Gestione energetica: Monitoraggio, visualizzazione, valutazione e ottimizzazione del consumo energetico Michael Rader

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1 Michael Rader Marketing Manager CentraLine c/o Honeywell GmbH Gestione energetica: e ottimizzazione del Parte 2: visualizzazione e dei dati di consumo Il primo articolo di questa serie in due parti è dedicato ai prerequisiti richiesti per i sistemi di gestione energetica: l infrastruttura necessaria, la normalizzazione richiesta per il calcolo degli indicatori delle principali prestazioni significative per il cliente, la struttura dell architettura di un sistema e le parti di quest ultima in cui le informazioni andranno calcolate e memorizzate. La seconda parte è dedicata alla visualizzazione e all analisi dei dati di consumo e illustra come scoprire i potenziali di ottimizzazione.

2 Visualizzazione dei dati La visualizzazione converte i dati acquisiti in forme visive semplici comprensibili per l uomo. La qualità della visualizzazione è decisiva per l identificazione dei potenziali di ottimizzazione di un impianto. Inizialmente, visualizzazioni semplici possono già essere utili per il conseguimento di risparmi significativi, grazie a una modifica del comportamento del cliente o della configurazione delle apparecchiature. Un esempio dal settore dei supermercati: Grazie a una semplice visualizzazione del consumo elettrico su un intervallo temporale più lungo, nelle sedi generali dell azienda è stato riscontrato che i consumi di svariati supermercati erano quasi identici durante le ore di apertura serali e al di fuori dell orario lavorativo di notte. Il motivo risiedeva nel fatto che l illuminazione del parcheggio era sempre attiva. Modificando il controllo dell illuminazione in base all orario di apertura, è stato possibile risparmiare oltre il 75% del consumo notturno di elettricità per l illuminazione esterna. Diverse possibilità di grafica Grazie ai moderni sistemi di automazione, è possibile condurre valutazioni grafiche negli stessi controllori. A causa della limitata capacità di storage, tali valutazioni sono perlopiù visualizzazioni che non richiedono finestre a lungo termine. Ecco alcuni esempi: 7 % 57 % 36 % CentraLine ARENA AX / Heating Energy Lobby CentraLine ARENA AX / Electrical Energy Lobby CentraLine ARENA AX / Cooling Energy Lobby Fig. 1: Interruzione del consumo cumulativo giornaliero, mensile o annuo, in base ai tipi di consumatore con l ausilio di un grafico a torta.

3 Fig. 2: Caratteristiche giornaliere del, presentato come curve di trend o barre. Legenda: 1: Raffreddamento 2: Acqua a uso domestico 3: Energia elettrica I moderni dispositivi di automazione, come ad esempio CentraLine Hawk consentono l accesso ai diagrammi tramite un Web browser e in più, l esportazione o l invio dei report in formato PDF e il trasferimento dei dati alle applicazioni comuni per i fogli di calcolo, per ulteriore analisi o elaborazione grafica. È possibile analizzare intervalli temporali più lunghi al livello di gestione, poiché è disponibile maggiore spazio di storage. Ciò consente un riferimento di svariati anni (confronto annuale). La Figura 3 mostra l esecuzione di una procedura di ottimizzazione (isolamento) nel secondo trimestre dell anno 2011 (curva rossa) che effettivamente ha condotto a una riduzione del consumo nei mesi invernali.

4 Fig. 3: Confronto annuo del È possibile rappresentare il mix energetico nel tempo, in forma di grafico a barre per illustrare i singoli contributi dei diversi tipi di consumatori sulla bolletta energetica totale. Fig. 4: Energia suddivisa nel corso del tempo Legenda: 1: Riscaldamento (kwh) 2: Illuminazione (kwh) 3: Acqua calda (kwh) 4: Raffreddamento (kwh)

