A.O. OSPEDALE DI LECCO Diagnosi energetica

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1 A.O. OSPEDALE DI LECCO Diagnosi energetica OSPEDALE MANZONI DI LECCO Via Dell Eremo, 9/11 Redatto da: Approvato da: Revisione Data Erika Castelli Antonio Aprea Rev Fabio Coccia 1

2 INDICE 1. PREMESSA ANAGRAFICA E DESCRIZIONE DEL PRESIDIO OSPEDALIERO CARATTERISTICHE DEL PRESIDIO E ANALISI DELLO STATO DI FATTO DATI CLIMATICI DEL SITO DESCRIZIONE DEGLI IMPIANTI RACCOLTA ED ELABORAZIONE DATI ANALISI DEI CONSUMI ENERGETICI RACCOLTA DATI RELATIVI AI CONSUMI DI GAS METANO ANALISI DELLA FORNITURA ELETTRICA SIMULAZIONE DEL FABBISOGNO ENERGETICO DEGLI EDIFICI METODOLOGIA DI CALCOLO ADOTTATA SIMULAZIONE DELLO STATO ATTUALE ANALISI ENERGETICA INTERVENTI SULL INVOLUCRO Copertura a tetto rovescio Copertura fotovoltaica INTERVENTI SUGLI IMPIANTI Prefattibilità dell installazione di un impianto di cogenerazione Interventi sui ventilatori delle UTA Installazione di un impianto fotovoltaico integrato ALLEGATI

3 1. Premessa Nel quadro dell evoluzione normativa nel settore energia e con l obbiettivo di cogliere le opportunità offerte dalle nuove tecnologie e dal crescente sviluppo delle fonti di energia rinnovabile, risulta vantaggioso intraprendere percorsi che portino ad individuare quegli accorgimenti/miglioramenti finalizzati ad un uso razionale delle risorse energetiche, migliorando l efficienza degli impianti e dell involucro edilizio, con conseguente risparmio sui costi energetici. Nel presente studio, in primis, è riportata una descrizione della realtà ospedaliera da un punto di vista dell approvvigionamento energetico. In particolare, sono stati analizzati i consumi energetici suddivisi per vettore (energia elettrica, metano), l andamento dei consumi durante i mesi dell anno e, per quanto riguarda l energia elettrica, con relativa analisi dei picchi di consumo. Successivamente, al fine di valutare gli effetti dovuti ad eventuali interventi di miglioramento dell efficienza energetica delle strutture, si è proceduto alla schematizzazione degli edifici mediante l ausilio di un software CENED (utilizzato per la certificazione energetica in Lombardia), in grado di descrivere il comportamento dell edificio in termini di fabbisogno energetico. Quindi è stato possibile realizzare una valutazione degli interventi sia da un punto di vista energetico che da un punto di vista economico. 3

4 2. Anagrafica e descrizione del Presidio ospedaliero 2.1 Caratteristiche del presidio e analisi dello stato di fatto Il presidio ospedaliero Manzoni situato in via Dell Eremo 9 a Lecco è suddiviso in tre edifici, ciascuno con una differente destinazione d uso. In particolare il presidio è ripartito secondo la tabella 1.1: Edifici Volume riscaldato (mc) Destinazione d'uso Corpo A Attività Ospedaliera Corpo B Scuola professionale - Uffici ospedale Corpo C Cucina preparazione cibo e vani tecnici Tabella 1.1: suddivisione del presidio ospedaliero Corpo A Ospedale Manzoni Corpo B Corpo C Figura 1.1: Vista satellitare del presidio ospedaliero. 4

