Il Sistema INEMAR

Il Sistema INEMAR
Alessandro Marongiu
ARPA Lombardia
Settore Monitoraggi Ambientali
Modellistica qualità dell'aria e inventari
[email protected]
Obiettivi di questa sezione
• Inventari delle emissioni ed il sistema INEMAR
–
–
–
–
–
Progetto di sviluppo del sistema
Finalità e definizione di INEMAR
Strumenti di INEMAR
Processo di redazione dell’inventario delle emissioni
Moduli ed algoritmi di INEMAR
• Struttura del database
– Tabelle moduli e procedure
– Interazione tra i moduli di calcolo
– Esecuzione di procedure di stima delle emissioni
• Lancio delle procedure
– Navigazione nel web client
– Lancio dei moduli da Web-client
– Verifica dello stato avanzamento
• Gestione dei risultati
– Principali tabelle di output
– Tutorial di decodifica dei risultati dell’inventario
2
Convenzione di sviluppo del sistema - www.inemar.eu
Collegamenti
alle pagine
degli
inventari
regionali
Ambiente web che
fornisce informazioni,
istruzioni,
aggiornamenti and
servizi a tutti gli
utilizzatori di inemar.
Questi strumenti
permettono di
maggiormente
trasparente il
processo di redazione
degli inventari.
Documentazione di
riferimento di
INEMAR organizzata
in anbiente Wiki
8 Regioni
53 Province
4.727 Comuni
3
Il sistema INEMAR
INEMAR (INventario EMissioni ARia), è un database progettato per
realizzare l'inventario delle emissioni in atmosfera, ovvero stimare le
emissioni a livello comunale dei diversi inquinanti, per ogni attività della
classificazione
Corinair
e
tipo
di
combustibile.
Le informazioni raccolte nel sistema INEMAR sono le variabili necessarie
per la stima delle emissioni: indicatori di attività (consumo di combustibili,
consumo di vernici, quantità incenerita, ed in generale qualsiasi parametro
che traccia l'attività dell'emissione), fattori di emissione, dati statistici
necessari per la disaggregazione spaziale e temporale delle emissioni.
INEMAR contiene inoltre le procedure e gli algoritmi utilizzati per la stima
delle emissioni secondo le diverse metodologie sotto illustrate, nonché i
valori di emissione stimati.
4
Il sistema INEMAR
Il sistema, nell'ultima versione 7.0, è formato dai seguenti moduli di calcolo:
PUNTUALI, DIFFUSE, TRAFFICO, BIOGENICHE, RISCALDAMENTO, DISCARICHE,
SERBATOI,
AEROPORTI,
AGRICOLTURA,
POLVERI
FINI,
EMISSIONI
AGGREGATE, PORTI, FORESTE, ARTEMIS.
17 Metodologie di stima delle emissioni
296 Tabelle
Oltre 1 Gb di dati e di risultati
I risultati sono disponibili divisi per: Attività (256 tipi), Combustibile (12
tipi) e Comuni (1544) per la Lombardia, inventario 2012.
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INEMAR – principali strumenti e processi
Strumenti
Algoritmi
Risultati
Client Oracle
DIFFUSE
STIME EMISSIVE
per SNAP, combustibile
comune, inquinante,
ed altri dettagli
su tecnologia
metodologia,
tipologia di sorgente,
…
MAPPE DI EMISSIONE COMUNALI
E DI SORGENTI PUNTUALI
RISCALDAMENTO
Disseminazione
Politiche QA
SPECIAZIONE
WEB Data download
PUNTUALI
TRAFFICO
ODBC driver
DISCARICHE
AEROPORTI
NAVIGAZIONE
SERBATOI
Web Client
Analisi
RAPPORTI SU EMISSIONI ED
INDICATORI
RICALCOLO SERIE STORICHE
ELABORAZIONE DI SCENARI
ASSORBIMENTI
BIOGENICHE
AGRICOLTURA
Inemar Wiki
POLVERI FINI
Wiki Fonti
AGGREGATI
PROFILI TEMPORALI
6
Processi di redazione dell’inventario delle emissioni
Qualità, consistenza, verosimiglianza dei dati
Se i dati grezzi necessitano di elaborazioni per essere impiegati nell’inventario
Bilanci di massa, serie storiche, analisi di esperti, indicatori
Revisione su FE e
metodologie
Raccolta
dei dati
Calcolo
delle
emissioni
Elaborazione
dei dati
Dati
grezzi
Elaborazione
dei dati
Compilazione
Stima
emissioni
Verifica dei
calcoli
Scelta dei
dati
Test di consistenza, verosimiglianza,
aggregazione in settori
Riscontri da utenti ARPA,
media, ricercatori, altre agenzie
Versione
finale
Disseminazione
Riscontri
Versione Public
Review
Schede di qualità
Classificazione
fonte dati:
chi, cosa, dove e
come
-Dettaglio fonti
-Metodologia di calcolo
-Procedura di compilazione
-Referenti
-Principali modifiche
Archivio
metodologico
Confronto/armonizzazione
con inventario nazionale
Disseminazione
Web ARPA
Web regione
Lombardia
Articoli
Simulazioni
modellistiche
-InemarWiki
-Wiki Fonti
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Fonti dati dell’inventario delle emissioni
•Puntuale e diffusa
•A: ETS, ARPA, BER
•FE: linee guida
inventari
•Diffusa
•A: BER, ISTAT
•FE: linee guida
inventari
•Puntuale e diffusa
•A: ETS, ARPA, BER,
Ass. sett.
