Modulo 4 a) Energy Management b) Business Plan. Cristiano Gillardi

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1 Modulo 4 a) Energy Management b) Business Plan Cristiano Gillardi 1 2

2 Premessa sui consumi energetici ISO EN Altre ISO/UNI settore energia Energy Management Audit energetico Valutazioni economiche Business plan Energy saving 3 Premessa sui consumi energetici Dati di bilancio energetico regionale Sicilia: Popolazione: Superficie: ,4 km2 Densità 197 ab/km2 SAU ha SAT ha Impianti eolici e FV al

3 Sicilia - Bilancio dell energia elettrica Sicilia - Bilancio dell energia elettrica 2013 Consumo pro capite soli usi domestici: kwh 6

4 Bilancio dell'energia elettrica 2013 Produzione lorda ,4 idroelettrica 514,7 termoelettrica tradizionale ,2 termoel. da biomasse 425,0 eolica 3.009,5 fotovoltaica 1.754,0 Perdite per servizi ausil. prod. 812,5 Produzione netta ,8 idroelettrica 504,2 termoelettrica tradizionale ,6 75,3% termoel. da biomasse 361,3 eolica 2.989,1 fotovoltaica 1.721,7 Energia destin. ai pompaggi 442,8 Produzione destinata al consumo ,0 Saldo con altre Regioni ,7 Energia richiesta ,3 Perdite di trasmissione e trasform ,0 Consumi ,3 7 Ma non si vive di sola energia elettrica! GAS NATURALE TOTALE DISTRIBUITO PER REGIONE 2011 (milioni di Sm3) REGIONI SICILIA IND.LE 968,20 TERMOEL ,60 RETI DI DISTRIBUZIONE 706,90 T O T A L E 4.323,70 Consumo di prodotti petroliferi in Sicilia (2011) t di gasolio motori t di gasolio riscaldamento 123 t di gasolio agricolo t di benzina t di GPL t di olio combustibile t di lubrificanti + carboturbo + kerosene + nafta navale 8

5 Oltre il : scenari di emissioni quasi Zero Supponendo che con imponenti forme di risparmio ed efficientamento si possa dimezzare il fabbisogno di energia da fossili, per l altro 50% servirebbero all incirca MW di eolico e MW di FV. L occupazione di SAT per il FV sarebbe di circa ha. Poi ci sono tutti i combustibili liquidi... Rimpiazzare il 50% dei combustibili fossili, cioè circa GWht vuol dire dedicare circa ha a colture energetiche. 9 Per contro possiamo pensare di produrre più energia elettrica da fotovoltaico per utilizzarla al posto di carburanti e combustibili per l autotrazione e per usi termici, perché l efficienza è molto maggiore! 10

6 Infatti: 1. con una pompa di calore posso fornire 100 di energia termica a bassa temperatura spendendo 30 di energia elettrica, perché il rimanente 70 è fornito gratuitamente dall ambiente esterno: aria o suolo (geotermia); 2. a fronte di un efficienza media reale del % di un veicolo a gasolio, quella di un auto elettrica, compresa la perdita di carica delle batterie, è del 75 80%, cioè 3 volte tanto! Considerando che a parità di superficie con il FV produco almeno 20 volte più energia elettrica che con un impianto a biomasse, in entrambi i casi il risparmio di suolo sarebbe di circa volte! 11 Lo scenario (cfr. studio dell ENEA e diversi studi in Germania e Danimarca) di tutto elettrico porterebbe a: MWp per sostituzione di biomasse energetiche (75%) MWp per l energia elettrica 35% di aumento di potenza per accumulo e utilizzo differito, per un totale di: MWp da allocare su ha di tetti, coperture, ecc ha di terreni marginali, improduttivi da recuperare ha di S.A.T., pari al 1,5 % della S.A.T. di cui altri ha di colture energetiche Questo, ovviamente, in aggiunta al FV ed all eolico (ed alle biomasse) esistenti 12

7 IMPORTANTE! Quale soluzione di campo fotovoltaico si ipotizza? Ipotizzo un montaggio su palafitte o a tettoia in modo da realizzare un campo FV ad uso promiscuo 7 m 2,2 m 5,7 m 6 m 10 m 13 Impianto realizzato in Germania con orientamento E - W 14

8 Impianto realizzato in Germania con orientamento E - W Le fasce di rispetto tra le schiere resterebbero coltivabili anche meccanicamente per colture annuali (ad es. di biomasse energ.) Sotto i moduli e tra i moduli resterebbe possibile il pascolo e l allevamento a terra, anche di bovini, o la coltivazione di piante adatte. Le schiere di moduli sarebbero utilizzabili come tettoie per raccolta pioggia (regimazione-irrigazionelavaggio), serre, ricoveri e magazzini, cabine elettriche, laboratori di trasformazione e celle frigorifere, ecc. 15 e c è anche l opzione degli impianti ad inseguimento 16

9 Ma... l impatto visivo.. Serre attorno ad una centrale termoelettrica in Puglia Qui dietro c è un impianto fotovoltaico! 17 D altronde: se le conseguenze dell aumento dell effetto serra sono ormai assodate e bisogna andare ben oltre il , da qualche parte andranno installati i moduli che non trovano posto sui condomini, sui tetti di ospedali, fabbriche, supermercati, ecc. E si deve passare massicciamente alla trazione elettrica o ibrida (con biometano, però) 18

10 La Green Economy Le implicazioni per il mondo della ricerca applicata 1. Celle e moduli di nuova concezione 2. Moduli specializzati per applicazioni specifiche (es.: verticali) e/o mega-moduli antifurto 3. Profili speciali per montaggi senza viteria e a tenuta d acqua 4. Componenti per le reti intelligenti (smart grid) in bassa e media tensione 5. Sviluppo di hardware e di software di gestione reti 6. Sistemi di accumulo intelligenti 7. Componenti per veicoli elettrici e ibridi 8. Motori e servosistemi per l agricoltura 9. Dispositivi di sicurezza per l utenza 10.Domotica finalizzata al FV 19 Le implicazioni per l industria locale 1. Celle e moduli FV (per un indipendenza energetica reale) 2. Inverter e quadri di campo, di interfaccia e di sottostazione 3. Moduli specializzati per applicazioni specifiche 4. Cavi e accessori 5. Strutture di sostegno barriere di recinzione naturali 6. Componenti per le reti in B.T. e M.T. 7. H.W. e S.W. di gestione reti 8. Sistemi di accumulo intelligenti Domotica di quartiere 9. Montaggio impianti e reti manutenzione - controlli 10. Componenti x veicoli e imbarcazioni 11.Recupero e riutilizzo/riciclaggio 20

11 Consumi di energia nell industria e nel terziario Variabili a seconda del tipo di attività: 1. Industrie del settore primario: agricoltura, agroalimentare: 2. Industrie di processo (chimiche, siderurgiche, cartarie, laterizi) 3. Industrie manifatturiere 4. Aziende del settore dei servizi: produzione di energia elettrica, servizi energetici a rete, servizi ciclo integrato dell acqua, sanità, gestione dei rifiuti, istruzione, uffici pubblici 5. Artigianato 6. Commercio 7. Trasporti 21 Incidenza del costo dell energia sul costo di produzione: 1. Aziende del settore primario: 1 5 % 2. Industrie di processo : 7 22 % 3. Industrie manifatturiere, artigianato : 2 8 % 4. Aziende del settore dei servizi, PP.AA.: 1,5 4 % 5. Commercio : 1,5 4 % 6. Trasporti: 20 % ; Ill.ne pubblica : 40 % Anche se non solitamente evidenziato i carburanti possono rappresentare una parte consistente dei consumi (mobility manager) di un azienda L interesse al risparmio inizia da costi energetici del 5 7% in su. 22

12 Consumi di energia elettrica Consumi di tipo civile: conservazione alimenti, climatizzazione ambienti, illuminazione esterna ed interna, apparecchiature medicali e fisioterapiche, macchine ufficio, distributori automatici, produzione di a.c.s., cottura cibi gruppi di continuità ( trasporti ) 23 Consumi di energia termica Consumi di tipo civile: climatizzazione ambienti, cottura cibi, produzione di a.c.s., apparecchiature medicali e fisioterapiche pulizie disinfezione, sterilizzazione TRASPORTI (da energia chimica a energia meccanica) 24

13 Energy Management teoria e pratica 25 La UNI CEI EN Introduzione 1. Scopo complessivo: aiutare le organizzazioni a stabilire i sistemi e i processi sistematici necessari per migliorare l efficienza energetica. 2. Risultato atteso: riduzione dei costi e delle emissioni di gas serra. 3. Contenuti: i requisiti per un SGA dell energia che consentano di sviluppare e perfezionare una politica energetica ed obiettivi che tengano conto di Norme legali ed informazioni significative. 4. Target: tutti i tipi e grandezze di organizzazione a prescindere dalla condizione geografica, culturale e sociale. 5. Questo standard di livello internazionale (ISO 50001) per sistemi di gestione dell energia può essere usato da solo o integrato con altri sistemi di gestione. 6. Per facilitarne l utilizzo la struttura di questo standard risulta essere simile alla struttura dell ISO Importante novità: va estesa ai Fornitori 26

14 Anche la UNI 50001, come le altre procedure di qualità, è basata sulla metodologia conosciuta come PDCA (Plan-Do-Check-Act). La PDCA può essere brevemente descritta come segue: 1. Plan: pianificare gli obiettivi e i processi necessari in accordo con la politica di gestione dell energia. 2. Do (fare): mettere in atto i processi di miglioramento 3. Check (controlla): Monitorare e misurare i processi a fronte delle politiche energetiche, degli obiettivi, delle obbligazioni legali e gli altri requisiti ai quali l'organizzazione si sottopone e riportare i risultati. 4. Act (agire): Mettere in atto azioni correttive per aumentare continuamente le performance del sistema di gestione dell energia. Questo standard europeo contiene solamente requisiti che possono essere misurati 27 28

15 Il successo del sistema dipende dall impegno da parte di tutti i livelli e funzioni dell organizzazione, e in particolare dal top management. Un sistema di questo tipo: 1. abilita un organizzazione allo sviluppo di una politica energetica, 2. stabilisce obiettivi e processi per realizzare gli impegni di politica, 3. porta a darsi da fare dove necessario per aumentarne le performance e dimostrare la conformità dei sistemi ai requisiti di questo standard europeo. Distinzione importante tra: questo standard internazionale, dettagliato e orientato a una certificazione riconosciuta e un orientamento non attestabile inteso a offrire assistenza generica ad un organizzazione 29 Motivazioni La gestione sistematizzata dell energia risponde alle implicazioni del burden sharing (onere condiviso) definito dal Protocollo di Kyoto e dai trattati conseguenti. La gestione dell energia include una vasta serie di problemi, incluso quelli con implicazioni strategiche e competitive. La dimostrazione della realizzazione riuscita di questo standard internazionale può essere usata da un'organizzazione per assicurare alle parti interessate che viene utilizzato un sistema di gestione di energia appropriato. 30

16 La non stabilisce requisiti assoluti per le performance energetiche a parte gli impegni nella politica energetica dell'organizzazione e il suo obbligo di adeguarsi alla legislazione pertinente. L adozione dell EN 50001:2011 contribuirà alla realizzazione di un processo di miglioramento continuo. Questo incoraggerà le organizzazioni a perfezionare un piano di monitoraggio dell energia così come l'analisi energetica. I requisiti di questo standard possono essere allineati o integrati con quelli di altri sistemi di gestione, finanziari o di gestione del rischio. È perciò possibile per una organizzazione adattare i suoi sistemi di gestione esistenti o il suo sistema di gestione esistente con lo scopo di stabilire un sistema di gestione dell energia che sia conforme ai requisiti di questo standard. 31 Inizialmente la dotazione ammonta a 5 milioni di euro per l anno in corso e a 25 milioni di euro per il 2015, ma potrà essere incrementata con contributi di Amministrazioni centrali, Regioni e altri enti e organismi pubblici, anche a valere sui fondi strutturali e di investimento europei. Molta attenzione anche nella scelta degli attori accreditati in gioco per ottenere gli obiettivi di efficienza energetica previsti dal pacchetto degli obiettivi Il D.Lgs 102/2014 prevede che siano messi a punto, a livello nazionale, regimi di qualificazione, accreditamento e certificazione dei soggetti operanti nel settore dei servizi energetici. A tal fine Accredia, entro il 31 dicembre 2014, dovrà definire e sottoporre ai Ministeri dello sviluppo economico e dell ambiente, schemi di certificazione e/o di accreditamento per la conformità alle norme tecniche in materia di ESCO, esperti in gestione dell energia, sistemi di gestione dell energia e diagnosi energetiche. Sovvenzionato con 70 milioni di euro l anno nel periodo , il Fondo si concentrerà sulle opere di riqualificazione energetica negli edifici pubblici e nella riduzione dei consumi in campo industriale e nei servizi. La risorse finanziarie complessive per l attuazione delle misure ammontano complessivamente a oltre 800 milioni. 32

