e-book - The Energy Audit

METODI
INGEGNERISTICI
DI DIAGNOSTICA
ENERGETICA PER
L’INDUSTRIA E IL
FACILITY
MANAGEMENT
e-book
1
01 INTRODUZIONE
COS’È UN AUDIT ENERGETICO
STRUTTURA DI UN SISTEMA ENERGETICO
02 PREPARAZIONE DELL’AUDIT
03 RACCOLTA DATI
04 VISITA DEL SITO
05 ANALISI
ANALISI DELLE BOLLETTE
-Descrizione
-EMOs
-Grafici
INDICE /
ANALISI DELLA DOMANDA
-Descrizione
-EMOs
-Grafici
BREAKDOWN
DEFINIZIONE E STRUTTURA DEI CONTATORI (MONITORAGGIO)
06
MODELLI ENERGETICI
CARTE CUSUM
07
BENCHMARKING
08
OPPORTUNITÀ DI ENERGY MANAGEMENT
09
VALUTARE COSTI E BENEFICI: PAYBACK PERIOD, ROI, BUDGETING
10 REPORT
LAYOUT DI ESEMPIO
ESCLUSIONE DI
RESPONSABILITÀ:
Le informazioni contenute in questo documento sono state realizzate a scopi
educativi e informativi, in modo da fornire alle aziende e ai singoli professionisti
uno strumento che permetta di avere una visione generale dell’argomento
diagnosi energetica industriale. Queste
informazioni non possono essere considerate completamente esaustive: per la
realizzazione di un audit energetico occorre una più approfondita preparazione
ed esperienza. Questo documento è una
buona base da utilizzare come linea guida
di un audit o come introduzione alla materia. Il metodo riportato è uno tra i diversi approcci che vengono utilizzati nel
condurre audit energetici.
3
Prefazione
L’efficienza energetica è una materia complessa e come tale, se si vogliono raggiungere importanti risultati in termini di riduzione dei consumi e quindi dei costi energetici, è necessario adottare un approccio
sistematico.
La Diagnosi Energetica, in tutte le sue declinazioni, rappresenta il primo passo di un percorso che ha
come suo naturale punto di arrivo l’implementazione di un Sistema di Gestione dell’Energia.
La DE, infatti, è definita nel D.Lgs.115-08 come
una “procedura sistematica volta a fornire un’adeguata conoscenza del profilo di consumo
energetico di un edificio o gruppo di edifici, di
una attività o impianto industriale o di servizi
pubblici o privati, ad individuare e quantificare le
opportunità di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici e riferire in merito ai risultati”.
Per semplicità, possiamo usare un parallelo del
mondo sanitario pensando di fornire delle cure
senza aver ben chiaro quali siano i problemi, o addirittura senza conoscere minimamente il paziente.
Sempre mantenendo valido questo tipo di confronto possiamo affermare che la maggior parte dei “pazienti” conosce molto poco della propria realtà in ambito di consumi energetici ed il
più delle volte interviene con azioni di risparmio
senza ottenere il massimo beneficio previsto.
Ad oggi possiamo affermare anche attraverso molti casi di successo, che seguire il percorso che inizia dalla DE e si completa con l’SGE,
passando per le misure e gli interventi tecnologici, c’è la garanzia di successo, che è alla base
proprio dei contratti di servizio energetico.
L’importanza della DE è anche confermata dalle
recenti disposizioni di legge che obbligano le aziende a svolgere questo tipo di attività proprio per superare quelle barriere (prima tra tutte quella culturale) che ad oggi ne hanno limitato la diffusione.
Questa guida può rappresentare un valido aiuto per capire quali siano i passi da seguire, rimandando alle norme tecniche,
nazionali ed internazionali, in materia e soprattutto tenendo conto che l’esperienza è un fattore determinante per la corretta riuscita del lavoro di miglioramento dell’efficienza energetica.
Michele Santovito
Presidente AssoEGE
Michele Santovito:
Svolge l’attività di libero professionista in qualità di Chimico ed Esperto Gestione Energia
(EGE), dopo dieci anni di esperienza come Responsabile Ingegneria Impianti e Project Manager presso un’azienda multinazionale operante
nel settore dei semiconduttori.
Ricopre dal 2012 la carica di Presidente di ASSOEGE, unica associazione italiana che accoglie gli Esperti Gestione Energia (EGE) certificati da terza parte accreditata.
L’ EGE
è una figura professionale definita nel D.Lgs.115/08, che recepisce la Direttiva Europea
2006/32/CE (efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici). Le caratteristiche
dell’EGE sono indicate nella norma tecnica
UNI-CEI 11339.
01. Introduzione
The Energy Audit è una start-up con sede a Salò. Il nostro obiettivo è quello di supportare gli Energy
Manager, i consulenti energetici, le aziende e le pubbliche amministrazioni in fase di diagnosi energetica,
individuazione di inefficienze e nell’intraprendere un percorso di efficientamento energetico. Offriamo il
nostro aiuto diffondendo know-how, attraverso una serie di corsi formativi e di eventi che hanno lo scopo
di promuovere l’efficienza energetica e le conoscenze dell’Energy Management. Mettiamo a disposizione
un software progettato per il supporto della diagnosi energetica in campo industriale e civile.
Nessuna azione e decisione deve essere presa a seguito della sola lettura di questo documento, ma deve essere
accompagnata da una propria approfondita formazione o dalla consulenza di esperti del settore.
The Energy Audit non è responsabile di qualsiasi danno o perdita causato dall’inesattezza o dalla non completezza delle informazioni
contenute in questo testo. Inoltre le informazioni
fornite non intendono rimpiazzare normative,
indicazioni, consigli e metodologie fornite dalle normative internazionali, europee o nazionali, né dagli enti e dalle federazioni nazionali.