5 Il presidio ospedaliero è stato realizzato nell anno 1998 e da allora non ha subito alcun intervento di ristrutturazione. Gli edifici sono caratterizzati da una struttura portante in cemento armato; le coperture risultano piane e costituite da una soletta in laterocemento. La tipologia costruttiva dell intero complesso risulta pressoché equivalente: tutti gli edifici presentano infatti uno strato di isolante nell involucro esterno, quindi le strutture esistenti hanno un livello sufficiente di coibentazione. Visto il livello di coibentazione esistente non si intuisce alcun intervento migliorativo sull involucro che possa dare un beneficio economico, ma attualmente si sono riscontrati diversi problemi di infiltrazione dalle coperture, quindi in concomitanza con l intervento di ristrutturazione delle coperture si prevede, in rispetto alla Delibera Giunta regionale 22/12/2008 N. 8/875, di implementare lo strato di isolamento e di individuare lo spessore che ne massimizza il risparmio economico. La trattazione riguardante l implementazione dello strato di isolante sulle coperture verrà dettagliata per ciascun corpo negli allegati A, B e C. 2.2 Dati climatici del sito I dati climatici sono stati determinati dagli annali storici della località di Lecco. Nelle tabelle 2.1 e 2.2 sono illustrati i dati generali e i valori relativi al sito considerato. Comune di Riferimento Lecco Altezza sul livello del mare [m] 253 Zona Climatica E Temperatura di progetto Gradi giorno -5, Tabella 2.1: Dati climatici generali 5

6 Mesi Hh Hopt H(90) Iopt T24h NDD gennaio febbraio marzo aprile maggio giugno luglio agosto settembre ottobre novembr e dicembre Anno Tabella 2.2: Dati climatici di Lecco via Dell Eremo 3 fonte (Jrc european commision). Dove : H h : radiazione su piano orizontale (Wh/m 2 ) H opt : radiazione globale mensile sul piano inclinato a 35 veso sud (Wh/m 2 ) H(90): radiazione globale mensile sul piano verticale verso sud(wh/m 2 ) I opt : Inclinazione ottimale (deg.) T 24h : temperatura media nelle 24 ore ( C) N DD : Numero di gradi giorno (-) 2.3 Descrizione degli impianti Il presidio ospedaliero ha una complessità impiantistica rilevante; è infatti caratterizzato da un'unica centrale termica per la produzione di calore e da un'unica centrale frigorifera per la produzione di freddo, entrambe posizionate nel corpo C. All interno dei tre corpi sono presenti alcune sottocentrali termo refrigeranti munite di appositi scambiatori e pompe di circolazione che distribuiscono l energia termica a seconda delle esigenze del corpo in cui sono situate. Per tutti i corpi la ventilazione risulta meccanica, e la distribuzione di calore nella maggior parte degli ambienti riscaldati del presidio avviene mediante l utilizzo di unità di trattamento aria. All interno del presidio si ha anche la produzione di vapore, mediante appositi generatori, utilizzato in prevalenza nelle cucine e per la sterilizzazione. Di seguito vengono elencante le caratteristiche degli impianti presenti a servizio dell intero complesso ospedaliero, riportando ove possibile le caratteristiche tecniche dei loro principali componenti. Le 6

7 caratteristiche degli impianti a servizio dei corpi A, B e C saranno invece descritte nelle rispettive schede di rilevazione allegate al presente documento. Le caratteristiche tecniche dell impianto della centrale termica e della centrale frigorifera che alimenta l intero presidio ospedaliero Manzoni sono: Costruttore-Modello Fluido termovettore Numero Centrale termica Bruciatore Generatore di calore Riello-GI EMME TI Metano/gasolio (solo in caso di necessità) 3+1 (uno di scorta agli altri) Costruttore-Modello BIASI NTR-R 3000 Fluido termovettore Numero Potenza al focolare Potenza nominale Acqua 3+1 (uno di scorta agli altri) 3860 KW 3489 KW Centrale frigorifera Costruttore-Modello MAC QUAY LR 364,365 Potenza frigorifera Numero 1264,2 Kw Centrale produzione di vapore Bruciatore 3+1 (uno di scorta agli altri) Costruttore-Modello Riello 3000 Tipo 682 Fluido termovettore Numero 2 Costruttore-Modello Generatore di calore Numero 2 Pressione Potenza Metano/gasolio (solo in caso di necessità) BIASI 14,7 BAR 2093 KW Tabella 2.3: Caratteristiche centrale termica, frigorifera e di quella per la produzione di vapore. 7

