Modelli di stima delle emissioni e loro uso nelle politiche di trasporto locale: un confronto tra i modelli COPERT III e SETS Carlo Trozzi, Stefano Crocetti

Modelli di stima delle emissioni e loro uso nelle politiche di trasporto locale: un confronto tra i modelli COPERT III e SETS

Carlo Trozzi, Stefano CrocettiTechne Consulting s.r.l. Via G. Ricci Curbastro 34 – I00153 Roma, Italy - email:

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IX Expert Panel Emissioni da Trasporto su Strada Roma 23 giugno 2004

Carlo Trozzi, Stefano CrocettiTechne Consulting s.r.l. Via G. Ricci Curbastro 34 – I00153 Roma, Italy

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Modelli di stima delle emissioni e loro uso nelle politiche di trasporto locale: un confronto tra i

modelli COPERT III e SETS



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SummaryPresentazione basata sul lavoro

Road transport emission models and their use in local transport policies: a comparison between Copert III and

SETS models

Carlo Trozzi, Maria Pia Ancora, Stefano Crocetti



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In Europa la stima delle emissioni da trasporto su strada divenne importante negli anni ottanta con l’inventario europeo delle emissioni CORINAIR 85 nell’ambito del quale l’attuale metodologia europea di stima fu sviluppata per CO, COV, NOX e diesel PM

Già a partire da queste prime applicazioni deve essere fatta una distinzione tra la metodologia di stima delle emissioni sviluppata nel gruppo di lavoro europeo ed il software realizzato (COPERT)

In particolare mentre la metodologia produce una serie di curve di emissione in funzione della velocità il software utilizza la distinzione tra tre modalità di emissioni: urbane, extraurbane ed autostradali

Nel software COPERT ognuna delle modalità è collegata rispettivamente ad una sola velocità media

Corinair 85 e COPERT



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Corinair 90 e COPERT II Una prima revisione della metodologia avviene con la

metodologia per la stima delle emissioni per l’inventario europeo 1990

La nuova metodologia aggiorna i fattori di emissione per le nuove autovetture ed amplia gli inquinanti a NOx, N2O, SOx, VOC, CH4, CO, CO2, NH3, diesel PM e Piombo

In questo ambito sono riviste inoltre le metodologie per le emissioni evaporative (inglobando la metodologia sviluppata dal CONCAWE)

La metodologia di nuovo produce una serie di curve di emissione in funzione della velocità, ma COPERT utilizza la distinzione tra tre modalità di emissioni: urbane, extraurbane ed autostradali dove ognuna delle modalità è collegata rispettivamente ad una sola velocità media



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Le metodologie sviluppate in contesto CORINAIR 1985 e 1990 sono state revisionate ulteriormente e sono state aggiornate all'interno del “Programma Trasporti” dell’UE nell’ambito del progetto MEET;

Il progetto MEET aggiorna i fattori di emissione già prodotti

Il progetto MEET produce una nuova e completamente differente metodologia per la stima delle emissioni a freddo

La nuova metodologia per le emissioni a freddo non è inclusa nell’attuale programma COPERT III

COPERT si viene sempre più a delineare come un tool per la stima delle emissioni su scala nazionale

MEET – COPERT III



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realizzato dalla TECHNE Consulting nei primi anni ’90 in ambiente excel originariamente a fini di valutazione delle metodologie utilizzate a livello nazionale e per le prime stime a livello locale (provincia di Firenze e Provincia di Venezia) effettuate in collaborazione con ENEA;

completamente ingegnerizzato in VisualBasic, fornito all’esterno come versione 2.0 a partire dal 1994

caratterizzato fin dalla sua nascita: dall’uso di una distribuzione di frequenza della velocità e

non da velocità medie da lunghezza del viaggio per classe di veicolo dalla separazione degli autobus dai veicoli pesanti

Il modello SETS



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SETS 2.0



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Speed frequency distrib. effect

