Detective ELECTRO. Rapporto di diagnosi energetica E-DETECTIVE. Il caso dell energia scomparsa. Scuola media di Mendrisio Classi 4C e 4F

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1 E-DETECTIVE Il caso dell energia scomparsa Scuola media di Mendrisio Classi 4C e 4F Detective ELECTRO 1 Incontro Rapporto di diagnosi energetica Consulenti energetici Pamela Bianchi Roberta Castri Giorgia Crivelli Docente: Lorenza Jogna No. studenti: 42 allievi

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3 Indice 1. GRUPPO ILLUMINAZIONE Comfort visivo a scuola Illuminamento dei locali Stima dei consumi di energia elettrica Efficienza luminosa Ridurre gli sprechi di elettricità GRUPPO APPARECCHI Apparecchi e consumo di elettricità Stima dei consumi energetici Utilizzo razionale dell energia Efficienza energetica Aumentare l impiego di energie rinnovabili ALLEGATI /18

4 1. GRUPPO ILLUMINAZIONE 1.1 Comfort visivo a scuola Considerando che gli studenti passano la maggior parte del loro tempo all interno dell edificio scolastico, una corretta illuminazione degli spazi interni diviene essenziale: non a caso, la presenza di buoni fonti di luce (naturale e artificiale) aumenta il benessere e la capacità di concentrazione degli allievi. Tuttavia, accendere una lampadina significa consumare energia elettrica. Ciò non solo grava sulle spese annuali della Scuola, ma anche sull ambiente. In Svizzera l energia elettrica viene prodotta principalmente dall idroelettrico (52%) e dall energia nucleare (39%) con impatti non indifferente sull ambiente. Grazie ad un illuminazione scolastica più razionale, oggigiorno, il benessere visivo ottimale può essere raggiunto anche attraverso un minore impiego di energia elettrica: usando lampade più efficienti distribuendo bene le sorgenti luminose Volendo raggiungere l obiettivo di illuminare meglio, riducendo i consumi di energia a scuola, bisogna dunque valutare il livello d illuminamento presente nei diversi locali, come anche stimare i rispettivi consumi energetici. 1.2 Illuminamento dei locali A dipendenza delle funzioni svolte all intero di un locale, cambia la quantità di luce necessaria per illuminare lo spazio. Pertanto, a ogni tipologia di locale presente in un edificio corrisponde un valore di riferimento ottimale riguardo all intensità luminosa. Questo valore d illuminamento è facilmente misurabile con un luxmetro. Esso permette di stabilire la quantità di luce che raggiunge una determinata superficie (ad esempio un banco scolastico) e quindi di determinare se l illuminamento è adeguato (o meno) allo svolgimento della specifica funzione (ad esempio: scrivere, leggere). 3/18

5 E dunque importante che le sorgenti luminose dell edificio scolastico siano distribuite in maniera corretta. Muniti di luxmetro, gli E-DETECTIVE hanno pertanto eseguito un sopraluogo dell edificio scolastico, rilevando l intensità luminosa nei diversi locali dello stabile. A completezza dei dati sono stati rilevati nello stesso tempo anche la rispettiva superfice (m 2 ) del locale, e la tipologia, potenza e numero di lampade installata (Allegato 1.1). Confrontando i valori d intensità luminosa rilevata nei locali con quelli consigliati (illuminamento ottimale), gli E-DETECTIVE hanno potuto costatare: L illuminamento dei diversi locali della scuola è in linea con il valore ideale di riferimento. La luce nei locali è spesso superiore al valore ideale probabilmente questi dati sono tuttavia falsati, poiché spesso era impossibile oscurare i locali e i corridoi in maniera efficace. In molte aule, l accensione delle luci si può fare in modo parziale così da bilanciare l apporto di luce naturale e artificiale. Tuttavia, un buon sistema d illuminazione è tale se, oltre a tener conto del raggiungimento di un buon grado di comfort visivo, osserva anche fattori come il contenimento dei consumi energetici. 4/18

