La compatibilità ambientale e le esternalità del sistema elettrico Rapporto finale di sintesi di sottoprogetto Per promuovere e perseguire obiettivi di tutela ambientale di interesse generale è necessario disporre di informazioni e metodologie oggettive ed articolate sia per identificare le molteplici interazioni del sistema elettrico con l’ambiente e le esternalità ad esso associate sia per valutare l’attuale livello di compatibilità ambientale del sistema. In quest’ambito, il sottoprogetto ESTERNA risponde all’esigenza di un sostanziale approfondimento della conoscenza dei fattori di pressione delle varie componenti del sistema elettrico per quanto riguarda sia la loro natura che le modalità di interazione, che di determinazione dell’entità degli effetti sugli ecosistemi e sulle componenti socioeconomiche. L’attuale valutazione dei costi esterni (ambientali, sociali, economici) del sistema elettrico è fondata su un patrimonio informativo universalmente riconosciuto come insufficiente o limitato ad alcune componenti. In particolare, l’attuale conoscenza dei fattori di pressione del sistema elettrico è tale da non consentire una valutazione precisa del reale contributo del sistema nel generare effetti ambientali rilevanti. Inoltre la carenza conoscitiva ed informativa dello stato di fatto e dei più significativi meccanismi di interazione rende problematica l’individuazione di strategie di mitigazione adeguate. Il sottoprogetto ESTERNA, oltre a fornire l’inquadramento metodologico generale per la valutazione delle esternalità del sistema elettrico, si è proposto di sviluppare le metodologie appropriate e più aggiornate per stimare gli impatti sui principali comparti ambientali (acqua, territorio e atmosfera). In particolare le attività sono state indirizzate verso l’approfondimento sistematico di alcune tematiche di particolare rilievo nell’ambito della valutazione di compatibilità ambientale del sistema elettrico. L’approccio seguito combina attività sperimentali di monitoraggio con quelle di simulazione modellistica, permettendo la quantificazione dell’impatto, il controllo di sorgenti puntuali a scala locale e la stima della sovrapposizione degli effetti tra diverse sorgenti a scala regionale e nazionale. Per quanto riguarda l’inquadramento metodologico generale per la valutazione delle esternalità, le attività hanno svolto riguardato principalmente due importanti tematiche: I costi ambientali, economici e sociali dell’energia; L’analisi dei modelli di calcolo delle esternalità ambientali del S.E. Tali attività hanno permesso di definire uno schema concettuale ed operativo per l’analisi sistematica delle interazioni tra il sistema elettroenergetico e i diversi comparti ambientali. Tale schema è stato ottenuto mediante la raccolta, sistematizzazione ed analisi critica dei metodi, delle tecniche utilizzate e dei risultati proposti dagli studi sui costi sociali dell’energia e l’analisi dei modelli di calcolo delle esternalità ambientali del settore elettrico. I risultati di tali attività sono state poi utilizzati nel progetto SOSTE per lo studio dello sviluppo sostenibile del S.E.

Per quanto riguarda il comparto acqua, le attività sono state organizzate in tre tematiche principali: L’interazione tra gli impianti idroelettrici ed il territorio; L’impatto dei siti produttivi termoelettrici sul comparto acqua; Lo studio integrato dell’impatto del sistema elettrico sul comparto idrico. I vari argomenti riguardanti le pressioni sul comparto acqua sono stati trattati in parte nel presente sottoprogetto (ove è stata data più enfasi sull’individuazione di metodologie, protocolli sperimentali e svolgimento di campagne sperimentali) e in parte nel sottoprogetto MIDA (ove è stata data più enfasi allo sviluppo e applicazione di codici numerici) avviato solo nel 2001. L’interazione tra gli impianti idroelettrici ed il territorio è stata affrontata partendo dalla considerazione che tali opere rappresentano un elemento di discontinuità che suddivide il bacino idrografico in tre parti distinte: il bacino imbrifero di alimentazione dell’impianto, l’eventuale invaso, l’asta fluviale a valle. Questi tre elementi sono stati scelti come base per articolare le singole attività. Per ognuna di queste porzioni di territorio si sono analizzate sistematicamente le singole modalità con cui si concretizzano le influenze dell’ambiente sull’esercizio dell’impianto e gli impatti o, in generale, i cambiamenti che questo provoca sull’ecosistema idrico. In questo ambito si sono sviluppate metodologie e modelli per la previsione e lo studio dei processi che interessano il bacino imbrifero che alimenta gli impianti, si sono svolte