La soluzione al riscaldamento globale con il controllo dell'Albedo

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Published on September 4, 2013

Author: sandrocecchi

Source: slideshare.net

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E' stata avviata un’attività di ricerca riguardante l’albedo terrestre e l’influenza di tale proprietà sul cambiamento climatico globale in collaborazione tra CIRIAF, CNR Ambiente e una rete di Imprese per l'Albedo.
Dalla realizzazione di modelli di validazione e da alcune verifiche sperimentali, sono stati ottenuti dei risultati circa la correlazione fra la radiazione riflessa da superfici trattate con pigmenti o cultivar caratterizzate da spiccata capacità di riflessione della radiazione solare e la quantità di emissioni di Co2eq evitate in atmosfera (circa 10 mq di superficie con riflettenza maggiore del 90% equivale ad una tonnellata di CO2eq).
Il progetto rivoluzionerebbe l'attività per la mitigazione del riscaldamento globale che fin'ora pensava solo alla riduzione del CO2. Molto interessati al progetto paesi come la Cina e i paesi del Nord Africa che hanno grandi superfici terrestri da poter trattare per la riduzione dell\'accumulo di calore per effetto della radiazione solare.
Con l’implementazione della seconda fase (lancio di un satellite di probabile fabbricazione italo-cinese e messa in orbita polare eliosincrona), si darebbe avvio alla certificazione di tali superfici ad elevato albedo su scala globale ai fini del riconoscimento di crediti di carbonio validi e commercializzabili all’interno dell’Emission Trading System.
E' infatti possibile la Certificazione da satelite della CO2 compensata mediante superfici ad elevato albedo; tale attività potrà essere articolata nelle seguenti fasi:
- acquisizione di richieste di certificazione di singoli attori interessati al riconoscimento di efficacia delle superfici per il controllo dell’albedo, previa acquisizione di adeguata documentazione progettuale (materiale cartografico/fotografico relativo ai siti di installazione e corrispondente inquadramento meteorologico e geografico);
- valutazione dei progetti e quantificazione della CO2 compensata dall’installazione delle superfici ad elevato albedo;
- rilascio certificati.
TUTTE QUESTE ATTIVITA' SARANNO SVOLTE DALLE AZIENDE PROMOTRICI PER L'ALBEDO DA ME COORDINATE IN COLLABORAZIONE DI CIRIAF E CNR.
Sandro Cecchi
http://www.linkedin.com/in/sandrocecchi
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Sandro Cecchi (Albedo network) Cesare Dionisio (Intecs Spa) LA MITIGAZIONE DEL RISCALDAMENTO GLOBALE TRAMITE IL CONTROLLO DELL’ALBEDO

1 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

2 Contenuto della presentazione • Introduzione • Background Scientifico • Utenti e Applicazioni • Missione & Definizione del servizio • Architettura della Missione Spaziale • Attori Potenziali • Conclusioni

3 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)

4 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)

5 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)

6 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

7 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+ 0 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 CALCOLIESEGUITIPERSUPERFICI ESPOSTEPER30ANNI 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 112 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

13 TECNOLOGIE PER LA MITIGAZIONE DEL GW COSTI 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 EFFICACIA COMPLESSITA’TECNOLOGICA I METODI PIU’ SEMPLICI SONO I PIU’ EFFICACI!!!!

14 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

15 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

16 Utenti e Applicazioni SALT PANSARCHITECTONIC STRUCTURES ARBOREAL SPECIES

17 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

19 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

21 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

22 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

23 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

24 Contatti: Ing. Sandro Cecchi, Albedo Network coordinator E-mail: scecchi@tiscali.it www.linkedin.it/in/sandrocecchi

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