Mobilità sostenibile - Enea

STUDI & RICERCHECriticità del settore trasportiLa razionalizzazione del sistema nazionaledei trasporti e la riduzione dei relativi consumienergetici rappresenta un elementoessenziale per lo sviluppo, la stabilità dell’economiae la sicurezza stessa del Paesein considerazione della quasi totale dipendenzadalla fonte petrolifera (degli oltre 42Mtep dei consumi finali di energia nel settoretrasporti, corrispondenti ad oltre il 30%dei consumi nazionali, solo 0,3 Mtep provengonodal gas naturale e 0,7 Mtep daenergia elettrica) e della vulnerabilità nazionalenegli approvvigionamenti.Negli ultimi decenni si è verificato un costanteincremento dei consumi energetici del settoretrasporti nonostante il miglioramentodell’efficienza energetica delle tecnologie ditrazione abbia prodotto una riduzione deiconsumi unitari.Fermando l’analisi all’ultimo decennio, ad unincremento dei consumi finali complessividi circa il 30% ha fatto riscontro un analogoincremento della mobilità dei passeggeri(misurata in passeggeri*chilometro) ed un20% di incremento della mobilità delle merci(misurata in tonnellate*chilometro).L’incremento verificatosi nel traffico passeggeriè generalmente attribuito ad unaserie di fattori socioeconomici: dispersionedelle residenze, incremento delle opportunitàdi spostamento per lavoro e studio, nettoaumento degli spostamenti non sistematicilegati al miglioramento del livello di vita.Per quanto riguarda il trasporto delle merci,l’aumento di mobilità è legato all’affermarsidi nuovi modelli di produzione e distribuzione(parcellizzazione delle struttureproduttive, pratica del “just in time” nel settoredistributivo) ed alla mancata terziarizzazionedella struttura di trasporto su strada,che vede la preponderanza delle piccoleimprese con scarsa possibilità di ottimizzazionedella rete logistica.L’aspetto critico è rappresentato dal fattoche l’incremento di mobilità è stato assorbitoda modalità di trasporto non sostenibili.Per quanto riguarda il trasporto urbanol’incremento dei traffici ha riguardato essenzialmentel’autovettura privata (85% del trafficopasseggeri ed oltre il 95% dei consumienergetici) mentre il trasporto merci dilunga percorrenza ha visto l’utilizzazionepreponderante della modalità stradale (70%dei traffici e 87% dei consumi energetici) conspostamenti insignificanti verso il trasportovia ferro o marittimo.Le previsioni sono di ulteriore incrementocon l’ampliamento dell’Unione Europea aipaesi dell’Est e con un ruolo crescente delMediterraneo rispetto ai trasporti relativi aipaesi extraeuropei. Il problema, oltre cheenergetico e di collasso ambientale, è di inadeguatezzadel sistema dei trasporti a supportarela crescita economica.I possibili rimediDal panorama presentato in estrema sintesinelle righe precedenti risulta evidente lanecessità di coraggiose politiche di interventinon solo infrastrutturali, ma anche di governodel processo sia a livello nazionale chelocale.L’impatto sull’efficienza del sistema economico,sull’ambiente e sulla qualità della vitagenerato dalle attività di trasporto può esserevisto come effetto combinato di due variabilidi processo apparentemente indipendenti:1. l’efficienza energetica e le emissioni specifichedei mezzi di trasporto;2. l’entità e le caratteristiche della mobilitàdi passeggeri e merci.Mentre il primo fattore è influenzato direttamentedai miglioramenti delle tecnologiedi trazione, il secondo è determinato dacausali di ordine socio-economico (domanda),dalle politiche di indirizzo sullo sviluppodelle reti e dei servizi di trasporto(offerta) e dalle modalità di governo dellamobilità.Va comunque considerato che, nel caso deltrasporto stradale, un aumento elevato dellepercorrenze porta a condizioni di congestione,con una retroazione positiva sullaENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/0435

