La gestione e l uso razionale dell energia

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1 La gestine e l us razinale dell energia Da: Quadr sintetic iniziale L'us razinale dell'energia può essere definit cme quella perazine tecnlgica cn la quale si intende cnseguire l biettiv di realizzare gli stessi prdtti servizi (in quantità e qualità) cn un minr cnsum di energia primaria ed eventualmente cn un maggir impegn di risrse d altr tip (capitale, lavr, materiali, ecc.). Questa definizine distingue l'us razinale dell'energia dal sacrifici energetic, che è invece un perazine ecnmic-sciale cn la quale si intende incentivare gli utenti (cn la prpaganda, cn le tariffe, cn il razinament) a mdificare le lr abitudini di cnsum nel sens di sddisfare i prpri bisgni finali cn mdalità che cmprtin minri cnsumi di energia primaria. In quest cas quindi il servizi ffert è di qualità diversa. Si cnfigura dunque un perazine di riallcazine delle risrse vlte ad ttenere una data finalità. Qualunque prgett ingegneristic è cncettualmente ricnducibile a quest lug decisinale, in cui le varie sluzini fferte dalla tecnlgia si incntran per cnfrntarsi fra lr, in termini di rese, di rendimenti e di csti specifici. E lasciat all esperienza del prgettista dare alle varie realizzazini un assett tale che per ciascuna di esse si abbia un dat cnsum di energia ed un crrelat cnsum di strutture, cnsumi che si tradurrann pi, nei cnti ecnmici, in csti-energia e csti-capitale. Risparmiare energia cmprterà, a parità di cndizini ecnmiche, un maggire cst capitale e viceversa. Per gni situazine ecnmica esisterà un rapprt ttimale fra questi due csti che darà lug al cnseguiment dell stess risultat cl minr nere mnetari: in tempi di elevati csti dell energia si cercherà di razinalizzare il cnsum di energia e si abbnderà in neri capitale e viceversa in tempi di energia a bun mercat rispett al cst dei manufatti e del capitale. Queste cnsiderazini impngn al prgettista un lavr di analisi che può risultare delicat perché priv dell assistenza e della guida di un esperienza precedente. Questa, infatti, può nn essere dispnibile in quant la variazine dei prezzi dell energia può avvenire in maniera trpp rapida perché i vari adeguamenti tecnlgici pssan ricevere il cnfrnt e la cnferma da parte dei risultati ttenuti. E quindi imprtante una diffusine delle cnscenze energetiche affinché le varie sluzini di razinalizzazine dei cnsumi energetici prpnibili in prpsit pssan essere esaminate dai tecnici. Nel diagramma che segue, sn indicati i principali passi lgici che prtan da un us razinale dell'energia vist cme pprtunità all intervent, che permette di cnseguire in termini effettivi tale risparmi. 1

2 Aspetti legislativi in materia di us razinale dell energia Da un punt di vista legislativ la vce us razinale dell energia si può cnsiderare cme una vera e prpria fnte energetica. Le nrme in materia fann riferiment principalmente alle leggi N. 9 del 9 gennai 1991 e N. 10 sempre del 9 gennai La legge N. 9 è csi intitlata: Nrme per l attuazine del nuv pian energetic nazinale: aspetti istituzinali, centrali idrelettriche ed elettrdtti, idrcarburi e getermia, autprduzine e dispsizini fiscali. Gli aspetti più rimarchevli della legge sn espressi dagli Art. 20, 22, 23, 29 e 31. Tra essi, ad esempi, l Art. 31 istituisce il marchi Risparmi Energetic per gli apparecchi dmestici e per i sistemi di illuminazine ad alt rendiment. La legge N. 10 è csi intitlata: Nrme per l attuazine del pian energetic nazinale in materia di us razinale dell energia, di risparmi energetic e di svilupp delle fnti rinnvabili di energia. L Art. 1 definisce finalità e ambit di applicazine della legge, favrend e incentivand: 1. L us razinale dell energia. 2. Il cnteniment dei cnsumi di energia nella prduzine e nell utilizz di manufatti. 3. L utilizzazine delle fnti rinnvabili di energia. 4. La riduzine dei cnsumi specifici di energia nei prcessi prduttivi. 2