6 1.3 Stima dei consumi di energia elettrica Oltre a valutare il livello d illuminamento di un determinato locale, bisogna anche tener conto del consumo di elettricità che tale illuminazione comporta: distribuendo le sorgenti luminose in maniera corretta e usando lampade efficienti è possibile ridurre i consumi elettrici fino al 20%. Per stabilire il consumo di elettricità per l illuminazione e stimare possibili riduzioni, gli E- DETECTIVE hanno individuato a loro scelta un locale scolastico come caso studio e stimato il rispettivo fabbisogno energetico annuo sulla base delle ore di utilizzo, come anche l efficienza luminosa delle lampade istallate. Il locale prescelto da parte degli E-DETECTIVE è l aula di inglese PT Efficienza luminosa Per calcolare il consumo annuo di elettricità dovuto all illuminazione del locale prescelto, gli E-DETECTIVE hanno dapprima stimato le ore di funzionamento sull arco dell anno. Questo dato è poi stato moltiplicato per la potenza totale delle lampade istallate (Allegato 1.2). Tuttavia, per poter valutare se il consumo annuo di elettricità in quel locale sia adeguato, è necessario calcolarne l efficienza luminosa. L efficienza luminosa mette in relazione il flusso luminoso (Lumen) emesso da una lampada e i rispettivi consumi energetici (Watt). Pertanto rappresenta un parametro utile alla Scuola per valutare eventuali possibili tagli degli sprechi di energia elettrica dovuti all illuminazione. Tanto più elevata l efficienza luminosa, tanto maggiore il risparmio energetico! Gli E-DETECTIVE hanno quindi calcolato l efficienza luminosa del locale prescelto, mettendo in relazione il grado d illuminamento (misurato con il luxmetro) e la superficie del locale con la potenza totale delle lampade istallate (Allegato 1.3). 5/18

7 Considerando che le lampade segnalano una buona efficienza luminosa quando il valore è > 40 lumen/w, gli E-DETECTIVE hanno potuto costatare che: Con un fabbisogno annuo di elettricità pari a 933 kwh/a, l efficienza luminosa del sistema d illuminazione nell aula di inglese PT 12 è insufficiente: 28 lumen/w. Pertanto i consumi di elettricità sono molto elevati rispetto al flusso luminoso emanato dalle lampade istallate Ridurre gli sprechi di elettricità L illuminazione ha un peso rilevante sui consumi elettrici di un edificio scolastico. Tuttavia, questa spesa può essere ridotta, scegliendo di adottare dei sistemi d illuminazione dotati di lampade ad alta resa luminosa e basso consumo energetico. Per esempio, a parità di luce, le lampade fluorescenti compatte, oggi note come lampade a risparmio energetico e contrassegnate da etichetta energetica, consumano solo un quarto o un quinto dell elettricità rispetto alle lampadine tradizionali a incandescenza. Inoltre durano dalle 6 alle 10 volte di più. Tuttavia, per l illuminazione d interni quali uffici, scuole, banche e centri commerciali, le lampade di gran lunga più impiegate sono le lampade fluorescenti lineari (LFL), 6/18

8 comunemente chiamate anche neon. Rispetto alle lampade tradizionali a incandescenza, le LFL presentano già una maggiore durata di vita ed efficienza luminosa (75%). La scelta di adottare sistemi d illuminazione dotati di LFL a Scuola rappresenta dunque una scelta appropriata in termini di risparmio energetico. Tuttavia, anche tra le LFL esistono delle differenze sostanziali in termini di durata, quantità e qualità di luce. Pertanto vengono suddivise in due principali tipologie di famiglie: 1. lampade fluorescenti alofosfati (convenzionali) 2. lampade fluorescenti trifosfori (di nuova generazione e con alimentazione elettrica) Le lampade fluorescenti convenzionali ad alofosfati, emettono una luce più bianca e fredda con una resa dei colori discreta e negli anni perdono fino al 30% di luminosità. Tuttavia, la maggior perdita di luminosità nel tempo causa anche un maggior affaticamento della vista. Presentano inoltre una minore efficienza luminosa e durata di vita. La tecnologia alla base delle lampade fluorescenti di nuova generazione a trifosfori e con alimentazione elettrica, permette invece di ottenere fino al 30% in più di efficienza luminosa e quindi di risparmio energetico. Negli anni perdono solo il 10% di luminosità e anche la resa dei colori è di maggiore qualità, poiché si avvicina a quella fornita dalla luce del sole. Presentano inoltre una maggiore durata di vita. Gli E-detective hanno calcolato quanto segue: La riduzione del fabbisogno annuo di elettricità ottenibile nell aula di inglese PT 12 grazie alla sostituzione delle lampade fluorescenti esistenti con quelle di nuova generazione è del 41.7% (389kWh). Sostituendo le attuali lampade con quelle fluorescenti di nuova generazione (trifosfori) ad alimentazione elettronica, la scuola potrebbe ottenere: - una maggiore efficienza luminosa dell apparecchio - migliore direzionalità della luce - apparecchi più compatti - elevati flussi luminosi, più lumen in spazi ridotti - maggiore economicità d esercizio 7/18