17 PRESUPPOSTI alle Normative per la gestione dell energia: A seguito della direttiva europea 2006/32/CE, concernente «l efficienza degli usi finali dell energia e i servizi energetici» sono stati emanati alcuni provvedimenti governativi e legislativi di rilievo: luglio 2007, il Governo italiano approva il 1 piano d azione per l efficienza energetica, con cui l Italia si impegna a raggiungere un risparmio energetico annuale, atteso al 2010, pari al 3% e al 9,6% entro il D.Lgs. n. 115/2008, in attuazione della direttiva 2006/32/CE, attribuisce a ENEA i compiti di Agenzia Nazionale per l efficienza energetica, (art. 4, paragrafo 4, direttiva 2006/32/CE). L AEEG, con deliberazione 26 maggio 2009, n. GOP 26/2009, «Disposizioni in materia di organizzazione e gestione delle attività di valutazione e certificazione dei risparmi energetici», definisce le attività affidate all ENEA quale Agenzia Nazionale per l efficienza energetica. 33 Normative di riferimento per la gestione dell energia: Infatti: Art. 8 della Direttiva 2006/32/CE - Disponibilità di sistemi di qualificazione, accreditamento e certificazione: Perché sia raggiunto un livello elevato di competenza tecnica, di obiettività e di attendibilità, gli Stati membri assicurano, laddove lo ritengano necessario, la disponibilità di sistemi appropriati di qualificazione, accreditamento e/o certificazione per i fornitori di servizi energetici, di diagnosi energetiche e delle misure di miglioramento dell'eff. En. L art. 50, D.Lgs. n. 115/2008, prevede, che, con uno o più decreti del Ministro Sviluppo Economico saranno approvate, a seguito dell adozione di apposita norma tecnica UNI CEI, delle procedure di certificazione volontaria per: ESCO; Esperti in Gestione dell Energia (EGE) 34

18 Ma non c è solo la UNI 50001! UNI CEI EN sui servizi di efficienza energetica UNI CEI sulle società che forniscono servizi di efficienza energetica (ESCO) UNI CEI TR (*) sulle diagnosi energetiche UNI CEI sugli Esperti in Gestione dell Energia (EGE) (*) TR = Technical Report = Regolamento 35 Normative di riferimento per la gestione dell energia: UNI CEI EN 15900: Servizi di efficienza energetica. Definizioni e requisiti La norma specifica le definizioni e i requisiti minimi per un servizio di miglioramento dell'efficienza energetica. La norma non descrive i requisiti del fornitore del servizio, ma individua e descrive le principali fasi del processo di fornitura del servizio e ne evidenzia i requisiti fondamentali. A livello nazionale questa norma europea è fortemente connessa con la norma UNI CEI sulle ESCO 36

19 Normative di riferimento per la gestione dell energia: La UNI-CEI EN Benefici per le ESCO 1. Definisce ed apre il mercato delle ESCO 2. Prevede contratti a prestazioni garantite (Energy Performance), risparmio condiviso (Shared Savings), etc., basati su diagnosi energetiche e campagne di misura 3. I Servizi di miglioramento dell Efficienza Energetica sono misurati e verificati 4. I rischi dei Servizi di Efficienza Energetica sono misurati e possono essere eliminati, mitigati o trasferiti 5. Il rischio creditizio della ESCO è misurabile 37 La UNI-CEI EN Offrire un Servizio di Efficienza Energetica (EES) secondo EN significa, da parte della ESCO: 1. Offrire garanzia contrattuale di miglioramento dell'efficienza energetica 2. Assunzione dei rischi tecnici e finanziari degli interventi proposti e dei risultati attesi 3. Avere una Organizzazione ed una struttura societaria adeguata a gestire i rischi di cui sopra 38

20 La UNI-CEI EN QUINDI: Il miglioramento dell efficienza energetica deve essere quantificato dal fornitore del servizio e deve essere: Garantito Le obbligazioni e le responsabilità delle Parti per il miglioramento dell efficienza energetica devono essere definite contrattualmente 39 Normative di riferimento per la gestione dell energia: La norma UNI CEI Nell aprile 2010, è stata pubblicata la norma UNI CEI «Gestione dell energia - Società che forniscono servizi energetici (ESCO) : Requisiti generali e lista di controllo per la verifica dei requisiti». La norma: 1. definisce i requisiti generali e una lista di controllo per la verifica dei requisiti delle società (ESCO) che forniscono servizi energetici volti al miglioramento dell efficienza energetica presso i propri clienti, con garanzia dei risultati; 2. descrive i requisiti minimi dei servizi di efficienza energetica e le capacità (organizzativa, diagnostica, progettuale, gestionale, economica e finanziaria) che una ESCO deve possedere per poter offrire le proprie attività presso i propri clienti; 3. fornisce una lista di controllo per la verifica delle capacità delle ESCO; 4. stabilisce le linee guida a supporto dei clienti nella scelta dei servizi offerti dalle ESCO. 40

21 La norma UNI CEI Anticipando quanto verrà definito dalla EN 15900, viene esplicitato che un servizio di efficienza energetica deve essere: 1. finalizzato a un miglioramento dell efficienza energetica di un sistema, nel rispetto di tutti i criteri prestazionali concordati; 2. determinato sulla base dei dati raccolti e relativi al consumo energetico; 3. definito in un documento contenente una descrizione dell insieme di azioni proposte o concordate e delle successive procedure di applicazione. Il miglioramento di efficienza energetica deve essere misurato e verificato per un periodo definito contrattualmente e tramite metodologie concordate. Nella norma vengono stabilite le attività che una ESCO deve offrire, chiarendo che queste attività possono essere svolte direttamente o indirettamente; nel caso è necessario dichiarare contrattualmente le attività non svolte direttamente dalla ESCO. 41 La norma UNI CEI Le ESCO devono possedere capacità: 1. organizzativa (gestione contratti efficienza energetica e fornitura, formazione personale); 2. diagnostica (realizzazione di diagnosi energetiche); 3. progettuale (redazione di progetti esecutivi, offerta di servizi di efficienza energetica a prestazione garantita, gestione dei processi autorizzativi); 4. gestionale (realizzazione di opere e impianti, pianificazione ed esecuzione di monitoraggi, fornitura contratti di rendimento energetico, realizzazione e gestione di un sistema di gestione dell energia); 5. economica e finanziaria (competenze economiche e finanziarie, analisi costi d investimento e gestione, valutazione rischi e relative coperture, capacità finanziaria per realizzare interventi). 42

22 La norma UNI CEI È, infine, prevista, in allegato alla norma, una check list di controllo per la verifica delle capacità sopra richiamate. Da rilevare che ai fini della verifica della capacità diagnostica e progettuale viene richiesta la presenza, nell organigramma dell area tecnica, di un responsabile con adeguata competenza nella gestione dell energia e dei mercati energetici, precisando che «i requisiti di tale figura sono definiti nella UNI CEI e possono essere accertati attraverso un processo di certificazione da parte di un organismo terzo accreditato». 43 UNI TR Gestione dell'energia - Diagnosi energetiche - Requisiti del servizio di diagnosi energetica. Linee guida per il REDE (REsp. della Diagnosi Energetica) La DE è definita come quella procedura sistematica volta a fornire un'adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico di un edificio o gruppo di edifici di una attività e/o impianto industriale o di servizi pubblici o privati; individuare e quantificare le opportunità di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici; riferire in merito ai risultati. La DE deve essere: completa, attendibile, tracciabile, utile e verificabile 44

23 UNI TR Il Rapporto Tecnico definisce i requisiti e la metodologia comune per le diagnosi energetiche, nonchè la documentazione da produrre. Si applica a tutti i sistemi energetici, a tutti i vettori di energia e a tutti gli usi dell energia. Si compone di: 1. Raccolta dei dati relativi alle bollette di fornitura energetica e ricostruzione dei consumi effettivi di elettricità e combustibili, per uno o più anni considerati significativi ai fini della diagnosi; 2. Identificazione e raccolta dei fattori di aggiustamento cui riferire i consumi energetici; Fattore di aggiustamento = Rapporto scelto dall organizzazione per monitorare la prestazione energetica: viene espresso come rapporto tra l energia impiegata per fornire un servizio/prodotto e l entità del servizio/ prodotto fornito; (sarebbero gli indicatori) 45 UNI TR Identificazione e calcolo di un indice di prestazione energetica effettivo espresso in energia/fattore di riferimento; 4. Raccolta delle informazioni necessarie alla creazione dell inventario energetico e allo svolgimento della diagnosi; 5. Costruzione degli inventari energetici (elettrico e termico) relativi all oggetto della diagnosi; 6. Calcolo dell indice di prestazione energetica operativo; 7. Confronto tra l indice di prestazione energetica operativo e quello effettivo; 8. Individuazione dell indice di prestazione energetica obiettivo; 9. Confronto tra l indice di prestazione energetica; 10. Individuazione delle azioni di miglioramento; 11. Analisi di fattibilità tecnico-economiche; 12. lndividuazione degli interventi prioritari; 13. Redazione Diagnosi Energetica. 46

24 Normative di riferimento per la gestione dell energia: La norma UNI CEI 11339: Esperti in Gestione dell Energia (EGE) Pubblicata nel dicembre 2009, la norma UNI CEI definisce, in accordo con quanto definito dal D.Lgs. n. 115/2208, i requisiti generali per la qualificazione del «soggetto che ha le conoscenze, l esperienza e la capacità necessarie per gestire l uso dell energia in modo efficiente», dunque, l esperto in gestione dell energia (EGE). La norma definisce, quindi, i relativi compiti, competenze e modalità di valutazione dell Esperto in Gestione dell Energia (EGE). L EGE si pone l obiettivo di: 1. migliorare il livello di efficienza energetica; 2. ridurre i consumi di energia primaria e le emissioni di gas climalteranti legate all utilizzo dell energia; 3. incrementare in qualità e/o in quantità i servizi forniti comunque attinenti all uso razionale dell energia. 47 Norma UNI-CEI Compete all EGE l uso dell energia in modo efficiente e vengono richieste conoscenze nel campo energetico (comprese le ricadute ambientali dell uso dell energia) e competenze gestionali, economico-finanziarie e di comunicazione. All EGE viene, inoltre, chiesto un continuo e costante aggiornamento sull evoluzione delle tecnologie, delle metodologie e della normativa energetico-ambientale. L EGE, come precisato al punto 5, «Competenze», della norma UNI CEI 11339, deve possedere: 1. conoscenza dei sistemi di gestione dell energia e delle tecniche di auditing in questo ambito e, ove investito della necessaria responsabilità e autorità, deve essere in grado di predisporre e implementare questo sistema nell organizzazione, compreso un programma di gestione dell energia conforme alla UNI CEI EN 16001; 2. conoscenza delle tecnologie tradizionali e innovative di efficienza energetica e uso delle fonti rinnovabili; 3. conoscenza di base delle implicazioni ambientali degli usi energetici; 48

