Sviluppo di un modello di analisi e valutazione parametrica degli impatti energetico-ambientali degli edifici | Federica Gallina e Benedetta Quaglio
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Embodied Energy ed Embodied Carbon dei trasporti
Al fine di eseguire un calcolo degli impatti completo e coerente, che permetta di comprendere l’importanza della provenienza dei materiali impiegati nella costruzione dell’edificio, è stata sviluppata una metodologia di calcolo a conforme a quanto previsto dalla norma UNI EN 16258:2013, una metodologia unificata e riconosciuta a livello internazionale, in particolare europeo.
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produzione del combustibile, dei veicoli, delle strade e dalla manutenzione della rete di trasporto. Nell’ambito del calcolo presentato dalla norma le ultime tre categorie delle emissioni indirette vengono escluse dal calcolo, per tenere conto solo degli impatti energetico-ambientali relativi alla produzione di carburante.
Gli impatti energetico-ambientali diretti, definiti dalla normativa come gli impatti tank-to-wheels (letteralmente dal serbatoio alle ruote), dipendono da:
• Tipo di veicolo e portata massima
I tipi di trasporto considerati sono: trasporto su strada, trasporto su rotaia e trasporto per mare. Sulla base di queste opzioni i mezzi che vengono presi in considerazione sono: camion (portata max <7.5 t / 7.5-12 t / 12- 24 t), autoarticolato (portata max 24-40 t), treno (portata max 500 t /1000 t) e nave (portata max 7000 t).
All’interno del foglio di calcolo si è voluta inserire la possibilità di tenere conto che il trasporto dei materiali possa essere effettuato utilizzando due tipologie di trasporto fra quelle predisposte: ad esempio, si potrebbe compiere una parte del viaggio per mare/su rotaia e poi una parte su strada. Si tratta di un caso contemplato anche dalla normativa stessa, la quale prevede, per questi casi, di distinguere le due tratte (leg) e di caratterizzare ciascuna delle due con i dati specifici. Lo strumento di calcolo è preimpostato su di un calcolo che prevede un unico viaggio per ciascun materiale, ma spuntando un’apposita casella questo può essere impostato sul calcolo in due tratte.
• Peso del carico utile trasportato
Conoscere il peso del carico utile trasportato ha quindi la duplice funzione di poter stimare con maggiore accuratezza il tipo di mezzo impiegato e il suo consumo specifico in base al carico.
• Consumo di carburante
Il consumo di carburante di un mezzo varia notevolmente a seconda del carico che sta trasportando. Per questo motivo è importante conoscere il peso del carico trasportato ma soprattutto tenere conto del fatto che il mezzo compirà il viaggio di andata a pieno carico ma quello di ritorno presumibilmente vuoto.
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• Tipo di carburante
A carburanti differenti corrispondono emissioni e fabbisogni energetici differenti.
I tipi di carburante considerati per i mezzi su strada sono diesel biodiesel e benzina, per quanto riguarda i treni si considera la possibilità che essi viaggino a diesel o ad energia elettrica. Per le navi infine si considera che esse siano alimentate ad olio combustibile pesante (heavy fuel oil – HFO). Fra i tipi di carburante e i tipi di mezzo è stata anche predisposta la possibilità di usare un mezzo elettrico o ibrido: al momento attuale sono stati configurati solo dei piccoli camion poiché i mezzi elettrici non hanno ancora un largo impiego nei trasporti commerciali, ma si è deciso di inserirli ugualmente nell’ottica di un loro impiego sempre maggiore negli anni a venire.
• Distanza percorsa
La distanza percorsa in km è uno dei dati che incide maggiormente sul totale degli impatti in questa fase. Inoltre, inserire questo tipo di dato perfette di prendere una maggiore coscienza della distanza effettiva che alcuni materiali devono percorrere prima di giungere al luogo di progetto e in questo modo riflettere sull’importanza dell’impiego di materiali – laddove possibile – locali.
Gli impatti energetico-ambientali indiretti, definiti dalla normativa come well-to-tank (letteralmente dal pozzo alla tanica), invece dipendono da:
• Processo di produzione del carburante
Queste emissioni indirette sono costituite dall’energia primaria del carburante impiegato. La normativa fornisce fattori di conversione per calcolare questa quota di impatti. L’unico valore che la normativa non riporta è quello relativo alla produzione di energia elettrica per i mezzi su strada.