Per tanto consigliamo in particolare lo studio delle normative: UNI CEI EN ISO 50001,
sistemi di gestione dell’energia; UNI CEI TR
11428:2011, diagnosi energetiche; UNI CEI EN
16247-1:2012, “Diagnosi energetiche – Parte
1: Requisiti generali”; UNI CEI EN 16231:2012,
metodologia di benchmarking dell’efficienza energetica; UNI CEI EN 16212:2012, calcoli dei risparmi e dell’efficienza energetica.
Eroghiamo servizi di audit energetici appoggiandoci ad un network di consulenti energetici certificati. I nostri servizi includono audit energetici con
diversi gradi di accuratezza e profondità: da “virtual audit” che non comportano la visita dello stabilimento, fino a diagnosi energetiche sul campo.
Questo documento è stato realizzato per mettere
a disposizione delle linee guida per chiunque voglia
intraprendere un audit energetico. Questa guida vi
darà un metodo da seguire e degli spunti per iniziare
da subito ad ottenere risparmi sulle vostre forniture energetiche. É importante ricordare che svolgere
il ruolo di Energy Manager è un compito non semplice, ed è necessaria oltre che una buona e costante formazione, un’importante dose di esperienza,
che si può acquisire solamente nel corso degli anni.
Cos’è un audit energetico?
Un audit energetico è il primo passo nello sviluppo di un pia- • Calcolo delle attuali performance energetiche e definizione della baseline di riferimento
no di energy management. Il suo scopo è quello di comprendere come viene utilizzata l’energia all’interno dell’azienda e di • Identificazione di potenziali inefficienze e sprechi nell’utilizzo dei vettori energetici
identificare eventuali sprechi, in modo da poter ridurre i costi
• Proposte di miglioramento delle procedure di gestione e
e aumentare la propria efficienza.
attraverso l’introduzione di nuove tecnologie
Esistono diverse tipologie di audit energetico, che hanno • Analisi economica preliminare relativa alle misure di efficientamento proposte
differenti gradi di complessità e di dettaglio nell’analisi, ma si
possono individuare alcuni punti comuni a tutte le metodoRiassumendo, l’audit energetico deve rispondere a queste
logie di audit:
• Reperimento dei dati e analisi per individuare le modalità domande: come, dove, quando e perché viene utilizzata l’energia all’interno dell’azienda.
e i costi dell’utilizzo energetico
• Capire quali tipologie di energia vengono utilizzate e Avere un’idea precisa dei propri consumi, una fotografia, è
il primo passo da compiere prima di intraprendere azioni di
come
• Ispezione del sito, osservazione delle pratiche operative e efficienza energetica, ed è imprescindibile da qualsiasi lavoro
di efficientamento.
studio di un sistema di monitoraggio
Schema operativo di diagnosi secondo il rapporto tecnico UNI CEI TR 11428: 2011
Struttura di un
sistema
energetico
L’audit energetico studia i flussi di energia. Possiamo considerare uno stabilimento come un
sistema termodinamico e seguendo la prima
legge della termodinamica sappiamo che l’energia al suo interno non si crea e non si distrugge,
ma viene trasformata. Allo stesso modo dunque noi possiamo sapere quanta energia è stata consumata e dovremo capire come, dove e
perché. L’equivalente dell’energia entrante, sarà
pari all’energia direttamente utilizzata, trasformata o dispersa.
É importante dunque capire la struttura dell’azienda e capire da quali componenti questa è
composta. L’audit energetico può essere rivolto
a sistemi molto diversi tra loro e non per forza
dovrà essere rivolto all’intero sistema. Nel caso
di audit realizzati su sottosistemi sarà importante definire i confini di misura e la relazione del
sottosistema con il resto dell’azienda. É fondamentale quindi avere le idee chiare su cosa verrà concentrato l’audit, definendolo in maniera
concordata con il committente prima di iniziare
l’attività.
02. Preparazione dell’audit
Prima di ogni audit è necessario effettuare un colloquio con il committente. In questo step si procederà
con la preparazione di un piano di audit e si andranno
ad evidenziare le aree che verranno coperte dall’audit,
il grado di dettaglio e gli obiettivi. Alcune domande
consentiranno anche di capire da subito qual è il livello della gestione dell’energia all’interno dell’azienda.
Questo piano se pur preciso, potrà essere flessibile, e dovrà tenere considerazione l’eventualità di
modifiche nel programma o eventuali aggiustamenti. Questo documento sarà uno strumento
molto importante in quanto assicura il committente sulla serietà dell’analisi e sugli output che
verranno generati. Questo garantisce una reciproca fiducia sul lavoro che si sta per compiere.
Il seguente programma di audit dovrà fornire diverse
informazioni tra cui:
• Le persone responsabili dell’audit o i membri del
team che lo effettuano.
• L’autorizzazione all’eventuale ispezione del sito
e il contatto dell’azienda a cui bisognerà fare
sempre riferimento.
• I tempi di realizzazione dell’audit e le relative
scadenze.
• La possibilità di effettuare misure strumentali su
macchine e impianti
• Dettagli sull’organizzazione e sulla struttura
dell’azienda.
• Elementi dell’audit che hanno una priorità elevata.
• Il formato del report d’audit e che cosa conterrà.
• Obiettivi dell’audit.
In questa fase si comincia a delineare il sistema energetico su cui si andrà ad effettuare l’audit, già in questo step può essere richiesto il layout
di stabilimento e in caso di sistemi complessi o
multi-sito si stabilisce se l’audit verrà effettuato
su tutta l’azienda o se solamente una parte di essa.
Si definiscono i dati che verranno raccolti e gli
eventuali strumenti che verranno utilizzati durante la futura ispezione. Un primo elenco di input e di output può dare delle informazioni preliminari sul sistema energetico che si andrà ad
analizzare, così come i vettori energetici utilizzati.