•FE: linee guida
inventari, INEMAR
•Puntuale e diffusa
•A: ETS, EPRTR, ARPA,
Ass. sett.
•FE: linee guida
inventari, INEMAR
Prod. En. e
trasform.
Combustibili
Combustione
non industriale
Combustione
nell'industria
Processi
produttivi
•Diffusa
•A: SNAM, BER, BP
•FE: linee guida
inventari
•Puntuale e diffusa
•A: EPRTR, ARPA
•FE: guida inventari,
INEMAR
•Traffico
•A: BER, ACI
•FE: COPERT IV
Estrazione e
distribuzione
combustibili
Uso di solventi
•Aeroporti, porti,
diffuse
•A: SEA, SACBO,
TRENITALIA, BER
•FE: linee guida
inventari
Altre sorgenti
mobili e
macchinari
Trasporto su
strada
•Discariche, diffuse
•A: EPRTR, ETS, ARPA
•FE: ARPA, INEMAR,
POLIMI, linee guida
inventari
•Agricoltura,
biogeniche
•A: ERSAF, SIARL
•FE: INEMAR, linee
guida inventari
Trattamento e
smaltimento
dei rifiuti
Agricoltura
•Biogeniche, diffuse,
assorbimento
•A: ERSAF, ISTAT,
ISPRA
•FE: linee guida
inventari, ARPA
Altre sorgeti e
assorbimenti
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Legenda delle fonti utilizzate
AIA, Autorizzazione Integrata Ambientale
(dati raccolti da ARPA Lombardia tramite l’applicativo AIDA)
BER, Bilancio Energetico Regionale della Lombardia
(Finlombarda S.p.A., ex CESTEC)
ERSAF, Ente Regionale per i Servizi all' Agricoltura e alle Foreste
ETS, EU Emission Trading System
E-PRTR, European Pollutant Release and Transfer Register
SIARL, Sistema Informativo Agricolo della Regione Lombardia
Principali associazioni di settore :
Andil
Assobirra
Assocarta
Assopanificatori
Confindustria Ceramica
European Coffee Federation
Federacciai
Federalimentare
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Metodologia per la stima delle emissioni
Le emissioni sono stimate sulla base di un indicatore che caratterizza l'attività della
sorgente e di un fattore di emissione, specifico del tipo di sorgente, di processo
industriale e della tecnologia di depurazione adottata.
Questo metodo si basa su una relazione lineare fra l'attività della sorgente e
l'emissione, secondo una relazione che a livello generale può essere ricondotta alla
seguente:
Ei = A × FEi
dove:
Ei, emissione dell'inquinante i (t/anno);
A, indicatore dell'attività (ad es. quantità prodotta, consumo di combustibile,
numero di capi);
FEi, fattore di emissione dell'inquinante i (ad es. g/t prodotta, kg/kg di solvente,
g/abitante).
Le principali fonti dei fattori di emissione sono EMEP-CORINAIR, EPA, etc.
Per i processi di combustione viene generalmente scelto come indicatore di attività
il consumo di combustibile, mentre per i processi industriali gli indicatori
privilegiati sono la quantità di prodotto processata nell'unità di tempo o il numero
di addetti nel settore di cui si vuole stimare l'emissione. L'indicatore utilizzato è
naturalmente lo stesso a cui fa riferimento il fattore di emissione.
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Livelli di dettaglio nella metodologia EMEP ed IPCC
Le emissioni possono essere stimate tramite algoritmi a differente livello di
complessità definito come Tier. Il Tier 1 rappresenta la metodologia più semplice ed
impiega fattori di emissione di default. Nell’implementare il Tier 2 i fattori di emissione
sono sostituiti da parametri specifici e differenziati per nazione o per tecnologia.
L’approccio Tier 3 impiega tramite approcci e modelli le conoscenze scientifiche più
aggiornate.
Tier 1, impiega dati statistici facilmente reperibili per descrivere l’intensità dei processi
e fattori di emissione medi di default, che assumono una corrispondenza lineare tra
l’intensità del processo e le emissioni risultanti.