9 Grazie all etichetta energia (vedi pag. 9), che indica l efficienza energetica della lampada, il flusso luminoso, la potenza e la durata media di vita, oggi è più facile scegliere i prodotti che consumano meno, poiché le informazioni sono più chiare e in evidenza. 8/18

10 Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE L illuminazione costituisce un ottima opportunità per risparmiare energia negli edifici scolastici: valutare con l aiuto di un illuminotecnico come ottimizzare il sistema d illuminazione della Scuola (sostituzione delle lampade esistenti, ecc.) installare dispositivi automatici per il controllo dell illuminazione (interruttori a tempo, dispositivi di controllo sensibili alla presenza di persone o alla luce diurna): sensori di presenza in locali di accesso non frequente (magazzini, locali tecnici, ecc.) sensori crepuscolari per comandare eventuali luci esterne sensori di luminosità per regolare la luminosità nelle aule in funzione della luminosità naturale in base alle condizioni esterne (sole, nubi, oscurità) alimentare il sistema d illuminazione attraverso pannelli fotovoltaici in modo tale da utilizzare energia pulita e rendere la Scuola indipendente dal punto di vista dell approvvigionamento energetico Provvedimenti COMPORTAMENTO In mancanza di dispositivi automatici per il controllo dell illuminazione, diventa importante assumere comportamenti più sostenibili: non lasciare le luci accese inutilmente nei corridoi e nei bagni sfruttare quanto più possibile la luce naturale nei corridoi, bagni, palestra e aule acquistare elettricità certificata per promuove la realizzazione di nuovi impianti a energie rinnovabili e contribuire in modo concreto a rendere l approvvigionamento energetico più sostenibile (vedi pag.9). 9/18

11 2. GRUPPO APPARECCHI 2.1 Apparecchi e consumo di elettricità A scuola, accanto alle lampade utilizzate per l illuminazione dell edificio scolastico, sono presenti anche tante altre utenze che necessitano di energia elettrica per il loro funzionamento: Computer Videoregistratore Lavagna luminosa Televisore Macchina del caffè + bibite + snack Frigorifero Fax Fotocopiatrice Telefonino Microonde Proiettore Tastiera, amplificatori, ecc.(aula musica) La lista è lunga e non a caso: lo sviluppo di questi beni materiali, grazie al progresso e alla tecnologia, ha migliorato la nostra qualità di vita, permettendoci di risparmiare tempo e fatica nello svolgimento di determinate attività, a tal punto da considerare alcuni apparecchi ormai indispensabili al lavoro e nella vita quotidiana. Non sorprende allora che nella nostra società si sia registrato un continuo e consistente aumento dei consumi di energia elettrica pro capite negli ultimi anni e un conseguente aumento sia dei costi della bolletta elettrica, sia dell inquinamento ambientale. Adottandi alcuni semplici accorgimenti, è tuttavia possibile risparmiare energia elettrica, nonostante si faccia uso di apparecchiature elettriche. 2.2 Stima dei consumi energetici Per ottimizzare i consumi di energia elettrica dovuti all utilizzo di apparecchi elettrici, è innanzitutto importante essere informati sull entità dei loro consumi. Di fatto, spesso gli apparecchi consumano energia elettrica già solo per il fatto di essere accesi. Di conseguenza, se l apparecchio non viene spento completamente una volta che si smette di utilizzarlo, questo continua ad aver bisogno di elettricità per restare acceso. 10/18