8 Nome PCT 1 PCT 2 PCT 3 PCT 4 Elettropompe Centrale termica posizione Potenza Edifici Marca (KW) Funzione o Piano FINDER AC Mandata caldaie C -1 FINDER AC Mandata caldaie C -1 FINDER AC Mandata caldaie C -1 FINDER AC Mandata caldaie C -1 PCT 9 FINDER VM 48 1,5 Vaso di espansione c -1 PCT 10 FINDER VM 48 1,5 Vaso di espansione c -1 PRCF 1 PRCF 2 PRCF 3 PRCF 4 PECF 1 PECF 2 PECF 3 PECF 4 Centrale frigorifera FINDER AC Elettropompe recuperatore C copertura FINDER AC Elettropompe recuperatore C copertura FINDER AC Elettropompe recuperatore C copertura FINDER AC Elettropompe recuperatore C copertura FINDER AC 125- Elettropompa evaporatore frigorifero C copertura FINDER AC 125- Elettropompa evaporatore frigorifero C copertura FINDER AC 125- Elettropompa evaporatore frigorifero C copertura FINDER AC 125- Elettropompa evaporatore frigorifero C copertura PSCF 1 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 2 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 3 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 4 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 5 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 6 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 7 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 PSCF 8 FINDER MADE 37 Elettropompa secondaria C -1 Tabella 2.4: Caratteristiche delle principali elettropompe installate all interno della centrale termica e frigorifera. Tutti i gruppi di pompe con potenza rilevante hanno un funzionamento con inverter. 8

9 3. Raccolta ed elaborazione dati 3.1 Analisi dei consumi energetici L analisi dei dati di consumo è stata condotta a partire dai dati delle fatture delle forniture energetiche suddivisi per fonte (energia elettrica, gas metano) con l ausilio di fogli elettronici appositamente predisposti. L analisi, finalizzata al riconoscimento degli aspetti più critici dal punto di vista energetico, è stata svolta secondo le seguenti modalità: determinazione dei consumi energetici annui e dei relativi andamenti mensili; analisi dei dati mediante opportuni indicatori (consumo termico per volume di edificio, ecc.); controllo della corretta imputazione delle componenti in fattura; calcolo del prezzo medio dell energia elettrica; individuazione della massima potenza elettrica prelevata nel periodo di riferimento e confronto con quella disponibile; valutazione delle eventuali penali pagate per eccessivo consumo di energia reattiva (basso fattore di potenza). Di seguito si riportano i dati, acquisiti dalle bollette elettriche e del gas, relativi al anno 2008 e le corrispondenti emissioni in termini di CO 2 equivalente e delle tonnellate di petrolio equivalenti (Tep). Vettore energetico Energia Elettrica Consumo kwh Potere calorifico Consumo [kwh] Metano m kwh/m ,6 TOTALE in kwh ,6 Equivalente energetico Fabbisogno di fonte primaria [tep] Fattori di emissione kg di CO 2eq prodotti [kg/anno] ,23 tep/mwh , ,82 tep/1000 m , TOTALE in tep 7177,04 Tabella 3.1: Consumi relativi all anno 2008 TOTALE di kg di CO2eq prodotti Note: le emissioni di CO 2eq sono state ricavate utilizzando i fattori d emissione riportati nel DGR del 13/12/2007 della Regione Lombardia: Aggiornamento della procedura di calcolo per predisporre l attestato di certificazione energetica degli edifici, previsto con DGR 5018/2007 e successive modifiche e integrazioni, mentre le Tpe sono state ricavate utilizzando la circolare MICA del 2 Marzo 1992, n. 219/F. 9

10 Fig. 3.1: Dati di consumo energetico in Kwh. Fig. 3.2 Dati di consumo di fonte primaria in tep. Osservando i valori di tep relativi al presidio ospedaliero Manzoni si nota che la struttura supera il valore soglia di 1000 tonnellate di petrolio equivalente (tep) (limite definito art. 19 della legge 10/91), quindi la struttura ha l obbligo di nominare il responsabile per la conservazione e l uso razionale dell energia (Energy manager) entro il 30 Aprile di ogni anno. 3.2 Raccolta dati relativi ai consumi di gas metano Di seguito si riportano i dati di consumo di gas dell ospedale Manzoni nell anno 2008, ripartiti mensilmente: 10

11 ANNO 2008 MESE CONSUMO EFFETTIVO mc Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre TOTALE Tabella 3.2: Consumi di gas relativi all anno 2008 Fig. 3.3: Andamento mensile dei consumi di gas metano relativi all anno 2008 I dati sopra riportati fanno riferimento ai consumi di gas metano complessivi dovuti al riscaldamento, alla produzione di acqua calda sanitaria e alla produzione di vapore dell intero 11