Tier 2, ha un approccio simile al Tier 1 ma impiega fattori di emissione più specifici,
definiti sulla base della tipologia e delle condizioni dei processi per l’area in cui viene
sviluppato l’inventario delle emissioni.
Tier 3, è definita come una metodologia più dettagliata del Tier 2 che può essere
articolata a differenti livelli di dettaglio partendo dal tier 2 con maggiore
disaggregazione delle attività fino allo sviluppo di complessi modelli dinamici.
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Tipologia di sorgenti emissive in atmosfera
All'interno di un inventario le emissioni possono essere distinte nelle seguenti
tipologie:
Emissioni diffuse, cioè distribuite sul territorio, stimate attraverso l'uso di
opportuni indicatori e fattori di emissione;
Emissioni puntuali, ossia fonti di inquinamento localizzabili geograficamente,
stimate dai dati misurati raccolti tramite un apposito censimento; per alcuni
inquinanti, non monitorati, le emissioni possono derivare da stima condotte come
al punto precedente;
Emissioni lineari, ad esempio le strade, stimate attraverso l'uso di opportuni
indicatori e fattori di emissione, generalmente tramite metodologie di dettaglio.
Anche nel solo settore industriale le sorgenti possono essere a rigore di tipo
puntiforme o diffuso. Al primo appartengono le emissioni localizzate in un punto
(camino, sfiato) mentre al secondo sono riconducibili le emissioni provenienti da
stoccaggi, trasferimenti e manipolazioni di materiali, o da sfiati, spurghi,
evaporazioni lungo le linee di processo. Tipico è l'esempio degli idrocarburi volatili
emessi da sorgenti diffuse nelle raffinerie o delle polveri emessi da cumuli di
materiali stoccati sui piazzali.
12
Tipologia di sorgenti emissive
13
Moduli ed algoritmi per la stima delle emissioni
Emissioni puntuali e
diffuse
Stima delle emissioni di
inquinanti aggregati ed
applicazione di profili
temporali
DIFFUSE
PROFILITEMPORALI
PUNTUALI
AGGREGATI
Procedure che
garantiscono la
consistenza e la
completezza dei
risultati
TRAFFICO
POLVERI FINI
DISCARICHE
Inventario
delle
emissioni
SPECIAZIONE
AEROPORTI
RISCALDAMENTO
Stima dei fabbisogni
termici delle
abitazioni
NAVIGAZIONE
AGRICOLTURA
SERBATOI
BIOGENICHE
ASSORBIMENTI
Algoritmi specifici
per differenti
tipologie di sorgenti
14
Algoritmi specifici per tipologia di sorgente
TRAFFICO
PORTI
BIOGENICHE
SERBATOI
AEROPORTI
ASSORBIMENTI
AGRICOLTURA
DISCARICHE
15
Il sistema INEMAR
Dal punto di vista informatico, INEMAR è un database sviluppato in RDBMS
Oracle 10i, installato su server e gestito attraverso varie postazioni client.
Tipologia
di
sorgente
Tier
Metodolo
gici
INEMAR
RDBMS
Indicatori
RDBMS, «Relational database management system», sistema di gestione
del database basato sul modello relazionale (Edgar F. Codd).
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Struttura del database INEMAR
La struttura del database comprende:
• Tabelle generali
• Tabelle dei moduli di calcolo
• Procedure dei moduli di calcolo
• Procedure di gestione dei risultati
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Tabelle generali e moduli
Tabelle generali, contengono informazioni e dati utilizzati da più moduli su
cui deve essere mantenuta la congruenza fra tutti gli inventari locali.
Tabelle dei moduli, contengono i dati necessari per i singoli moduli, sia
tabelle comuni su cui deve essere mantenuta la congruenza fra tutti gli
inventari INEMAR, sia tabelle specifiche contenenti i dati dei singoli inventari
locali.
A loro volta le tabelle sono impiegate per:
Definizione dei parametri, contengono i coefficienti necessari al
funzionamento dell’algoritmo (es: fattori di emissione).
Memorizzazione degli input all’inventario, contengono i campi definiti
dagli utenti e necessari alle stime, es: gli indicatori, altri parametri locali per il
funzionamento dei moduli.
Elaborazione degli output dell’inventario, contengono le stime emissive o
le elaborazioni intermedie necessarie ad ottenerle.