25 Norma UNI-CEI conoscenza del mercato dell energia elettrica e del gas, degli attori coinvolti nel mercato stesso, della tipologia delle offerte di fornitura, delle forme contrattuali, delle tariffe e prezzi correnti; 5. conoscenza di base delle metodologie di valutazione economica dei progetti, della redditività degli investimenti, delle fonti di finanziamento, degli strumenti di finanziamento ( project financing e FTT finanziamento tramite terzi), nonché della valutazione dei rischi (finanziari) di un progetto; 6. conoscenza delle metodologie di valutazione dei risparmi di energia; 7. conoscenza di modalità contrattuali per l acquisto di beni e/o servizi, con un particolare riferimento agli interventi finalizzati alla riqualificazione energetica (anche in modalità di affidamento a terzi/outsourcing) e ai contratti a garanzia di risultato e/o a prestazione garantita; 8. conoscenza di base del project management e delle basi di organizzazione aziendale, controllo di gestione e budget, contabilità analitica; 9. conoscenza della legislazione e normativa tecnica in materia ambientale ed energetica. 49 Norma UNI-CEI La norma distingue due macro aree di attività, con prerogative diverse: l EGE settore industriale (con particolari competenze finalizzate ad applicazioni industriali e processi produttivi) e l EGE settore civile (con particolari competenze finalizzate agli utilizzi civili e della pubblica amministrazione). Come nel caso della norma sulle ESCO, la prima motivazione per una norma sugli esperti in gestione dell energia (EGE) è la richiesta da parte del mercato di poter dimostrare le competenze acquisite sul campo. Ciò permette di certificare l esperienza e le capacità degli energy manager e degli altri professionisti che operano nel settore dell energia. La certificazione EGE può essere rilasciata da qualunque struttura ottenga l accreditamento presso Accredia (ex Sincert) secondo la norma ISO 17024, rispettando i requisiti indicati nelle norme UNI CEI e UNI CEI

26 D.Lgs 102/2014 sull efficienza energetica Attuazione della direttiva 2012/27/UE sull efficienza energetica, che modifica le direttive 2009/125/CE e 2010/30/UE e abroga le direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE. La Direttiva 27 impone un risparmio energetico pari al 20% dei consumi di energia primaria rispetto alle proiezioni del Per cogliere appieno tutte le possibilità di risparmio energetico la direttiva 27 riconosce i sistemi di gestione dell energia quale strategia vincente adottabile dalle imprese al fine di incrementare la loro competitività. 51 Ruolo dell ENEA ENEA svolge il controllo sul 100% delle diagnosi svolte da auditor interni all impresa. l ENEA istituisce e gestisce un registro informatizzato delle imprese obbligate e svolge i controlli che dovranno accertare la conformità delle diagnosi energetiche le PMI energivore sono soggette all obbligo di sottoporsi a diagnosi energetica ogni quattro anni Il recepimento della direttiva 27, prevede l obbligo per le grandi imprese di effettuare un audit energetico di elevata qualità entro il 5 dicembre 2015 e successivamente ogni 4 anni L obbligo decade per tutte le aziende che hanno adottato sistemi di gestione conformi alle norme ISO

27 Con il D.Lgs 102/2014 viene anche varato un Fondo Rotativo per finanziare la riqualificazione di edifici basata su interventi di efficienza energetica. Il fondo rotativo nazionale per l efficienza energetica è composto da più parti: 1. Fondo di garanzia. 2. Fondo per erogazione di investimenti con diverse forme milioni a fondo perduto per la PA Milioni nel fondo rotativo del Mise destinati a finanziare edifici residenziali milioni azioni di formazione e di informazione milioni per agevolare le PMI ad effettuare Diagnosi energetiche per valutare gli investimenti in efficienza energetica. Molta attenzione comunque al controllo degli investimenti in efficienza energetica della pubblica amministrazione: Enea dovrà infatti vigilare sulla qualità degli investimenti e pubblicare su un apposito portale web i dati di consumo energetico conseguiti Il Fondo concederà garanzie, su singole operazioni o su portafogli di operazioni finanziarie ed erogherà finanziamenti, direttamente o attraverso banche e intermediari finanziari, inclusa la BEI. 53 L Energy Management L E.M. è un attività all interno di un impresa (produttiva, commerciale) che propone, progetta e gestisce un sistema di rilevamento dei consumi di energia, ne verifica la qualità (efficienza) e promuove, ove opportuno, progetti di riduzione dei consumi o di auto-produzione di energia termica o elettrica. Ciò avviene attraverso 5 momenti: 1. Effettivo, efficace ed efficiente controllo dei consumi energetici 2. Definizione degli obiettivi aziendali in campo energetico 3. Sviluppo di una strategia di gestione dell energia in azienda 4. Motivazione del management aziendale nei confronti dei temi energetici 5. Formulazione di una dettagliata strategia in campo energetico 54

28 L Energy Manager L ENERGY MANAGER (EM) è la persona responsabile per la gestione dell energia all interno di un organizzazione. Tale posizione è una posizione chiave all interno della direzione generale, pertanto il rapporto con la direzione generale dell azienda rimane diretto. Anche se il compito più importante dell energy manager (EM) è di organizzare un consumo energetico più efficiente possibile, è comunque necessario prendere in considerazione anche gli aspetti economici. 55 L Energy Manager A causa della variabilità dei costi energetici associati alle diverse unità di consumo e alla discrepanza tra le quantità di energia e i servizi ordinati e realmente consumati, i suggerimenti dell EM riguardo alla fornitura energetica sono fondamentali per assicurarsi che l azienda ottenga gli accordi di fornitura più vantaggiosi. L EM deve essere ben informato in merito a programmi di sovvenzioni offerti dall UE e dal governo centrale e locale, e consigliare il direttore generale in merito alle misure d investimento. L EM dovrebbe anche essere in grado di dare informazioni su tematiche quali la Carbon Tax e le misure pro-kyoto. 56

29 ... di conseguenza, l Energy Manager ha queste funzioni-chiave: 1. Dialogare con i responsabili operativi senior dell organizzazione in modo che gli obiettivi aziendali sulla qualità inglobino anche gli obiettivi sulla gestione energetica. 2. Assicurarsi che l organizzazione aziendale si adegui ai cambiamenti della normativa e della legislazione in campo energetico e anche queste funzioni-chiave: 3. Strutturare un sistema informativo che consenta a tutti i responsabili operativi di essere periodicamente messi al corrente sugli obiettivi e sull attuazione dei compiti del loro settore in campo energetico. Lo scopo di ciò è il rafforzamento della cooperazione e del senso dello sforzo collettivo necessario per raggiungere questo tipo di obiettivi. 4. Aggiornare regolarmente i dati sui consumi mediante apposite check-list. 5. Organizzare ed animare un gruppo di lavoro sull energia tra i dirigenti centrali e i responsabili operativi. 58

30 L E. M. ha, inoltre, queste opportunità/responsabilità: 1. Gestione contratti forniture energetiche. 2. Costruzione del bilancio energetico aziendale. 3. Studio di interventi di risparmio energetico. 4. Progettazione di impianti di produzione alternativa di energia elettrica e termica. 5. Formazione personale in campo legislativo e normativo per quanto riguarda produzione ed utilizzo di energia. 6. Terzo responsabile nella conduzione degli impianti di generazione di energia mediante combustione (serve speciale abilitazione!) 59 IL MANSIONARIO dell ENERGY MANAGER Si trova nel sito di riferimento è quello della F.I.R.E. ( Federazione Italiana per l'uso Razionale dell Energia ) : La nomina dell EM è obbligatoria (art. 19 della Legge 10/1991) per industrie con consumi energetici > tep/anno e con consumi > tep/anno per i soggetti del terziario e della Pubblica Amministrazione In realtà, in molte situazioni, l E.M. non è che il responsabile della manutenzione e/o della sicurezza a cui vengono affidati anche compiti di risparmio di energia

31 Un (nuovo) campo d azione dell EM è quello di fare rete con altri responsabili dell energia di aziende appartenenti: Allo stesso settore Alla stessa area industriale/artigianale Allo stesso distretto (filiera) Allo stesso palazzo o blocco uffici A Enti locali territoriali contermini si pensi alle azioni di realizzazione di impianti cogenerativi o all isolamento a cappotto di un isolato uffici o a una rete di TLR alimentata a biomasse 61 e finalmente: La diagnosi energetica! La diagnosi energetica (o audit energetico) si prefigge l individuazione di una serie di interventi i quali, una volta attuati, concorrono alla minimizzazione degli esborsi per l acquisto di fonti energetiche. Tale scopo è ottenibile attraverso il raggiungimento dei seguenti 4 obiettivi: 1. la razionalizzazione dei flussi energetici significativi 2. il recupero delle energie disperse 3. l individuazione di tecnologie energy saving 4. l ottimizzazione dei contratti di fornitura energetica. 62

32 Per diagnosi energetica si vuole intendere, quindi, tutta una serie di operazioni aventi l'obiettivo di individuare le opportunità di risparmio energetico presenti in azienda. Le procedure da espletare sono le seguenti: - Analisi del processo produttivo/servizi Suddivisione del processo di produzione in singole linee o reparti, nonché scomposizione di ciascuno in fasi elementari rappresentate da un singolo apparecchio o da un gruppo di apparecchi simili. - Analisi dei Flussi di energia Per ogni linea di produzione vanno individuati e misurati i flussi dei principali vettori energetici, quali vapore, acqua calda, aria compressa, energia elettrica, combustibili, etc., in entrata ed in uscita da ogni singola fase di processo. - Verifiche sui Generatori Si devono anche determinare i rendimenti di trasformazione dell'energia nelle centrali termiche, nelle cabine elettriche di trasformazione, nelle centrali di produzione di servomezzi, etc Verifica dei Flussi di massa Per ogni linea di produzione vanno valutate le quantità di materie prime in entrata e di prodotti in uscita da ogni singola fase del processo. - Calcolo del Bilancio energetico e di massa Calcolare, analiticamente e fase per fase, il bilancio di energia IN e OUT per ricavare il consumo specifico di energia riferito all'unità di produzione di fase e di processo. Ripetere il bilancio per i materiali (bilancio di massa). L aspetto fisico della diagnosi implica la possibilità di misurare. Pertanto, laddove e frequentemente la strumentazione permanente (contatori, misuratori di livello elettronici, misuratori di flusso, ecc.) è scarsa o inaffidabile, occorre provvedere con strumenti portatili o con l inserimento di idonea strumentazione nei quadri di distribuzione e comando e in campo. 64

33 Se non sei in grado di misurarlo, non puoi conoscerlo e non puoi amarlo... Qualora non siano disponibili sistemi più sofisticati si va: dal Termometro a contatto alla Termocamera IR dalla Pinza amperometrica al Multimetro dal Misuratore portatile domestico di kwh al Multimetrooscilloscopio-registratore dal Cronometro-e-triplo-metro al Flussimetro a ultrasuoni portatile dallo Stetoscopio (attenti all udito!) all Analizzatore vibrazioni 65 Parallelamente si procederà con: - Raccolta fatture energetiche Analisi delle fatture dei fornitori di energia elettrica e dei combustibili per ricavare il quantitativo totale di energia acquistata in azienda. - Raccolta dati di produzione Per definire con precisione i volumi di produzione riferiti esclusivamente al medesimo periodo delle fatture, possibilmente per un periodo di un anno o ben rappresentativo dell'intero ciclo produttivo. - Calcolo degli indici (indicatori) di consumo energetico Rapportare i consumi di energia ai relativi volumi di produzione in modo da valutare gli indici di consumo per unità di prodotto. - Confronto degli indici Confrontare gli indici ricavati analiticamente con quelli desunti dai dati globali d'acquisto dell'energia e dagli eventuali utilizzi interni di combustibili (ove significativo) per verificare l'accuratezza dell'analisi eseguita. 66

34 Insilaggio materie prime Fabbrica laterizi - Consumi energia elettrica Fase di lavorazione Ricostruzione dei consumi di elettricità Potenza motore Potenza totale Calcolo ore funzionam. al C.N. apparecchiatura n kw kw ms/a gg/ms h/g totale ore coeff.carico C.C. kwh % ventilatore , , pompa riciclo acqua , ,9 455 pompa di rilancio , ,9 455 compressori aria , , ,73% Preparazione impasto agitatori vasche ,5 22 3,5 885,5 0, pompe rilancio , , pompe rilancio , , pompe vagli , , agitatori vasche , , pompe filtri vasche , , mulini , , agitatori vasche , , pompe , agitatori vasche , , agitatore , , ventilatore spray drier , ,16% Altri Reparti ,00% Perdite ,00% TOTALI ,00% 67 Ricostruzione dei consumi di metano Cottura Consumi energia termica Potenza Potenza termica Calcolo ore funzionam. al C.N. totale Fase di lavorazione nominale apparecchiatura n kw kw ms/a gg/ms h/g totale ore coeff.carico C.C. 9,593 Consumo metano Nm3 /anno % forni grandi , , ,4% forni piccoli , , ,9% Totale ,3% Essiccaz. essiccatoi vetrato , , Totale ,8% Centrale termica caldaia ambienti e acs , caldaia vapore processo , , caldaie riscaldamento , Totale ,7% Servizi generatore per spray drier , generatore aria calda , aerotermi piccoli , aerotermi grandi , Totale ,3% TOTALI % 68