12 Questo stato (modalità standby) è caratterizzato dalla presenza di una piccola luce luminosa che resta sempre accesa. La modalità standby è esclusivamente una funzione accessoria, eppure è lo stato in cui molti apparecchi si trovano per la maggior parte del tempo. Ne consegue che spesso un apparecchio consuma molta più energia in standby che non per svolgere la sua funzione principale! Per smascherare questo ladro silenzioso di elettricità e individuare i consumi energetici nascosti delle apparecchiature elettriche, gli E-DETECTIVE hanno misurato, con l ausilio di strumenti EMU, la potenza e il fabbisogno di elettricità degli apparecchi presenti a scuola in diverse modalità (per es. quando l apparecchio era in funzione, spento ma attaccato alla spina oppure in standby). In seguito gli E-DETECTIVE hanno scelto uno degli apparecchi analizzati e stimato il suo fabbisogno annuo di elettricità prendendo in considerazione sia le ore in cui l apparecchio è in funzione che quelle in standby. In questo modo è successivamente possibile stimare il potenziale di risparmio energetico dell apparecchio. L apparecchio prescelto è la fotocopiatrice. Il fabbisogno annuo di elettricità per la fotocopiatrice è di circa kwh/a. 11/18

13 2.3 Ridurre gli sprechi di energia Utilizzo razionale dell energia Se si vogliono ridurre i consumi di energia di un apparecchio, è importante utilizzarlo in modo razionale e nel rispetto dell ambiente. Gli E-DETECTIVE hanno quindi elaborato delle proposte per ottimizzare l impiego dell apparecchio selezionato e hanno conseguentemente stimato il potenziale di riduzione del fabbisogno di elettricità. Spegnendo completamente la fotocopiatrice alla sera dalle alle 7.00 (rinunciando quindi alla modalità standby quando l apparecchio non è utilizzato) è possibile ridurre del 38% il fabbisogno di elettricità annuo dell apparecchio! Efficienza energetica Tuttavia, anche scegliendo di acquistare apparecchi elettrici ad alta efficienza, contrassegnati da Etichetta energia, la Scuola può ridurre al minimo l impatto ambientale e contribuire a un uso efficiente dell energia elettrica. L etichetta energia ci permette di sapere in modo semplice e chiaro quanta energia consuma una lampada o un elettrodomestico. L'etichetta energia indica le diverse classi di efficienza energetica che vanno dalla A (di colore verde), la migliore, alla G (di colore rosso), la peggiore. Sull'etichetta energia sono dichiarati il consumo energetico e altre caratteristiche specifiche a dipendenza della categoria dell apparecchio. Attualmente si sta cercando di munire di etichetta energetica anche altri apparecchi elettrici come anche le pompe di circolazione per i circuiti degli impianti di riscaldamento e dell'acqua calda, in modo da aumentare ulteriormente il risparmio energetico annuo. 12/18

14 2.3.3 Aumentare l impiego di energie rinnovabili Oggigiorno praticamente tutte le aziende elettriche offrono ai propri clienti prodotti di elettricità ecologica. In questo modo ognuno è libero di scegliere se la corrente consumata debba provenire da fonti energetiche rinnovabili, come ad esempio dall'energia idroelettrica, biomassa, energia eolica, rifiuti o energia solare e se tale corrente debba anche soddisfare altri requisiti di protezione ambientale (come ad esempio nel caso dell idroelettrico la presenza di scale di risalita per i pesci o una configurazione delle rive rispettosa della natura, ecc.). Un buon metodo per attestare la qualità delle offerte di corrente ecologica sono i marchi che garantiscono che la corrente venga prodotta da energie rinnovabili e/o rispettose dell'ambiente. A livello svizzero i marchi più diffusi sono il marchio di qualità Naturemade e quello del TÜV tedesco. Solitamente il sovrapprezzo della corrente ecologica è solo di pochi centesimi. Maggiore è il numero di persone che optano per la corrente ecologica, maggiore diventa l'incidenza della corrente prodotta in sintonia con l'ambiente da fonti energetiche rinnovabili. In questo modo si promuove il miglioramento delle tecnologie a disposizione e un approvvigionamento energetico sostenibile. 13/18