12 presidio ospedaliero. Osservando i dati di consumo si riscontra che non ci sono anomalie in quanto i consumi maggiori di gas metano si riscontrano nella stagione fredda. 3.3 Analisi della fornitura elettrica Data la tipologia contrattuale scelta dall azienda ospedaliera di Lecco, i consumi sono suddivisi fra le ore di picco (fascia F1 Peak ), le ore intermedie ( mid-livel ), e le ore fuori punta ( offpeak ). Inoltre si ha un imputazione di costo sui consumi complessivi mediante l indicizzazione al VCT (indicatore di riferimento per il costo di approvvigionamento dei combustibili fossili utilizzati nella generazione termoelettrica) pari al 75%. Tabella 3.3: Suddivisione delle fasce orarie considerate nel contratto. I costi per kwh di energia consumata, escluso il dispacciamento e le imposte, sono: - Fascia F1: 104,73 /MWh; - Fascia F2: 70,62 /MWh. - Fascia F3: 45,95 /MWh. Nelle tabelle seguenti si riportano i consumi di energia elettrica relativi all anno 2008, suddivisi per le fasce orarie e per mese. 12

13 Mese Consumo energia attiva MWh Consumo energia reattiva MVAR/ h Fattore di potenza Costo medio /MWh Prelievo di potenza MW cos FI Fascia F1 F2 F3 F1 F2 F3 F1 F2 F3 F1 F2 F3 gennaio 706, , , , , ,025 3,208 2,982 2,731 0,93 0,93 0,93 142,1912 febbraio 674, , , , , ,026 3,189 2,996 2,695 0,92 0,92 0,93 143,5051 marzo 629, , , , , ,445 3,203 2,906 2,653 0,92 0,92 0,92 140,2457 aprile 670, , , , , ,602 3,324 2,936 2,842 0,92 0,92 0,92 145,6854 maggio 740, , , , , ,813 3,691 3,356 3,080 0,91 0,92 0,92 144,9325 giugno 787, , , , , ,494 4,243 3,809 3,617 0,92 0,92 0,92 145,1387 luglio 934, , , , , ,287 4,172 3,772 3,353 0,91 0,92 0,92 153,5158 agosto 827, , , , , ,461 4,230 3,939 3,613 0,91 0,91 0,92 149,4550 settembre 827, , , , , ,570 4,039 3,840 3,486 0,91 0,92 0,92 157,9589 ottobre 776, , , , , ,791 3,344 3,078 2,754 0,93 0,93 0,93 167,9782 novembre 658, , , , , ,840 3,249 2,963 2,728 0,92 0,92 0,92 162,5682 dicembre 639, , , , , ,506 3,233 2,904 2,673 0,93 0,93 0,93 161,9520 Tabella 3.4: Consumi suddivisi per fascia oraria relativa all anno

14 Fig 3.4: Andamento dei consumi elettrici nell anno 2008 Durante il periodo considerato il consumo di energia elettrica è ben suddiviso rispetto alle fasce orarie, infatti si ha la seguente incidenza percentuale: Ore di peak: 38,32% Ore di mid-level:24,08% Ore di off-peak: 37,60% Inoltre, l utenza presenta un consumo medio mensile pari a circa 1929 MWh, con un valore minimo, registrato nel mese di febbraio, pari a 1664 MWh ed un valore massimo, registrato nel mese di agosto, pari a 2301 MWh. Dalla figura 3.4 si può osservare come i consumi mensili si mantengono prossimi al loro valore medio, con uno scarto attorno al 10%, ad eccezione dei mesi estivi dove si ha un maggiore utilizzo dell energia elettrica per la climatizzazione. Dall analisi dei dati relativi al consumo di energia elettrica nell anno, si osserva che la potenza elettrica richiesta alla rete è conforme alle effettive necessità aziendali e che, nel periodo considerato, non sono stati richiesti picchi di potenza superiore a quella contrattuale (non sono state pagate quote aggiuntive). L energia reattiva, seppur presente, non ha comportato alcun aggravio di spese (pagamento di penali), in quanto il fattore di potenza (cos φ) si è sempre mantenuto al di sopra del valore previsto (cos φ = 0,90). 14