35 69 La prova del nove: Verifica acquisizione dati Nel caso i consumi calcolati non siano compatibili con i consumi in fattura o gli indici non siano confrontabili, è necessario approfondire il rilievo dati utilizzando, eventualmente, una strumentazione più adeguata. Va poi ripetuta l'intera procedura fino alla convergenza degli indici di consumo specifico. Confronto fra gli indici Confronto fra indici aziendali e indici di riferimento e "classifica" dei reparti/linee/ apparecchiature per le quali lo scostamento è più marcato (bench marking). 70

36 Si può quindi passare alla parte propositiva-migliorativa : - Interventi di risparmio energetico/innovazioni tecnologiche Per i reparti energeticamente scadenti si individuano gli interventi migliorativi da apportare al fine di ridurre il consumo energetico e si calcolano le variazioni dei consumi rispettivamente a livello di reparto/linea e di azienda. - Analisi costi-benefici Sulla base degli interventi individuati si valutano gli investimenti da effettuare e i risparmi in termini economici per calcolare la redditività delle proposte. - Organizzazione della graduatoria secondo indici economici Tutti gli interventi che sono risultati realizzabili dal punto di vista tecnicoeconomico sono ordinati secondo indici di convenienza economica. - Realizzazione degli interventi Una volta realizzato l'intervento si procede a ricalcolare tutti i bilanci e gli indici ripartendo dall'inizio e verificando a posteriori tutte le ipotesi formulate nella diagnosi energetica. 71 Gli interventi migliorativi potranno essere di tipo: organizzativo gestionale operativo manutentivo (ordinario o straordinario) con modifiche (minori) con ristrutturazione o con nuovi impianti Lo studio di fattibilità dovrà comprendere: INFINE: - progetto di massima - analisi tecnico-economica - impatto ambientale - autorizzazioni richieste - istruttorie per domande di contributo e finanziamenti - Impostazione della contabilità energetica (di mantenimento), ovvero di: tabelle, grafici e modelli al fine di controllare, periodicamente, l'andamento dei consumi energetici sia a livello di apparecchiatura/linea/reparto sia di azienda. 72

37 Qualità, sicurezza e risparmio energetico a) Sicurezza: cosa fare: Sulla Sicurezza non si scherza (più)... a) DPR 547 del 27/04/1955 b) D.Lgs 626 del 19/9/1994 c) D.Lgs 494 del 19/8/1996 cantieri temporanei o mobili d) D.Lgs 257 del 19/11/2007 sull esposizione ai campi elettromagnetici e) D.Lgs 81 del 09/04/2008 (sostituisce il 626)... e neppure sugli impianti a) Legge n. 46 del 05/03/1990 (direttiva macchine) b) DM n. 37 del 22/01/2008 di sostituzione della 46/90 73 Qualità, sicurezza e risparmio energetico b) Sicurezza e salubrità del posto di lavoro a) Tubi che scottano >>> sto perdendo energia termica! b) Fuoruscite di impasti, liquidi, polveri >>>> energia persa nei prodotti e spesa ulteriore di energia per pulire e disinquinare c) Pavimenti scivolosi causa perdite d olio o soluzioni saponose d) Vetri sporchi: affaticamento della vista, necessità di illuminazione artificiale e) Giunti e trasmissioni disallineate o squilibrate >>>> pericolo! f) Ambienti esageratamente caldi o freddi g) Rumori inutili da perdite di aria compressa, bocchette di aspirazione, lamiere allentate che vibrano (e poi si spaccano e devo fermare le macchine) h) Incidenti/infortuni: (tocchiamo ferro!) non è certo il problema maggiore, ma comunque perdo anche energia 74

38 Qualità, sicurezza e risparmio energetico c) Sicurezza e salubrità dell ambiente circostante a) Rumori molesti >>> (attriti fuori controllo, sfiati, vetri rotti) b) Fumi, polveri, odori >>> perdite dal processo, cattiva combustione c) Scarichi di reflui inquinati (inquinanti) >>> perdita di materie prime e additivi, oltre che inquinamento Cosa fare: c) Alcune cose vanno fatte per motivi di sicurezza e tutela ambientale: adesso c è un argomento in più! d) Per altri cose: valutare attentamente i costi nascosti e le esternalità: pulizie, incidenti, assicurazioni, conflitti sociali e) Chiusura cicli più stretta possibile 75 Qualità, sicurezza e risparmio energetico d)sicurezza personale 1) Attenzione: certi controlli non possono che essere fatti a macchine in movimento!! 2) Non infilatevi dove non sapete bene se ci sono pericoli nascosti (apparecchiature in tensione, vapore alta pressione, gas tossici) 3) Abbigliamento adatto, niente capelli sciolti né cravatte e foulard 4) Usate occhiali, guanti ed elmetto e, se del caso, mascherina e imbragatura 5) Avvisate almeno un collega delle vostre intenzioni 6) Non andate da soli in luoghi pericolosi (scale portatili) 7) Tenetevi in contatto radio (dispositivo uomo morto ) 8) Lasciate fare agli specialisti 76

39 D.M. 37/2008: disposizioni in materia di installazione degli impianti all'interno di edifici Il Decreto del MSE del 22/01/2008, n 37 "Regolamento concernente l'attuazione dell'articolo 11- quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attività di installazione degli impianti all'interno di edifici" (pubblicato in G.U. n. 61 del ) è entrato in vigore il 27 marzo Di fatto il DM 37/2008 sostituisce la legge 46/90; infatti alla stessa data sono abrogati (ai sensi dell art. 3, comma 1, del decreto n. 300, convertito con modifiche dalla legge n. 17): il regolamento di cui al D.P.R. 447/91, gli articoli da 107 a 121 del D.P.R. 380/2001, la L. 05/03/1990, n. 46 ad eccezione dell art. 8 (Finanziam. dell attività di normazione tecnica), art. 14 (Verifiche), art. 16 (Sanzioni), le cui sanzioni trovano applicazione in misura raddoppiata per le violazioni degli obblighi previsti dallo stesso regolamento. In base alla detta normativa: fino al 26 marzo 2008 la dichiarazione di conformità deve essere rilasciata sul "vecchio modulo" (DM ); a partire dal 27 marzo 2008 la dichiarazione di conformità va rilasciata sui nuovi moduli, previsti dagli allegati I (imprese installatrici) e II (uffici tecnici interni delle imprese non installatrici) del D.M. 37/ Strumenti di visualizzazione e gestione dei dati energetici e di processo 78

40 I diagrammi P&I Piping and Instrumentation a) Sono diagrammi di concezione specifica e visualizzazione del sistema di misura e controllo b) Descrivono i componenti principali dell impianto e le loro connessioni. Riportano anche i componenti del sistema di controllo specificandone le funzioni c) La simbologia utilizzata è definita a livello internazionale da ANSI (American National for Standards Institute) e ISA (Instrument Society of America) fin dal 1984, ma non vi è completa uniformità di simbologia tra settore e settore e tra livelli di progettazione. d) Ogni strumento o funzione da identificare è contrassegnato da un codice: TIC 103 Prima lettera lettere successive numero dell anello (loop) La prima lettera indica la variabile misurata o controllata Le lettere successive identificano la funzione dello strumento 79 I diagrammi P&I prima lettera : A = composizione chimica E = tensione F = portata (flow rate) I = corrente J = potenza L = livello P = pressione T = temperatura Z = posizione I diagrammi P&I lettere successive : R = registratore I = indicatore (locale) V = valvola E = elemento primario di un sensore di misura C = controllore o regolatore A = generatore di allarme S = commutatore/interruttore T = Trasmettitore Y = azione (fisica) specificata da un blocco funzione 80

41 I diagrammi P&I Esempi: Es.: PI = indicatore di pressione; TC = controllore di temperatura (termostato) altre lettere definiscono altre caratteristiche dell elemento considerato. PVC = valvola di controllo pressione Combinazioni tipiche: Regolatori: PC (di pressione) ; PRC (registratore/controllore di p.) ; PIC (con indicatore) Dispositivi di lettura pressione: PR (registratore) ; PI (indicatore) Interruttori: PSH = interruttore alta pressione; PSL ; PSHL Trasmettitori: PT = di pressione ; TT = di temperatura Sensori: PE = rilevatore di pressione (elemento sensibile, es.: membrana) 81 I diagrammi P&I - Identificazione dei tipi di reti (linee) 82

42 I diagrammi P&I Simbologia linee (esempio di non uniformità) Altri simboli ricorrenti 83 84

43 85 86

44 Esempio di circuito di controllo aria compressa Pressure transmitter + pressure controller + position controller + position actuator + position transmitter 87 I diagrammi di flusso (flow chart) flow chart logica di un calcolo iterativo (fattoriale) 88

45 Impianto di selezione del vetro da raccolta monomateriale e VetroLattine flow chart Cernita manuale iniziale A discarica inerti ACCETTATO SCARTO SCARTO Selettore ottico Macinazione A discarica inerti ACCETTATO Separatore magnetico Recupero lattine banda st. Alla vetreria Separatore aeraulico Separatore correnti parassite SCARTO Vibrovagliatura ACCETTATO SCARTO Selezione manuale Scarti plastica, carta a discarica Recupero lattine Al Ripassatura alla macinazione A discarica inerti t/a 2-4 % a discarica 6-8 % a recupero inerti per sottofondi Con il lavaggio dei cocci, ulteriore riduzione a discarica: una parte può andare a CDR Impurità (intesa come ceramica) 10 g su kg 89 Business Plan: analisi economico-finanziaria Presupposti: Individuata la proposta tecnica migliorativa nei dettagli, sono necessarie alcune verifiche preventive prima di procedere alle valutazioni tecnicoeconomiche: a) L impianto deve essere realizzabile fisicamente e operativamente: per es. la portanza della copertura è ignota ovvero causerà emissioni pulverulente; b) L impianto non deve interferire (negativamente) con il ciclo produttivo (ospedali, alberghi), con la qualità del prodotto e con le procedure di manutenzione. c) L azienda deve garantire la disponibilità di capitali N.B.: In questo contesto per azienda si intende qualsiasi operatore economico, impresa, istituzione, società di servizi, ecc., che svolge attività con o senza scopo di lucro e che deve render conto ai Titolari, ai Soci, ai Finanziatori o allo Stato, del corretto utilizzo del denaro affidatole. 90

46 Business Plan: analisi economico-finanziaria Esistono alcune circostanze che aumentano la probabilità di ottenere un risultato economico positivo: Precedenti negligenze nella progettazione, realizzazione e conduzione dell impianto di generazione o di utilizzo di energia elettrica e di calore Le dimensioni delle apparecchiature: al crescere delle dimensioni i risparmi aumentano più degli investimenti per effetto scala Le molte ore di funzionamento all anno La vita tecnica utile molto lunga (tecnologia consolidata impianto ben realizzato) Un costo del denaro contenuto: è più redditizio investire nelle FER se il costo del denaro è basso Un costo elevato o crescente dell energia ( /kwh): più è elevato, maggiore è la redditività dell intervento associato La possibilità di accedere a incentivi economici pubblici e/o privati. 91 Analisi costi-benefici Logica dell analisi costi-benefici una qualunque soluzione progettuale deve sempre essere supportata da: analisi tecnica analisi economica Nel condurre l analisi tecnica si possono presentare 3 situazioni: a. un unica soluzione progettuale perché non esistono alternative b. si prospettano più soluzioni, tutte tecnicamente valide c. la soluzione è condizionata da un limite di dimensionamento di un apparecchiatura o di un impianto (ingombro, peso, interconnessione rete esterna.. ) 92