From Trozzi C., Vaccaro R., Crocetti S.: Air Pollutants Emissions Estimate from Road Traffic: Application of Corinair Baseline Methodology in Italy and in Rome Metropolitan Area. Third International Symposium "Transport and Air Pollution", Avignon, France, 6-10 June, 1994

average speed 20 km/h

Base: 0% 10 km/h100% 20 km/h 0% 30 km/h

Case 1: 5% 10 km/h90% 20 km/h 5% 30 km/h

Case 2: 5% 10 km/h74% 20 km/h21% 30 km/h

Case 3: 90% 10 km/h 5% 20 km/h 5% 30 km/h

Case 4: 39% 10 km/h 5% 20 km/h56% 30 km/h

Emissioni di COV



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ultima versione disponibile, in ambiente Visual Basic fornisce come risultato la stima dei principali inquinanti

dell’aria, benzene, metalli pesanti e gas serra su singola strada o su area (regione, provincia, comune)

utilizza distribuzioni di frequenza della velocità del carico della pendenza della strada

utilizza la metodologia MEET per le emissioni a freddo stima le emissioni di benzene:

dallo scappamento (exhaust) evaporative

stima le emissioni di PM10 da: veicoli a benzina abrasione freni, gomme e strada

Il modello SETS 3.3



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disponibile un interfaccia con il modello CALINE4 del California Department of Transportation che: estrae le emissioni da SETS permette da interfaccia l’integrazione dei

dati: di geometria delle sorgenti meteorologici dei recettori

esegue il modello di dispersione fornisce il risultato della valutazione della

qualità dell’aria sui recettori

SETS - Caline



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Regioni: Friuli Venezia Giulia, Liguria, Toscana, Umbria, Campania (in fornitura)

Province: Bolzano, Cagliari, Firenze, Genova, Imperia, L’Aquila, La Spezia, Livorno, Roma, Savona, Trento

Comuni: Firenze, LivornoARPA: Toscana, Umbria, Liguria (in

fornitura)Ministero Ambiente

Utenti SETS



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Trozzi C., R. Vaccaro and S. Crocetti (1994) : Air pollutants emissions estimate from road traffic: application of Corinair baseline methodology in Italy and in Rome metropolitan area. Post. Proc. 3th Int. Symp. “Transport and air pollution”, Avignon, France, 6-10 June 1994, pp. 212-217.

Trozzi C., R. Vaccaro, P. Digiovandomenico and S. Crocetti (1995) : SETS: Estimate of air pollutants emission from road traffic. Proc. 4th Intern. Softw. Exhib. Environ. Sc. Engin., Como, Italy, 2-3 march 1995, Pàtron edit., Bologna, pp. 221-226.

Trozzi C., R. Vaccaro and S. Crocetti (1996) : Speed frequency distribution in air pollutants emissions estimate from road traffic. Sc. Tot. Envir. n° 189/190, p 181-185.

Trozzi C., R. Vaccaro, S. Crocetti (1997) : Emission and dispersion in roads with gradients: a case study. Poster Proc. 4th Int. Symp. “Transport and air pollution”, Avignon, France, 9-13 June 1997, pp. 231-236.

Trozzi C., M. Colaiezzi (2000) : Actual and future air pollutant emissions and dispersion in urban roads with gradient: Genoa XX Settembre road case study Poster Proc. 9th Int. Symp. “Transport and air pollution”, Avignon, France, 5-8 June 2000, pp. 381-388

Trozzi C., Vaccaro R., Crocetti S. (2000) : Actual and forecasted road traffic emissions in Air Quality Management Plans, Externalities in the Urban Transport: Assessing and Reducing the Impacts - Second International Symposium on Technological and Environmental Topics in Transports, San Donato Milanese, 26-27 October

Trozzi C., S. Crocetti (2003) : Air pollutant emissions and dispersion in regional and local transport planning Poster Proc. 12th Int. Symp. “Transport and air pollution”, Avignon, France, 16-18 June 2003

Trozzi C., M.P. Ancora (2003) : Exhaust and Non-exhaust particulated matter emission factors from road transport. A literature review. Techne consulting report, June 2003

Pubblicazioni SETS



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nuovo interfaccia utente web-oriented gestione di topologie (archi stradali o aree)

e simulazioni come insieme di applicazioni su gruppi di topologie

interfaccia per input da modelli di ottimizzazione dei flussi di traffico

interfaccia per output su sistemi informativi geografici (Mapinfo, ArcView)

completamente revisionato in report e grafica

disponibile da settembre 2004

SETS 4.0



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Fattori di emissione (?) o modello di trasporto (?) per la valutazione della risospensione a causa del trasporto stradale (paved and unpadev road)

DiossinePM 2.5speciazione del PM10 e del PM2.5

Ulteriori sviluppi (4.X ?)



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Risultati confrontodistribuzione velocità

Table 1 – Difference in “hot” emissions estimates obtained with SETS and COPERT III (F. Rossetti Street in Florence case study).

