Sulla rivista Science of The Total Environment (Elsevier) è stato pubblicato l’articolo
Evaluation of the point sampling method and inter-comparison of remote emission sensing systems for screening real-world car emissions
che riporta alcuni dei risultati del progetto europeo CARES - City Air Remote Emission Sensing (EU Horizon 2020) di cui Innovhub SSI era partner.
Il progetto, conclusosi nel 2023, aveva l’obiettivo di determinare i fattori di emissione reali degli autoveicoli circolanti su strada attraverso il monitoraggio da remoto (remote sensing) e di sviluppare una nuova sensoristica dedicata.
Le emissioni dei veicoli a combustione interna attualmente non sono adeguatamente monitorate durante tutto il loro ciclo di vita. Il rilevamento remoto delle emissioni (RES) è una tecnologia che può misurare le emissioni in condizioni di guida reali senza campionamento diretto sul veicolo. I sistemi RES attuali basati sull'estinzione della luce sono in grado di fornire fattori di emissione per vari gas, ma mancano di accuratezza per il particolato (PM). Il Campionamento Puntuale (PS) è una tecnica RES basata sul campionamento dell’emissione diluita in aria, che può misurare gas e varie tipologie di particolato come il black carbon o il numero di particelle.
Nello studio, sono state valutate le prestazioni di un innovativo sistema PS recentemente sviluppato e dei dispositivi all'avanguardia di rilevamento remoto basati sull'estinzione della luce, EDAR (sviluppato dall’azienda HEAT) e ORSD (sviluppato da OPUS RSE), durante misurazioni in co-locazione.
Per i test di validazione del sistema innovativo sono stati utilizzati tre veicoli di prova equipaggiati con PEMS come riferimento per i test di emissioni in guida reale. Inoltre, si sono valutate le prestazioni del sistema innovativo RES PS confrontandole coi sistemi EDAR e ORSD misurando diverse migliaia di autovetture durante tre campagne di misurazione in tre città europee. L’attività ha permesso di ottenere dettagli approfonditi sulle prestazioni dei sistemi utilizzati.
Le valutazioni meteorologiche hanno mostrato che l’efficienza di rilevamento del PS è fortemente influenzata solo dal vento, da nessun’altra condizione meteorologica, mentre i sistemi RES a percorso aperto (EDAR, ORSD) non sono in grado di misurare durante la pioggia. I risultati hanno mostrato un forte impatto della temperatura sull’accuratezza della misura del particolato dell'ORSD a temperature inferiori a 3 °C, non rilevato sul sistema PS. Mentre non è stato trovato alcun effetto significativo della temperatura ambiente e dell’umidità sui fattori di emissione di NOx misurati da nessuno dei sistemi testati.
Si è riscontrato che tutti e tre i sistemi testati erano in grado di monitorare le emissioni di NOx delle auto diesel pre-Euro 6.
I risultati delle misurazioni mostrano la capacità del sistema PS di identificare ugualmente bene sia gli alti che i bassi emettitori di PM . I sistemi RES a percorso aperto (EDAR, ORSD) sono in grado di stimare le emissioni di PM dalle auto diesel pre-Euro 5.
Tuttavia, le carenze dei sistemi RES a percorso aperto sono evidenti nella quantificazione delle emissioni di PM dalle tecnologie motoristiche più recenti (diesel Euro 5 e oltre) e dalle auto a benzina.
Il sistema PS ha un’efficienza di rilevamento da 2 a 5 volte inferiore rispetto ai sistemi RES a percorso aperto, ma i risultati delle misurazioni del PS sono più accurati (più di 5 volte per il PM e più di 1,35 volte per i NOx).
L'elevata accuratezza delle singole misurazioni rende il PS uno strumento potente per l'identificazione affidabile dei veicoli forti emettitori di inquinanti allo scarico.
L’efficienza di rilevamento del PS potrebbe essere migliorata in futuro con lo sviluppo di algoritmi di post-elaborazione, strumentazione più veloce e un miglioramento del campionamento.
Questo studio di validazione e confronto mostra l'importanza di considerare con cautela i risultati delle misurazioni. È necessaria una conoscenza dettagliata del sistema utilizzato per pianificare e realizzare campagne di misurazione e per analizzare i dati. In generale, per una migliore comprensione delle misurazioni RES, è importante interpretare non solo i valori medi, come spesso accade, ma anche la distribuzione compelssiva delle emissioni. Le miusre del PM dei sistemi a percorso aperto sono fortemente influenzate da pochi veicoli forti emettitori. Le carenze dei sistemi RES a percorso aperto sono evidenti nella misurazione delle emissioni di PM dalle tecnologie dei motori più recenti (Euro 5 e oltre) e in particolare dalle auto a benzina, con un orientamento verso particelle più piccole e concentrazioni più basse. I sistemi RES a percorso aperto sono adatti per lo screening di NOx, ma dovranno migliorare in futuro per misurare le emissioni degli standard di emissione e delle tecnologie dei motori più recenti. Migliorare l'accuratezza è essenziale perché il RES è uno strumento importante per ottenere informazioni sulle emissioni allo scarico dei veicoli in condizioni di guida reale. Le prestazioni del sistema PS sono state buone sia per le misurazioni individuali che per lo screening integrale della flotta rilevata. Il sistema PS fornisce un mezzo aggiuntivo per i test delle emissioni in condizioni reali e uno strumento potenzialmente potente per l'identificazione affidabile dei veicoli forti emettitori di inquinanti allo scarico.
L’articolo è visibile in open access su Science of The Total Environment (Volume 932, 1 July 2024, 171710)
Autori
- Markus Knoll, Martin Penz, Alexander Bergmann - Institute of Electrical Measurement and Sensor Systems, Graz University of Technology
- Christina Schmidt, Denis Pöhler - Institute of Environmental Physics, Heidelberg University e Airyx GmbH
- Tommaso Rossi, Simone Casadei, Innovhub SSI - Sustainable Mobility Team
- Yoann Bernard - ICCT International Council on Clean Transportation
- Ǻsa M. Hallquist, Ǻke Sjödin - IVL Swedish Environmental Research Institute