La somma degli impatti diretti ed indiretti costituisce gli impatti totali, definiti dalla normativa come well-to-wheels (letteralmente dal pozzo alle ruote).
V
EICOLI ALIMENtAtI A BENZINA,
DIESEL O BIODIESEL Ai fini del calcolo è necessario conoscere:• tipo di merce trasportata (merci pesanti, medie o di volume);
• peso effettivo della merce trasportata (t);
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• tipo di veicolo impiegato (tipo e dimensione, cui sono associati dei valori di portata massima e valori di consumo specifico);
• distanza di trasporto (dall’impianto di produzione del materiale al sito di costruzione).
Conoscendo questi valori è possibile calcolare dapprima il consumo specifico del mezzo in base al quantitativo di merce che sta trasportando, e in seguito l’impatto energetico e/o ambientale totale, moltiplicando il peso del carico per la distanza e per il valore di consumo specifico.
C
ALCOLO DEL CONSUMO SpECIfICO DEL MEZZOE [
L/100
kM]
Nel caso in cui il dato del consumo specifico per autocarro (E) non fosse disponibile questo può essere calcolato attraverso un algoritmo che tiene conto del carico utile da progetto, della portata massima del veicolo e dei coefficienti che permettono di tenere conto sia del viaggio di andata con veicolo a pieno carico, che del viaggio di ritorno con veicolo vuoto:
E [l/100 km] = (A [l/100 km] + B [l/100 km] * N [t] / C [t]) (2)
E = consumo specifico per autocarro
A = Consumo del veicolo vuoto (valore da tabella 2)
B = Differenza del veicolo a pieno carico meno il veicolo vuoto (valore da tabella 2) N = carico utile (da progetto)
C = carico utile massimo veicolo (valore da tabella 2)
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Secondo la normativa nel calcolo del consumo specifico del mezzo deve essere tenuto conto anche del tipo di percorso, se collinare (Hilly) o pianeggiante (Level ground). Per semplificazione, all’interno del foglio di calcolo EURECA si è scelto di considerare i fattori di conversione A e B effettuando una media fra i valori forniti per percorso collinare e pianeggiante.
Tabella 5 Parametri A, B e C per autocarri tipici in Europa. Fonte:
HBEFA 3.1; TREMOD 2010. Valori medi per terreno pianeggiante e collinare.
Tabella 6 Parametri A, B e C per autocarri tipici in Europa. Fonte:
HBEFA 3.1; TREMOD 2010.
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C
ALCOLO DEL CONSUMO EffEttIVO DELL’
AUtOCARROf [
L]
Una volta calcolato il consumo specifico del mezzo (o nel caso in cui se ne di-sponga), è possibile proseguire con il calcolo del consumo effettivo del traspor-to. Questo tiene conto della distanza percorsa che va moltiplicata per il consumo specifico del mezzo:
F [l] = D [km] * E [l/100 km] / 100
(1)
F = Consumo per autocarro
D = Distanza totale di viaggio, compreso quello a vuoto E = Consumo specifico per autocarro
C
ALCOLO DEL fABBISOGNO DI ENERGIA E DI EMISSIONI DI GAS SERRAUna volta noto il consumo effettivo F dell’autocarro, è possibile calcolare il fab-bisogno di energia - diretta e totale – [MJ] e le emissioni di gas serra - dirette e totali – [kgCO2eq], moltiplicando il consumo specifico del mezzo (F) per fattori di conversione tabellari. Tali fattori che si trovano all’interno della normativa sono stati calcolati tenendo conto anche delle perdite energetiche ceh si verificano nelle centrali elettriche, nelle raffinerie e nei cavi di alimentazione.
EMBODIED ENERGy
EE
dir [MJ] = F [l] * e
dir [MJ / l] (3.a) EE
tot [MJ] = F [l] * e
tot[MJ / l] (3.b) EEdir = Embodied Energy diretta (solo trasporto) (Tank-to-wheels)
EEtot = Embodied Energy totale (trasporto + produzione carburante) (Well-to-wheels) F = Consumo per autocarro
edir = Fattore di conversione in energia diretta (valore da tabella 3) eind= Fattore di conversione in energia totale (valore da tabella 3)
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