15 4. Simulazione del fabbisogno energetico degli edifici Partendo dai dati e dalle informazioni fornite dai tecnici dell azienda sanitaria è stata effettuata una caratterizzazione del sistema energetico ospedaliero, finalizzata alla ricostruzione del sistema di domanda e offerta di energia dell azienda ospedaliera e delle relative performance energetiche. La diagnosi energetica effettuata ha lo scopo di individuare gli interventi che consentano la riduzione dei consumi energetici. Gli interventi possono essere di diversa natura ed interessare sia l involucro che gli impianti. 4.1 Metodologia di calcolo adottata Per valutare l andamento dei consumi energetici e per studiare l efficacia di interventi di miglioramento dell efficienza energetica, sono state realizzate delle simulazioni del comportamento energetico di ciascun corpo del presidio ospedaliero mediante l utilizzo del software CENED (software utilizzato per la certificazione energetica in Lombardia). Utilizzando il software CENED si sono effettuati i calcoli dei fabbisogni energetici di ogni edificio allo stato attuale, cioè a monte degli interventi che verranno in seguito proposti, secondo la metodologia di calcolo definita all Allegato E della Deliberazione della Giunta regionale del 26/06/2007, n.viii/5018 e successive modifiche, integrazioni e aggiornamenti. In particolare si sono determinati i fabbisogni energetici e la classe energetica di appartenenza degli edifici oggetto dello studio, a seconda delle destinazioni d uso. Il corpo B è stato suddiviso in due parti, una riguardante la scuola professionale e l altra riguardante gli uffici. Per effettuare la simulazione si sono dovuti considerare anche gli impianti utilizzati per il riscaldamento e i loro assorbimenti elettrici; in particolare, per tener conto delle parti impiantistiche comuni agli edifici si sono ripartite le potenze caratteristiche degli impianti in funzione dei rispettivi volumi riscaldati. 4.2 Simulazione dello stato attuale Di seguito si riportano i risultati della simulazione ottenuti per ciascun corpo dell ospedale di Lecco considerando le strutture dell involucro esistenti (per maggiori dettagli si vedano gli allegati al presente documento relativi audit energetici dei corpi considerati). 15

16 Dalle figure seguenti si osserva che tutti gli edifici considerati o parte di essi si trovano nella classe energetica D. Figura 4.1: Risultati simulazione relativi al corpo A Fig. 4.2: Simulazione dello stato di fatto del Corpo B scuola mediante il CENED 16

17 Fig. 4.3: Simulazione dello stato di fatto del Corpo B uffici mediante il CENED Fig. 4.4: Risultati simulazione dello stato di fatto del corpo C mediante il CENED. 17

18 5. Analisi energetica 5.1 Interventi sull involucro Copertura a tetto rovescio Per ridurre il fabbisogno energetico, vista anche l esigenza di realizzare una nuova impermeabilizzazione sulle coperture dell edifico, si è valutata l implementazione dell isolamento nella copertura. L analisi è stata svolta nel dettaglio per tutti i corpi del presidio ospedaliero negli allegati A, B e C al presente documento. Lo studio è stato condotto prendendo come riferimento la tipologia a tetto rovescio isolata con il polistirene estruso (conducibilità pari a 0,036 W/m 2 K); si è quindi ricercato lo spessore di isolante che massimizza il risparmio economico nel tempo, cioè lo spessore con il tempo di ritorno più basso. Dalle analisi svolte per ciascun corpo (vedi allegati A, B, e C) si nota che, per tutti i corpi, lo spessore ottimale di isolante è di 10 cm; con esso si ricava un tempo di ritorno compreso tra i anni. Visti i dati ricavati per ciascun corpo si realizza una valutazione complessiva per l intero presidio (vedi tabella 5.1) da cui si ricava un tempo di ritorno dell investimento pari a circa 10 anni. Presidio ospedaliero Manzoni RISPARMIO MIGLIORAMENTO ENERGETICO E COSTO INVESTIM. Risparmio annuo TEMPO DI RITORNO DA A kwh % euro euro/anno anni 0,44 0, ,30 1, , ,24 10,14 Tabella 5.1: Valutazione economiche per l intero presidio Copertura fotovoltaica Vista l esigenza di sostituzione del manto di copertura si è considerata l installazione di un nuovo manto di copertura isolato con dei pannelli fotovoltaici integrati. Il pacchetto di isolante ipotizzato nella copertura fotovoltaica è costituito da uno strato di lana di roccia di 12 cm; tale strato permette alla copertura di raggiungere un valore complessivo di trasmittanza pari a 0,293 W/m 2 K, inferiore al valore limite di legge definito dal DGR 8/8745 (0,30 W/m 2 K). La trattazione relativa alla valutazione tecnico-economica della copertura fotovoltaica è svolta nell allegato D. 18