STUDI & RICERCHEportamenti dell’utenza del sistema. Tantopiù nel caso del trasporto delle merci, in cuil’analisi delle interazioni domanda/offertanon può prescindere dal considerare le possibilitàdi scambio modale nelle quali entranoin gioco fattori difficilmente traducibili intermini numerici ed analitici: dotazione tecnologicaper la movimentazione dei carichi,organizzazione dei magazzini, orari di esercizioecc.Va infine sottolineato che uno degli aspetticritici, soprattutto a livello locale, è costituitodal fatto che le azioni necessarie per ilmiglioramento del sistema mobilità oltreche coinvolgere ingenti investimenti (es.:potenziamento del trasporto collettivo contramvie o metropolitane) impongono l’attuazionedi politiche impopolari di limitazionedel traffico e/o tariffazione a fronte di risultatiche saranno percepibili dagli elettoridopo diversi anni, quasi sempre a mandatoamministrativo finito. Questa situazioneinduce, spesso, gli amministratori a privilegiaregli interventi che hanno ricadute abreve-medio termine, con impatti ridotti sullapopolazione, interventi che tendono generalmentead ottimizzare l’esistente.Questo è uno dei motivi per cui, accanto alleimmancabili azioni di promozione del rinnovodel parco veicolare, hanno assunto unruolo rilevante, negli ultimi anni, le tecnologietelematiche per i trasporti con l’introduzionedi prodotti e servizi tecnologici pergli utenti ed i gestori del trasporto che offronoprospettive di ottimizzazione dello statoattuale senza richiedere grandi investimentiinfrastrutturali e rilevanti modifiche delsistema di trasporto.Le soluzioni tecnologiche offerte per lagestione della mobilità e del traffico urbanocoprono un’ampia gamma di misure inerentila gestione della domanda, l’ottimizzazioneoperativa dei flussi di traffico, ilmiglioramento del servizio ai viaggiatorimediante informazioni, ed infine il monitoraggiodello stato di utilizzo della rete e dellecondizioni ambientali.Le diverse applicazioni telematiche, anchese realizzabili in modo indipendente, dannoil massimo beneficio se introdotte con unapproccio integrato e sistemico; l’integrazionedei vari sistemi può essere garantitada un sistema di supervisione che ha il ruolodi gestire la rete di collegamento dati trai diversi sotto-sistemi di controllo e monitoraggio,di supportare la scelta degli interventipiù idonei per gestire e regolare ladomanda di mobilità e di attuare in modocoerente ed integrato le strategie di rete.Metodologie e sistemi disupporto alle decisioni sviluppatidall’ENEADa oltre un decennio l’ENEA è impegnatoin attività di sviluppo di metodologie e sistemidi supporto alle decisioni per la pianificazionee valutazione di scenari di interventosul sistema di trasporto urbano ed extraurbano;recentemente l’impegno si è estesoallo sviluppo di sistemi di supervisione finalizzatial supporto della gestione in temporeale del traffico urbano. Queste attività, sviluppatenell’ambito di progetti cofinanziatidall’Unione Europea o promossi dal governonazionale, hanno spesso visto una collaborazionestretta con Amministrazioni e strutturetecniche locali, portando ad applicazioniin contesti reali.Le attività sono nate e sviluppate nel settoredegli usi finali dell’energia con un approcciodi tipo sistemico che prende in considerazione,oltre che gli aspetti energetici edi caratterizzazione delle emissioni del traffico,anche gli aspetti prestazionali, economicie di impatto su ambiente e salute.Nel presente articolo, per ragioni di spazieditoriali, viene fornito un quadro schematicodei sistemi fino ad ora realizzati, rinviandoa successive monografie una descrizionepiù dettagliata ed esauriente.Nella figura 1 è rappresentato uno schemache illustra l’ambito applicativo (urbano,metropolitano, regionale, nazionale) verso ilquale i sistemi sono indirizzati e la tipologiadi analisi verso cui i sistemi stessi sono38 ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/04