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03. Raccolta dati
Dopo avere stabilito il piano di audit, e prima di effettuare l’ispezione del sito, è necessario raccogliere i
dati storici dello stabilimento e le informazioni relative ai processi e alle abitudini che possono avere una
qualche influenza sull’utilizzo dell’energia. Se non si fosse già chiesto nella fase preliminare, sarà necessario richiedere i layout di stabilimento. Per lo studio delle dinamiche termiche dell’edificio saranno utili
informazioni relative alle dimensioni del sito, al numero di piani e alle altre caratteristiche costruttive
come ad esempio i muri, le finestre, le porte.
Di seguito sono riportarti i dati da raccogliere:
• Le fatture, almeno dell’ultimo anno, ma sarebbe ottimale ottenere quelle relative agli ultimi due o tre anni, in modo da
poter
effettuare
delle
comparazioni.
• I dati di consumo al quarto d’ora, ottenibili richiedendoli al fornitore di energia, relativi agli ultimi
tre mesi (Il servizio viene offerto in Italia dai principali fornitori di energia per i clienti con punto
di consegna in media o alta tensione). I dati di
consumo potranno essere riconducibili ai punti di
prelievo presenti nell’azienda, se sono più di uno.
Inoltre, se l’azienda dispone già di un sistema di
monitoraggio, l’analisi dei dati di consumo di dettaglio relativi all’ultimo anno permetterà la definizione accurata dei profili di consumi aziendali.
•
• L’elenco delle utenze presenti all’interno dell’azienda e i relativi dati di targa e potenze nominali,
oltre che i dettagli di utilizzo di ciascuno forniti dal
committente. Per poter stimare correttamente il
consumo atteso per ogni carico si devono raccogliere informazioni circa gli orari di attivazione,
gli orari di utilizzo effettivo del macchinario e,
dove possibile, un’indicazione del carico medio.
• Energy drivers, o fattori di aggiustamento, ovvero qualsiasi fattore che può avere una
certa influenza nei consumi aziendali. Solitamente vengono considerate le ore di lavoro, la quantità di unità prodotte, la temperatura esterna, ore di buio, gradi giorno.
• Posizione geografica e dati meteorologici. Queste informazioni, se non già presenti in azienda e
quindi raccolte tra gli Energy Driver, possono essere ottenute tramite una stazione locale del meteo. Si possono trovare numerosi siti internet che
forniscono queste informazioni gratuitamente.
Energy driver come i gradi giorni possono essere
molto utili per l’analisi della richiesta di riscaldamento e condizionamento del sito. Alcuni energy driver molto utilizzati sono i Heating Degree
Days (HDD) e i Cooling Degree Days (CDD).
Una volta raccolti questi dati, bisognerà richiedere al
committente ulteriori informazioni riguardo ai fattori
comportamentali e alle abitudini che possono avere
un impatto sui consumi energetici. Queste informazioni vengono in genere raccolte in fase di sopralluogo
o tramite la compilazione di questionari e checklist.
04. Visita del sito
Durante l’ispezione dello stabilimento sarà possibile rivolgere
l’attenzione su alcuni aspetti importanti e individuare i reparti
dove l’energia è chiaramente sprecata, dove sono necessari
lavori di manutenzione e dove i macchinari sono in cattive
condizioni, dove si potrebbe investire del capitale per migliorare l’efficienza energetica. La visita ha quindi diversi obiettivi, tra i quali: identificare opportunità di risparmio energetico
implementabili a costo nullo o quasi nullo. Identificare le aree
che richiedono maggiori analisi e avere un idea generale dello
stabilimento, identificando i maggiori utilizzatori di energia e
i fattori di influenza.
É importante avere un approccio completo e sistematico durante l’ispezione. Si può pianificare un sistema a punteggio,
nonostante la natura qualitativa delle informazioni, in modo
da determinare più efficacemente la priorità delle azioni cor-
rettive. É bene ricordare che la priorità d’intervento deve anche tenere in considerazione la realtà produttiva dell’azienda.
In generale, si deve considerare l’impatto di ogni proposta da
un punto di vista produttivo. Se un’azione richiede l’interruzione delle attività produttive o può modificare la qualità e le
prestazioni degli impianti di produzione è necessario discutere queste problematiche con l’azienda e valorizzarle all’interno dell’analisi.
É necessario ispezionare i maggiori sistemi energivori dello
stabilimento, eventualmente anche con l’utilizzo di strumenti
portatili e verificarne lo stato, le modalità di utilizzo e i setpoint utilizzati. Questi sistemi possono essere ad esempio:
sistemi HVAC, sistemi di illuminazione, sistemi di aria compressa, i motori, sistemi di produzione, l’involucro dell’edificio.
Dopo che ciascun sistema energetico è esaminato, le domande successive dovrebbero essere:
1)
1
Che processi e servizi fornisce questo sistema?
2)
2
Come svolge le sue funzioni il sistema?
3)
33
Qual è il consumo di questo sistema?
4)
4
Che indicatori posso utilizzare per comprendere il buon funzionamento di questo sistema?
5)
5
In caso di malfunzionamento del sistema, come può essere riportato ad un buon funzionamento?
6)
6
Come posso ridurre il consumo e i costi energetici di questo sistema?
7)
7
La modifica dei parametri di questo sistema può influenzare i parametri di produzione?
8)
8
Come può essere mantenuto efficiente questo sistema?
9)
9
Chi ha diretta responsabilità per il mantenimento e miglioramento delle
operazioni e dell’efficienza energetica del sistema?
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05. Analisi dei dati
ANALISI DELLE BOLLETTE
Uno dei primi step nella fase analitica dell’audit, è l’analisi delle fatture. Come detto in precedenza sarebbe ottimale avere le fatture relative almeno ai precedenti 24 mesi, in modo da poter confrontare due
anni differenti e verificare la presenza di schemi ripetitivi o stagionalità dei consumi.
