
• Fattori di emissione medi per imbarcazioni a destinazione
turistico-ricreativa
6
Richiamo della metodologia Inemar05 Guidebook2009/giu2010
Ei = jklmn Eijklmn
Ei = emissione totale dell’inquinante i
i = inquinante
j = carburante
k = tipo di imbarcazione
l = tipo di motore
m = fase operativa
n = numero di imbarcazioni
Eijklmn = emissione totale dell’inquinante i dall’uso del
carburante j, sulle n imbarcazioni di tipo k, con motore l,
nella fase m
7
Fasi operative
m
8
k
i
j
l
9
Calcolo delle emissioni – Inemar 05
Il valore di Eijklmn è calcolato con la seguente formula:
Eijklmn = tjklm • Sjkm • FEijlm • Njkl • 10-6
Sjkm [t/h] = consumo giornaliero di carburante j, nell’imbarcazione k
nella fase m: questo è variato nella metodologia del
Guidebook2009/giu2010
tjklm [h] = ore di navigazione dell’imbarcazione k con motore l e usando
carburante j nella fase m (tabella PO_TEMPI_NAVIGAZIONE)
FEijlm [g/t] = FE medio dell’inquinante i, per il carburante j e motore l
nella fase m (tabella PO_FATT_EMISSIONE)
Njkl = numero imbarcazioni k, con motore l e carburante j (tabella
PO_NUM_MOVIMENTI)
10
Calcolo del consumo
Il valore di Sjkm è calcolato con la seguente formula:
Sjkm = Cjk • pkm
dove:
Cjk [t/giorno] = consumo giornaliero di combustibile j
dell’imbarcazione k al 100% della potenza (come funzione
della stazza lorda)
pkm= frazione del consumo di combustibile nella fase m per
l’imbarcazione k (tabella PO_FRAZ_POT)
11
pmk
12
Calcolo del consumo specifico
Il valore di Cjk è calcolato con la seguente formula:
C jk= ajk+ bjk • GT + cjk • GT2 + djk • GT3 + ejk • GT4
dove:
ajk,bjk,cjk,djk,ejk = coefficienti tabellati nella metodologia (tabella
PO_CONSUMI)
GT [t] = stazza lorda dell’imbarcazione (tabella PO_IMC)
Metodologia modificata
nel Guidebook 2009/giu2010
13
Nota
Mentre la struttura della metodologia originale prevedeva che i F.E
fossero disponibili per ogni associazione di carburante, motore e
fase, i FE utilizzati e implementati in Inemar sono indipendenti dal
tipo di motore ma sono funzione del tipo di imbarcazione.
Tenendo conto che si è utilizzato un solo combustibile, di fatto i FE
sono dipendenti solo da imbarcazione e fase operativa. Il sistema
permette però la possibilità di inserire dati più accurati.
Nel caso sia mancante il tipo di carburante (j), il tipo di
imbarcazione (k) o il tipo di motore (l) si utilizza l’id_comb,
l’id_tipo_imbarcazione e l’id_tipo_motore corrispondente a 99.
14
Calcolo delle emissioni – Guidebook 2009/giu2010
Nel caso non sia noto il consumo di carburante per ciascuna fase del
tragitto, è proposta una metodologia di stima delle emissioni basata
sulla potenza del propulsore installato ed i tempi di navigazione:
Etrip  emissioni dell’inquinante e per un determinato tragitto
EF [g kWh-1]  fattore di emissione
P [kW]  potenza nominale del motore
T [h]  tempo di navigazione
LF  percentuale di utilizzo del motore
e  categoria del motore (principale o ausiliario)
i  inquinante (per il Tier3 NOx, NMCOV e PM)
m  tipo di combustibile
j  tipo di motore
p  fase di navigazione
15
Calcolo dei consumi nel Tier3 - Guidebook
2009/giu2010
Con gli indici usati in Inemar, la formula precedente diventa per il confronto con
INEMAR 05:
Eijklmny = tjklm • Pjk • LFkmy • FEijlmy • Njkl • 10-6
Sjkmy
È analogo a prima tranne che il consumo è
in kW e non in t/h (anche FE è in
g/kWh e non g/t); c’è in più il dettaglio
del motore (l e y)
tjklm [h] = ore di navigazione dell’imbarcazione k con motore l e usando carburante j
nella fase m
Pjk [kW] = potenza della imbarcazione k che utilizza carburante j
LFkmy = frazione di potenza della imbarcazione k nella fase m, per funzione del motore
y.