3 5. La sstituzine degli impianti nei settri a più elevata intensità energetica. Ai fini della citata legge sn cnsiderate fnti rinnvabili di energia assimilate le seguenti: Sle. Vent. Energia idraulica. Risrse getermiche. Maree e mt nds. Trasfrmazine di rifiuti rganici, inrganici e vegetali. Sn cnsiderate, inltre, fnti di energia assimilate alle rinnvabili le seguenti: La cgenerazine, intesa cme prduzine cmbinata di energia elettrica meccanica e calre. Il calre recuperabile dai fumi di scaric, impianti termici, elettrici e da prcessi industriali. I risparmi di energia cnseguibili nella climatizzazine e nell illuminazine degli edifici cn interventi sull invlucr edilizi e sugli impianti. In un cert sens, dunque, l us razinale dell energia può essere cnsiderat cme una vera e prpria fnte energetica rinnvabile. Stat dell'arte Per descrivere i principali interventi di razinalizzazine energetica è cnveniente identificare quei settri degli usi finali dell'energia, nei quali tali interventi risultan maggirmente vantaggisi. Cnsumi di energia per riscaldament e preparazine di acqua calda sanitaria nel settre civile Mlte delle tecnlgie innvative ritenute alcuni anni fa in grad di frnire un apprezzabile risparmi energetic nel settre del riscaldament e della prduzine di acqua sanitaria (cllettri slari, pmpe di calre, cgenerazine diffusa, ecc.) hann in realtà trvat grssi stacli ad affermarsi sul mercat, anche a causa della scarsa ecnmicità di gestine. Si è assistit pertant, a partire da paesi quali Francia, Germania, Olanda, ad un rilanci tecnlgicamente qualificat dei generatri di calre a cmbustibili tradizinali e all intrduzine di sistemi di cntabilizzazine individuale e di telegestine delle centrali termiche. È csì nata una serie di cmpnenti avanzati, 3

4 cn elevate prestazini energetiche, in grad di far frnte a tutta una gamma di impieghi dmestici e terziari, quali ad esempi: caldaie murali a gas cn prduzine di acqua calda sanitaria; caldaie a cndensazine a gas di piccla e grande taglia, aventi a regime un rendiment fin al % rispett al p.c.i. (95-96% rispett al p.c.s.); caldaie tradizinali cn rendimenti a regime superiri al 90% rispett al p.c.i. ( caldaie ad alt rendiment ); caldaie a legna ad alta efficienza; gruppi termici a gasli cn bruciatri cn fiamma blu (fumsità zer); sistemi affidabili di cntabilizzazine individuale; sistemi di telegestine per centrali termiche. Naturalmente i csti per l svilupp e la messa in prduzine di un cmpnente tecnlgic avanzat si riflettn in un maggir prezz iniziale rispett ai cmpnenti tradizinali, csti che tuttavia ptrebber abbattersi cn una serie cmbinata di azini quali la prmzine industriale, l ampliament della nrmativa e la diffusine dell infrmazine tra le utenze residenziali e terziarie. Us razinale dell'energia su scala urbana: il teleriscaldament e la metanizzazine La razinalizzazine energetica trva nei centri urbani, un dei maggiri bacini ptenziali di intervent. In quest quadr va pres in cnsiderazine il patrimni tecnlgic dispnibile e in particlare il teleriscaldament (TR), particlarmente adatt, cme insegna l esperienza, per interventi a scala di quartiere crdinati cn la pianificazine urbana. Il TR è già in se stess una tecnlgia frtemente legata al fattre spaziale, vist che la sstanza di quest md di prvvedere al riscaldament sta nel distanziament del punt di prduzine del calre dal punt di fruizine, che è l edifici. È quest distanziament che permette di utilizzare il cmbustibile in md più cncentrat e tecnicamente più avanzat (caldaie a maggir rendiment, cgenerazine di energia elettrica e calre), cn vantaggi sia energetic sia ambientale. In pratica cn il TR si tende ad ttenere una sluzine impiantistica aggregata