STUDI & RICERCHEfinalizzati (gestione del sistema trasporti ovalutazione degli impatti energetici, economicied ambientali).Il codice TEEIl codice TEE (Trasporti Emissioni edEnergia), sviluppato in ENEA sin dal 1992ed in continuo aggiornamento, stima gliimpatti diretti dei sistemi di trasporto: consumi,emissioni di inquinanti e di rumore,incidenti. Il codice è stato sviluppato sullabase di una rappresentazione microscopicadel processo “traffico” che prende inesame per ogni tratto stradale ciascun sensodi marcia (link) con un orizzonte temporalegenerico, analizzando separatamenteogni categoria veicolare presente nei flussicon i suoi diversi aspetti cinematici edemissivi. La simulazione a livello microscopicoconsente di modellare in modo accuratole modalità operative medie dei veicolinelle diverse zone della rete urbana, prendendoin considerazione i vari cicli cinematici,i percorsi effettuati in condizione dicongestione, le percentuali di tempo conemissioni a freddo, i comportamenti dei veicoliin ingresso ed uscita dai parcheggi.Il codice descrive inoltre con elevato dettagliola sensibilità dei consumi di combustibilee delle emissioni veicolari ad altri parametririlevanti quali la pendenza del trattostradale, l’età del veicolo e il suo livello dimanutenzione, l’altitudine, il peso trasportatoed il carico elettrico.Il codice TEE è stato sviluppato in ENEA nell’ambitodi una serie di progetti di R&S finanziatidalla Commissione Europea e dalMinistero dell’Ambiente. Il modello TEE, chepuò essere usato anche singolarmente e vieneattualmente sperimentato da utenti italianie stranieri, è integrato in molti dei “sistemidi supporto alle decisioni” di seguito descritti,e ne costituisce l’elemento fondamentale perla quantificazione degli impatti diretti prodottidal traffico veicolare. In particolare la versionein fase di completamento (TEE 2003)costituisce uno degli elementi innovativi delProgetto V PQ ISHTAR (vedi oltre).Il sistema MobilityÈ un sistema integrato per la valutazioneenergetica ed ambientale di reti trasportomultimodali (privato e pubblico), urbani eregionali. Il primo nucleo del sistema è statorealizzato nel 1998 nell’ambito dell’Accordodi programma ENEA-MinisteroIndustria, Commercio ed Artigianato ed èstato completato nell’ambito dell’Accordodi programma ENEA-Ministero dell’Ambiente.Il sistema si propone come strumento diausilio agli enti preposti al governo del territorioed alle Amministrazioni locali incaricatedella pianificazione della mobilità urbanaprivata e pubblica, nell’analisi delle condizionidella rete di trasporto e nella gestionedei Piani Urbani del Traffico, Piani UrbaniMobilità e Piani regionali.Il sistema consente di analizzare la situazioneattuale della rete di trasporto e, individuateeventuali situazioni di criticità, di simularediversi scenari di intervento atti a migliorarel’efficienza operativa, a ridurre i consu-Figura 1Schema dell’ambitoapplicativo di varisistemi di supportoalle decisioniENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/0439

STUDI & RICERCHEFigura 2Architettura generaledi MobilityGISMobility: un sistema integrato per la valutazione energetica ed ambientale direti trasporto multimodali (privato e pubblico), urbani e regionali. Mobilityprevede una banca dati relazionale ed un insieme di modelli matematici indipendenti,ma completamente integrati nel sistema, che si interfacciano conla banca dati e sono gestiti da un’interfaccia utente grafica avanzata sviluppatain ambiente GIS (Geographic Information System)mi e l’inquinamento atmosferico ed acusticoed a valutare in anticipo i miglioramentiottenibili.La stima di una serie di parametri