FEijlmy [g/kWh] = fattore di emissione medio dell’inquinante i, per il carburante j e
motore l nella fase m, per funzione del motore y
Njkl = numero imbarcazioni k, con motore l e carburante j
16
Stazza lorda (klj)
Ck
Pkm
consumo max
frazione potenza
l tipo motore
k tipo imbarcazione
m tipo fase
j combustibile
Di fatto è stato
utilizzato
un
solo Carburante
j e motore l
Skm
consumo effettivo t/h
FEkm
tkm(jl)
Nk(jl)
Emissione k m
17
Stazza lorda (klj)
Pky
LFkmy
Potenza max
frazione potenza
Skmy consumo effettivo kW
l tipo motore
k tipo imbarcazione
m tipo fase
j combustibile
y tipo inst. motore
Elaborati tenendo conto dei
motori e del carburante
principalmente associati ad un
certo tipo di imbarcazione
FEjlmy
tkm(jl)
Nk(jl)
Emissione k m
18
Nota
La struttura della nuova metodologia fornisce F.E per diverse
associazioni di carburante, motore e fase.
Utilizzare questo dettaglio, significa poi dover fornire il numero di
movimenti per ogni carburante, motore e fase.
Se il numero di movimenti è disponibile solo per le imbarcazioni,
senza conoscere carburante e motore, è necessario calcolare dei FE
medi per tipo di imbarcazione.
La media dovrà essere effettuata tener conto della presenza media dei
tipi di motori e combustibili nelle imbarcazioni.
Questo conto prima era stato fatto esternamente. Ora viene fatto da
Inemar, tramite le percentuali di motori e combustibili per ogni
imbarcazione che si possono inserire nella tabella PO_IMC.
È importante che le somme siano pari a 100
19
• Operativamente questo significa avere una versione della tabella
PO_IMC che identifichi ciascun ID_IMC in funzione di tipo
imbarcazione, motore, combustibile e % relativa nella flotta del
mediterraneo.
• Elaborare una versione della PO_FATT_EMISSIONE dove gli
FE sono classificati in funzione di ID_IMC ed eventualmente
sono calcolati in base alla media pesata sulle imbarcazioni (dati
di flotta).
• Calcolo in base ai dati su g/kWh o g/t
• Possibilità di utilizzo di dati su FE tipo Tier1
• Possibilità di utilizzo di FE per imbarcazioni di tipo turisticoricreativo.
20
Possibili approfondimenti
21
Calcolo delle emissioni in INEMAR – struttura generale
Dati attività
Consumi ed FE
PO_CONSUMI
PO_TEMPI_NAVIGAZIONE
PO_NUM_MOVIMENTI
Movimento1
PO_IMC
Tipo di Imb.1
+
Emissioni
Per ciascun
inquinante
Movimento2
1
PO_FRAZ_POT
hStaz.
×
FEStaz.
×
ConsumoStaz.
hMan.
×
FEMan.
×
ConsumoMan.
hCroc.
×
FECroc.
×
ConsumoCroc.
2
Tipo di Imb.2
PO_FATT_EMISS
IONE
3
4
+
1
Definite delle classi di imbarcazione medie sulla base
di dati sulla diffusione delle differenti motorizzazioni
Movimenton
2
Calcolati come valori medi su ciascun tipo di
imbarcazione
3
Caratteristici per tipo di imbarcazione e fase di
navigazione per alcuni inquinanti (NMVOC ed NOx)
4
Ottenuto tramite polinomiale, unicamente funzione
della stazza della imbarcazione e frazione di
potenza legata alla fase di navigazione
22
1
Diffusione della tipologia di motori imbarcazioni –
dati medi Guidebook 2009/giu2010
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
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
23
Caratteristiche medie delle imbarcazioni –
Guidebook 2009/giu2010
1
Tipo di motore
Tipo di combustibile
1%
7%
24%
42%
50%
SSD
MSD
HSD
GT
ST
MDO/MGO
BFO
76%
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
Diffusione delle differenti
tipologie di motori e tipo di
combustibile alimentato.