Questa fase consente di comprendere l’andamento dei consumi e dei costi energetici di impianto a
livello globale. In questa fase, disponendo di informazioni complete relative a consumi e costi, può anche
essere fatta una valutazione preliminare delle tariffe. Esistono infatti alcuni fattori che determinano il
costo dell’energia per un impianto. Di seguito un esempio per quanto riguarda l’energia elettrica:
• Consumo totale di energia
Quanta energia è consumata Qual è la variabilità mensile dei consumi? (kWh)
Sei un utilizzatore piccolo/medio/grande?
• Picco di potenza
Quali sono le potenze massime richieste dall’azienda e a cosa sono dovute?
• Fasce orarie
Quando è utilizzata l’energia nella giornata?
• Fattore di potenza
Qual è l’utilizzo medio di energia rispetto alla
massima potenza richiesta?
• Tensione alla quale l’energia viene prelevata
Qual è il costo addebitato a causa delle
perdite di rete?
• Capacità previsionale
Quanta energia hai consumato rispetto a quanto
avevi pianificato?
• Andamento del costo del petrolio
Una tariffa indicizzata è conveniente rispetto alle
modalità di consumo aziendali?
• Altri incentivi e penali contrattualIi
Per la determinazione della tariffa più appropriata
sono necessarie tuttavia valutazioni più approfondite, l’analisi dei profili di consumo e una previsione dei
consumi futuri.
OPPORTUNITÀ DI ENERGY MANAGEMENT
NELL’ANALISI DELLE FATTURE
Durante questa fase delle analisi, possono presentarsi alcune opportunità per ottenere dei risparmi.
Di seguito una lista di possibili analisi per identificare
opportunità di energy management.
• Studio del profilo del fattore di utilizzo per la
verifica o il dimensionamento delle cabine di
trasformazione.
• Identificazione dei consumi nelle fasce orarie
per identificare anomalie di consumo rispetto ai
cicli produttivi
• Analisi dei consumi nelle fasce orarie per la verifica di convenienza della tipologia di contratto
utilizzata
• Verifica dell’andamento dell’energia reattiva e
del rischio di penali associate per la proposta di
sistemi di rifasamento
• Verifica della variabilità e del rapporto medio tra
richieste termiche ed elettriche per lo studio di
sistemi di cogenerazione
GRAFICI DI ESEMPIO:
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ANALISI DELLE DOMANDA
Informazioni chiave possono essere ottenute leggendo e
interpretando il profilo della domanda. Il profilo finale è
il risultato della combinazione di consumi relativi a carichi
che operano senza sosta e che non possono essere spenti,
carichi variabili che non contribuiscono necessariamente al
picco della domanda, e carichi con andamento molto variabile o impulsivo, che operano in modo non normale.
Molti carichi elettrici lasciano segni molto evidenti di come
operano. Riconoscendo i patterns associati a ciascun componente, è possibile identificare il contributo di vari carichi
al profilo di domanda globale.
L’interpretazione di un profilo della domanda non è una
scienza esatta, ma implica un buona capacità di interpretazione. Una buona conoscenza dello stabilimento, dei suoi
carichi, delle procedure operazionali e l’esperienza base
rappresentano il miglior punto di partenza per la comprensione di queste dinamiche; per questo motivo l’attività di
energy audit deve essere svolta con il massimo supporto
dei referenti tecnici dell’azienda osservata.
OPPORTUNITÀ DI ENERGY MANAGEMENT
NEL PROFILO DELLA DOMANDA
Analizzando il profilo della domanda, si possono incontrare diverse opportunità per cominciare a risparmiare
grazie a semplici azioni comportamentali o azioni a costo quasi nullo. Alcuni comuni esempi sono riportati di
seguito:
1. La presenza di consumi notturni in uno stabilimento che non ha operazioni notturne, può presentare
un’opportunità di efficientamento. Si può introdurre
un migliore controllo manuale o automatico, attraverso l’introduzione di procedure operative o timer di
spegnimento.
2.
Allo stesso modo una elevata richiesta durante le
pause, o una mancata diminuzione, può essere segno
che le macchine, anche se utilizzate al minimo hanno
É utile cominciare creando dei gruppi di carico, in modo da
avere un inventario completo dei carichi dello stabilimento
per ogni vettore, divisi per categoria o reparto.
Successivamente è utile durante lo studio della domanda,
prendere nota di tutte le anomalie riscontrate, alcune di
queste possono essere: cambiamenti di comportamento
nella domanda, picchi di richiesta isolati o ripetuti, tratti a
consumo costante, stagionalità o periodicità nei consumi,
momenti di minima domanda, attività di efficientamento
già realizzate; è fondamentale associare tali indicazioni a un
periodo temporale ben definito.
Prendere nota di tutte le principali operazioni che vengono
svolte durante la giornata e vedere che impatti hanno sulla domanda: ad esempio pause, orario di pranzo, accendimento e spegnimento delle macchine.
elevati consumi e sarà quindi più indicato spegnerle durante questi periodi, oppure, qualora non sia tecnicamente possibile, ridurre al minimo il tempo di inattività
della macchina. Questo può comportare modifiche
organizzative o produttive che vanno attentamente discusse. Le utenze dovrebbero essere accese e spente a
seconda delle ore in cui devono essere effettivamente
utilizzate, fare attenzione su questo punto può portare
notevoli vantaggi economici.
3. Se si notano brevi periodi in cui la domanda di pic-
co è molto più alta rispetto al resto del profilo, si può
pensare a ridurla attraverso una ripianificazione. Questo è comune, ad esempio, nell’orario di accensione
delle macchine. In questo caso si può prevedere una
pianificazione della loro accensione che permetta di
contenere i picchi legati agli spunti delle macchine e
riducendo, quindi, i relativi costi tariffari associati.