campagne di misura e messo a punto protocolli sperimentali e modelli matematici per la caratterizzazione dell’invaso e si sono studiati sia dal punto di vista sperimentale che metodologico i più importanti impatti esercitati sull’asta fluviale a valle degli impianti, con particolare riferimento alla valutazione del Minimo Deflusso Vitale e all’interrimento dell’alveo. Sono state inoltre iniziate le attività finalizzate alla valutazione degli effetti della modulazione artificiosa di portata (hydropeaking) sull’ecosistema acquatico. Per quanto riguarda l’impatto dei siti produttivi termoelettrici, sono stati considerati in particolare l’impatto dovuto allo scarico delle acque di raffreddamento di un impianto in un corpo idrico superficiale (inquinamento termico) e quello esercitato sui suoli ed acque sotterranee sia per la presenza di pozzi di emungimento che per il rilascio sul suolo di sostanze inquinanti in prossimità di depositi di rifiuti o nelle aree adibite allo stoccaggio di olio combustibile. Il primo argomento è stato trattato nell’ambito del sottoprogetto MIDA mentre il secondo nell’ambito del sottoprogetto ESTERNA. In quest’ambito sono individuate e messe a punto metodologie sperimentali, statistiche e modellistiche utili alla quantificazione dell’influenza a scala locale che i siti produttivi termoelettrici esercitano sulle condizioni di qualità del sottosuolo e delle acque sotterranee. Per quanto riguarda lo studio integrato dell’impatto del sistema elettrico sull’ambiente idrico, in relazione alla struttura complessiva del territorio, si è avviata la definizione di uno schema complessivo e degli elementi più rilevanti di una metodologia che superi la focalizzazione sul rapporto sito produttivo – corpo

idrico recettore ed adotti invece un approccio più complessivo alla definizione dell’impatto sull’ambiente ed alla salvaguardia dei corpi idrici, avente come unità di riferimento il bacino idrografico. Tale tema risulta importante al fine di dare una prospettiva unitaria agli altri temi affrontati, alla luce delle recenti tendenze sia in campo scientifico che in quello normativo nazionale ed europeo. In quest’ambito si sono selezionate e messe a punto metodologie per la valutazione integrata della qualità e della quantità della risorsa idrica a scala di bacino attraverso l’applicazione di modelli matematici e probabilistici. Per quanto riguarda il comparto territorio, le attività sono state organizzate in tre tematiche principali: Ottimizzazione e sviluppo di metodi analitici di caratterizzazione di matrici ambientali; Catasto delle Aree Protette sul territorio nazionale in relazione al sistema elettrico; Monitoraggio in continuo delle acque del fiume Po e di un suo nodo critico (confluenza Po-Lambro). L’attività relativa ai metodi analitici è stata finalizzata all’ottimizzazione e allo sviluppo mirato di metodologie e test per il monitoraggio chimico (anche on-line), biologico ed ecotossicologico delle acque reflue degli impianti di produzione, dei rifiuti e delle principali matrici biotiche e abiotiche degli ecosistemi acquatici e terrestri interessate dalle attività legate alla produzione di energia elettrica. Attenzione è stata rivolta anche allo sviluppo/miglioramento di sistemi in grado di stabilire non tanto la concentrazione di un determinando, ma piuttosto di rivelarne la presenza/assenza, vale a dire di funzionare come sistemi di allarme per evidenziare nel modo più immediato possibile situazioni accidentali di inquinamento. Nel corso del 2000, primo anno di attività del Sottoprogetto ESTERNA, è stata data particolare importanza anche alla partecipazione attiva a gruppi di lavoro di enti normatori nazionali (UNICHIM, UNI) oppure internazionali (ISO), con lo scopo di procedere alla normazione, dove possibile, dei metodi sviluppati. Sempre nel corso del 2000 è stata inoltre effettuata la partecipazione attiva a esercizi di intercalibrazione per la verifica della qualità dei dati analitici, sia per quanto riguarda parametri di qualità delle acque (scarico, superficiale, ecc..), sia per quanto riguarda l’analisi di matrici biotiche ed abiotiche di varia natura, utilizzando i metodi sviluppati nel corso dell’attività di laboratorio. A partire dal 2001, queste ultime attività sono confluite nel Sottoprogetto PERFORMA in cui sono state raggruppate tutte le attività di normazione connesse, tra l’altro, con le metodologie di caratterizzazione chimica. Per quanto riguarda il catasto delle aree protette, l’attività ha riguardato l’informatizzazione delle informazioni relative alle aree nazionali e regionali ai fini della individuazione delle zone di interazione con il sistema elettrico.