5 L analisi di regressione agevola l interpretazione dei dati L analisi di regressione risulta di particolare interesse. Vengono tracciate due misure diverse (ma correlate) come punti stabiliti. In Figura 5 è illustrato il giornaliero per il riscaldamento (asse y) rispetto alla temperatura media esterna (ciascun punto rappresenta un giorno). Valutando i cluster di punti, è possibile trarre conclusioni importanti: La posizione della piega illustra il limite di riscaldamento. Per l edificio per cui è stata condotta quest analisi di regressione si attesta a circa 15 C. Se la temperatura esterna è superiore al limite di riscaldamento, viene utilizzata pochissima energia (solo per il riscaldamento dell acqua). Tanto più aumenta il divario tra la temperatura esterna e il limite di riscaldamento, maggiore sarà l energia di riscaldamento richiesta. Più piatta è la curva, minori saranno gli effetti della temperatura esterna sul. Curve ripide e limiti elevati di riscaldamento indicano perdite elevate di riscaldamento di trasmissione, che possono essere risolte con un migliore isolamento dell edificio. Un elevata varianza del set point per la stessa temperatura è sinonimo di forti fluttuazioni nel in condizioni climatiche identiche. Il motivo che spiega tale fenomeno può essere abbastanza complesso e le cause sono solitamente da ricercare nel modo di utilizzo: ad esempio variazione degli orari di apertura, la presenza di finestre aperte, aumento del consumo di acqua calda nelle docce nelle palestre a causa dell occupazione, ecc. Le eccezioni dal setpoint possono indicare che sono necessarie azioni da parte dell utente, in particolare se si verificano frequentemente o regolarmente. In figura 5 le regolari eccezioni inferiori sono spiegabili, poiché l uso dell edificio esaminato è inferiore nei weekend (rispetto ai giorni lavorativi) e di conseguenza la richiesta termica è inferiore. Un analisi delle eccezioni superiori ha indicato che si verificano sempre di martedì. Tale fenomeno potrebbe essere spiegato da un errore di impostazione temporale del programma orario, che ha causato il riscaldamento continuo anche durante le ore di chiusura.

6 1 3 2 Fig. 5: Analisi di regressione Legenda: 1: Eccezioni superiori regolari: programma tempo non corretto 2: Eccezioni inferiori regolari: weekend 3. Limite di riscaldamento Le analisi di regressione possono essere utilizzate in molti modi diversi. Al posto della temperatura esterna, è possibile tracciare inoltre un grafico del rispetto alla quantità di prodotti fabbricati, in caso di compagnie dedite alla produzione. Per analizzare l efficienza del generatore di calore, può essere utile tracciare il grafico dell energia di riscaldamento prodotta, rispetto al gas consumato in metri cubi. Per tracciare le eccezioni regolari, risultano utili i riferimenti dei giorni lavorativi. In questo caso, il è tracciato rispetto a un periodo temporale definito ogni giorno. Le deviazioni significative dei singoli giorni rispetto agli altri sono pertanto visibili immediatamente. Per un edificio di uffici o scolastico, ci si aspetterebbe caratteristiche simili di durante tutti i giorni lavorativi e un valore inferiore del consumo nei weekend. La Figura 6 mostra, tuttavia, curve non attese di martedì, quando apparentemente il riscaldamento era acceso tutto il giorno.

7 Fig. 6: Riferimento giornaliero in due settimane. In questo caso con profilo temporale non tipico e consumo più elevato di martedì

8 I sistemi di gestione energetica forniscono la trasparenza dei costi Alla fine, un sistema di gestione energetica è in grado di convertire i valori di consumo in costi. I costi dipendono dai contratti conclusi tra il cliente e il fornitore di energia. Il software per la gestione energetica CentraLine consente la rappresentazione dei contratti nel software e pertanto la conversione automatica del consumo in una valuta qualsiasi. Fig. 7: Analisi delle tariffe In Figura 7 è illustrato un esempio di un analisi delle tariffe in cui la tariffa è composta da tre componenti: tariffa per il giorno, per la notte e per il weekend. Le altre combinazioni della tariffa, ad esempio quelle a consumo sono inoltre integrate in maniera semplice.

