Post on 03-Jun-2015
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Sandro Cecchi (Albedo network) Cesare Dionisio (Intecs Spa)
LA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE TRAMITE IL CONTROLLO DELL’ALBEDO
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ABSTRACT
Uno dei principali problemi che il genere umano si trova ad affrontare è il riscaldamento globale (Global Warming) con tutte le sue evidenze negative sulla Terra.
Diversi studi, proposte ed iniziative sono in corso per mitigare l'effetto del riscaldamento globale (aumento della temperatura media) e molte fanno riferimento al protocollo di Kyoto.
Il CIRIAF - Università di Perugia ha proposto una strategia efficace per la mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento artificiale dell’albedo terrestre (Progetto Albedo Control)
L'idea può portare allo sviluppo/introduzione di un sistema di certificazione che è in linea con la filosofia del protocollo di Kyoto e può rappresentare un’opportunità economica
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Contenuto della presentazione
• Introduzione
• Background Scientifico
• Utenti e Applicazioni
• Missione & Definizione del servizio
• Architettura della Missione Spaziale
• Attori Potenziali
• Conclusioni
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Le tecnologie più diffuse per la mitigazione del riscaldamento globale seguono due approcci metodologici:
-la cattura di CO2 rilasciata in atmosfera,
-la riduzione delle emissioni di CO2 (efficienza energetica).
Il primo approccio include tutte le tecnologie per la cattura e il sequestro geologico della CO2 emessa dai processi di combustione o durante l'estrazione di combustibili fossili. Il secondo approccio consiste delle tecnologie per la produzione di energia da fonti non inquinanti e delle pratiche per l'energia e il miglioramento dell'efficienza energetica rinnovabile. In entrambi gli approcci, tuttavia, il risultato finale rimane la riduzione della concentrazione di CO2 nell'atmosfera.
Introduzione (1)
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La nuova metodologia proposta (Albedo Control), complementare a quelle prima citate, prevede la compensazione dell'aumento di temperatura prodotto dai gas serra, controllando il bilancio radiativo del sistema Terra – Atmosfera – Sole
A questo proposito, lo studio condotto dal CIRIAF- Università degli Studi di Perugia (Brevetti No. PG 2006 A 0086 e PG 2007 A 0009), ha consentito di quantificare tale effetto benefico.
ESEMPIO: una superficie (ad elevato albedo) di 10 metri quadrati è in grado di compensare, in termini di riscaldamento globale, l'effetto prodotto dall’ immissione in atmosfera una tonnellata di biossido di carbonio (alle nostre latitudini).
Introduzione (2)
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Una collaborazione nata tra Università ed Industrie Italiane (ALBEDO NETWORK) si propone di sviluppare un sistema di misura specifico dell’Albedo su scala locale e globale e un sistema di certificazione che può essere utilizzato per rispettare gli obiettivi del Protocollo di Kyoto e fornire la mitigazione del riscaldamento globale. Il sistema è basato su una infrastruttura spaziale in congiunzione a terra con un'agenzia specifica dedicata alla valutazione e alla certificazione delle superfici.
Introduzione (3)
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BACKGROUND SCIENTIFICO (1)
GLOBAL WARMING: IL PROBLEMA
• La concentrazione atmosferica di CO2 è attualmente quasi il 40% in più rispetto al livello pre-industriale (285-380 ppm).
• Secondo IPCC 4th Assessment Report, il GW è causato principalmente agli effetti indotti dall'uomo (95% probabilità).
+ 0.64 Celsius negli ultimi 50
anni
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Background Scientifico (2) Global Warming: albedo
• L'albedo (dal latino albēdo, "bianchezza", da album, "bianco") di una SUPERFICE è la frazione di LUCE o, più in generale, di RADIAZIONE incidente che viene RIFLESSA in tutte le direzioni. Essa indica dunque il potere riflettente di una superficie.
• L'esatto valore della frazione dipende, per lo stesso materiale, dalla lunghezza d’onda della radiazione considerata.. Si misura attraverso un albedometro.
Mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento localizzato dell’albedo
Effetto serra e … … albedo terrestre
COS’E’ l’albedo? parte della
radiazione solare riflessa verso
l’atmosfera che quindi non prende
parte al riscaldamento della superficie terrestre stessa
COSA GENERA UN INCREMENTO ARTIFICIALE
DELL’ALBEDO? L’effetto positivo di
mitigazione del fenomeno del
riscaldamento globale
Variazione di albedo indotta dalle superfici
riflettenti
Posizione geografica del sito di
installazione delle superfici
Condizioni meteorologiche
del sito di installazione
DATI IN INGRESSO
Relazione CO2 vs Temperatura metodo IPPC
Incremento di CO2 immessa in atmosfera
DATI IN INGRESSO
MODELLIZZAZIONE DEL SISTEMA ATMOSFERA - ΔT ΔT +
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Mitigazione del riscaldamento globale attraverso l’incremento localizzato dell’albedo
EZIOLOGIA
Progetto ALBEDO – Opportunità di sviluppo per i Paesi della fascia equatoriale
Il meccanismo di compensazione della CO2 immessa in atmosfera attraverso l’impiego di superfici ad elevato albedo è PIU’ efficace nelle aree di maggiore incidenza della radiazione incidente ovvero nella FASCIA EQUATORIALE
CO2 COMPENSATA ATTRAVERSO DI SUPERFICI RIFLETTENTI PER DIVERSE LOCALITA’ (ESEMPI) (M2/TCO2)
TUNISI (Tunisia) LATITUDINE 36°
Albedo della superficie
0.4 0.6 0.9
Superficie orizzontale 24 15 6
Superficie inclinata 45° 20 11 8
PARIS (France) LATITUDINE 48°
Albedo della superficie
0.4 0.6 0.9
Superficie orizzontale 30 18 10
Superficie inclinata 45° 21 12 7
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30
AN
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NIAMEY (Nigeria) LATITUDINE 13°
Albedo della superficie
0.4 0.6 0.9
Superficie orizzontale 16 10 5
Superficie inclinata 45° 22 13 7
RICONOSCIMENTO WEC
European Climate Change Policy Beyond 2012
World Energy Council 2009
Promoting sustainable energy for the
greatest benefit of all
23/11/2009European Climate Change Policy Beyond 2012 World Energy Council 2009
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Table E-1 Comparison of avoided CO2-eq emission costs between different renewable sources and the white reflecting technology
Avoided CO2-eq costs Technology
c! /KgCO2-eq
Photovoltaic amorphous silicon 74.8
Photovoltaic multicrystalline silicon 83.0
Photovoltaic monocrystalline silicon 98.8
Thermal solar (flat collector) 14.5
Wind generator 3.9
Hydroelectrical 4.3
Albedo control 4.4
Annex E: Alternative Technologies
Annex E 1: Albedo Control Systems (ACS)
The rapid and continuous increase in the
concentration of GHGs and the weaknesses in
policies and technical instruments to fight the
increase made it necessary to find environmentally
friendly, technically simple and cheap solutions to
be applied in countries with limited economic
resources to control the global average
temperature increase.
An effective solution to reduce global warming and
counteract the effect of emissions of GHGs in
terms of global temperature could be the control of
Earth’s albedo (ACS) by implementing “white-
reflecting” surfaces with a high reflection
coefficient. Reflecting surfaces reduce absorbed
energy thus increasing the solar energy reflected in
to space and so reducing the amount of energy
contributing to the Earth’s warming.
Quantification of reflecting surface effectiveness
has been accomplished through an innovative and
patented mathematical equation, based on an
energy balance between sky, atmosphere and
earth surface. The correlation between the
temperature reduction and the GHG decrease in
the atmosphere has been also calculated. The
effectiveness of reflective surfaces is closely
related to latitude and meteorological and
morphological characteristics of the installation
area. Each m2 of high albedo (90%) surface
compensates for an amount of CO2-eq introduced
in the atmosphere varying from 45 to 62 kg.
LA METODOLOGIA PROPOSTA DAL CIRIAF
E’ STATA RICONOSCIUTA DAL WEC NEL 2009 COME UNA STRATEGIA EFFICACE
PER LA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE
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TECNOLOGIE PER LA MITIGAZIONE DEL GW
CO
STI
Produzione energia da fonti rinnovabili rinnovabili
Miglioramento della efficienza nella produzione e nell’uso dell’energia
Riduzione dei consumi (Energy savings)
Cattura e immagazzinamento della CO2
EFFIC
AC
IA
CO
MP
LE
SS
ITA
’ T
EC
NO
LO
GIC
A
I METODI PIU’ SEMPLICI SONO I PIU’ EFFICACI!!!!