GRAFICI DI ESEMPIO:
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BREAKDOWN
Chi effettua un audit energetico deve capire dove viene
consumata l’energia, è utile quindi conoscere in quale modo
l’energia totale è ripartita tra i vari sistemi.
La ripartizione corretta e precisa dei consumi è possibile solo
attraverso l’installazione di sistemi di misura o la realizzazione
di una campagna di misure dettagliata che può durare anche
alcuni mesi. Un’alternativa consiste nel desumere l’incidenza
delle aree di consumo energivore tramite dati teorici e verificarne l’attendibilità tramite un confronto del totale dei
consumi mensile.
Quindi, è importante creare un inventario dei carichi, in
modo da raccogliere e organizzare in maniera sistematica
tutte queste informazioni. Questo censimento fornisce una
reale possibilità di individuazione di sprechi e inefficienze.
Realizzando un inventario dei carichi e creando gruppi di
carico è possibile visualizzare graficamente tale ripartizione.
Il censimento delle utenze e la ripartizione dei consumi, permettono di fare delle previsioni sui consumi. Si può così effettuare un confronto tra i consumi fatturati e i consumi previsti.
Una grande differenza tra questi due valori, implica una scarsa
conoscenza delle proprie utenze e del modo nel quale l’energia
viene consumata. Uno scarto ridotto, al contrario, è sinonimo
di una buona conoscenza dei consumi ed è quindi una garanzia
di affidabilità della ripartizione effettuata.
Questo tipo di attività deve essere svolta con una elevata capacità critica, soprattutto quando bisogna identificare i fattori
di utilizzo e i carichi medi delle singole utenze, specie se caratterizzate da un consumo variabile nel tempo. Infatti esiste
un rischio elevato di ottenere dei risultati che all’apparenza
sembrano coerenti con i consumi reali, ma nella realtà sono
caratterizzati da una sovrapposizione di errori che tra loro si
compensano.
DEFINIZIONE E STRUTTURA DEI CONTATORI (MONITORAGGIO)
A seguito del breakdown si può cominciare a definire la struttura di un sistema di contatori per il monitoraggio dei consumi. Il monitoraggio (misura e registrazione reale dei dati per mezzo di strumentazione)
è l’unica maniera per poter sapere con precisione qual è il consumo reale di un macchinario e questo
passaggio è consigliato in ottica di un processo di miglioramento continuo dell’efficienza energetica.
Combinando i processi di analisi e le tecniche di modellazione dei consumi al monitoraggio energetico
tradizionale, si può estendere il processo di verifica dei consumi realizzando un sistema integrato di
monitoraggio e controllo.
Questo approccio integrato permette:
• Di ottenere un notevole risparmio ener
getico in modo rapido e con investimenti limitati;
• Di identificare e mantenere condizioni operative che determinano il minimo consumo di energia;
• Di supportare la manutenzione predittiva;
• Di supportare con dati affidabili tutti gli studi per il risparmio energetico;
• Di effettuare un’analisi previsionale dei consumi (costi) energetici in base agli scenari produttivi.
Il successo del sistema di monitoraggio e
controllo comporta:
• La riduzione del consumo energetico e l’abbassamento dei costi di energia
• Il miglioramento del controllo di processo
• La conoscenza dei cambiamenti dei modelli di consumo energetico
• La comprensione di problemi di processo
• La capacità di valutare l’impatto di attività di risparmio energetico
• La possibilità di creare delle bollette suddivise tra i reparti, allocandole in base ai costi energetici reali.
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ESEMPIO DI SISTEMA DI CONTATORI:
nell’impossibilità di avere contatori su ogni
utenza, è opportuno studiare un sistema di
contatori che permetta di avere la massima
conoscenza sul reparto più energivoro o che
permetta di conoscere il consumo preciso per
differenza. I risparmi conseguiti possono essere investiti in ulteriori contatori o impiegati
per altri lavori di efficientamento energetico.
Sala compressori
Contatore
Contatore “virtuale” per differenza
Compr 1
Compr 2
Compr 3
Altro
Repart
o
Presse
Punto di preliev
o
Pressa 1
Pressa 2
Pressa 3
Altro
Reparto
Saldatri
ci
Altri reparti
06. Modelli energetici
scenza della struttura dei consumi ne consente il controllo e
quindi il loro contenimento e la loro riduzione.
Avere un modello energetico preciso, consente di avere un
buon punto di riferimento per i consumi energetici, così da
identificare anomalie o da stimare correttamente i miglioramenti introdotti tramite azioni di efficientamento e permette di avere una buona conoscenza dei parametri che influenQueste relazioni potranno essere derivate dalle leggi fisiche zano i consumi.
che governano il processo (approccio deduttivo) oppure Per procedere è necessario avere una conoscenza adeguata
ottenute attraverso metodi statistici (approccio induttivo). degli elementi di statistica che sono necessari per garantire
Il modello energetico permette di ottenere delle previsioni un modello energetico affidabile. Infatti, quando analizziamo
dei consumi molto precise e di collocare in maniera più cor- dati di consumo energetico il nostro obiettivo è trarre conretta le spese energetiche, in maniera da avere un maggiore clusioni di carattere generale partendo spesso da una quancontrollo dei costi. I modelli vengono validati sperimental- tità di dati limitata. Quindi nell’analizzare questo “campione”
mente e mettono in relazione i consumi con le variabili che li bisogna fare attenzione a non effettuare delle operazioni non
influenzano, denominate Energy Driver. Una precisa cono- giustificabili dal punto di vista statistico.
I modelli energetici sono delle relazioni che permettono di
definire quanto dovrebbe consumare un determinato impianto o edificio al variare delle condizioni operative. I modelli, se consistenti, potrebbero rappresentare la baseline energetica, ossia indicano qual è il consumo di riferimento per un
dato sistema, rispetto alle variabili che lo influenzano.
