Ricalcolo emissioni inventari precedenti

Stefano Caserini

Settembre 2011

Indice

Introduzione - analisi metodologica

Proposta di metodo parametrico- Stima IEF- Dettagli realizzazione ricalcolo- Interfaccia

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.

L’attività è prevista dal Piano di lavoro 2009-2011

Introduzione

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 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.

ISPRA

Serie storica emissioni e assorbimenti gas serra

420

440

460

480

500

520

540

560

580

600

1990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008

Mt C

O2 eq

Emissioni totali (escluso LULUCF)Obiettivo gas serra (Protocollo di Kyoto)

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

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.

Lombardia

NOx

Effetto di diverse metodologie

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

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

11-Altre sorgenti e assorbimenti

10-Agricoltura

9-Trattamento e smaltimento rifiuti

8-Altre sorgenti mobili e macchinari

7-Trasporto su strada

6-Uso di solventi

5-Estrazione e distribuzione combustibili

4-Processi produttivi

3-Combustione nell'industria

2-Combustione non industriale

1-Produzione energia e trasform. combustibili

CO2 PTS

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.

Periodicità dell’aggiornamento

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 inventario

Versione Server Puntuali Legna residenziale Dati di trafficoMetod. FE

traffico scarico

1997 -file access in locale

(solo taboutput) (1)

Schede puntuali (non più

disponibili) (2)Dati ENEA 1997 (15M

GJ)Grafo Nebula

Copert, 1997 (no usura)

PR in locale

FIN inemar3_2005

PR in localeCopert III +

Cepmeip

FIN Inemar4_06Copert IV

(aprile 2007)

PR in localeIndagine nazionale (25

M GJ)Copert IV

FIN Inemar5_07Indagine nazionale +

Prov. MilanoCopert IV

PR Inemar6_07

FIN ?

PR Inemar6_08Dati INES, AIA, ETS +

indagine su excel a discariche

FIN

Grafo SystematicaCopert III +

CepmeipDati ENEA 1999 (20M

GJ)

Indagine FLA scuole (29M GJ)

Grafo RL da OD 2002 RL

Grafo Systematica + modifica distr. temporali

2008

Schede puntuali

Schede puntuali

Schede puntuali (solo grandi impianti e discariche) + dati

INES, AIA, ETS

Dati INES, AIA, ETS + indagine su excel a discariche

2001

2003

2005

2007Indagine di dettaglio

JRC (19 M GJ)

Grafo RL da OD 2002 + dati Province e AISCAT e dettaglio curve deflusso

Copert IV con effetto

pendenze e 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

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.

Proposta di metodo parametrico

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 sonoT_IEF_REGIONALI_ATTFK_ANNOFK_ID_ATTIVITAFK_ISTAT_REGIONEFK_ID_COMBUSTIBILEFK_ID_INQUINANTEFK_ID_UM_NUMFK_ID_UM_INDVALORE_IEF_REG

T_IEF_REGIONALI_SETCome sopra, il primo campo cambia e diventa FK_ID_SETTORET_IEF_REGIONALI_MACIl 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

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

Dettagli realizzazione ricalcolo

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).

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

Interfaccia

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