47 La risoluzione delle possibili problematiche nate dall analisi tecnica: verifica della convenienza dell unica soluzione scelta dell alternativa migliore dimensionamento ottimale si concretizza nella ricerca dell ottimale economico. In ogni caso (o quasi) sarà una valutazione di tipo economico (finanziario) a determinare la scelta finale. Interdipendenza delle premesse Si osservi che l analisi di fattibilità economica è basata su delle premesse circondate da incertezze, per es.: futuri cambiamenti nei costi energetici e nei tassi di interesse questo può comportare che i risultati calcolati rientrino in un certo campo di variabilità. D altra parte non tutti i vantaggi di un uso razionale dell energia possono venire espressi facilmente in termini monetari, tuttavia: livelli di confort maggiori, manutenzione semplificata, minimizzazione del rischio, sicurezza di approvvigionamento, ricadute sociali ed ambientali (contesto locale, economia nazionale), possono venire monetizzati e comunque possono influire sulle decisioni in modo significativo. 94

48 Business Plan: analisi economico-finanziaria Inoltre l orizzonte temporale per valutare il ritorno economico degli interventi in campo energetico è più ampio (quindi con vita tecnica più lunga, ma maggiori incertezze) rispetto a investimenti in impianti di produzione, che richiedono ovviamente un rientro dei capitali più veloce. Comunque, negli interventi di risparmio energetico, i costi comparati sono ben individuabili e ricorrenti e sono gli inevitabili costi di approvvigionamento energetico Ogni misura (intervento, azione) in grado di ottenere il servizio energetico desiderato ad un costo inferiore rispetto al costo di approvvigionamento energetico, è una misura economica. 95 Business Plan: analisi economico-finanziaria Caratteristiche dell analisi economica: 1. oggettività 2. applicabilità ad ogni caso 3. validità in ogni contesto economico e politico 4. rigorosità, compatibilmente con l input 5. esplicabilità tramite indici di immediata lettura La logica è quella di confrontare un investimento con i benefici che da questo si attendono, opportunamente contestualizzati e riferiti allo stesso momento temporale (analisi dinamica). 96

49 analisi economico-finanziaria Procedure statiche e procedure dinamiche Procedure statiche I metodi statici per le analisi economiche, che non prendono in considerazione il costo del denaro, non sono complicati e possono essere condotti con poca spesa. Tuttavia sono limitatamente significativi. Pay Back Time In campo energetico, il Tempo di Ammortamento (T.A. o Pay Back Time) è diffuso come metodo statico per ottenere rapide valutazioni. Consiste nel calcolare semplicemente il numero di anni entro i quali gli investimenti sono ripagati dai profitti (risparmi energetici). Fornisce una misura del grado di rischio correlato all investimento: più breve è il periodo di recupero, più economiche diventano le misure adottate. 97 analisi economico-finanziaria Per la valutazione dell ottimizzazione della tecnologia, il T.A. (PBT) è limitatamente appropriato perché i profitti maturati dopo il periodo di ammortamento non vengono riconosciuti. L analisi del tempo di ammortamento non permette alcuna conclusione definitiva circa l efficacia del costo dell investimento. Questo è il motivo per cui è usato per la valutazione del rischio di investimento, e meno per una valutazione economica dello stesso. Il metodo porta ad adottare una categoria preferenziale di soluzioni che consentono il risparmio immediato di un po di energia con investimenti minimi (es: lampadine CFL >>> ritorno economico in 1 3 anni) = pochi, maledetti e subito! 98

50 Esempio di PBT: Impianto solare solo estivo con collettori non vetrati per un camping Superficie totale utile dei collettori = 84 m 2 Energia mediamente erogata da giugno a settembre = 720 kwh/m 2 Costo impianto = 300 /m 2, chiavi in mano Investimento = , IVA compresa Energia effettivamente sfruttata ( giugno settembre) = kwh (85%) Costo metano, con IVA = 1,05 /m 3 Risparmio di metano = m 3 /anno, pari a /anno Risparmio energia elettrica = 35 /a Costo di gestione: 300 /a Risparmio stagionale = FC = PBT = 3,72 anni Senza considerare il risparmio sulle future caldaie più piccole. 99 Business Plan: analisi economico-finanziaria Nel caso di analisi economiche di periodi più lunghi di tempo, è fondamentale che sia tenuto in considerazione il tasso d interesse. I metodi dinamici (su più anni) includono ciò nelle loro analisi, a differenza dei metodi statici (periodo singolo). 100

51 Business Plan: analisi economico-finanziaria 1 - Metodo dell annualità L investimento viene ripartito in rimborsi annuali uguali da sostenere durante gli anni di utilizzo. Il confronto, indicizzato, rispetto al budget annuale consente una prima valutazione del tipo SI/NO Incidenza investimento sul budget complessivo Investire Fare niente 7,00% 6,00% 5,00% 4,00% 3,00% 2,00% 1,00% 0,00% Metodo dell annualità Come calcolare i costi annuali di capitale Tipicamente i costi annuali per gli investimenti unici sono calcolati utilizzando il metodo dell annualità, che consiste semplicemente in una serie di pagamenti uguali in un lasso di tempo specificato: I = C i,n * a i,n I = Investimento ovvero Importo del finanziamento C i,n a i,n = Costo annuale = Fattore di annualità 102

52 1 - Metodo dell annualità Il fattore di annualità a serve a calcolare il valore attuale di un importo annuale che viene pagato per un numero prefissato di anni, n, con un costo del denaro,i, prestabilito. i = tasso di interesse n = numero di anni a 1 1 i 1 i, n = n ( 1+ i) I valori per il fattore di annualità per diversi periodi di tempo e i tassi di interesse sono disponibili come tabelle Metodo dell annualità Esempio di annualità Un isolamento a cappotto costa La sua vita utile è di 20 anni. Il tasso di interesse applicabile attuale è del 5%. Qual è il costo annuale utilizzando il metodo dell annualità? I = C i,n * a i,n ovvero C i,n = I / a i,n 104

53 1 - Metodo dell annualità Fattore di annualità = Σ j=1 n 1/(1+i) j i i i i i i i n 3,0% 3,5% 4,0% 4,5% 5,0% 5,5% 6,0% 10 8, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,46992 Il fattore di annualità è una vita equivalente dell investimento, che invecchia tanto più velocemente quanto più elevato è il tasso di interesse Metodo dell annualità Esempio di calcolo delle annualità Fattore di annualità: a i 1 1, n = 1 = 12, ( ) Costo annuale: ,46 Ci, n= = Che è come dire che l isolamento sarà costato in 20 anni 106

54 1 - Metodo dell annualità Se l interesse applicato fosse del 3% annuo, avrei: I = a = 14,877 C = 3.024,707 e, quindi, un costo a 20 anni di (contro ) 107 Meccanismi di capitalizzazione e sconto Il confronto corretto tra spese e ricavi diversamente distribuiti nel tempo è dato dall interesse, inteso come quota percentuale delle quantità in questione. Sia R questa quantità annua Tra creditore e debitore si conviene quindi che un capitale K0 disponibile in questo momento, equivale ad un capitale maggiore K1 disponibile tra 1 anno, pari a : K1 = K0 + K0 * R = K0 *(1 + R) e, in cascata: K2 = K1 + K1 * R = K0 *(1 + R) + K0 *(1 + R) * R = K0 + K0 * R + K0 * R + K0 * R 2 = = K0 + 2*(K0 * R) + K0 * R 2 = K0 *(1 + R) 2 disponibile tra 2 anni. 108

55 Meccanismi di capitalizzazione e sconto La regola generale della capitalizzazione composta è quindi la seguente : K n = K 0 * (1 + R) n e, al contrario, si definisce la formula per scontare ad oggi un capitale disponibile tra n anni: K 0 = K n /(1 + R) n e il fattore 1/(1 + R) n è detto fattore di sconto (tabellato) VAN Flussi di cassa e Valore Attuale Netto (VAN) (NPV in inglese) Supponiamo: Capitale iniziale = I 0 che dà origine a n flussi di cassa annuali (positivi o negativi) FC 1, FC 2, FC j,..... FC n durante gli n anni di durata dell investimento Per confrontare i flussi FCj con l investimento, dobbiamo attualizzarli: FC 1 /(1+R) + FC 2 /(1+R) FC n /(1+R) n = Σ j=1,n FC j /(1+R) j Si definisce il VAN = Valore Attuale Netto = Σ j=1,n FC j /(1+R) j I 0 FC attualizzato = DCF = Discounted Cash Flow 110

56 2 - VAN Qualora il VAN fosse positivo al termine della vita utile dell investimento, i benefici prodotti avranno un importo scontato (= attualizzato) maggiore dello stesso investimento, quindi la proposta sarà remunerativa e quindi da attuare. Spesso, all inizio, per indeterminatezza dei FC futuri o per semplificazione, si pongono tutti gli FC uguali e la formula si semplifica: VAN = FC * [ Σ j=1,n 1/(1+R) j ] I 0 = FC * (FA) I 0 in cui FA = fattore di annualità funzione solo di n e di R e quindi tabellabile Evidentemente i FC possono essere: Tutti positivi In parte negativi In genere variabili parlando di risparmio e/o produzione di energia 111 Business Plan: analisi economico-finanziaria Tipi di costi e di ricavi da considerare nei Flussi di Cassa (a seconda del tipo di organizzazione) 1. Costi di capitale: per rifinanziare l investimento (interessi o oneri del debito) 2. Costi di consumo: Fonti energetiche: biomasse, elettricità, gas 3. Costi di funzionamento: Manutenzione, staff, assicurazioni, amministrazione (solo extracosti!) 4. Ammortamenti 5. Entrate da vendita di energia, 6. Tariffe incentivanti e/o altre premialità (CV, TEE) 7. Flussi monetari (+ o -) (esborsi anticipati o incassi differiti) 8. Oneri bancari (scoperti di c/c per anticipo IVA e Fornitori) 9. Oneri e benefici fiscali 112

57 Business Plan: analisi economico-finanziaria Investimento Nell investimento vanno inclusi: a) costo netto dell apparato/impianto/struttura isolante, ecc. b) trasporti ed eventuali tasse c) progettazione, montaggi d) avviamento e collaudi e) eventuale mancata produzione f) materiali di scorta, accessori e vanno eventualmente detratti i profitti dalla vendita di materiali, macchinari ecc. dismessi, finanziamenti in conto capitale o interessi 113 Investimento Business Plan: analisi economico-finanziaria Nell investimento vanno poi considerati: A il tempo di ammortamento e, quindi, la vita utile dell investimento scelta tra vita fisica: dopo 15 anni un pullman è un rottame vita tecnica (obsolescenza): dopo 7 anni un pullman è vecchio vita commerciale: dopo 5 anni un pullman vale 1/5 del valore iniziale vita politica: tra 3 anni diventerà proibitivo viaggiare in pullman e va scelta (ragionevolmente) la minore, come orizzonte temporale per calcolare il nº di FC generati dall investimento B l interesse (tasso di sconto) se si ricorre al credito = il più alto tasso debitorio se in autofinanziamento = il più basso interesse attivo 114

58 Business Plan: analisi economico-finanziaria Esempio: caso A: ricorso al credito: 3 linee di credito a tassi del 5,50, 6,30 e 7,25: si presumono già saturate le prime 2 linee di credito e di dover attingere alla terza, a meno di apertura di una linea di credito dedicata; caso B: l imprenditore dispone di 3 attività finanziarie a tasso decrescente (BOT, azioni, altre attività produttive): l imprenditore sacrificherà l attività con il rendimento minore, e così via. Pertanto il VAN consente di confrontare il maggior (o minor) reddito di un uguale capitale investito in diverse operazioni. 115 Business Plan: analisi economico-finanziaria Influenza dell inflazione e dell aumento differenziato dei prezzi 1. Inflazione L inflazione produce (sempre) un aumento generalizzato dei prezzi nel tempo. Un ipotizzato flusso FC, disponibile alla fine del 1º anno, dovrà essere incrementato di una quota dovuta al generale aumento dei prezzi, cioè al fenomeno inflativo. Se f è l inflazione annua, la quota che va ad incrementare FC alla fine del 1 anno sarà: FC * f ed il flusso di cassa alla fine del 1 anno sarà : FC + FC * f = FC *(1 + f) al termine del 2º anno sarà: FC *(1 + f) + FC *(1 + f) * f = FC *(1 + f) 2 e così via. Occorrerà quindi attualizzare questi nuovi flussi di cassa ed il VAN diventerà: VAN = FC * [ Σ j=1,n (1 + f) j / (1+R) j ] I 0 116