SETS COPERT III CO (t) VOC (t) NOx (t) CO (t) VOC (t) NOx (t) Passenger cars 9,9 1,0 3,3 15,0 1,7 2,6 Light and heavy duty vehicles 0,8 0,3 1,4 1,3 0,3 1,7 Mopeds and motorcycles 6,2 0,4 0,1 12,0 4,1 0,1 Total 17,0 1,7 4,8 28,3 6,1 4,4

In COPERT velocità media, in SETS distribuzione

frequenza di velocità



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Confronto emissioni a freddonella metodologia MEET per ogni

inquinante e tipo di veicolo è stimata la extraemissione tenendo conto della lunghezza del viaggio a freddo valutato dalla temperatura del motore in funzione della temperatura ambiente e della lunghezza globale del viaggio

in COPERT le emissioni a freddo sono stimate più semplicemente come funzione della lunghezza media del viaggio



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Risultati confrontoemissioni a freddo

Table 2 – Diffe rence in “cold - start” emissions estimates ( t) for p assenger cars obtained with SETS and COPERT III ( F. Rossetti Street in Florence case study) .

Model CO VOC NO x SETS 9,19 1,04 0,09 COPERT III 17,25 1,45 0,13



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Risultati PM10 non exhaust

Table 3 – Liguria Region case study PM10 combustion and non - combustion emissions [ t]

Urban driving exhaust brake wear

tire wear

road abrasion

Passenger cars 75,1 6,3 17,4 27,8 Light duty vehicles < 3.5 t 76,1 2,6 2,6 4,2 Heavy duty vehicles > 3.5 t and buses 208,6 0,8 2,5 4 ,0 Mopeds and Motorcycles < 50 cm3 243,1 1,0 2,8 4,5 Motorcycles > 50 cm3 27,6 0,7 2,0 3,3 Totale 630,5 11,4 27,3 43,8



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Risultati PM10 benzene

Table 4 – Toscan a Region case study Volatile organic compounds and Benzene emissions (t)

Road transport 1995 2000 Volatile organic compounds 72.287,10 56.176,00 of which Benzene 2.617,20 1.413,90 % Benzene 3,6% 2,5%



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Esempio di applicazione su reti stradali provinciali

(Bolzano)

Emissioni lineari di PSF [t/km] nel 2000Totale socioeconomico

0,7 - 2,10,2 - 0,70,1 - 0,20 - 0,1



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esempio urbano (Firenze)

la voce motocicli include anche i ciclomotori PM10

NEX indica le emissioni di PM10 da freni, gomme ed abrasione della strada sono prese in esame le principali arterie di traffico e non le emissioni diffuse e le emissioni evaporative “diurnal”

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90%

100%

CO COV NOX PM10 PM10 NEX SOX

Automobili Veic. Commerciali Bus urbani Altri bus Motocicli



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esempio provinciale urbano

Nitrogen Oxides Emissions [ton] Florence Province 1998

Urban roads - cars 121 - 288 50 - 121

17 - 50

0 - 17



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esempio regionale Umbria)

Anno 1999Emissioni puntuali di PM10

220

110

22

Emissioni lineari di PM10

20,7 - 37,3 (6)7,7 - 20,7 (7)1,5 - 7,7 (4)0 - 1,5 (7)

Emissioni diffuse di PM10

586 - 88379 - 58619 - 79

1 - 19



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esempio provinciale (Firenze)

0,00

200.000,00

400.000,00

600.000,00

800.000,00

1.000.000,00

1991 1995 1998 2000

Altro

Trasporti Stradali

Emissioni di Benzene



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esempio modello Caline (Genova)

monitor

model 6% gradient

model 0% gradient

model -6% gradient

hour

CO

(m

g/m

3)

0

6

12

18

24

30

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21



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Esempio scenari alternativi

Scenario CO COV NOX PM10 SOX

Scenario mobilità attuale 41,01 7,86 4,58 0,36 0,17

Scenario tecnologico 2005 32,03 5,62 4,11 0,31 0,04

Scenario tecnologico 2011 19,72 3,29 2,62 0,19 0,04

Scenario Piano strutturale 12,87 1,97 1,34 0,10 0,02

esempio Firenze - Via Fratelli Rosselli dati in tonnellate PM10 non include le emissioni da freni, gomme ed

abrasione della strada



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Conclusioni COPERT è uno strumento di utilizzo

appropriato per stime nazionali e disaggregazione top/down sui livelli regionale /provinciale (si veda in proposito il progetto APAT, Citepa, Techne Consulting per la disaggregazione delle stime nazionali)

COPERT non è applicabile a livello locale ed a livello provinciale/regionale in stime di dettaglio per le quali è necessario un modello della tipologia di SETS

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