19 5.2 Interventi sugli impianti Prefattibilità dell installazione di un impianto di cogenerazione Per cogenerazione si intende la produzione combinata e contemporanea di energia elettrica e calore. Gli impianti di cogenerazione sono impiegati con successo nei settori industriali e civili da parecchi anni in quanto garantiscono sicurezza dell approvvigionamento energetico, risparmio di energia, riduzione delle perdite di cambio di tensione e trasporto in rete, contenimento delle emissioni di gas serra e altri gas inquinanti. Nelle figure seguenti viene illustrato il risparmio energetico conseguibile con un impianto di cogenerazione rispetto alla produzione di energia convenzionale separata. Fig:5.1: risparmio energetico con un impianto di cogenerazione. 19

20 Sulla base delle esperienze acquisite nel nord-europa gli impianti di cogenerazione negli ospedali si ammortizzano generalmente in 4-8 anni, e risultano economicamente convenienti negli ospedali con oltre 200 letti. Dal punto di vista economico, quindi, la cogenerazione di energia elettrica e calore rappresenta per gli ospedali una forma di approvvigionamento energetico potenzialmente molto interessante. Si procede a realizzare una prefattibilità per l installazione di un impianto di cogenerazione abbinato ad un gruppo frigorifero ad assorbimento. La taglia dell impianto di cogenerazione viene scelta in modo tale da coprire il carico base di calore della struttura, lasciando alle caldaie tradizionali il compito di realizzare il servizio termico di punta. Un altro aspetto da considerare nella scelta della taglia consiste nel consumare per i propri fabbisogni tutta l energia elettrica prodotta. Questo permette all impianto di funzionare per il maggior tempo possibile e quindi di riuscire ad ammortizzare l investimento nel minore tempo. Al fine di estendere al massimo il numero di giorni all anno in cui è possibile utilizzare il calore prodotto dall impianto, si è ipotizzato di sfruttare il calore prodotto durante i mesi estivi per la produzione di freddo mediante un gruppo frigorifero ad assorbimento da abbinare ai gruppi frigoriferi attualmente presenti per il raffrescamento. Per il calcolo della convenienza economica relativa all installazione dell impianto di cogenerazione è stato utilizzato un software che consente di tenere in considerazione i vari aspetti che concorrono a determinare il risparmio economico: - autoconsumo dell energia elettrica prodotta; - utilizzo dell energia termica generata dall impianto di cogenerazione per il riscaldamento degli ambienti; - utilizzo dell energia termica generata dall impianto di cogenerazione per il raffrescamento degli ambienti; - eventuale vendita dell energia elettrica prodotta e non autoconsumata; - defiscalizzazione di una quota parte del combustibile utilizzato per l autoproduzione di energia elettrica. Per il calcolo dei benefici sopra esposti è necessario considerare quanto segue: - andamento dei carichi elettrici variabili nel tempo (variazione oraria); 20