59 Business Plan: analisi economico-finanziaria 2. Aumento differenziato dei prezzi Tiene conto di dinamiche di variazione del costo del tipo di beni da acquistare diverse dall inflazione attraverso un indice f : FC *(1+f) diventa FC *(1+f) + FC *(1+f) * f = FC *(1+f)*(1+f ) ed al 2º anno avremo: FC *(1+f) 2 *(1+f ) 2 ed al j-esimo anno sarà: FC *(1+f) j *(1 +f ) j estendendo tali considerazioni alla formula del VAN, otterremo: VAN = FC * [ Σ j=1,n (1+f) j *(1+f ) j /(1+R) j ] I 0 Per valori non troppo elevati di R, f ed f si può ritenere: (1+f) j * (1+f ) j / (1+R) j = 1 / (1 + R - f - f ) j = 1/(1 + i) j in cui: 117 Business Plan: analisi economico-finanziaria in cui: i = R f f rappresenta l effettivo costo del denaro per l imprenditore o tasso di attualizzazione e possiamo scrivere: VAN = FC * [ Σ j=1,n 1/(1+i) j ] I 0 = FC * (FA) I 0 in cui FA è il solito Fattore di Annualità Nel caso più generale di FC, R, f ed f variabili per ogni anno avremo sempre: VAN = Σ j=1,n FCj* (1+f) j *(1+f ) j /(1+R) j I 0 Cfr fg xls 118

60 Business Plan: analisi economico-finanziaria Nel caso di nostro interesse di investimenti per il risparmio energetico e le FER la formula precedente diventa: VAN = Σ j=1,n [ P j * Q j / (1+i) j ] I 0 in cui: P j = prezzo dell energia e Q j quantità risparmiata nell anno j; il costo del capitale è sempre dato da i = R f f in cui f è il differenziale di variazione del costo dell energia rispetto all inflazione. Se P e Q sono considerabili costanti vale la : VAN = P 0 * Q 0 * (FA) I 0 Attenzione, però, a non dimenticare la variazione dei costi di O & M indotta dal nuovo investimento (positiva o negativa) 119 Business Plan: analisi economico-finanziaria ESEMPIO: sostituzione di un generatore di calore Descrizione Prima Dopo Consumo annuo gasolio 100 t 82,35 t rendimento generatore 0,7 0,85 Investimento Costo gasolio 1,25 /kg 1,25 /kg Tasso di sconto = 7 % ; Inflazione = 2,5 % ; Differenziale inflazione gasolio = 1 % Investimento effettuato interamente nel 1º anno Vita tecnica della caldaia = 12 anni Consumo gasolio = 100 * 0,70 / 0,85 = 82,353 t con un risparmio di kg; il relativo FC = * 1,25 = /anno il Tasso di attualizzazione diventa = 7-2,5-1 = 3,5 % ed il FA = 9,663 da cui il VAN = (FC * FA) I 0 = ( * 9,663) =

61 Business Plan: analisi economico-finanziaria Nella pratica finanziaria, in realtà, si preferisce calcolare i costi (e i ricavi) tenendo conto di vari tassi di crescita o di decrescita (produzione FV che diminuisce, costo dell energia che aumenta, costo delle materie prime che aumenta) ma sempre al netto dell inflazione, che, quindi, non viene considerata a riduzione del tasso d interesse. Inoltre per il tasso di attualizzazione si considerano anche i fattori di rischio dell investimento e la stato di salute dell investitore (es.: ESCO) e altri indicatori economici e finanziari. Ne scaturisce un tasso, chiamato con l acronimo anglosassone WACC = Weighted Average Cost of Capital. Il WACC è il tasso minimo che l investimento deve rendere per remunerare i creditori, gli azionisti e gli altri finanziatori. Il WACC è calcolabile facilmente perché viene esplicitato in una formula standard. Come poi alimentare la formula è un altro paio di maniche. In pratica si tiene il tasso di attualizzazione pari al tasso richiesto da un istituto di credito per finanziare l iniziativa ovvero pari al tasso di rendimento atteso dall investitore 121 Business Plan: analisi economico-finanziaria Indicatori economici Per la valutazione immediata e per poter confrontare tra loro diverse opzioni di investimento, si ricorre a indici o indicatori economici: 1. Tasso interno di rendimento (TIR) o IRR 2. Tempo di Ritorno Attualizzato (TRA) 3. PBT (con i suoi limiti già analizzati) 4. Costo dell energia risparmiata (CER) 5. EROEI (Energy Returned On Energy Invested) Con riferimento all ipotesi di realizzare un intervento di risparmio energetico, vediamo l utilizzo degli indicatori più diffusi. Inoltre svolgiamo anche un analisi di sensibilità, cioè vediamo come certe assunzioni influiscono sui risultati, in particolare il costo del denaro e la variazione dei costi dell energia nel tempo. 122

62 Indicatori economici 1 - Tasso interno di rendimento (TIR) = valore di i per il quale il VAN è nullo e se il VAN è > 0 per valori inferiori al TIR allora l investimento è conveniente. VAN , , , , ,0 VAN ,0 0, ,0 TIR 2,47% 3,52% 4,57% 5,62% 6,67% 7,72% 8,77% 9,82% Cfr fg xls Tempo di Ritorno Attualizzato (TRA) = n di anni per i quali il VAN da negativo passa a positivo; l investimento è interessante se il TRA è inferiore al tempo di vita previsto per l investimento VAN , , , , , ,0 0, , , anni ,0 124

63 Business Plan: analisi economico-finanziaria 3 - Costo dell energia risparmiata C er = (I 0 + Σ j=1,n CO&Mj) / Σ j=1,n e j in cui: I 0 rappresenta l investimento iniziale, ovvero solamente il maggior investimento dovuto alla nuova tecnologia adottata) C O&Mj sono i costi annuali di esercizio e manutenzione, dovuti al nuovo investimento, ej sono i kwh o le tep di energia risparmiata nell anno j Esempio: Sostituzione lampade Cfr fg xls I 0 = ; vita utile = 12 anni ; CO&Mi = /anno (minor manut.) Energia risparmiata in 11 anni = kwh/a 11 = kwh Costi non attualizzati nel periodo = (631 11) = da cui: Cer = 0,066 /kwh very OK!! 125 Investimento totale massimo In questo caso (investimenti per il risparmio energetico) il BEP si identifica con la spesa massima che si intende affrontare avendo fissato a priori: il tasso di sconto del capitale il n massimo di anni in cui si intende recuperare l investimento il risparmio energetico (economico) conseguibile con l investimento in questione. La formula, legata sempre alle formule dell attualizzazione di una serie di flussi di cassa distribuiti nel tempo, è la seguente: I 0 = costo di investimento ( ) s = risparmio nei costi ( ) i = tasso di interesse (%) n = tempo di ammortamento (anni) Business Plan: analisi economico-finanziaria I n (1 + i) 1 n i (1 + i) o = S Cfr fg xls 126

64 Calcolo dell investimento massimo possibile Esempio Business Plan: analisi economico-finanziaria Un nuovo inverter farebbe risparmiare ogni anno in costi di elettricità. L investimento deve venire ammortizzato in cinque anni e il tasso d interesse è del 7%. A quanto ammonta il costo massimo accettabile dell inverter? I o 5 (1 + 0,07) 1 = 0,07 (1 + 0,07) = ,6 Quindi tutte le proposte che costano meno di sono convenienti. 127 Riferimenti bibliografici: 1. FIRE-ENEA: dispense dal Corso per Energy Manager Bologna, 02/ Progetto Europeo Eurem-net Corso per Energy Manager gestito per l Italia da Ambiente Italia Srl, Milano, ed. 2008, 2011 e ENEA, Uso razionale dell energia negli edifici residenziali e del terziario, Bologna Nextville (www.nexville.it), (procedure per finanziamenti, agevolazioni, CV, TEE, ecc.) 5. Periodico Ambiente & Sicurezza IL Sole 24 Ore 6. APE Agenzia Per l Energia del Friuli-V.G., corsi e seminari vari 128

65 EFFICIENZA RECUPERO DI ENERGIA RISPARMIO ENERGETICO 129 La regolazione della caldaia Per limitare le perdite a bruciatore acceso: 1. Isolare molto bene tutto l impianto di centrale 2. Regolare la combustione 3. Mantenere pulito il giro fumi e lo scambiatore 4. Ridurre la temperatura dei fumi Per limitare le perdite a bruciatore spento: 1. Chiudere l aspirazione del ventilatore del bruciatore 2. Chiudere la canna fumaria 3. Limitare gli on-off 4. Sostituire la caldaia con una più piccola o il bruciatore con uno meno potente Non dimentichiamoci dei consumi di energia elettrica!! 130

66 Differimento e accumulo dei carichi termici: quando Calore ambiente e acs (bassa temperatura media): a) Riscaldamento ambienti con caldaie a biomassa b) Con caldaie tradizionali quando il carico scende sotto il minimo tecnico c) In caso di guasto al generatore d) Per sola produzione di acs e) Per la copertura del picco invernale Calore di processo: Per punte di richiesta del processo (meglio non vapore sì acqua surriscaldata) In caso di guasto al generatore Non contemporaneità di richiesta da parte del ciclo produttivo 131 Il motore Stirling Il motore Stirling è un motore a combustione esterna, inventato da Robert Stirling nel Il motore funziona a ciclo chiuso utilizzando un gas come fluido termodinamico (solitamente aria, azoto, oppure elio nelle versioni ad alto rendimento). Il motore entra in funzione quando si raggiunge una opportuna differenza di temperatura tra il suo termostato (pozzo) caldo ed il termostato (pozzo) freddo. Una particolarità di questo motore è quella di funzionare senza fare ricorso a valvole: le sole parti in movimento sono il pistone ed il dislocatore che agiscono collegati su una camma a 90 gradi. È probabilmente uno dei più interessanti motori a combustione esterna per la sua bassa manutenzione, la sua silenziosità e la possibilità teorica di raggiungere rendimenti vicini a quello teorico per cicli termodinamici. È possibile utilizzare la luce solare concentrata, ad esempio tramite un concentratore parabolico, per produrre la differenza di temperatura necessaria. 132

67 Risparmio e FER nel settore Civile (Domestico) Energia termica: 1. Isolamento edifici 2. Climatizzazione 3. Produzione di acs 4. Cottura cibi 5. Arredamento Energia elettrica: 1. Isolamento edifici 2. Climatizzazione (estiva in particolare) 3. Produzione di acs 4. Elettrodomestici 5. Illuminazione (anche gratuita) 6. Apparecchiature elettroniche per lo studio, l informazione ed il trattenimento Energia in generale: 1. Gestione rifiuti 2. Gestione acqua 3. Mobilità 4. Alimentazione e stili di vita Grande TV = zero risparmio! 2. Fare correttamente la raccolta differenziata! E non disperdere rifiuti nell ambiente! 3. Corretti utilizzo e manutenzione di frigoriferi e congelatori (riempire gli spazi vuoti con pani di polistirolo + pulizia serpentina); 4. Corretto posizionamento delle unità esterne dei climatizzatori; 5. Spegnere il WIFI quando si è fuori casa e di notte (non muore nessuno!) : fino a 40 kwh di risparmio annuo; 6. Usare i portabottiglie termici da tavola o thermos e non lasciare inutilmente le bottiglie fuori dal frigo! 7. Usare fiamme piccole! Esempi 8. Caldaie a condensazione correttamente utilizzate; 9. Spegnere la caldaietta d estate se si ha un impianto solare termico con resistenza elettrica nell accumulo (boiler); 134

68 9. Super-isolare, dove si può, le tubazioni dell acs e del riscaldamento 10. Montare un filtro meccanico sull alimentazione dell acqua e anche un dolcificatore sulla rete dell acs 11. Caccia spietata a fessure tra telai dei serramenti e muro o tra travi in legno e muri e agli spifferi dalle finestre 12. Ventilazione naturale con estrattori rotanti e botole di intercomunicazione tra locali abitati e soffitta. 13. Utilizzare razionalmente lampade a Led (lumen/watt e temp. di colore) se si devono sostituire lampade CFL o alogene (iodine) 14. Mobilità alternativa 15. (Far) inserire nei Regolamenti edilizi il diritto al sole 16. Favorire (obbligare) il fotovoltaico nei condomini esistenti 135 Risparmio e FER nel settore Terziario: (sanità, istruzione, PP.AA., GDO, Uffici privati, Trasporti, Ristorazione, Commercio, Turismo, ecc.) Polverizzazione e atipicità di alcuni settori (piccoli esercizi, turn-over folle ) Strutture pubbliche quasi sempre pachidermiche (= maggiori costi) Strutture pubbliche: innegabili problemi di non corretta amministrazione Attualmente grandi opportunità per : l illuminazione, la climatizzazione, anche in geotermia a bassa entalpia la mini e micro-cogenerazione le biomasse 136