APPROFONDIMENTO
Da un punto di vista statistico, i consumi energetici, gli Energy Driver, i residui sono delle variabili casuali.
Paragonando i processi aziendali ad un esperimento, il valore assunto da queste variabili dipende dall’esito
dell’esperimento, non può essere previsto con certezza prima di effettuare l’esperimento stesso. I kWh di
energia consumata in un determinato mese, oppure la temperatura registrata in un particolare giorno, non
potranno essere conosciuti senza avere prima effettuato la lettura di un contatore o di un termometro.
Le variabili casuali che vengono prese in considerazione durante le analisi in un audit energetico sono in
generale variabili casuali continue, queste variabili possono assumere senza discontinuità tutti i valori appartenenti all’insieme dei numeri reali. Può essere utile conoscere la funzione di distribuzione cumulativa Fx (x)
e le diverse forme che può assumere questa funzione, ovvero le diverse distribuzioni.
Date due variabili casuali, il coefficiente di correlazione è la misura di quanto i valori assunti dalla prima variabile dipendano in modo lineare da quelli assunti dalla seconda variabile. Il coefficiente di correlazione r può
assumere valori compresi fra -1 e 1. Il valore 0 indica assenza di correlazione, mentre tanto è più elevato il
modulo di r, tanto più le due variabili hanno una forte dipendenza di tipo lineare, decrescente o crescente.
É molto utile accompagnare il calcolo del coefficiente di correlazione al Diagramma di dispersione, ossia la
rappresentazione sul piano X-Y dei dati disponibili.
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Esempio:
Esempio di sistema di contatori: nell’impossibilità di avere contatori su ogni utenza, è opportuno studiare un sistema di contatori che permetta di avere la massima conoscenza sul reparto più energivoro
o che permetta di conoscere il consumo preciso per differenza. I risparmi conseguiti possono essere
investiti in ulteriori contatori o impiegati per altri lavori di efficientamento energetico.
Una volta ottenuta una stima dei parametri della retta di regressione, è fondamentale valutare l’attendibilità dell’equazione trovata, cioè la bontà rispetto all’intera popolazione da cui sono stati estratti
i punti sperimentali. Il modello se valido può descrivere una relazione verificatasi nel passato e può
prevedere i consumi futuri in corrispondenza di determinati valori dell’energy driver.
CARTE CUSUM
I sistemi di monitoraggio e controllo permettono di utilizzare
dei riferimenti, costituiti dai modelli energetici, per effettuare un controllo dei consumi. Esistono diverse tecniche di
controllo, molte delle quali ereditate dal controllo di processo, tra cui la carta degli scostamenti, le carte CUSUM ( o
delle somme cumulate) e la CUSUM tabulare. In particolare
le carte di controllo CUSUM vengono utilizzate per tenere
sotto controllo gli scostamenti, con il fine di individuare il discostamento del processo dalle caratteristiche del modello
precedentemente creato, la baseline. In questa maniera si
può facilmente constatare, in forma grafica, se il sistema sta
andando fuori controllo o se si stia verificando un’anomalia di
consumo.
Questo sistema, applicato all’analisi dei dati storici, consente
di verificare se ci sono state delle anomalie o dei cambiamenti nei consumi. Mentre, prendendo in considerazione dati di
monitoraggio, è possibile accorgersi in tempo reale di consumi anomali e si può in questa maniera agire subito, senza
dovere aspettare la prima bolletta.
(esempio di sistema fuori controllo e successiva azione correttiva)
21
07. Benchmarking
Il benchmarking è uno strumento strategico che ha il fine di individuare possibilità di miglioramento
comparando sistematicamente le proprie prestazioni con quelle dei best performer.
La metodologia di benchmarking dell’efficienza energetica è definita nella norma UNI CEI EN
16231:2012, che ne definisce i requisiti e ne fornisce raccomandazioni. La norma prevede la definizione
di dati chiave e di indicatori del consumo energetico.
Ci sono molte metodologie di benchmarking. Nel
settore energetico può essere utile confrontare i
propri indici di consumo energetici, precedentemente individuati e che possono essere sia tecnici che
comportamentali, qualitativi e quantitativi, con degli
indici di settore, così da compararne le prestazioni.
Tra gli strumenti maggiormente utilizzati per il benchmarking prestazionale troviamo gli Energy Performance Indicators (EnPI). Questi sono degli indicatori che permettono di assegnare un riferimento
ad un’azienda o ad un processo permettendo un
confronto relativo. Solitamente assumono la forma
di un consumo specifico, avendo come denominatore l’energy driver e come numeratore il consumo
di energia: vengono spesso utilizzati per verificare gli
esiti delle azioni di energy management intraprese.
Il confronto del valore degli EnPI aziendali con gli
standard di settore permette un confronto denominato benchmarking di settore. Gli stessi EnPI per-
mettono, inoltre, di valutare le proprie performance
aziendali nel tempo, oppure a seguito di un lavoro di
efficientamento, permettendo la valutazione dei risultati conseguiti in termini di energy management.
Secondo la normativa è necessario definire i confini dell’oggetto che si sta analizzando come ad
esempio un processo, una struttura, una attività, un prodotto, un servizio o un’organizzazione.
Il benchmarking interno, invece, viene utilizzato per il
confronto di più utenze, spesso distribuite nel territorio. In questo modo, calcolando un indice di efficienza energetica, si può fare un confronto e individuare
le utenze meno efficienti così da poter stabilire delle
priorità di intervento. Nel caso di realtà composte
da numerosi siti, come nel mondo TLC, questo approccio consente di sostituire le attività di audit per
ogni singola stazione con un’analisi preliminare per l’identificazione dei siti su cui l’intervento è prioritario.
