PROSPETTIVE DI SVILUPPO DELLA COGENERAZIONE
4.1 La valutazione modellistica delle ricadute delle emissioni atmosferiche
La valutazione delle esternalità ambientali connesse alle emissioni in atmosfera richiede la stima delle ricadute al suolo degli inquinanti su base annua. Tale valutazione richiede l’appli-cazione di strumenti modellistici avanzati, composti principalmente da un modello tridimen-sionale di chimica e trasporto d’inquinanti in atmosfera, e da tutti i suoi processori di contor-no. Ciò al fine di considerare le problematiche di inquinamento atmosferico di maggiore criti-cità, quali ad esempio lo smog fotochimico e l’inquinamento da polveri fini.
Nell’ambito del progetto GAME queste attività di valutazione di lungo periodo della qualità del-l’aria sono state condotte tramite il sistema modellistico basato sul modello di chimica e tra-sporto CAMx guidato da una struttura di modelli e processori costituita dai modelli
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L’input emissivo è stato costruito a partire dall’inventario nazionale delle emissioni provinciali fornito da APAT (R. Liburdi et al., 2004), e disaggregato su base comunale. L’inventario base è stato poi modificato utilizzando le stime bottom-up delle emissioni da riscaldamento per l’area urbana di Piacenza.
Figura 63 – Struttura modellistica utilizzata
Figura 64 – Dominio di calcolo e particolare (dall’alto a sinistra in senso orario): Profilo orografico – Uso del territorio – Area Urbana del Comune di Piacenza ripartita in Centro storico (marrone), Fascia interme-dia (giallo), Periferia (grigio), Area Industriale (azzurro)
Complessivamente lo schema metodologico seguito per la costruzione degli scenari emissivi è riassunto nella figura seguente che illustra un primo passaggio dalla scala provinciale a quel-la comunale, quel-la successiva integrazione con i dati locali requel-lativi al riscaldamento per quel-la città di Piacenza e la “grigliatura” finale a passo 1 km corrispondente alla risoluzione del dominio di calcolo utilizzato dal sistema modellistico.
Per quanto concerne le emissioni puntuali, l’insieme degli impianti presenti nell’inventario APAT è stato integrato con gli impianti degli inventari locali INEMAR Regione Lombardia e SIT Provincia di Piacenza.
La predisposizione dell’input emissivo al sistema modellistico ha richiesto inoltre la speciazio-ne dei composti organici volativi (COV), la speciaziospeciazio-ne chimica e fisica (granulometrica) del par-ticolato emesso e la disaggregazione a livello orario delle emissioni totali annue.
Per la ricostruzione dei campi meteorologici ci si è avvalsi di misure locali al suolo e dei campi meteorologici prodotti dal modello prognostico RAMS (applicato a scala nazionale, con risolu-zione spaziale di 25km). Queste informazioni sono state processate dal modello diagnostico CALMET per la ricostruzione dei campi di vento sull’intero dominio di indagine.
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Per la messa a punto dello strumento modellistico sono stati utilizzati i dati sperimentali acqui-siti nella campagna di indagine effettuata nell’ambito del progetto, in particolare gli inquinan-ti non convenzionali quali COV e alcuni composinquinan-ti della fase aerosol; tale contributo sperimen-tale per la messa a punto della struttura modellistica si ritiene particolarmente interessante anche perché i dati sino ad ora disponibili nella realtà italiana sono spesso sporadici. I test hanno previsto, tra l’altro, l’analisi degli scostamenti tra le concentrazioni simulate e quelle misurate sperimentalmente per diversi parametri e differenti postazioni; nella figura seguente se ne riportano un paio a titolo di esempio.
Figura 66 - Disposizione delle stazioni meteorologiche utilizzate: (blu) rete ARPA Piacenza; (croce) rete ARPA Lombardia;(rosso) Synop S.M.A.M. Nella figura di destra è riportata la posizione dei punti del gri-gliato RAMS utilizzati
Figura 67 – Temperatura (°C) misurata sperimentalmente (linea rossa) e calcolata da Modello con 4 simu-lazioni - periodo di Febbraio
Alcune prime elaborazioni condotte con il sistema modellistico illustrato hanno interessato la simulazione relativa alla ricostruzione della qualità dell’aria per l’anno 1999 nella configura-zione emissiva “caso base”, cioè, in assenza di interventi di cogeneraconfigura-zione e teleriscaldamen-to. Le mappe di esempio illustrate nel seguito, relative alle concentrazioni medie di alcuni inquinanti, mettono in evidenza il rapporto tra gli effetti sulla qualità dell’aria imputabili alle emissioni locali e quelli dovuti al trasporto di masse inquinanti da aree esterne. Queste ultime, riprodotte mediante le concentrazioni di bordo fornite al modello, hanno un effetto visibile soprattutto nell’angolo nord est del dominio, dove le concentrazioni degli inquinanti risentono della vicina area milanese.
Ad eccezione degli inquinanti legati alle emissioni agricole e biogeniche, l’area urbana di Piacenza svolge il ruolo emissivo principale, unitamente alle principali vie di comunicazione stradale dalle caratteristiche impronte lineari, anche se sono visibili centri urbani minori e, sul bordo est, l’effetto della vicina città di Cremona.
Il confronto tra NO2ed O3evidenzia la tipica relazione produzione-consumo che lega i due inquinanti all’interno del più complesso ciclo fotochimico. Il biossido d’azoto presenta massi-mi di circa 28-30 ppb nelle aree più fortemente emassi-missive decrescendo in quelle rurali a valori di 2-6 ppb. L’ozono risulta mediamente più basso in area urbana (circa 20 ppb) grazie alla più sensibile rimozione nelle ore notturne (rispetto alle aree rurali, dove il valore raddoppia) ad opera degli inquinanti ossidanti presenti.
I valori assoluti sono in linea con i dati misurati dalle centraline della rete di monitoraggio della provincia di Piacenza (ARPA Piacenza, 2003) che indicano per NO2medie annue di circa 25-30 Figura 68 – Concentrazioni medie orarie di biossido di azoto nella stazione di Pubblico Passeggio misura-te sperimentalmenmisura-te (linea rossa) e calcolamisura-te da Modello
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Dall’analisi dei risultati si osserva la capacità di risolvere la variabilità spaziale delle concen-trazioni, in quanto il modello è stato in grado di distinguere correttamente l’area urbana di Piacenza rispetto alle aree rurali limitrofe. Diversamente, il modello non appare ancora in grado di distinguere la variabilità all’interno dell’area urbana stessa (es. arterie stradali da Figura 70 - Concentrazioni medie annue [µg/m3] di PM10primario (in alto) e secondario (in basso)