69 Risparmio e FER in Agricoltura: agricoltura, boschicoltura, allevamento pesca (e allevamento) Emissioni da allevamenti Inquinamento da fertilizzanti e antiparassitari Emissioni da Trasporti (km 0!) Gestione delle quote e delle eccedenze Ovviamente grandi opportunità per biomasse, FV ed eolico 137 Risparmio e FER nel settore Industriale: Industrie primarie (estrattive) Industrie di processo Industrie manifatturiere In generale le prime 2 tipologie NON hanno bisogno di EGE esterni La propensione al risparmio dipende dall incidenza del costo dell energia sul valore aggiunto. La opportunità ad investire in risparmio dipendono dalle dimensioni dell azienda e dal settore in cui opera (anche per motivi commerciali). 138

70 Interventi sull impianto elettrico 1. Differimento carichi 2. Rete di distribuzione 3. Rifasamento 4. Usi elettrici impropri 5. Gestione trasformatori 6. Gestione dei motori 7. Gruppi statici di continuità (UPS) 8. Gestione impianto aria compressa 9. Illuminazione 10. Office automation e servizi 11. Gestione del contratto di fornitura elettrica 12. Auto-produzione 13. Gestione produzione del freddo Differimento dei carichi elettrici Consiste nello spostare in momenti diversi della giornata o del turno di lavoro l avviamento e l utilizzo di determinati macchinari in relazione a: costo dell energia (fasce orarie) effettiva necessità di funzionamento possibilità di accumulare energia termica o altri vettori (aria compressa) possibilità di spostare i cicli produttivi (filatura) In genere si tratta di spostare in ore vuote quei carichi elettrici non indispensabili al ciclo produttivo Ulteriori Benefici: maggiori rendimenti delle macchine termiche e frigorifere (di notte) minor carico sulla rete interna di distribuzione = ulteriore minor consumo e minor sfasamento (vedi oltre) 140

71 2 Rete di distribuzione - dimensionamento Le perdite di energia sulle linee elettriche interne a stabilimenti industriali assumono valori non superiori al 5 6% dell energia elettrica trasmessa (valori tipici: 2 3%). Per Norma tecnica la caduta di tensione nella rete non deve superare il 4 %. Però, nella realtà di molte attività produttive o del terziario l utilizzo dell energia elettrica cresce rispetto all assetto iniziale; ciò comporta a volte che le linee di distribuzione vengano sovraccaricate per molte ore della giornata. Nel fluire attraverso i circuiti, la potenza P non si conserva: una parte va in calore per effetto Joule: P = R * I 2 in cui : R è la resistenza in un conduttore [Ω/m] = ρ / s l, ρ = resistività specifica del materiale del conduttore [Ωmm 2 /m] s = sezione del conduttore l = lunghezza del conduttore RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI Cos è lo sfasamento : L energia elettrica è normalmente prodotta e fornita all utenza in un sistema a corrente alternata, cioè con una modalità di produzione dell energia che viene opportunamente rappresentata con due grandezze vettoriali, tensione e corrente, variabili ciclicamente nel tempo, caratterizzate da una freccia di lunghezza proporzionale alla quantità di tensione o corrente e da un angolo tra le due frecce (vettori). L alternanza della generazione implica una variazione armonica nel tempo dei vettori tensione e corrente e, quindi, della potenza. Se il vettore tensione ed il vettore corrente sono sfasati (e lo sono praticamente sempre) la Potenza generata avrà una componente Attiva ed una Reattiva. L angolo formato tra il vettore tensione ed il vettore corrente è chiamato Φ ed il suo coseno diminuisce all aumentare dello sfasamento; per questo si dice comunemente che una rete ha un cos Φ basso, per dire che è sfasata e occorre rifasarla. 142

72 3 - RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI 3 - RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI Da notare che nelle centrali elettriche deve essere prodotta tutta la potenza, sia quella attiva che quella reattiva, generata presso le utenze e che non produce lavoro utile! Utilizzatori che generano sfasamento: Motori elettrici Variatori di velocità in corrente continua Inverter Trasformatori Computers Lampade con trasformatore di alimentazione (e non rifasate singolarmente) 143 Esempio 3 - RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI In funzione della logica di rifasamento si distinguono le seguenti soluzioni: distribuito a gruppi centralizzato 144

73 3 - RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI La struttura di prezzo dell energia elettrica (clienti finali non domestici) PENALE REATTIVA Viene pagata solo sulle fasce F1 e F2 secondo i seguenti valori espressi in cent /kwh: Le penali vengono applicate per contratti di fornitura > 15 kw RIFASAMENTO dei CARICHI ELETTRICI Per migliorare il cos φ si può agire con una serie di accorgimenti tecnici quali: 1. usare motori e trasformatori correttamente dimensionati 2. non lasciare motori e trasformatori in funzione senza carico Se ciò non fosse sufficiente occorre rifasare con: 1. inserimento in parallelo ai motori delle batterie di condensatori (carichi capacitivi) in configurazione di triangolo o stella 2. utilizzo di motori sincroni (condensatori rotanti) senza carico applicato. E quindi importante ricordare che il rifasamento è un valido mezzo per il risparmio energetico, che presenta spesso un PBT inferiore a 3 anni. 146

74 4 Usi elettrici impropri in generale riguardano l utilizzo dell energia elettrica per produrre calore a bassa e a media temperatura: scaldabagni elettrici forni di riscaldo e asciugatura Talvolta si possono evitare usi elettrici nella climatizzazione: (ventilazione naturale, raffrescamento naturale, raffr. adiabatico) 1. Evitare la conversione dell energia elettrica in calore 2. Se fosse indispensabile, e se le tariffe applicate lo consentono, sfruttare le fasce orarie vuote, in cui costano poco il kw ed il kwh 3. se è necessaria una regolazione fine della temperatura possibile solo con resistori elettrici fornire il calore di base con combustibili tradizionali ed il calore di regolazione con l elettricità Gestione dei motori elettrici Tipi di motori Motori asincroni Motori sincroni Motori a corrente continua Motori speciali (brushless, a magneti permanenti) Evoluzione Motori asincroni: i più diffusi, sono moderatamente controllabili in velocità e coppia con soluzioni elettromeccaniche (stella-triangolo, reostati) in via di estinzione, ma sono rinati con l utilizzo degli inverter Motori sincroni: consentono un controllo perfetto della velocità fissa di progetto e non necessitano di rifasamento (autorifasanti) Motori (dinamo) a corrente continua: prima evoluzione per variare in continuo la velocità e con eccezionale coppia all avviamento. Motori speciali: brushless, a magneti permanenti (vedi oltre) 148

75 Motori Brushless Il motore brushless è un motore elettrico ad eccitazione indipendente. A differenza di un motore a spazzole, non ha bisogno di contatti elettrici striscianti sull'albero motore per funzionare (da qui il nome). La commutazione della corrente circolante negli avvolgimenti, infatti, non avviene più per via meccanica (tramite i contatti striscianti), ma elettronicamente. Vantaggi principali: Possono avere gli stessi pregi dinamici di una macchina a c.c. senza però gli oneri derivanti dalla commutazione Non necessitano di spazzole e collettori Struttura compatta Prestazioni in termini di coppia e velocità migliori Svantaggi principali: Costo elevato (dovuto anche al controllo elettronico) 149 Motori a magneti permanenti VANTAGGI Rendimenti elevati in tutta la gamma Prestazioni uniformi nel range di utilizzo Cos φ elevati (ridotte perdite nei cavi) Costo elevato LIMITI Sovravelocità e sovraccarichi Smagnetizzazione in caso di temperature di esercizio o correnti smagnetizzanti troppo elevate Alimentazione solo da inverter (possibile da rete solo con motori LSPM Line Start Permanent Magnet ) Rischio materie prime: processo di estrazione delle terre rare molto complesso e costoso 150

76 Classificazione dei motori elettrici Le nuove classi IE definite dalla nuova norma IEC :2008 si basano sul metodo di prova IEC del Settembre Sulla base dello stesso criterio della precedente norma, vengono individuate delle differenti classi: IE1 = rendimento standard (paragonabile a EFF2) IE2 = alto rendimento (paragonabile a EFF1) IE3 = Premium Efficiency IE4 = super premium efficiency Super premium efficiency* IE4 Super premium efficiency Premium efficiency High efficiency Standard efficiency IE3 IE2 IE1 Premium Comparable to EFF1 Comparable to EFF Gestione dei motori elettrici Convenienza della sostituzione in cui: C eff C std P k h c u η eff η std = costo del motore alta eff. = costo motore standard = Potenza nominale = fattore di utilizzazione (LF) = ore / anno di funzionamento = costo energia elettrica = rendimento motore efficiente = rendim. motore standard 152

77 6 - Gestione dei motori elettrici Esempio: Potenza = 15 kw Costo motore standard = 1000 efficienza mot. st. = 0,88 Costo motore efficiente = 1250 eff. mot. eff. = 0,92 Ore di esercizio = 1920 h/anno Coeff. di carico medio = 0,75 Costo dell energia = 0,11 /kwh PBT = Pay Back Time = 2,13 anni Gestione motori - Azionamenti a velocità variabile Gli azionamenti elettrici sono composti da un sistema di regolazione e da un motore A seconda del tipo di motore si utilizza il sistema di regolazione piu consono: 1. Inverter: utilizzato per i motori asincroni, molto diffusi e meno costosi modulazione di tensione e frequenza ottimi rendimenti 2. Convertitori/regolatori: utilizzato per i motori in c.c., molto più costosi, ma più compatti modulazione di tensione e frequenza bassa efficienza, molte armoniche Le armoniche generate dagli azionamenti possono danneggiare i condensatori di rifasamento e vanno accuratamente filtrate 154

78 Vantaggi 6 - Gestione motori - Azionamenti a velocità variabile protezione dai sovraccarichi e stallo facilita di installazione si eliminano attuatori a valle (es: valvole motorizzate per limitare il flusso ecc) eliminazione degli stress meccanici agli impianti Svantaggi possono generare armoniche devono essere calibrati alle caratteristiche meccaniche questione dell affidabilità Soprattutto nei motori a velocità variabile deve essere controllata e garantita una adeguata ventilazione, anche mediante servo-ventilatori con motore indipendente. Poiché all aumentare della temperatura aumenta la resistenza negli avvolgimenti, aumenta la corrente a parità di potenza, quindi aumentano i consumi! Gestione dei motori elettrici Applicazioni: Tutte quelle che prevedono una variabilità del carico del motore e/o un controllo della velocità e della coppia molto accurati, ad esempio: pompaggi ventilazioni compressori motori comando in industrie di processo Pertanto: Impianti di climatizzazione Produzione aria compressa Teleriscaldamento Estrazioni fumi e polveri Impianti di sollevamento Acquedotti Impianti di depurazione Macchine utensili a controllo numerico 156

79 Regolazione della portata con metodi non dissipativi H = prevalenza totale da superare curva caratteristica dell impianto Gestione dei motori elettrici Esempio. Ventilatore di una UTA (Unità Trattamento Aria) da 11 kw potenza 15 kw costo energia 0,11 /kwh costo inverter, montato 1.150,00 carico medio di utilizzo senza inverter 90% carico medio di utilizzo con inverter 55% ore/anno di funzionamento 2400 efficienza inverter 96% energia assorbita senza inverter Energia assorbita con inverter ,00 kwh/anno ,00 kwh/anno risparmio annuo 1.295,25 PBT 0,89 anni 158