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08. Opportunità di energy
management
Una volta che sono state terminate le analisi di
audit è utile prendere nota di tutte le potenziali misure di efficientamento energetico realizzabili. Solitamente si rivolgeranno gli sforzi più grandi
su una piccola percentuale di problemi che avranno però l’impatto potenzialmente più vantaggioso.
si intendono tutte quelle azioni che potenzialmente possono portare ad una riduzione dei costi energetici o di limitare l’impatto ambientale.
Secondo la legge di Pareto il 20% delle cause produce l’80% degli effetti. Di sovente questo è valido
anche nel campo dell’efficienza energetica. Infatti
un numero ridotto di impianti o di processi spesso
è responsabile della “fetta” più grande dei consumi.
Identificare le opportunità di energy management richiede anche una buona conoscenza delle tecnologie e dei processi aziendali.
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Lo scopo di fare efficienza energetica è quello di ridurre il livello di consumi energetici garantendo il rispetto delle specifiche di produzione, se rivolto ai prodotti, oppure il livello di
comfort, se rivolto al benessere delle persone.
Bisognerà quindi valutare le condizioni operative, la manutenzione, le tecnologie utilizzate.
Si rifletterà per ogni utenza e sistema, se i servizi e le
operazioni possono essere fatti con lo stesso processo, ma con più efficienza, oppure se esistano processi
più efficienti in grado di produrre gli stessi output con
le stesse caratteristiche prestazionali e qualitative.
Per “Energy management opportunities” (EMOs)
Generalmente queste azioni si possono dividere in
tre grandi categorie:
Azioni semplici, come alcuni accorgimenti comportamentali, che possono portare a una riduzione dei consumi e dei costi energetici senza alcun investimento di denaro. Queste azioni possono anche esse
re ripetute regolarmente.
Azioni di energy management che hanno un costo ridotto e un buon rientro economico.
Azioni che portano riduzione sostanziali dei consumi, ma che richiedono grandi
investimenti di capitale.
Della prima categoria fanno parte tutte quelle azioni
che vengono ripetute all’interno dell’azienda, come
ad esempio controlli regolari del settaggio delle macchine, ispezioni o azioni di pulizia e manutenzione.
Ne fanno parte anche altre azioni che prevedono un
cambiamento comportamentale o una ripianificazione di alcune attività o processi, senza il bisogno di investire del capitale.
Nella seconda categoria invece si prendono in considerazione azioni di efficientamento che richiedono
piccoli investimenti. Queste azioni portano a risparmi
generalmente maggiori rispetto alla prima categoria e
hanno tempi di Payback solitamente inferiori ai 3 anni.
Ad esempio si può pensare all’introduzione di misuratori.
La terza categoria comprende tutte le misure di efficientamento energetico che richiedono grandi inve-
stimenti. Si prenderà in considerazione l’introduzione di moderne tecnologie a supporto dell’efficienza
energetica come ad esempio l’utilizzo di motori ad alta
efficienza o con inverter. Nel caso dei motori elettrici,
l’inverter ne varia la frequenza e la tensione di alimentazione, adeguando così la velocità alle reali esigenze
del dispositivo a cui è collegato.
Il passo finale nell’individuazione di opportunità di risparmio è quello di valutare il proprio sistema di approvvigionamento energetico e cercare di ottimizzarlo. In questo ambito si può in genere intervenire in due
direzioni principali: utilizzare sistemi di autoproduzione
energetica (tra cui pannelli fotovoltaici e sistemi di
cogenerazione) o scegliere un differente contratto
di fornitura energetica sulla base del proprio profilo di
carico e delle previsioni di prezzi e consumi.
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09. Valutare costi e benefici: Payback, ROI, Budgeting
VALUTARE I COSTI E I BENEFICI
Una volta individuate le opportunità di energy management e di efficientamento energetico, è importante effettuare uno studio sulla fattibilità tecnica ed
economica di implementazione di queste raccomandazioni. La valutazione di queste proposte implica
uno studio approfondito dei costi e dei benefici.
Generalmente al termine di un audit energetico, la
proposta tecnica ed economica non viene svolta in
maniera approfondita, a meno che non venga fatta
specifica richiesta dal committente, avendo un margine di incertezza proporzionale al livello di approfondimento seguito in fase di diagnosi. L’obiettivo principale in questa fase è fornire una lista di interventi,
inclusivi di valutazioni tecniche ed economiche, per
cui il committente potrà, applicando i propri criteri
decisionali, adottare la miglior strategia di miglioramento delle performance energetiche e i relativi costi associati.
L’analisi sui benefici dovrà comprendere: una descrizione tecnica dell’intervento; i risparmi attesi di energia; l’incidenza sui consumi di stabilimento; eventuali
benefici aggiuntivi; la riduzione dell’impatto ambientale.
L’analisi dei costi dovrà comprendere: costi diretti di
implementazione; costi energetici diretti; l’incidenza
sui costi di stabilimento; eventuali benefici economici
aggiuntivi; la possibilità di accedere ad incentivi per
l’efficienza energetica fornendo un dato quantitativo.
PAYBACK PERIOD
Metodo di valutazione dell’investimento. Si calcolano
il numero di periodi, solitamente mesi o anni, necessari per recuperare la somma investita nel progetto,
prima di poter iniziare a fare profitto. Presentato in
forma grafica è un valido strumento per mostrare i
tempi di rientro all’interlocutore che dovrà finanziare
l’investimento.
ROI
Il ROI è un indice che indica la redditività del capitale
investito, conosciuto per lo più come indici di ritorno sugli investimenti. Indica qual è il ritorno annuale aspettato dal capitale investito, espresso in valore
percentuale. Il ROI tiene conto dei flussi di cassa
associati alla vita del progetto e del tasso di interesse atteso. Si converte il valore totale attualizzato dei
flussi di cassa a un importo equivalente annuo per la
durata del progetto, da rapportare al costo capitale.