21 - andamento dei carichi termici variabili nel tempo (variazione oraria); - costo dell energia elettrica variabile nel tempo: è stata considerata la tariffa dell energia elettrica suddivisa per fascia (1, 2 e 3); - costo del metano: il costo del metano è stato suddiviso nelle sue componenti: corrispettivo di vendita, accise e tasse regionali; - coefficiente di defiscalizzazione (K=0,25): il prodotto fra l energia elettrica prodotta dall impianto e autoconsumata (espressa in kwh), con il coefficiente di defiscalizzazione, determina il numero di metri cubi di metano che saranno defiscalizzati (esenzione dal pagamento delle accise). Dai dati impiantistici in nostro possesso e dei dati ricavati dalle forniture energetiche si sono individuate la potenza termica installata e la potenza frigorifera e la potenza elettrica assorbita dalla rete. Partendo da questi dati, si sono ipotizzati per una struttura ospedaliera gli andamenti dei carichi termici frigoriferi ed elettrici giornalieri per ciascun mese dell anno. In particolare, nelle figure 5.2, 5.3 e 5.4 sono illustrati tali andamenti. Si riportano in forma tabellare le ipotesi considerate: ENERGIA ELETTRICA [ /kwh] F1 (Energia giorno) F2 (energia notte e weekend) F3 (energia notte e weekend) Costo unitario 0,118 0,0849 0,0630 Imposte 0,031 0,031 0,031 Dispacciamento 0,0101 0,0101 0,0101 Tabella 5.1 Tariffe dell energia elettrica relative all anno METANO [ /m 3 ] Corrispettivo di vendita + distribuzione 0,48 Accisa Civile 0,0176 Addizionale Regionale 0,0300 Tabella 5.2 Tariffe del metano relative all anno

22 L impianto cogenerativo considerato per il presente studio di fattibilità è un motore alternativo a gas; in particolare si è scelta una macchina presente nel mercato Jenbacher type 6 model J612 GS, avente le seguenti caratteristiche: Potenza Elettrica: 1801 kw Potenza Termica: 1792 kw; Rendimento elettrico: 43,3 % Rendimento termico: 42,7 % Rendimento complessivo: 86,0% Si è inoltre scelto un gruppo frigorifero ad assorbimento (ammoniaca acqua): l energia termica viene fornita dall impianto di cogenerazione, la potenza di raffrescamento erogata è pari a 1000 kw. Figura 5.2 Andamento dei carichi termici giornalieri per ciascun mese dell anno Figura 5.3 Andamento dei carichi figoriferi giornalieri per ciascun mese dell anno 22

23 Figura 5.4 Andamento dei carichi elettrici giornalieri per ciascun mese dell anno In tabella 5.3 è riportato il bilancio conclusivo delle spese di gestione nella condizione di preintervento e post-intervento. Si è considerato che l impianto di cogenerazione rimanga in funzione in maniera continua. I valori IRE (indice di risparmio energetico) e LT (limite termico) sono entrambi verificati; infatti, i valori ricavati per quest applicazione sono i seguenti: IRE = 0,38 LT = 0,50 23

24 ENERGIA ELETTRICA [kwh] METANO [m 3 ] RIEPILOGO COSTI IMPIANTO TRADIZIONALE Quantità Costo unitario [ ] Costo totale [ ] Quantità IMPIANTO COGENERAZIONE Costo unitario [ ] Costo totale [ ] Corrispettivo potenza [kw] , , Consumo F , , Consumo F , , Consumo F , , Venduta F1 0 0,000 0 Venduta F2 0 0,000 0 Venduta F3 0 0,000 0 Tasse Autoproduzione , Totale Acquistato per caldaia , , Acquistato per cogeneratore , Defiscalizzato , Totale ALTRE SPESE manutenzione ordinaria cogeneratore TOTALE COSTI RISPARMIO IMPIANTO COGENERAZIONE [ ] Tabella 5.3: Calcolo costi di gestione prima e dopo l installazione dell impianti di cogenerazione. 24

25 Dalla tabella 5.3 si evince che il risparmio annuo complessivo dovuto all installazione di un impianto di cogenerazione abbinato ad un gruppo frigorifero ad assorbimento, è pari a Il costo per l installazione di tale impianto è valutabile in circa Oltre ai costi di installazione dell impianto bisogna aggiungere i costi di manutenzione straordinaria, sebbene l impianto sia tra quelli con maggiore affidabilità. In generale ed a scopo cautelativo è possibile ipotizzare i seguenti costi di manutenzione straordinaria: Ore di funzionamento impianto % costo iniziale Costo manutenzione [ ] % % % % % % % % Tabella 5.4 Costi per la manutenzione straordinaria In tabella 5.5 sono riportati gli utili annui attualizzati intesi come risparmio rispetto alla situazione attuale con un tasso di attualizzazione pari a 5%. Dai dati economici riportati nella tabella 5.5 e nella figura 5.5 si osserva che l investimento ha un tempo di ritorno attualizzato di 5 anni e possiede un VAN>0. Da questa analisi quindi si deduce che l istallazione di un impianto di cogenerazione potrebbe produrre notevoli vantaggi da un punto di vita economico e ambientale. A questo proposito, converrebbe realizzare un studio più approfondito per individuare l esatto andamento dei carichi giornalieri, in modo da definire esattamente la taglia dell impianto che produce maggiore redditività, e la modalità di integrazione dell impianto di cogenerazione con gli impianti esistenti. 25