80 Gestione dei motori - avvertenze Valutare l opportunità di sostituire un motore obsoleto oppure che ha necessità di manutenzione: in questi casi, se si opta per un motore a maggiore efficienza, nel calcolo del PBT va imputata solamente la differenza di costo rispetto al motore standard oppure al suo riavvolgimento. Nel caso di applicazione di un inverter andrebbe valorizzato anche: il minor logorìo del macchinario, la diminuzione di carico sulla rete di distribuzione, la possibilità di recuperare energia in fase di riduzione di velocità (frenata) il minor rumore ma bisogna prestare attenzione al raffreddamento del motore stesso! Risparmio energetico nell illuminazione Argomenti: a) Concetti-base b) Parametri fondamentali c) Caratteristiche prestazionali dei vari tipi di lampade d) Orientamento al risparmio energetico e) Esempi Come stabilito dalla Direttiva ErP N.2009/125/CE e concernenti Regolamenti attuativi N. 245/2009/CE e 347/2010/UE, con decorrenza 13 aprile 2015 non sarà più possibile da parte delle aziende produttrici la prima immissione sul mercato delle lampade a vapori di mercurio. 160

81 Illuminamento 9 - Risparmio energetico nell illuminazione L'illuminamento è pari al rapporto fra il flusso luminoso incidente ortogonalmente su una superficie e l'area della superficie che riceve il flusso, quindi una densità di flusso: L = df/da L'unità di misura dell'illuminamento è il lux (lm/m 2 ). Il lux è definito come il flusso luminoso emesso da una sorgente luminosa (situata al centro di una sfera) con una intensità luminosa di 1 candela che illumina una superficie di 1 mq (fig.1). L'illuminamento varia con l'inverso del quadrato della distanza dalla sorgente luminosa (fig. 2). fig. 1 fig Risparmio energetico nell illuminazione Indice di Resa Cromatica (IRC) Contraddistinto dalle sigle IRC oppure Ra, ovvero CRI (colour-rendering index) è un indicatore che quantifica, in una scala da 0 a 100, la capacità di una sorgente luminosa di rendere fedelmente i colori reali. Al crescere dell IRC, cresce anche la resa cromatica. Per l illuminazione di ambienti interni occupati per molte ore al giorno (abitazioni, luoghi di lavoro, ecc.), si consiglia di utilizzare lampade con un indice di resa cromatica non inferiore a 80. Insieme alla temperatura di colore, la resa cromatica è uno dei parametri che più propriamente determinano la qualità della luce emessa da una sorgente luminosa. 162

82 Temperatura di colore La temperatura di colore della radiazione di una lampada è la temperatura (in gradi Kelvin), alla quale deve essere portato un corpo nero affinché emetta una radiazione di colore uguale. "In fisica un corpo nero è un oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente (e quindi non ne riflette). Il corpo nero, per la conservazione dell'energia, irradia tutta la quantita di energia assorbita (coefficiente di emissività uguale a quello di assorbività) e deve il suo nome solo all'assenza di riflessione. Lo spettro (intensità della radiazione emessa ad ogni lunghezza d'onda) di un corpo nero è caratteristico, e dipende unicamente dalla sua temperatura." (fonte: wikipedia). A temperature di colore elevate corrispondono tonalità di luce fredde e, viceversa, a temperature di colore basse corrispondono tonalità di luce calde. Per questa ragione, i concetti di temperatura di colore e di tonalità di luce sono strettamente affini. Le tonalità di luce delle diverse sorgenti luminose artificiali possono essere così schematizzate: Tonalità calda : lampade con temperatura di colore inferiore a K Tonalità neutra : lampade con temperatura di colore compresa tra e K Tonalità fredda : lampade con temperatura di colore superiore a K Le tonalità calde tendono a un colore giallo, le tonalità fredde presentano sfumature azzurre, mentre le tonalità neutre sono tendenti al bianco. E fondamentale ricordare che le tonalità di luce hanno un ruolo determinante nella percezione del comfort ambientale. 163 Efficienza luminosa L'efficienza luminosa è pari al rapporto fra il flusso luminoso (lm) emesso da una sorgente luminosa e la potenza elettrica assorbita (watt, W): E = F/P L efficienza luminosa si misura in lm/w ed è una funzione variabile con il tipo di lampada. Per lampade ad incandescenza è pari a circa Per lampade a incandescenza alogene (iodine) Per lampade agli ioduri metallici (alogenuri) Per lampade fluorescenti compatte (CFL) Per lampade fluorescenti lineari elettroniche (T5) Per lampade al sodio ad alta pressione Per lampade al sodio a bassa pressione Per i Led monocromatici industriali 6-18 lm/w lm/w lm/w lm/w lm/w lm/w lm/w lm/w L'equivalente meccanico della luce è pari a 621 lm/w, quindi se tutta l'energia elettrica assorbita dalla lampada fosse trasformata in flusso luminoso nell'unità di tempo, la potenza di 1 watt darebbe 621 lm. 164

83 Curve Fotometriche La curva fotometrica rappresenta graficamente come una sorgente luminosa emette luce nello spazio; vale a dire: in che direzione emette la luce e con quale intensità. A qualsiasi oggetto che emette luce può essere associata una curva fotometrica, sia esso una semplice lampadina, un apparecchio illuminante o uno schermo che riflette della luce. La curva fotometria di un apparecchio d illuminazione (armatura, lampione, faro, ecc.) consente di prevedere il suo impatto illuminante sull ambiente circostante. Per costruire una curva fotometrica è necessario misurare l intensità luminosa: in sostanza è necessario vedere con quale intensità la nostra sorgente emette luce in una determinata direzione; è come se girassimo attorno all apparecchio e, a diverse angolazioni, misurassimo l intensità della luce emessa. Osservando la sola curva fotometrica si riesce ad intuisce il comportamento dell apparecchio. Nel diagramma i raggi indicano la direzione in cui la luce viene inviata e i cerchi concentrici ne indicano l intensità. Verificare graficamente l intensità di luce emessa in ogni direzione è semplice: per esempio vediamo con che intensità viene emessa la luce a 90 di questo lampione a globo: la linea che rappresenta la curva fotometrica interseca il cerchio contrassegnato dal numero 50 cd (candele); in direzione 90 (orizzontalmente) il globo invia quindi la luce con un intensità luminosa pari a 50 cd ogni 1000 lumen. 165 Durata delle lampade: 1. incandescenza = h 2. alogene = h 3. ioduri metallici = h 4. fluorescenti = h 5. fluorescenti elettroniche = h 6. sodio alta pressione = h 7. sodio bassa pressione = h 8. Led > h? La convenienza nella sostituzione di un tipo di lampada con un altro - a parità di servizio reso (illuminamento e quindi : lux) - si gioca in base ad efficienza (lm/w) e durata media (vita tecnica) Attenzione: incide molto l efficienza del lampadario o armatura (lampione, faretto, ecc.) che dovrebbe far convergere la luce della lampadina sull area da illuminare. 166

84 Vantaggi: LED non emettono infrarossi né UV non contengono mercurio sono robusti perché non hanno l involucro di vetro si prestano a qualunque tipo di illuminazione (esclusi i fari da stadio) hanno raggiunto un efficienza fino a (lm/w) presentano un IRC normalmente > 80 (fino a 92) la vita tecnica è > ore Svantaggi: richiedono un dissipatore del calore dell elettronica di pilotaggio richiedono una progettazione molto accurata e specifica l elettronica è il punto delicato richiedono un armatura (lampione) dedicata per dissipare il calore costano ancora molto (quelli di qualità) luce ancora molto fredda possibili effetti nocivi (cielobuio.org) Complessivamente si può affermare che: 1. sono competitivi per illuminazione pubblica 2. sono molto competitivi per illuminazioni particolari di interni (Terziario, GDO) 3. sono in alcune applicazioni competitivi per illuminazione di ambienti di lavoro Risparmio energetico nell illuminazione Normativa minima 1. UNI Illuminazione d Interni Valori di illuminamento raccomandati ; 2. EN che ha sostituito/integrato la precedente UNI Valori indicativi dell illuminamento interno (lux) sul piano di lavoro 168

85 Illuminazione aree esterne - Esempio NUOVE INSTALLAZIONI (prezzi di mercato): - Costo a punto luce tipo stradale (tutto compreso): /p.to luce - Costo sola sostituzione armatura (tutto compreso): 250 /p.to luce - Costo cambio lampada (Na ; CDM) (tutto compreso): /p.to luce ALTRI PARAMETRI: - Costo dell energia: 0,12 /kwh (marzo 2012), IVA esclusa - Ore di accensione di un impianto = 4200 h/anno - Durata sorgenti sodio: 4 anni - Durata sorgenti vapori di mercurio: 3 anni - Durata Led in armatura dedicata: > 10 anni - Incremento di durata con riduttori di flusso elettronici: 25% - Possibilità di auto-innalzamento del cos ϕ Le lampade CDM sono lampade a scarica della Philips agli alogenuri metallici. 169 Illuminazione aree esterne - Esempio Sostituzione dei fari esterni notturni con armature a Led Condizione attuale: Il sistema di illuminazione in aree esterne industriali attualmente in uso è con classici fari agli ioduri piuttosto energivori. Le ore di accensione superano le h/anno (365*12 = h). Proposta di intervento: La sostituzione con un corpo lampada a più alta efficienza tipo a LED comporterebbe un risparmio di energia pari al 50% ed un allungamento della vita utile di circa 4 volte. - Costo stimato dell intervento ( ) = per 4 fari SBP da 250 W - Risparmio di energia elettrica annuo (kwh) = Costo unitario energia elettrica ( /kwh) = 0,11 (non tutta in Fascia F3!) - Risparmio economico annuo ( ) = 484, compreso minori sostituzioni - PBT semplice (anni) = 6,6 170

86 10 Office automation e servizi Per Office automation si intendono: computer e periferiche varie (stampanti, scanner, unità di back-up, gruppi di continuità (UPS), modem e router, ecc.) Da gestire in particolare: parzializzazione linee alimentazione modalità stand-by e livelli di stand-by UPS Per servizi intendiamo: illuminazione, climatizzazione distributori di bevande e snack, ascensori, autorimesse, sicurezza, servizi igienici, pulizie. molto può fare il building management (Domotica professionale) molto può fare l informazione e la sensibilizzazione degli utenti Gestione del contratto di fornitura elettrica Si fa notare che l ottimizzazione del contratto di fornitura non rappresenta un vero risparmio energetico, ma può comportare un (salutare) risparmio economico Teoricamente la revisione dei contratti di fornitura dovrebbe avvenire a valle dell implementazione di misure di risparmio; ovviamente in realtà è la prima cosa che si cerca di mettere in pratica. Sovente è l unica cosa che viene fatta. Sarebbe buona cosa destinare una parte almeno dei risparmi economici alle azioni di risparmio nei consumi. Sopra i kwh/anno il contratto andrebbe ripensato annualmente. 172

87 12 - Autoproduzione Per autoproduzione di energia elettrica si intende: 1. Cogenerazione (CHP) ad alta efficienza (CAR) 2. Fotovoltaico 3. Cogenerazione da biomasse 4. Idroelettrico 5. Eolico 173 Perchè utilizzare la CAR? 1. Riduce i costi di gestione del servizio energetico 2. Aumenta la disponibilità di potenza Funziona come riserva 3. Aumenta la sicurezza della fornitura energetica Riduce la dipendenza per approvvigionamento dall esterno 4. E collegata alla produzione distribuita dell energia elettrica (SEU) 5. La cogenerazione è distribuita ma programmabile. Criteri di massima Lungo periodo a pieno carico per CHP in funzione più di h/anno. Carico parziale per CHP 50% Copertura del fabbisogno di base del calore / raffreddamento e (secondariamente) dei picchi di elettricità utilizzando CHP Utilizzo di caldaie di integrazione per i picchi di richiesta di calore Uso di accumulatori di calore/di freddo per ridurre i picchi visti dalla centrale 174

88 Andamento annuale dei carichi 175 Benefici per impianti riconosciuti CAR a) esonero dall obbligo di acquisto dei Certificati Verdi (CV) previsto per i produttori e gli importatori di energia elettrica con produzioni e importazioni annue da fonti non rinnovabili; b) priorità di dispacciamento per l energia elettrica riconosciuta di cogenerazione rispetto alle fonti convenzionali; c) possibilità di accedere al servizio di scambio sul posto (SSP) dell energia elettrica prodotta da impianti con potenza nominale fino a 200 Kw; d) condizioni tecnico-economiche semplificate per la connessione alla rete elettrica; e) accesso al meccanismo dei Certificati Bianchi (calcolo nel seguito), con durata di 10 anni degli stessi. 176

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