Nonostante l’esistenza di siti specifici dedicati alle aree protette, e nonostante numerose regioni abbiano integrato nei loro sistemi informativi le tematiche relative alle stesse, non esiste ancora a livello nazionale una banca dati completa, in grado di fornire una informazione omogenea su tutto il territorio italiano sia per perimetrazione e zonizzazione che per schede descrittive, provvedimenti legislativi, ecc. Con il Catasto delle Aree Protette si è creato uno strumento in grado di catalogare ed archiviare facilmente un’ingente mole di dati tra loro eterogenei per provenienza, formato e tipologia. Ciò permetterà di monitorare nel tempo una situazione in continua e rapida evoluzione. Per quanto riguarda il monitoraggio in continuo del fiume Po, l’attività ha riguardato: il monitoraggio in continuo delle acque nel nodo critico Po-Lambro in cui sono presenti due C.li termoelettriche ed una C.le idroelettrica: stazioni di La Casella e Isola Serafini sul Po e San Colombano sul Lambro. la quantificazione dei parametri che regolano i principali processi di produzione e rimozione dell’ossigeno disciolto in fiume; lo sviluppo di una Banca Dati delle serie storiche di dati disponibili. Nelle tre stazioni di La Casella e Isola Serafini sul Po e San Colombano sul Lambro, i parametri monitorati in continuo sono stati i seguenti: ossigeno disciolto, torbidità, pH, conducibilità elettrica, temperatura, livello. Presso le stazioni La Casella e Isola Serafini sono stati installati analizzatori automatici per la determinazione di ammoniaca, nitrati, ortofosfati e TOC (Total Organic Carbon). Le attività inerenti il comparto atmosfera hanno seguito due filoni principali, uno a carattere sperimentale ed uno a carattere modellistico. Le ricerche a carattere sperimentale hanno riguardato il biomonitoraggio, la valutazione delle concentrazioni e delle deposizioni degli inquinanti, il miglioramento della strumentazione meteorologica. Le ricerche a carattere modellistico sono state rivolte alle diverse scale spaziali di interesse: la scala locale per lo studio del trasporto e diffusione da singoli impianti, la scala regionale per lo studio delle problematiche legate all’ozono e la scala nazionale per la valutazione delle deposizioni acide sull’intero territorio nazionale. Tra i due filoni di attività si inseriscono anche gli studi relativi alla valutazione delle emissioni o inventari delle emissioni, che possono essere inquadrati sia come attività di monitoraggio, intesa come conoscenza del trend delle emissioni che come attività propedeutica agli studi modellistici, in quanto una corretta valutazione del quadro emissivo, oltre che indispensabile per l’utilizzo dei modelli, ne condiziona la qualità dei risultati. Nello specifico, le attività di monitoraggio hanno riguardato l’utilizzo di vegetali in qualità di biosensori nel monitoraggio dell’inquinamento atmosferico e del relativo impatto sulla vegetazione, naturale e coltivata, con applicazione specifica al caso dell’ozono troposferico. La caratterizzazione delle concentrazioni e deposizioni degli inquinanti emessi in atmosfera è stata possibile attraverso la gestione di una rete di monitoraggio delle deposizioni umide e con attività sperimentali di caratterizzazione del particolato atmosferico, sia da un punto

di vista granulometrico che di composizione chimica. La caratterizzazione del particolato atmosferico è stata utilizzata in un modello a box in grado di tenere conto dei fenomeni fotochimici e dei processi di formazione, accrescimento ed interazione dell’aerosol. Per quanto riguarda la strumentazione meteorologica è stato messo a punto un prototipo di sistema RASS- SODAR integrato, che mediante l’utilizzo di un unica antenna, consente l’acquisizione dei profili verticali di vento e temperatura. In questo modo è quindi possibile contenere i costi di sviluppo della strumentazione come pure di ridurre le dimensioni della strumentazione facilitandone la trasportabilità. Per quanto riguarda la