Decodifica, contengono i dati che descrivono il codice numerico impiegato
in forma estensiva nel database
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Interazione dei moduli di calcolo di INEMAR
PUNTUALI
INTERMEDI
PUNTUALI
RISCALDAMENTO
PORTI
CONSUMI_COMB_CIVILE
DETTAGLI
PORTI
ASSORBIMENTI
SERBATOI
DISCARICHE
BIOGENICHE
INTERMEDI
DISCARICHE
INTERMEDI
SERBATOI
DIFFUSE
INTERMEDI
PORTI
AEROPORTI
INTERMEDI
AEROPORTI
2
POLVERI FINI
AGRICOLTURA
INTERMEDI
AGRICOLTURA
TAB_OUTPUT_DETT_PM
TRAFFICO
TRAFFICO INTERMEDI
EMISSIONI
PER ARCO
INTERMEDI EMISSIONI
PER ARCO
2b
TAB_OUTPUT
MODULO
SPECIAZIONE
1
2
TAB_OUTPUT_C_DATA
EMISSIONI
AGGREGATE
6
2
6b
TAB_OUTPUT_C_DATA_PROV
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Gestione delle procedure di stima delle emissioni
1 Si lanciano le procedure di calcolo tramite web-client, che una volta concluse
scrivono i dati nella TAB_OUTPUT
2 I run dei moduli polveri fini, speciazione ed emissioni aggregate vanno
lanciati dopo ogni procedura
2a Il modulo polveri fini agisce prendendo i dati da tutti i moduli, ad
eccezione di Serbatoi, Biogeniche e Riscaldamento.
2b I risultati del modulo polveri fini sono scritti nella tabella
TAB_OUTPUT_DETT_PM, che è una specie di tabella intermedi del modulo.
2c Dalla tabella TAB_OUTPUT_DETT_PM i dati di emissione sono aggregati e
scritti direttamente in TAB_OUTPUT
2d Il modulo speciazione collega la stima di alcuni inquinanti (es: BC) alle
stime già presenti nella TAB_OUTPUT (es: PTS) ed accoda i valori
2e Il modulo emissioni aggregate estrae i dati da TAB_OUTPUT ed accoda i
valori per gli inquinanti aggregati: acidificanti, precursori ozono, CO2-e,
IPA-CLRTAP (totale 4-IPA del manuale EMEP)
4 I dati della TAB_OUTPUT sono decodificati tramite ODBC driver oppure scaricati
dal web-client (sconsigliato)
6 I risultati dell’inventario possono essere memorizzati in TAB_OUTPUT_C_DATA
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Procedura di pubblicazione dell’inventario
6a La tabella TAB_OUTPUT_C_DATA viene generata tramite lancio
procedura dalla schermata del Web Client INEMAR Avvio procedure di
calcolo mediante i tasti Aggiornamento totale e Aggiornamento parziale
nel box Aggiornamento tabelle web
6b I dati della TAB_OUTPUT_C_DATA sono aggregati nella tabella
TAB_OUTPUT_C_DATA_PROV. L’aggiornamento parziale serve qualora
si volessero generare solo i dati relativi ad un particolare modulo.
6c Questi risultati servono per la pubblicazione online dell’Inventario, in
quanto costituiscono la base da cui si eseguono le richieste di
scaricamento dati nel sito di INEMAR
I risultati della creazione di TAB_OUTPUT_C_DATA, possono presentare un
arrotondamento, cosa che spiega le minime differenze con i numeri presenti in
TAB_OUTPUT.
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Elaborazione dei risultati delle procedure
Gli output dei vari moduli di calcolo, ossia il risultato delle
operazioni algoritmiche, vanno a popolare diverse tabelle.
Ogni algoritmo utilizzato indica una tipologia emissiva, mediante
un codice di 2 o 3 lettere.
Tutti i moduli scrivono i risultati nella tabella denominata
TAB_OUTPUT.
Tutti i moduli, ad eccezione di quelli relativi a Diffuse, Biogeniche
e Riscaldamento, hanno una corrispondente tabella denominata
RISULTATI INTERMEDI.
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Memorizzazione dei risultati dei moduli
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Algoritmi e risultati intermedi
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Navigazione nel Web Client ed accesso ai dati
I risultati memorizzati in INEMAR sono visualizzabili tramite:
Web Client
ODBC driver
E’ un applicazione che permette
di visualizzare, modificare ed
inserire i dati tramite degli
appositi menu all’interno del
database
Permette di collegare il
contenuto del database a
strumenti esterni quali ACCESS
Particolarmente indicato per il
lancio ed il monitoraggio delle
procedure, per attività di
consultazione mirata e per
l’inserimento facilitato di dati per
alcuni moduli
Utile per un uso intensivo sia
nell’inserimento che nella
estrazione di grandi quantità
di dati in particolare nella analisi
dei risultati
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Tutorial degli strumenti di INEMAR
Web client di INEMAR
Area documentale –
Progetto e metodologia
Area documentale –
Fonti dell’inventario
Classificazione di
INEMAR
Lancio delle procedure
da Web-client
Collegamento delle
tabelle con ACCESS
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