Il ROI deve sempre essere più alto del tasso di interesse.
BUDGETING
La realizzazione di un budget energetico preciso, creato
in funzione dei volumi di produzione previsti, permette
un’allocazione adeguata delle risorse economiche.
La formulazione del budget può avvenire con diversi
livelli di dettaglio quali:
• Tipologia di vettore energetico
• Tipologia di prodotto
Per formulare in maniera corretta il budget energetico sarà necessario considerare il modello di previsione
dei consumi elaborato sul punto di prelievo e il prezzo
dell’energia presente nella propria offerta di fornitura
contrattuale scelta.
Per il calcolo del budget sono quindi necessari i dati
relativi a:
• I prezzi di fascia della tariffa scelta (ad esempio nel
caso dell’energia elettrica)
• I consumi fissi e i consumi specifici per i singoli
prodotti come da modello di previsione calcolato
• I volumi di produzione previsti nelle diverse fasce
di carico
(Confronto tra budget tradizionale e budget basato su modelli energetici - Valori cumulati)
(Confronto tra budget tradizionale e budget basato su modelli energetici - Valori normalizzati)
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10. Report
L’ultimo step nel processo di audit è preparare un report che dettagli il risultato finale dell’analisi energetica e fornisca raccomandazioni per possibili risparmi
in termini di consumi e costi. Indipendentemente dal
livello di dettaglio scelto per l’audit energetico, questo passaggio è fondamentale in quanto conterrà la
visione di insieme delle analisi effettuate e verrà presentato al management che dovrà prendere la decisione di compiere o no un investimento.
Un report per essere efficace deve utilizzare un linguaggio chiaro, preciso e facilmente comprensibile
dal lettore, che potrebbe essere anche un “non tecnico”, il quale, dovendo prendere importanti decisioni,
dovrà essere agevolato dal documento di audit.
L’utilizzo di informazioni grafiche e di tabelle è fondamentale per facilitarne la comprensione e comunicare i risultati delle analisi in modo più efficace.
Le raccomandazioni e le proprie assunzioni devono
essere spiegate chiaramente e accompagnate da calcoli e dati esplicativi. Sarà, inoltre, importante valorizzare qualsiasi intervento sia in termini di consumi,
sia in termini di costi. In questo caso è molto importante ricordarsi di inserire nel calcolo dei costi di investimento anche tutti i costi legati all’installazione di
qualsiasi attrezzatura.
In genere il report di audit, completo, è accompagnato da un documento che presenta in maniera sintetica i risultati e che viene usato in occasione della
presentazione dei risultati.
LAYOUT DI ESEMPIO
Indice dei contenuti:
Un indice puntato che permette una rapida individuazione delle
diverse sezioni e contenuti all’interno del report.
1. Executive
Summary
Un breve riassunto della situazione attuale dei consumi
all’interno dell’azienda e dei possibili miglioramenti. Molti
lettori del report leggeranno solamente questa sezione,
sarà quindi molto importante riassumere le informazioni
chiave dell’audit, indicare le azioni migliori da intraprendere e presentarne i costi di implementazione, i potenziali
risparmi e il payback period.
3. Contesto di
riferimento
Descrizione ed osservazione dello stabilimento. Questo dovrebbe includere una descrizione generale dello stabilimento o
delle aree coinvolte nell’audit. Ad esempio grandezza, caratteristiche costruttive, prodotti e processi. Si inseriscono successivamente le osservazioni scaturite dalla visita dello stabilimento, si segnala ad esempio qual è la condizione degli impianti.
5. Modello di consumo teorico di stabilimento
(definizione degli indici di prestazione e della baseline)
Risultati scaturiti dall’osservazione del modello energetico
creato in fase di analisi. Segnalare quali sono gli energy driver che rendono il modello attendibile. Analisi degli scostamenti su carta CUSUM ed eventuali anomalie o comportamenti non corretti.
7. Sommario proposte
Tabella riassuntiva con elenco delle proposte e indicazione
dei benefici.
2. Obiettivi dell’audit e metodologia utilizzata
In questa sezione è necessario spiegare gli obiettivi dell’audit e i suoi termini di applicazione in base agli stabilimenti e ai processi coinvolti. Dovrà anche essere inclusa una
spiegazione dei metodi utilizzati per la raccolta e l’analisi dei
dati, indicando quali sono le principali fonti di informazione,
come ad esempio le persone intervistate.
4. Analisi dei consumi energetici di
stabilimento
Informazioni dettagliate sul costo e i consumi dei vettori
energetici, tabelle e grafici per facilitare la comprensione e
la visualizzazione dei dati. Profilo e ripartizione dei consumi.
Anomalie riscontrate.
6. Opportunità di Energy ManageLista delle potenziali opportunità di efficientamento e di
energy management. Descrizione tecnica dell’intervento,
analisi dei costi e dei potenziali risparmi.
8. Conclusione
Informazioni conclusive eventualmente non fornite dei
precedenti paragrafi. Dati e grafici allegati. Tariffe di elettricità e di altri vettori energetici.
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Referenze
GUIDE TO ENERGY MANAGEMENT,
SEVENTH EDITION
(Barney L. Capehart, Wayne C. Turner, William J.
Kennedy)
PROGETTARE E GESTIRE L’EFFICIENZA
ENERGETICA
(Flavio Beretta, Filippo De Carlo, Vito Introna,
Daniele Saccardi)
GESTIONE DEI SISTEMI ENERGETICI,
POLITECNICO DI TORINO
(Pietro Gabriele, Elena Giacone, Salvatore Mancò)
INTERNATIONAL PERFORMANCE
MEASUREMENT AND VERIFICATION
PROTOCOL, CONCEPTS AND OPTIONS FOR
DETERMINING ENERGY AND WATER SAVINGS
VOLUME 1, Efficiency Valuation Organization 2012

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