che sia apprpriata rispett al fattre territriale e nell stess temp sia in grad di attuare determinate pssibilità tecnlgiche. Il distanziament implica la distribuzine del calre (cme acqua calda) attravers una appsita rete sistemata sttterra, a bassa prfndità (una specie di acquedtt cald) e nn più cme cmbustibile per il rifrniment delle caldaie di edifici. Vi è dunque anche un vantaggi di decngestinament della città, in quant vengn eliminati mlti centri di cmbustine, cn relativi prblemi di inquinament e di sicurezza e vengn evitate anche mlte crse di autbtti per il rifrniment del gasli. 4

5 È chiar che anche nella centrale di cgenerazine vi sarà un emissine inquinante, ma la situazine è assai diversa stt l aspett del cntrll della cmbustine, della presenza di filtri, della funzine del camin, ecc. Nn c è sl, dunque, un discrs di risparmi energetic, dunque, ma c è un ver e prpri servizi tecnlgic energetic su scala urbana. Una sluzine infrastrutturale del prblema della distribuzine del calre agli edifici può essere ttenuta, ltre che cn il TR, anche cn la distribuzine cn rete di metan destinat alla cmbustine tal quale. Occrre tuttavia tener cnt di differenze imprtanti tra le due sluzini. Assumend il gasli cme sluzine cnvenzinale, verifichiam il grad di vantaggisa innvazine che pssiam cnseguire cn i due tipi di servizi a rete, ciè TR e metanizzazine tal quale. Il TR rispett alle caldaie a gasli, realizza tre innvazini: 1. si distribuisce acqua calda, invece che cmbustibile, cn alleggeriment della necessità di intervent dirett (aut-servizi) da parte degli utenti; 2. l attuale rete distributiva del calre nella città, realizzata sprattutt attravers le crse di autbtti che trasprtan gasli, viene materializzata e stabilizzata sttterra cme rete fissa di tubi (acquedtt cald), cn dppi vantaggi di recuper di una quta dell spazi pubblic di superficie e di frnitura a cntatre; 3. la prduzine di calre avviene cn un prcess più avanzat, cn vantaggi energetic ed ambientale. La metanizzazine, da parte sua, realizza pienamente una sla di queste tre innvazini, ciè la secnda, cn relativi vantaggi e realizza inltre una parte sstanziale del vantaggi ambientale, grazie all impieg di una fnte in sé pulita, cme il metan. Nn è il cas, in gni md, di cntrapprre TR e metanizzazine, che vann tutti e due impiegati per rislvere il prblema energetic urban. Si può cmunque dire che laddve, per le cndizini d utenza, territri, ecc., il TR si presenta urbanisticamente ed ecnmicamente fattibile, cnviene realizzarl. Nelle situazini di minre cncentrazine edilizia cmunque nn adatte al TR cnviene puntare sulla metanizzazine. Us razinale dell'energia nel terziari Il prblema dei cnsumi energetici nell edilizia adibita ad attività terziarie si presenta particlarmente interessante a causa degli elevati cnsumi specifici ad essa relativi in termini di energia primaria; essi sn da imputarsi principalmente al cndizinament e all illuminazine artificiale degli ambienti, e risultan frtemente cndizinati dal tip di vetratura adttata. La ricerca energetica ha, per lung temp, pst un riliev decisamente maggire al prblema dei cnsumi legati al riscaldament degli edifici piuttst che ai cnsumi imputabili al cndizinament e all illuminazine artificiale. La minre attenzine dedicata finra a questi cnsumi è parzialmente giustificata dalla diffusine degli impianti di cndizinament in Italia, decisamente scarsa se rapprtata alla crrispndente diffusine in altri paesi industrializzati. Questa scarsa diffusine cmprta principalmente due cnseguenze: l incidenza sui cnsumi energetici nazinali è men sensibile di quant si verifica per il riscaldament; 5