prestazionali(indicatori) fornisce un ausilio nell’analisidella realtà, la previsione della suaevoluzione, la valutazione delle conseguenzedi interventi sul sistema dei trasporti, e supportala scelta tra alternative diverse fornendoindicazioni quantitative su ciascunodei tre comparti: mobilità, risparmio energeticoed inquinamento.Il sistema è predisposto per la definizionee simulazione di ipotesi di intervento sulsistema di trasporto sia privato che pubblicoed in particolare: azioni di gestione delladomanda di mobilità passeggeri privata(introduzione di Zone a Traffico Limitato,Zone Pedonali, tariffazione della sosta), interventisul sistema di offerta del trasporto privato(costruzione di nuove infrastrutture,variazione degli schemi di circolazione ecc.)e pubblico (nuove linee, modifica dei percorsie del servizio ecc.).Data la varietà e la molteplicità dei fenomenida analizzare, la struttura software del sistemaè alquanto complessa e, come mostratoin figura 2, prevede una banca dati relazionaleed un insieme di modelli matematiciindipendenti, ma completamente integratinel sistema, che si interfacciano con la bancadati e sono gestiti da un’interfaccia utentegrafica avanzata sviluppata in ambienteGIS (Geographic Information System).Il sistema è stato realizzando curando nonsolo la completezza delle prestazioni delsoftware in termini modellistici, di rispondenzaalle esigenze dell’utente e di prestazioniinformatiche ma anche l’interfacciacon l’utente che ne rende possibile l’utilizzazioneanche da parte di utenti non espertinella modellistica dei trasporti.Mobility è stato messo a punto e verificatocon l’applicazione del sistema per la valutazionedi interventi in varie città (Firenzebusvia, ridefinizione della circolazione nellaRegione Molise, a Terni, a Narni ecc.).Sistema integrato per lasimulazione della rete logisticanazionale SYLOGÈ un sistema software che consente la valutazionemulticriteriale di interventi strategicisul sistema di trasporto delle merci alivello regionale e nazionale.È uno dei prodotti del piano di ricerca SHIP-RAIL-ROAD del Ministero dell’Istruzione,dell’Università e della Ricerca (già Ministerodell’Università e della Ricerca) che ha finanziatocon fondi europei l’iniziativa delConsorzio TRAIN, di cui l’ENEA fa parte.La maggior parte degli studi relativi al trasportoed alla logistica delle merci, effettuatia vario titolo, è basata sulla disamina evolutivadei dati statistici disponibili e soloraramente sull’uso di modelli analogico-analitici.Questo approccio preclude la possibilitàdi effettuare, in forma sistematica, analisicomparative e parametriche di scenario.SYLOG è stato concepito proprio per forniresupporto analitico a coloro che devonoeffettuare scelte d’intervento infrastrutturalee/o tecnologico sul sistema italiano deltrasporto merci.40 ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/04

STUDI & RICERCHEprevisione dello stato del traffico e nell’integrazionedei modelli informatici con i sistemitelematici sia come fonte di input siacome mezzo di diffusione delle previsioni.Il prototipo è stato sviluppato presso i laboratoriENEA della Casaccia utilizzando ancheun collegamento telematico con la centraledi controllo del traffico di Terni, che viene acostituire un laboratorio virtuale per la messaa punto di sistemi di supervisione del traffico.L’architettura generale del sistema èrappresentata in figura 4.In particolare lo schema architetturale propostorisulta costituito dai seguenti componenti:• modulo di acquisizione dati;• modulo di accesso e trasmissione dati;• database relazionale;• sistema di procedure di stima e previsionedel traffico.ISHTAR (Integrated Software forHealth, Transport efficiency andArtistic Heritage Recovery)È un sistema di nuova generazione per lapianificazione e valutazione degli impatti diinterventi sulla