9 Risparmio energetico che scaturisce dalle modifiche dei comportamenti degli occupanti dell edificio La gestione consapevole dell energia da parte di tutti gli utenti dell edificio contribuisce in maniera significativa ai risparmi sui costi. È utile in questo caso non solo rendere report e analisi disponibili allo staff responsabile della gestione energetica, ma anche per visualizzare graficamente gli indicatori delle prestazioni energetiche selezionate per qualsiasi utente dell edificio. Nel sistema di gestione energetica CentraLine, ciò avviene tramite i cosiddetti pannelli elettronici (vedere fig. 8) in cui i report selezionati sono pubblicati automaticamente, ad esempio su uno schermo della hall dell edificio. Le informazioni da visualizzare sono definite dal partner Centraline insieme a un rappresentante del cliente. Le possibilità dell applicazione sono pressoché illimitate: I dipendenti possono vedere la quota del del proprio reparto rispetto al totale, i singoli turni di un impianto di produzione possono essere confrontati agli altri in base all energia consumata per prodotto fabbricato e gli ospiti di un hotel possono ricevere un confronto del proprio ingombro energetico rispetto alla media. Tali misure illustrano l influenza delle azioni di un individuo sul e infine contribuiscono alla consapevolezza dell edificio in merito all uso efficiente dell energia. Fig. 8 Esempio di pannello elettronico

10 Esempi del potenziale di ottimizzazione Il potenziale di ottimizzazione deriva dall analisi della visualizzazione degli indicatori delle prestazioni energetiche e possibilmente dal confronto con gli edifici di riferimento. Gli esempi di ottimizzazione sono stati già illustrati nell articolo. Vanno dalla formazione della consapevolezza dei dipendenti tramite la visualizzazione delle conseguenze delle azioni individuali, ai miglioramenti delle strategie di controllo fino alle misure di costruzione, quali l applicazione dell isolamento. I miglioramenti delle strategie di controllo vanno dalle regolazioni dei programmi a tempo alla revisione completa delle strategie di controllo. È possibile realizzare potenziali di risparmio sostanziali, con investimenti paragonabilmente bassi. Un esempio: Il cinema 4D a Europark Rust e un supermercato a Viechtach risparmiano fino al 30% dell energia grazie a una riprogrammazione della strategia di controllo della ventilazione in base al controllo della qualità dell aria. Tali risparmi sono realizzati senza scendere a compromessi con il comfort dei clienti. Sistemi intelligenti, come CentraLine AX sono in grado di collegare la gestione energetica direttamente ai controllori e pertanto possono influenzare il comportamento degli impianti in tempo reale per ridurre i costi energetici. Un esempio: Grazie all analisi continua dei dati ricevuti dai contatori elettrici, è possibile predire i picchi di carico ed eliminarli tramite l arresto selettivo, la riduzione o la riaccensione delle utenze elettriche. Ad esempio, è possibile ridurre la velocità delle ventole per un breve periodo senza compromessi percepibili in termini di comfort per i clienti. I costi elevati dell energia causati dai picchi di carico vengono pertanto eliminati in modo efficace. Riepilogo I sistemi di gestione energetica moderni rendono il consumo di energia trasparente, contribuiscono all individuazione di potenziali di ottimizzazione e confermano l efficacia delle operazioni di ottimizzazione eseguite. Se applicati correttamente, consentono di valutare l efficienza energetica degli edifici e di renderli confrontabili ad altri edifici, compensando i dati di consumo causati dall influenza meteorologica, il comportamento degli utenti e/o le dimensioni dell edificio. Ciò richiede da un lato un design dettagliato del sistema e dall altro una soluzione tecnica che sia abbastanza flessibile da implementare in modo rapido ed efficace i requisiti dei diversi utenti. La combinazione di gestione energetica e tecnologia di controllo in un sistema integrato consente la realizzazione di potenziali di risparmio aggiuntivi, tramite l arresto automatico dei consumatori di energia e offre il vantaggio di un sistema completo, uniforme nell uso. I partner di gestione energetica CentraLine offrono ai clienti un supporto competente in termini di progettazione e implementazione dei sistemi di gestione energetica integrati.

11 Fonti delle immagini: Fig. 1 8: CentraLine Partner contatto editoriale: Ansel & Möllers GmbH Simone Setka König-Karl-Straße Stuttgart Tel: / ; Fax: s.setka@anselmoellers.de Per ulteriori informazioni sull argomento del risparmio energetico negli edifici, visitare il sito Web In questo sito è possibile visualizzare e scaricare articoli tecnici scritti da esperti CentraLine. È possibile ottenere ulteriori informazioni su CentraLine contattando l Infoline al numero / o su Internet visitando il sito Web e anche tramite all indirizzo info-d@centraline.com. CentraLine Honeywell GmbH 17 Böblinger Street D Schönaich