6 il prblema nn è csì evidente e qutidian per tutti cm è invece il prblema del riscaldament degli ambienti e dell acqua calda per usi sanitari, anche perché il tip di utenza interessat è quasi esclusivamente il settre terziari. Si vede che l incidenza del cndizinament è decisamente rilevante, né può essere trascurata, ai fini di un intervent di razinalizzazine, la vce relativa all illuminazine artificiale. Il tip di utenza terziaria che sembra più adatta ad un analisi più apprfndita dei flussi energetici e che presenta i più cnvenienti rapprti tra csti di intervent e benefici cnseguibili è quella relativa agli edifici adibiti ad uffici. Quest è dvut a diversi fattri: la maggire incidenza, specifica (cst annu a metr cub) ed assluta, delle spese di gestine (riscaldament, cndizinament, illuminazine artificiale); la grande sensibilità degli utenti alla qualità dell ambiente di lavr; la pssibilità, nel cas di retrfit, di inserire a bilanci le spese relative, cme un delineat investiment di capitale, cn precisi tempi di ammrtament. Applicazini e ptenzialità Nella prima fase di attuazine degli interventi di razinalizzazine dell us dell energia, questi eran mlt semplici, sprattutt perché eran macrscpici gli sprechi; cn il passare del temp, però, essi sn diventati sempre più cmplessi e cstsi. Attualmente assumn imprtanza crescente gli interventi pubblici di finanziament ed incentivazine, csì da cprire le spese per ricerche e studi in tecnlgie avanzate. Le pssibili frme d intervent sn rimaste, invece, pressché invariate; nel cas in esame, le principali sn le seguenti: razinalizzazine degli usi finali migliramenti tecnlgici recuperi e risparmi energetici diversificazine delle fnti Per enunciare i principali interventi cnviene ancra riferirsi separatamente all energia termica e a quelle elettrica. Energia termica Tenut cnt delle diverse cndizini di cnsum, si pssn distinguere due gruppi di utenze per l energia termica: utenze per le quali i cnsumi sn variabili in funzine delle cndizini climatiche (impianti di riscaldament e di ventilazine); utenze per le quali il cnsum di energia è cstante durante l ann (cucine, prduzine di acqua calda sanitaria). La crretta gestine della prduzine di energia termica cstituisce un pass fndamentale per l us 6

7 razinale dell energia. In generale si pssn individuare i seguenti livelli di intervent, in relazine agli investimenti necessari agli interventi stessi: interventi che pssn essere eseguiti cn investimenti mdesti nulli; tra questi si riprtan, a titl di esempi, i seguenti: interventi per miglirare l islament termic del fabbricat; interventi, a cst praticamente null, di manutenzine, atti ad aumentare il rendiment ed a diminuire i cnsumi; interventi di miglirament sstituzine di cmpnenti impiantistici cnsiderati minri. interventi che, cmprtand investimenti cnsistenti, impngn la cnsulenza di persnale specializzat; tra questi si pssn indicare: interventi di una certa rilevanza ecnmica, che prevedn la ristrutturazine di intere parti della struttura interventi sulla centrale termica, per ttimizzare i rendimenti (caldaie mdulari) installazine di pmpe di calre e/ di impianti di cgenerazine interventi che incidn sull rganizzazine dell intera struttura, sulla gestine degli impianti e sull amministrazine generale. Accant ad interventi mirati, è di primaria imprtanza l ttimizzazine dei cntratti di frnitura dell energia termica (e/ del cmbustibile), insieme alla cntempranea ttimizzazine del cntratt di frnitura elettrica. L esperienza dimstra che cn gli interventi standard più frequentemente necessari, si pssn ttenere risparmi dell rdine del 20%. I valri di riferiment varian sprattutt cn la diversa psizine gegrafica e climatica. Energia elettrica In genere, gli interventi di us razinale dell'energia di questa frma di energia pssn essere in qualche cas men imprtanti di quelli riferiti al risparmi di energia termica. Tuttavia risulta che sian realizzabili risparmi tra il 10% ed il 30% cn i seguenti interventi: rifasament dei carichi elettrici; 7