15 Provvedimenti GESTIONE & MANUTENZIONE Installare nell aula video e nell aula di informatica interruttori supplementari che controllano le prese di corrente. Disattivandoli regolarmente al termine di ogni attività, non rimangono mai presenti macchinari in modalità stand-by. Installare timer per lo spegnimento automatico di stampanti e fotocopiatrici. Installare un impianto fotovoltaico sul tetto della scuola in modo tale da utilizzare energia pulita e rendere la Scuola indipendente dal punto di vista dell approvvigionamento energetico. Provvedimenti COMPORTAMENTO Acquistare apparecchi efficienti (verificare le indicazioni fornite dall Etichetta Energia e dai marchi di qualità). Prima dell acquisto, valutare con attenzione se l apparecchio in questione sia effettivamente necessario. Scegliere di acquistare elettricità certificata e contribuire in questo modo a rendere l approvvigionamento energetico più sostenibile (cfr. Approfondimento a pag.9). Spegnere totalmente gli apparecchi quando questi non vengono utilizzati. 14/18

16 ALLEGATI 1.1 Protocollo illuminazione Locale Area (m 2 ) Tipo lampada No. di lampade Potenza lampada Potenza totale Valore ideale (lux) Valore misurato (lux) Voto Aula scienze 67.5 fluorescente W 864 W Aula PT fluorescente W 864 W Aula geografia 102 fluorescente W 1296 W P 21 Aula cucina 70.4 fluorescente W 530 W Corridoio PT* fluorescente W 396 W Sala docenti 45.2 fluorescente W 864 W Toilette 1.6 incandescen 2 (di cui 60 W 60 W Docenti PT za una spenta) Palestra* 200 fluorescente W 2304 W Spogliatoio 18.3 fluorescente 2 36 W 72 W *valore falsato dalla luce naturale 1.2 Fabbisogno annuo di elettricità per l illuminazione Locale N di lampade nel locale Potenza lampada (W) Potenza totale (W) Ore in funzione/anno Fabbisogno/ anno (kwh) Aula inglese PT W 864 W Efficienza luminosa Locale Area Valore medio Potenza Eff. luminosa Voto (m 2 ) misurato (lux) totale (W) (lumen/w) Aula inglese PT W 28 L efficienza luminosa dell aula di inglese PT 12 è decisamente scarsa! 15/18

17 1.4 Ottimizzazione del fabbisogno annuo di elettricità per l illuminazione Locale N di lampade nel locale Potenza lampada (W) Potenza totale (W) Ore in funzione/anno Fabbisogno/ anno (kwh) Aula inglese PT W 504 W La riduzione del fabbisogno annuo di elettricità ottenibile grazie alla sostituzione con lampade più efficienti è del 41.7% (389kWh). 1.5 Protocollo apparecchi Apparecchio Potenza in Fabbi. di Fabbi. di Stato Potenza in funzione elettricità in elettricità in all arrivo standby (W) (W) funzione (Wh)* standby (Wh)* Locale Stampante Non utilizzato In standby Aula informatica Fotocopiatrice Non utilizzato In standby Portineria Beamer Non utilizzato In standby Aula informatica Frigorifero Utilizzato Aula cucina Computer Non utilizzato in standby ** Aula 139 Frullatore Spento Aula cucina Apparecchio laboratorio Spento Aula scienze Macchina (distributore) caffé Utilizzato Aula docenti * Misurazione per un periodo di 2 minuti. ** Misurazione non effettuata 1.6 Stima fabbisogno annuo di elettricità attuale Apparecchio Ore di funzionamento (h)* Ore in standby (h)* Potenza in funzione (W) Potenza in standby Fabbisogno totale di elettricità (kwh/a) Fotocopiatrice * Le ore di funzionamento risp. in standby sono stime effettuate dai ragazzi. Calcolo del fabbisogno totale di elettricità della fotocopiatrice: 540 (h) * 950 (W) + 3'780 (h) * 280 (W) = 513'000 (Wh) + 1'058'400 (Wh) = 1'571'400 (Wh) 16/18

18 1.7 Ottimizzazione fabbisogno annuo di elettricità (applicazione di un timer) Ore di Fabbisogno totale di Ore in standby Potenza in Potenza in Apparecchio funzionamento elettricità (h)* funzione (W) standby (h)* (kwh/a) Fotocopiatrice * Le ore di funzionamento risp. in standby sono stime effettuate dai ragazzi. Calcolo del fabbisogno totale di elettricità ottimizzato della fotocopiatrice : 540 (h) * 950 (W) (h) * 280 (W) = 513'000 (Wh) (Wh) = (Wh) 17/18