Elaborazioni su: Trozzi C. (2010). ‘Update of
Emission Estimate Methodology for Maritime
Navigation’, Techne Consulting report ETC.EF.10
DD, May 2010
24
Tipo di imbarcazione
1
Tipologie di imbarcazioni in INEMAR
Ro Ro Cargo Passeggeri
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
Portacontainer
Nave da carico
0%
20%
40%
60%
80%
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
100%
Dati elaborati considerando le tipologie di imbarcazione di
default in INEMAR e caratteristiche medie fornite dal Guidebook
2009 (agg. 2010).
25
1
Tipologie di imbarcazioni in INEMAR
Tipo di motore
Tipo di combustibile
6% 0%
17%
SSD
29%
MSD
MDO/MGO
BFO
HSD
GT
64%
ST
83%
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
Ipotesi sulla diffusione delle
differenti tipologie di motori e tipo
di combustibile alimentato in
INEMAR. Dati ottenuti
elaborando i valori medi del
Guidebook per le differenti
tipologie di imbarcazione.
26
2
Tempi di navigazione medi – Guidebook 2009/giu2010
• Nell’approccio implementato in INEMAR il tempo di navigazione viene
considerato una peculiarità della categoria di imbarcazione: 10 barche di uguale
ID_IMC, delle quali 5 con stazionamento 2 giorni e 5 con stazionamento 3 giorni,
equivalgono a: ((5 x 2) + (5 x 3)) / 10 = (10 + 15) / 10 = 2,5 x 24 h
• Il Guidebook fornisce dei valori medi utilizzabili come confronto o direttamente
per effettuare la stima dei tempi di navigazione:
Imbarcazione
Liquid bulk ships
Dry bulk carriers
Nave da carico
Container
Portacontainer
General Cargo
Ro-Ro Cargo
Passenger
Fishing
Other
Ro Ro Cargo Passeggeri
Velocità media di crociera
(km/h)
26
26
26
36
36
23
27
39
25
20
26,8
Tempo di manovra
(h)
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,08
0,07
1,00
0,63
Tempo di stazionamento
(h)
38
52
45
14
14
39
15
14
60
27
31
27
3
Fattori di emissione - Guidebook 2009/giu2010
Nel Guidebook sono riportate due categorie di fattori di emissione,
che possono essere prese in considerazione:
• Fattori di emissione per HM, Diossine provenienti dal Tier1 ed
utilizzabili anche nel Tier3 (come riportato dalle
raccomandazione del Guidebook)
• Fattori di emissione per NOx, NMCOV e PM in funzione della
fase di navigazione, del tipo di motore e sua installazione
(ausiliario o principale) e del carburante.
• FE per NOx ridotti ed aggiornati per il 2005 rispetto al 2000.
• Fattori di emissione caratteristici per piccole imbarcazioni di tipo
turistico.
I fattori di emissione del Tier3 sono riportati sia in termini di
consumo specifico di carburante (g t comb.) oppure di potenza
del motore (g kWh), in riferimento a due possibili algoritmi di
stima.
28
3

Motori,
combustibili
Fattori di emissione medi INEMAR 05
Imbarcazione
Nave da carico
Portacontainer
Ro Ro Cargo Passeggeri
SSD
MDO/MGO
SSD
BFO
MSD
MDO/MGO
MSD
BFO
HSD
MDO/MGO
HSD
BFO
GT
MDO/MGO
GT
BFO
0,02
0
82,675
92,11
0,005
0
12,375
5,83
0
0
0,215
0
0
0
0,04
0
ST
MDO/MG
O
0,11
0
0,224
16,282
13,594
56,216
4,02
4,798
1,292
0,06
0
ST
BFO
4,56
2,06
3,52
×
Fattori di emissione Guidebook, 2009
(agg. 2010), NOx per il 2005
Fattori di emissione medi in
INEMAR evidenziati
(kg/t)
Crociera
Stazionamento-Manovra
NOx NMCOV PTS
NOx NMCOV
PTS
85 81 2,9 2,7 7,8 nd 62 59 7,9 4,1 11 8,35
Nave da carico
88 89 3
Portacontainer
3 8,3 nd 64 62 8 4,4 11 8,55
Ro Ro Cargo - Passeggeri 66 63 2
2 3,5 nd 48 49 6 4,4 7,4 8,3
Imbarcazione
29