8 ttimizzazine dei cntratti; ttimizzazine della distribuzine dell energia; ecnmia di illuminazine (mediante interventi mirati in fase di prgettazine e di esercizi). Appare pprtun, infine, evitare la prduzine di calre mediante elettricità (riscaldament elettric per la cucina e per la prduzine di acqua calda sanitaria, ecc.), cllegand questi sistemi all impiant termic, ppure installand piccli elementi che prvvedn al riscaldament istantane dei vlumi di acqua di cui abbisgnan gli utenti. Imprtanza dell Energy Management L energia deve essere gestita in md cnsapevle e cn criteri tecnic-scientifici rigrsi, affinché pssa prtare a migliramenti significativi dal punt di vista ecnmic ed ambientale. La legge 10/91, attuativa del Pian Energetic Nazinale, per la prima vlta ha istituit la figura del Tecnic respnsabile per la cnservazine e la gestine dell energia ( Energy Manager), di fndamentale imprtanza per la crretta gestine del settre energetic di cmplessi industriali terziari, pubblici privati, che hann cnsumi annui di entità rilevante. Le funzini che l Energy Manager deve ricprire vengn definite nell art. 19 della legge 10/91 e sn qui di seguit riprtate sinteticamente: individuazine delle azini, degli interventi, delle prcedure e di quant altr necessari per prmuvere l us razinale dell energia; predispsizine dei bilanci energetici in funzine anche dei parametri ecnmici e degli usi finali; predispsizine dei dati energetici eventualmente richiesti dal Minister dell Industria ai sggetti beneficiari dei cntributi previsti dalla legge stessa. Cme si è dett, la valutazine della cnvenienza di realizzare men qualsiasi intervent di risanament energetic, deve essere fatta applicand un metd scientific, valutand tutti i fattri tecnic-ecnmici che entran in gic nel bilanci energetic di ciascun impiant. Csti Si è dett che per razinalizzazine energetica s intende quella perazine tecnlgica che si riprmette l biettiv di ttenere la stessa prduzine di beni e servizi cn il minr cnsum di energia, eventualmente a frnte di maggiri neri d altra natura. In generale, infatti, il risparmi energetic nn è un perazine gratuita, ma può cmprtare: una maggire attenzine di esercizi; un maggir nere d investiment; 8

9 una minre flessibilità d impiant; una maggire cntaminazine ambientale. Un razinale atteggiament in prpsit sarà quell di ricercare, per ciascun cas, il miglir cmprmess fra il vantaggi energetic e le suddette cntrindicazini. La tematica in esame è sstanzialmente diversa a secnda che sia vlta all'ttimizzazine del cnsum di energia elettrica ppure termica: in generale può dirsi che è più difficile ttenere un risparmi nel prim cas, rispett al secnd. Mlti prvvedimenti, vantaggisi dal punt di vista energetic cmplessiv, cmprtan un relativ maggire dispendi di energia elettrica: basti pensare alle pmpe di calre e al teleriscaldament, che sn tecniche nelle quali, a frnte di un ecnmia di calre, insrge un nuv cnsum di energia elettrica ( termica). Il punt di partenza di gni seria perazine di razinalizzazine energetic è una rigrsa cntabilità energetica, in sede sia di prgettazine degli interventi, che di verifica ad impianti realizzati mdificati. Per dichiarare cnveniente un intervent è necessari indicare su quale specific cnsum agisca e verificare, a livell di sistema, tutte le sue cnseguenze, calclandne attentamente l imprtanza. Il pur e semplice cnfrnt fra i livelli di cnsum riscntrati prima e dp l intervent nn è sufficiente a permettere la frmulazine di giudizi definitivi: infatti i cnsumi energetici cmplessivi dipendn da mlti fattri (cme il caric di lavr degli impianti, la distribuzine temprale del fabbisgn energetic, le cndizini ambientali), la cui accidentale variazine può, in alcuni, casi dare effetti più rilevanti di quelli ascrivibili al prvvediment