Il presente rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito del Progetto “Governo del sistema elettrico” – Work Package 1.1 “Vigilanza sullo sviluppo del sistema di generazione” relative alle analisi condotte sul tema “Il sistema di generazione e l’inquinamento atmosferico: analisi dell’impatto di differenti scenari di sviluppo”. Il sistema elettrico costituisce una delle forzanti più rilevanti del sistema antropico e può influenzare in modo significativo le caratteristiche e la qualità dei diversi comparti ambientali, tra cui l’atmosfera. Il permanere di condizioni critiche per la qualità dell’aria sul territorio italiano richiede uno sforzo continuo di analisi ed approfondimento delle dinamiche che le determinano e del ruolo giocato dai diversi attori, compreso il settore elettrico. L’utilizzo di strumenti modellistici si è dimostrato già diverse volte un utile strumento sia d’indagine del fenomeno, che di valutazione di eventuali azioni di mitigazione. Il presente rapporto descrive le attività svolte ed i principali risultati ottenuti nell’applicazione del sistema modellistico, basato sui codici RAMS e CAMx, al territorio italiano. Le attività sono state condotte in continuità con i risultati conseguiti nel precedente progetto di Ricerca di Sistema, che aveva ricevuto positive manifestazioni di interesse da parte di diversi stakeholders. In particolare, nel corso della presente attività, sono state oggetto di studio ed analisi le seguenti tematiche: aggiornamento della base dati relativa all’inventario delle emissioni, aggiornamento dell’anno meteorologico al 2004, valutazione dei livelli di PM2.5, come richiesto dall’evoluzione della normativa; introduzione di nuove metodologie per lo studio delle relazioni causa-effetto fra le emissioni e i relativi livelli di concentrazione (in particolare per lo studio del ruolo dei diversi comparti emissivi). L’adozione di un anno di riferimento più recente ha permesso in primo luogo di integrare in modo significativo il dataset di misure di qualità dell’aria con cui confrontare i risultati delle simulazioni, in particolare per quanto concerne il PM10. L’input meteorologico è stato generato attraverso il codice RAMS, la cui applicazione ha fornito risultati complessivamente positivi, ma nel contempo ha evidenziato alcune criticità, legate da un lato ad alcuni periodi specifici e dall’altra ad alcune particolari variabili, quali la precipitazione. Accanto all’applicazione del codice RAMS, si è provveduto ad effettuare un’analisi approfondita degli schemi di calcolo utilizzati per descrivere la dispersione turbolenta verticale. L’analisi effettuata ha permesso di evidenziare similitudini e differenze dei diversi approcci e successivamente di individuare lo schema più appropriato per lo studio a scala nazionale. L’analisi teorica degli schemi di calcolo è stata oggetto di uno specifico rapporto (Toppetti, 2006). Per quanto concerne la predisposizione degli input emissivi al modello, le attività svolte, relative alle sorgenti puntuali nazionali, hanno consentito un significativo ma parziale aggiornamento della base di dati in

uso. L’aggiornamento dell’input emissivo ha riguardato anche l’introduzione -in fase sperimentale- di un algoritmo che permetta di stimare le emissioni di sale marino. A valle dell’aggiornamento del sistema modellistico si è proceduto alla realizzazione delle nuove simulazioni annuali, relative al 2004. I risultati ottenuti hanno evidenziato in primo luogo che l’inquinamento atmosferico secondario presenta sostanzialmente lo stesso grado di criticità osservato nel 1999, con concentrazioni di polveri fini che in ampie porzioni di territorio eccedono gli standard di qualità dell’aria previsti per il 2010. Questo risultato conferma, quindi, che tale criticità non è fortemente influenzata dalla peculiarità del singolo anno meteorologico, quanto dalle caratteristiche complessive di pressione che esercita il nostro sistema antropico sul territorio italiano. Il confronto con le misure ha evidenziato un eccellente accordo con le concentrazioni di ozono, di cui il modello ha riprodotto sia la variabilità spaziale che temporale. Diversamente l’analisi delle concentrazioni di PM10 ha messo in luce maggiori criticità. In termini medi annui, infatti, il modello è parso in grado di ricostruire la presenza di PM10, mentre la ricostruzione della variabilità temporale giornaliera è apparsa più deficitaria, come evidenziato dai bassi valori di correlazione ottenuti. Il sistema modellistico è stato poi applicato, sempre sull’intero 2004, per valutare il ruolo del settore elettrico. L’analisi è stata condotta, come nella ricerca precedente, attraverso la consueta tecnica di rimozione della sorgente (zero-out modelling). Anche in questo caso lo studio ha evidenziato che il ruolo del settore elettrico nella formazione di polveri sottili è piuttosto contenuto. Al fine di superare le approssimazioni che inevitabilmente accompagnano l’applicazione della tecnica di zero-out modelling sono state condotte 2 attività di messa a punto e verifica di algoritmi più evoluti di ripartizione del ruolo delle sorgenti (OSAT e PSAT). Gli algoritmi sono stati applicati a due casi studio, relativi a progetti modellistici nazionali ed internazionali: l’esercizio ESCOMPTE, focalizzato sull’inquinamento da ozono ed il progetto CTN-ACE, relativo allo studio dell’inquinamento atmosferico secondario sul bacino padano. Relativamente a questo secondo esercizio, grazie all’applicazione dell’algoritmo è stato possibile discriminare in modo accurato il ruolo dei principali settori di attività, ovvero traffico, riscaldamento e produzione di energia, nello sviluppo del PM10. Al di là del risultato specifico ottenuto, ciò che importa sottolineare è che l’applicazione degli algoritmi OSAT e PSAT ha fornito risultati incoraggianti sia come strumento di comprensione dei fenomeni, che per la vera e propria analisi del ruolo delle sorgenti. Alla luce dei risultati ottenuti, si può quindi affermare che le attività svolte hanno permesso un positivo conseguimento degli obiettivi iniziali, confermando la validità e l’utilità degli strumenti modellistici rispetto a due finalità particolarmente rilevanti: a) fornire un contributo all’analisi quantitativa delle dinamiche che sottendono allo sviluppo dell’inquinamento atmosferico secondario; b) facilitare l’analisi dell’evoluzione del ruolo del sistema elettrico nelle problematiche di inquinamento atmosferico su scala nazionale. Accanto ai positivi risultati ottenuti, l’attività condotta ha evidenziato anche diversi elementi di incertezza che potrebbero essere oggetto di interessanti linee di sviluppo per future attività, tra i quali si possono ricordare:

– la prosecuzione dell’analisi quantitativa dell’influenza dei principali parametri meteorologici sulle concentrazioni chimiche, eventualmente estendendo l’analisi anche ad altri modelli meteorologici; – l’aggiornamento delle basi dati emissive per i settori diversi dalla produzione di energia elettrica – la valutazione delle prestazioni del modello attraverso misure di composizione del particolato e dati da satellite – l’estensione dell’utilizzo degli algoritmi di ripartizione delle sorgenti all’intero dominio italiano.