modellistica meteorologica, le attività condotte hanno riguardato lo studio ed il confronto di due modelli meteorologici uno idrostatico (MEPHYSTO) ed uno non idrostatico (RAMS). Il modello non idrostatico è stato successivamente interfacciato con il modello lagrangiano a particelle SPRAY, attraverso un apposito codice che genera alcuni parametri caratteristici per la definizione della turbolenza atmosferica. Gli studi legati alla modellistica del trasporto e dispersione degli inquinanti in atmosfera a scala locale hanno riguardato una analisi di sensibilità del codice SPRAY e lo studio e applicazione ad un caso test in orografia complessa del modello EPA AERMOD che dovrebbe venire incluso tra i modelli idonei per applicazioni di tipo “regulatory” negli studi sulla qualità dell’aria rappresentando l’evoluzione del codice ISCST3 Passando alla scala regionale è stato affrontato il tema dello smog fotochimico attraverso la conduzione delle prime, in ambito nazionale, simulazioni di lungo periodo (6 mesi) con un modello fotochimico. Ciò ha consentito di valutare le dinamiche e gli effetti della formazione dell’ozono non solo relativamente ad episodi acuti, ma in termini “climatologici” valutando gli indici di esposizione cumulata AOTx (Accumulated Ozone Thresold over a concentration of x ppb of ozone). A partire dal febbraio 2002 le attività hanno riguardato tematiche correlate al progetto europeo CITYDELTA, sviluppato nell’ambito del programma europeo CAFE (Clean Air for Europe) e promosso dal centro comune di ricerche di Ispra (JRC). CITYDELTA è un esercizio di confronto fra modelli di chimica e trasporto il cui obiettivo è valutare le variazioni della qualità dell’aria nelle aree urbane in risposta all’applicazione di politiche di riduzione delle emissioni. La partecipazione al progetto ha offerto la possibilità di applicare e valorizzare la metodologia modellistica messa a punto e di confrontare i risultati conseguiti con quelli prodotti dal modello EMEP utilizzato in ambito europeo. Più in generale, la presenza di diversi gruppi di ricerca europei ha fornito l’opportunità di confrontare strumenti e metodologie CESI rispetto all’attuale stato dell’arte a livello europeo. L’attività svolta da CESI sino ad ora, così come dalla maggior parte dei gruppi coinvolti, è stata focalizzata sull’ozono, ma l’intenzione degli organizzatori è di riproporre e approfondire anche la problematica del particolato, per la quale il ruolo del settore elettrico non è trascurabile, poiché esso costituisce una delle principali sorgenti di precursori gassosi (ossidi di zolfo e azoto).

Per quanto riguarda la modellistica a scala nazionale è stato affrontato il tema delle deposizioni acide su tutto il territorio nazionale. Un primo studio è stato fatto per l’anno 1994 arrivando a confrontare le stime modellistiche con due codici: un modello lagrangiano a traiettorie ARES ed un modello euleriano STEM- LT.I risultati dei due modelli sono stati confrontati con il modello di riferimento in ambito europeo (EMEP). Stante le migliori potenzialità e prestazioni del modello STEM LT, nel corso del 2001 sono state effettuate le stime di deposizione per l’anno 1996 con il solo modello STEM LT ma, aumentando decisamente la risoluzione spaziale delle simulazioni passando dal sistema di riferimento in latitudine e longitudine con una risoluzione di 0.5° a quello in coordinate UTM riferite al fuso 32 con una risoluzione di 25 km. I risultati ottenuti, mostrano come l’aumentata risoluzione delle elaborazioni, permetta di localizzare in maniera più netta le aree a maggiore intensità emissiva, inoltre il confronto con le simulazioni a scala europea, conferma che da parte del modello EMEP c’è una tendenza generale, già evidenziata nella prima fase, al calcolo di valori di deposizioni inferiori in prossimità delle aree a forte emissione. Ciò può essere in buona parte attribuito alle diverse risoluzioni spaziali dei due modelli ed al dettaglio adottato nella distribuzione delle emissioni.