adttat. Esistn mlte pssibilità di utilizzazine razinale dell energia già a partire dalla scelta della fnte cui attingere e dall impiant di captazine e cnversine ritenut più idne al cas specific, senza prescindere vviamente dagli neri ecnmici relativi alle successive plitiche di intervent sugli impianti in attività, ad esempi di tip manutentiv. Nella pratica, nn è scntata la crrispndenza tra benefici energetic e benefici ecnmic ed allra è da cnsiderare che nn si ritiene di interesse un intervent che, pur realizzand un vantaggi energetic, nn cmprti anche un ritrn ecnmic. È prpri l aspett ecnmic a cstituire il più delle vlte un fren alla libera espansine sul mercat di sistemi energetici ad alt rendiment e del tutt innvativi rispett a quelli cnvenzinali. La realizzazine di un intervent di us razinale dell'energia cmprta quasi sempre un investiment ecnmic, la cui cnvenienza deve essere preventivamente valutata a frnte del valre del risparmi energetic ttenibile; si tratta in sstanza di determinare quant csta risparmiare energia. Diverse tecniche di analisi permettn di ricavare indici di efficienza ecnmica legati alle diverse strategie di razinalizzazine energetica, tra le quali il calcl del cst dell unità di cmbustibile risparmiata, il calcl del risparmi nett attualizzat e del temp di pay-back di un dat investiment. Nei vari settri degli usi finali energetici, sprattutt in quelli civili, purtrpp, manca ancra un cultura diffusa del risparmi energetic. Ciò implica csti energetici superiri a quelli altrimenti ttenibili cn un miglire utilizz delle risrse. Ad esempi, l adzine delle tecnlgie di misurazine dei cnsumi e della qualità della frnitura elettrica può fruttare risparmi del 20%-30%, cui vann aggiunti i risparmi ulteriri generati dalla riduzine dei guasti. Fnti legislative per gli incentivi sull'us razinale dell'energia L attuazine del Pian Energetic Nazinale, che ha avut lug in Italia cn l emanazine della legge 10/91, ha dat rigine ad una plitica di incentivi per l Us Razinale dell Energia. Tali incentivi, negli anni successivi, sn pi stati rinnvati cn le Leggi Finanziarie. I finanziamenti previsti sn sprattutt di cmpetenza reginale; in particlare l art. 12 della legge 537/93, ascrive alla gestine reginale i finanziamenti previsti dall art. 11 della citata legge 10/91. 9

10 Quest articl prevede finanziamenti per impianti cn ptenze superiri a 10 MW termici a 3 MW elettrici, relativamente a studi di fattibilità e prgetti esecutivi di impianti civili e industriali misti. Anche la cncessine e l ergazine dei cntributi previsti dagli articli 8, 10 e 13 è delegata alle Regini, che peran secnd direttive impartite dal Minister dell Industria (unifrmità di criteri, prcedure e mdalità). Gli interventi incentivati dai suddetti articli sn sintetizzati nella seguente tabella: Vantaggi ambientali I principi guida su cui si fndan le mderne tecniche di us razinale dell'energia, senza dubbi si pssn cllcare stricamente cme reazine dei mercati energetici alla crisi ecnmica che si trvarn ad affrntare all'indmani della crisi energetica che all'inizi degli anni '70 segnò prfndamente il mnd industrializzat ccidentale. Oggi quelle necessità ecnmiche sembran tramntate, ma si sn aggiunte nuve e più pressanti esigenze di razinalizzazine dei cnsumi e di sfruttament delle risrse energetiche, dettate dalla sempre più delicata situazine ambientale che sta rmai assumend prprzini glbali. Senza sffermarsi sulle vvie ripercussini psitive che l'us razinale dell'energia permette di cnseguire sull'ambiente, ccrre cnsiderare che ess rappresenta un dei pchi strumenti per evitare le disastrse cnseguenze prspettate dal vertigins aument dei cnsumi energetici mndiali, determinati sprattutt dagli elevati tassi di svilupp industriale che negli ultimi anni hann interessat alcuni paesi terzi. 10