mobilità e trasporti urbanifinanziato dalla Commissione Europea, quindiattraverso la Key Action: City of Tomorrowand cultural Heritage, del Programma Energy,Environment and Sustainable Developmentdel V Programma Quadro di ricerca e sviluppo.L’ENEA è il coordinatore del progetto.Il sistema integra, attraverso un sistema informativoterritoriale, sia modelli disponibilisul mercato che modelli appositamente sviluppaticoprendo l’intera catena che, partendodalla modellazione dei comportamentidei cittadini in risposta al provvedimentopreso in esame (in termini di spostamenti)passa per il modello di traffico, diemissioni, di dispersione, fino a quello degliimpatti sulla salute e sui monumenti in mododa valutare l’efficacia globale dell’intervento.La parte più innovativa del sistema è rappresentataproprio dalla completezza dell’approcciomodellistica, che consente didare una valutazione complessiva degliimpatti dei diversi scenari di intervento.COMMUTEÈ un sistema di supporto alle decisioni perla valutazione degli impatti di reti di trasportomultimodali (stradale, ferrroviaria,marittima ed aerea). su scala nazionale econtinentale, realizzato nell’ambito del IVPiano Quinquennale (ENEA era uno deipartner del progetto), che, congiuntamentecon i altri progetti (MEET, STEAMS e SCE-NARIOS), è stato utilizzato per una valutazionestrategica ambientale della rete di trasportotrans-europea (TEN-T).Il software è finalizzato a realizzare unametodologia di calcolo per la valutazionedegli impatti ambientali (VIA) prodotti dascelte strategiche di politica dei trasporti alfine di supportare le decisioni a livello europeo.A differenza dei classici modelli aggregatiutilizzati da tempo per gli inventari emissivinazionali (CORINAIR, COPERT, AUTO-OIL) che rappresentano i vari paesi medianteuna distinzione in pochissimi sotto insiemi(es. insieme delle città, delle autostradee delle strade extraurbane) descritti in terminidi percorrenza complessiva delle varieclassi veicolari, COMMUTE è basato sull’approcciodi rete bottom-up, consentendoil calcolo di consumi ed emissioni sui singolielementi della rete multimodale di trasporto.Tale approccio consente di tenereconto delle specificità degli itinerari e inoltre,attraverso anche la referenziazione territorialedel grafo, permette la stima di indicatoriambientali relativi a sottoinsiemi territoriali.La generalità dell’approccio utilizzatoconsente, quindi, l’uso del modello suvarie scale (nazionale, regionale, corridoiparticolari).Il software COMMUTE è stato usato in diverseoccasioni; per il caso Italia è stato utilizzatodall’ENEA per le simulazioni degli scenaridi consumi energetici ed emissioni al2010 nell’ambito delle attività di definizionedel Piano Generale Trasporti e Logistica.42 ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/04

STUDI & RICERCHEBibliografia1. Libro Verde: usi sostenibili dell’energia nei trasporti,ENEA, 1999.2. G. LESTINGI, M. MANCINI, G. MESSINA, E. NEGRENTI;MOBILITY: un sistema di supporto alle decisioniper la pianificazione della mobilità nelle aree urbane.ENEA,RT/ERG/2000/4.3. Ministero dei Trasporti e della Navigazione (MTN),1999-2002 Conto Nazionale dei Trasporti, IstitutoPoligrafico e Zecca dello Stato, Roma.4. Rapporto Energia e Ambiente 2003, ENEA, 2004.5. MINISTERO DEI TRASPORTI; “Piano Generale dei Trasportie della Logistica”, 20006. E. CASCETTA, B. MONTELLA; Metodologie per la redazionee la gestione dei piani urbani del traffico edella mobilità. FrancoAngeli, 1998.7. Metodologia per la progettazione di sistemi di supportoalla pianificazione del traffico urbano: applicazionealla città di Firenze.8. M. BIELLI, P. CAROTENUTO, M. ROMANAZZO, P. SASSOLIG. AMBROSINO; A modelling framework for impactassessment of urban transport systems,“Trasportation Research” Part D 