Feb 03, 2016
22
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-guidebook-2009/part-b-sectoral-guidance-chapters/1-energy/1-a-combustion/1-a-3-d-navigation.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
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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/Palmanova08
44
Gradi di dettaglio possibili nella stima delle emissioni dai portiC
onsu
mo
di
com
bus
tibi
leT
emp
i e f
asi d
i na
viga
zion
e
Tier 1 Tier 2 Tier 3
Tipo di combustibile
MDO, MGO, BFO*
Tipo di motore
SSD, MSD, HSD, GT, ST*
Tipo di imbarcazione
Portacontainer, Ro-Ro**, Passeggeri, …
Fase di navigazione
Manovra, Stazionamento, Crociera
Numero di parametri
* 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)
INEMAR
Sulla base di valori medi
55
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
66
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
77
Richiamo della metodologia Inemar05 - Guidebook2009/giu2010
Ei = emissione totale dell’inquinante ii = 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
Ei = = jklmn Eijklmn
88
Fasi operative
m
99
i
j
k
l
1010
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)
Calcolo delle emissioni – Inemar 05
1111
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)
Calcolo del consumo
1212
pmk
1313
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)
Calcolo del consumo specifico
Metodologia modificata nel Guidebook 2009/giu2010
1414
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.
1515
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 combustibilej tipo di motorep fase di navigazione
1616
Calcolo dei consumi nel Tier3 - Guidebook 2009/giu2010
Con gli indici usati in Inemar, la formula precedente diventa per il confronto con INEMAR 05:
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
Eijklmny = tjklm • Pjk • LFkmy • FEijlmy • Njkl • 10-6
SjkmyÈ 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)
1717
Ck consumo max
FEkm
Emissione k m
Stazza lorda (klj)
Skm consumo effettivo t/h
Pkm
frazione potenza
l tipo motorek tipo imbarcazionem tipo fasej combustibile
tkm(jl)Nk(jl)
Di fatto è stato utilizzato un solo Carburante j e motore l
1818
Pky Potenza max
FEjlmy
Emissione k m
Stazza lorda (klj)
Skmy consumo effettivo kW
LFkmy
frazione potenza
l tipo motorek tipo imbarcazionem tipo fasej combustibiley tipo inst. motore
Elaborati tenendo conto dei motori e del carburante principalmente associati ad un certo tipo di imbarcazione
tkm(jl)Nk(jl)
1919
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
2020
• 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 turistico-ricreativo.
2121
Possibili approfondimenti
2222
Calcolo delle emissioni in INEMAR – struttura generale
Movimento1
Emissioni Movimento2
Movimenton
Tipo di Imb.1
Tipo di Imb.2
hStaz.
hMan.
hCroc.
FEStaz.
FEMan.
FECroc.
×
×
×+
+
PO_NUM_MOVIMENTI PO_IMC
ConsumoStaz.
ConsumoMan.
ConsumoCroc.
×
×
×
PO_TEMPI_NAVIGAZIONE PO_FATT_EMISSIONE
PO_CONSUMI
PO_FRAZ_POT
Dati attività Consumi ed FE
1
3 42
1
3
4
2
Definite delle classi di imbarcazione medie sulla base di dati sulla diffusione delle differenti motorizzazioni
Calcolati come valori medi su ciascun tipo di imbarcazione
Caratteristici per tipo di imbarcazione e fase di navigazione per alcuni inquinanti (NMVOC ed NOx)
Ottenuto tramite polinomiale, unicamente funzione della stazza della imbarcazione e frazione di potenza legata alla fase di navigazione
Per ciascun inquinante
2323
Diffusione della tipologia di motori imbarcazioni – dati medi Guidebook 2009/giu2010
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Liquid bulk ships
Dry bulk carriers
Container
General cargo
Ro Ro Cargo
Passenger
Fishing
Others
Tugs
SSD MDO/MGO
SSD BFO
MSD MDO/MGO
MSD BFO
HSD MDO/MGO
HSD BFO
GT MDO/MGO
GT BFO
ST MDO/MGO
ST BFOTip
o d
i im
bar
cazi
one
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
1
2424
Caratteristiche medie delle imbarcazioni – Guidebook 2009/giu2010
42%
50%
7%1%
SSD
MSD
HSD
GT
ST
24%
76%
MDO/MGO
BFO
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
Tipo di combustibileTipo di motore
1
2525
0% 20% 40% 60% 80% 100%
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
ST MDO /MGO
ST BFO
Tipologie di imbarcazioni in INEMAR
Dati elaborati considerando le tipologie di imbarcazione di default in INEMAR e caratteristiche medie fornite dal Guidebook 2009 (agg. 2010).
Tip
o d
i im
bar
cazi
one
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
1
2626
Tipologie di imbarcazioni in INEMAR
17%
83%
MDO/MGO
BFO
64%
29%
6% 0%
SSD
MSD
HSD
GT
ST
Tipo di combustibileTipo di motore
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.
1
2727
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 Velocità media di crociera (km/h)
Tempo di manovra (h)
Tempo di stazionamento (h)
Liquid bulk ships 26 1,00 38 Dry bulk carriers 26 1,00 52
Nave da carico 26 1,00 45 Container 36 1,00 14
Portacontainer 36 1,00 14 General Cargo 23 1,00 39 Ro-Ro Cargo 27 1,00 15
Passenger 39 0,08 14 Fishing 25 0,07 60 Other 20 1,00 27
Ro Ro Cargo - Passeggeri
26,8 0,63 31
2
2828
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.
3
2929
Fattori di emissione medi INEMAR 05
×Fattori di emissione Guidebook, 2009
(agg. 2010), NOx per il 2005
Motori,
combustibili
Imbarcazione SSD
MDO/MGO SSD BFO
MSD MDO/MGO
MSD BFO
HSD MDO/MGO
HSD BFO
GT MDO/MGO
GT BFO
ST MDO/MG
O
ST BFO
Nave da carico 0,02 82,675 0,005 12,375 0 0,215 0 0,04 0,11 4,56 Portacontainer 0 92,11 0 5,83 0 0 0 0 0 2,06 Ro Ro Cargo -
Passeggeri 0,224 16,282 13,594 56,216 4,02 4,798 1,292 0,06 0 3,52
Fattori di emissione medi in INEMAR evidenziati
(kg/t)
Crociera Stazionamento-Manovra Imbarcazione NOx NMCOV PTS NOx NMCOV PTS
Nave da carico 85 81 2,9 2,7 7,8 nd 62 59 7,9 4,1 11 8,35 Portacontainer 88 89 3 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
3