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Scientific background (6) Solar Radiation Management - SRM
L’ albedo gioca un ruolo cruciale sul controllo della temperatura terrestre.
Incremento artificiale dell’ albedo terrestre (SRM) può contribuire a compensare effetto del CO2 sulla temperatura media della terra.
INCREMENTO ALBEDO
DIMINUIZIONE DELLA TEMPERATURA MEDIA
GLOBALE
COMPENSAZIONE
CO2
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Utenti e Applicazioni COPERTURE
COATED COOL ROOFS
GREEN ROOFS
Slope Solar
Reflectance SRI
Energy Star US GBC LEED
Low 0.65 78
Steep 0.25 29
Certification requirements for different cool roof programs
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Utenti e Applicazioni
SALT PANS ARCHITECTONIC STRUCTURES
ARBOREAL SPECIES
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Il progetto per il controllo dell’Albedo ha bisogno specifiche misure delle superfici terrestri con risoluzione spaziale e di larghezza di banda spettrale che in alcuni casi possono essere derivati da attuali missioni satellitari mentre per una accurata certificazione bisogna sviluppare una missione ad hoc. La missione “ALBEDOSAT” si basa su un minisatellite con tecnologia italiana.
Dove interviene l’uso dei sistemi spaziali
Proposta di certificazione
CERTIFICAZIONE
APPROVAZIONE PROGETTI
ASSEGNAZIONE DI CREDITI
INTRODUZIONE NEL MERCATO
MONITORAGGIO ALBEDO (AlbedoSat)
OBIETTIVI
REFLECTING A BRIGHTER FUTURE
N° xxxx 95% 2011
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Albedosat: una piccola missione spaziale proposta per Horizon 2020 • Piccolo satellite di 150 Kg posto in orbita “bassa” cioè con
altitudine nella gamma da 400 - 500 km e sincrona con il sole (ripassa sempre alla stessa ora nello stesso punto della Terra)
• Data e ora locale di passaggio (Equatore)= 10-12 (target 10:30)
• Copertura globale
• Tempo di rivisitazione: 6-8 mesi (si può ridurre con l'aggiunta di più satelliti)
• Strumentazione di bordo: camera pancomatrica più canale 0,4-4,5 micro metri con risoluzione spaziale di 4-5 metri
MISSIONE ALBEDOSAT
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Albedosat: una piccola missione spaziale a supporto della mitigazione del clima
Images
EARTH SURFACES
ALBEDOSAT SATELLITE GROUND CONTROL STATION
AGENCY FOR ALBEDO CERTIFICATION
EARTH SURFACE CERTIFY
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Attori Potenziali & Implementazione
ORGANIZZAZIONI SCIENTIFICHE (KYOTO PROTOCOL, EUROPEAN ENVIRONMENT AGENCY, CNR, ISPRA) ISTITUZIONI (UE, ITALIAN MINISTERY OF ENVIRONMENT AND RESEARCH, ASI) INDUSTRIE (ALBEDO CONSORTIUM, ITALIAN AND EUROPEAN SME, CHINESE COMPANIES) PARTNERS INTERNATIONAL (ITALY-CHINA-UE-THIRD WORLD DEVELOPMENT COUNTRIES) IMPLEMENTAZIONE PUBLIC PRIVATE PARTNERSHIP (WORLD BANK, BEI, ALBEDO CONSORTIUM, THIRD WORLD DEVELOPMENT COUNTRIES, WORLD ALBEDO AGENCY) IL PROGETTO SARÀ DEDICATO ANCHE A GENERARE RICCHEZZA NEI PAESI IN VIA DI SVILUPPO DEL TERZO MONDO CON L’APPLICAZIONE DELL'AUMENTO DELLA RIFLESSIONE DELLA LUCE DEL SOLE IN GRANDI AREE DESERTICHE O IN VASTE ZONE POPOLATE
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Conclusioni
E’ STATO PRESENTATO UN NUOVO APPROCCIO ALLA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE SOSTENIBILE E ADATTO AI PAESI IN VIA DI SVILUPPO. L’USO DELLA TECNOLOGIA SPAZIALE SIA PER UNA ANALISI SINOTTICA DELA TERRA SIA PER MISURE E CERTIFICAZIONI PUNTUALI E’ FONDAMENTALE
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Contatti:
Ing. Sandro Cecchi, Albedo Network coordinator E-mail: scecchi@tiscali.it www.linkedin.it/in/sandrocecchi