1999.9. G. AMBROSINO, L. BERTUCCIO, G. MESSINA, G. VALENTI;An evaluation framework for integrated planningcontrol and policies aimed at reducing energyconsumption and environmental impact; Rebuild,Proceedings of the second European Conference1990.10. E. NEGRENTI; TEE: The ENEA Traffic Emissions andEnergetics Model – 3 rd International Symposium‘Transport and Air Pollution’ – Avignone 6-10 giugno1994 (in Actes INRETS n. 37, p. 197-200).11. E. NEGRENTI; TEE: The ENEA Traffic Emissions andEnergetics Model: Micro Scale Applications, FifthInternational Symposium ‘Highway and UrbanPollution’ – Copenhagen 22-24 May 1995 – inSpecial Issue for the Copenhagen Conference by‘The Science of the total Environment’ 189/190(1996), pag. 167-174, Elsevier.12. E. NEGRENTI; The ‘Corrected Average Speed’ approachin ENEA’s TEE model: an innovative solution forthe evaluation of the energetic and environmentalimpacts of urban transport policies, Highwayand Urban Pollution – Baveno (I) May 1998 –inScience of the Total environment 235 (1999), pag.411-413.13. E. NEGRENTI; Combining macroscopic traffic data,average speed emissions and instantaneous emissionfactors: the kinematics congestion factor asan innovative tool for traffic policies assessment,ICE 99 Int’l Conference, Capri, settembre 1999.14. E. NEGRENTI G. ZANINI, M. PETROVA KOLAROVA;Integrating a new traffic emissions model with anurban dispersion model: an innovative approachfor integrating urban transport policies and air qualitymanagement in the city of Rome, Air Pollution99 Int’l Conference, San Francisco, luglio 1999.15. E. NEGRENTI, M.P. VALENTINI; Harmonisation of multi-modaland multi-impact methodology for theenvironmental assessment of European TransportPolicies, Results from EU DG VII COMMUTE Project,19th ARRB Conference, Sydney, dicembre 1998.16. E. NEGRENTI; Application of advanced transportimpacts models on national and local scale: resultsfrom EC Commute, Esteem and Hesaid projects,Melbourne, 20 th ARRB Conference, marzo 2001.17. P. HOGLUND (KTH Stockholm), E. NEGRENTI (ENEA);ISHTAR: an Integrated Models Suite for SustainableRegional and Town Planning, Cities of TomorrowConference, Göteborg, 23-24 agosto 2001.18. E. NEGRENTI; ISHTAR: integrated software for health,transport efficiency and artistic heritage recovery,paper per “Transport induced Air Pollution conference”,Boulder (CO), settembre 2001.19. E. NEGRENTI, A. AGOSTINI (Enea), P.-O. FLAVIGNY (Inrets);ISHTAR Project: building a models suite for urbansustainability, Environment And Transport Conference,Avignone, giugno 2003.20. G. MESSINA, E. NEGRENTI, M. ROMANAZZO, G. VALENTI,M.P. VALENTINI, E. BORGIA, G. MALAVASI, E. MAZZIA,S. RICCI; Valutazione ambientale strategica degliscenari di domanda ed offerta del nuovo PianoGenerale dei Trasporti e della Logistica, ENEA,RTI/ERG/SIRE/99/19.21. G. AMBROSINO, M. ROMANAZZO (a cura di); I serviziflessibili di trasporto per una mobilità sostenibile;ENEA, 2002.22. G. AMBROSINO, J.D. NELSON, M. ROMANAZZO (a curadi); Demand Responsive Transport Services: towardsthe flexible Mobility Agency; ENEA, 2004.23. G. MESSINA, M.P. VALENTINI, F. VATRANO, M. MANCINI;SYLOG: un sistema software per la valutazione multicriterialedi interventi strategici sul sistema italianodi trasporto delle merci; ENEA, RT/2003/69/ENE.24. G. MESSINA, G. VALENTI, M.P. VALENTINI; ProgettoMerlino: proprietà ed applicazioni del modulo ditraffico, ENEA, RTI/JI0338, novembre 2003.25. P. SAVONA, L. MONTEFORTE (SAVONA ET AL.), LineamentiTeorici e Contenuti Empirici di un Piano di LogisticaIntegrata per l’Italia, in Rivista Autostrade, n. 3/98,Roma.26. M. ANNUNZIATO, I. BERTINI, M. LUCCHETTI, A. PANNICELLI,S. PIZZUTI, Evolutionary feed-forward neural networksfor traffic prediction, EUROGEN 2003,Barcellona, 17-20 settembre 2003.ENERGIA, AMBIENTE E INNOVAZIONE 3/0443