26 ANNI ore lavoro impianto flusso investimenti Utile annuo attualizzato VAN [ ] [ ] [ ] Tabella 5.5 Analisi economica impianto di cogenerazione flussi di cassa attualizzati cumulati

27 Figura Interventi sui ventilatori delle UTA Gli interventi ipotizzabili per il contenimento dei consumi e quindi della spesa per la fornitura di energia elettrica possono derivare dall utilizzo di inverter per i ventilatori presenti nelle centrali UTA. L inverter è un dispositivo elettronico che varia frequenza e tensione di alimentazione di un motore elettrico, adeguandone la velocità alle effettive esigenze del carico. Si ottengono significativi risparmi energetici in quanto il ventilatore viene utilizzato per le effettive richieste del sistema idraulico; inoltre il cosφ di sistema si attesta attorno a 0,98, riducendo l assorbimento della potenza reattiva. Il risparmio effettivo può variare dal 20% al 50% e oltre, il 35% in media rispetto a sistemi on-off, valvole di strozzamento o by pass. I tempi di rientro degli investimenti sono tipicamente compresi tra i 6 mesi e i 4 anni. Oltre al risparmio energetico altri vantaggi sono: Regolazione ottimale e semplificazione impiantistica Riduzione degli stress meccanici e dei costi di manutenzione Riduzione della rumorosità Aumento della vita dell impianto Incremento delle performance dell impianto (cosφ prossimo a 1) Il Presidio ospedaliero oggetto dell intervento presenta 42 centrali di trattamento aria, di cui 29 non hanno i ventilatori controllati da inverter. Per dare delle indicazioni sui benefici energetici di quest applicazione si è svolta un analisi su di un ventilatore presente all interno dell UTA 13, in particolare sul ventilatore di mandata che ha le seguenti caratteristiche: Potenza installata pari a 30 KW. Portata ventilatore mc/h Prevalenza 500 m 3 /h (ipotizza) 27

28 U.T.A. POTENZA MOTORE MANDATA Unita Trattamento aria Corpo A POTENZA INVERTER POSIZIONE MOTORE ESISTENTE RIPRESA 28 Edificio piano SERVIZIO 1 2X22KW 1X11KW SI A COPERTURA INFETTIVI-ORL-CHEMIO 1 1X7,5KW SI A COPERTURA DERMATOLOGIA 2 2X22KW 1X11KW SI A COPERTURA INFETTIVI DH-MED 3 SETT 2 1X9,2KW SI A COPERTURA PEDIATRIA 3 2X9,5 KW 1X7,5KW SI A COPERTURA DIALISI 4 2X22KW 1X15KW SI A COPERTURA MED 1 2 SETT-MED FEM- NEFROLOGIA 5 2X18,5 KW 1X15KW SI A COPERTURA OCUL.-MED 1 1 SETT-MED MASCHILE 6 2X30KW 1X18,5KW NO A COPERTURA CARDIO-NEUROCHIR-PATOL.NEO 7 2X4KW 1X3KW SI A COPERTURA UROLOGIA 2 PIANO 8 2X18,5 KW 2X11KW NO A COPERTURA UCC-NEURORIANIMAZIONE 9 2X22KW 1X15KW NO A COPERTURA CLINICA-ORTOP.-CHIR.VASCO-EX GINEC. 10 2X11KW 1X7,5KW SI A COPERTURA ORTOP.-CHIR.ADDOMINALE 11 2X7,5KW 2X4KW SI A COPERTURA OSTETRICIA 12 2X11KW 2X5,5KW NO A COPERTURA BLOCCO PARTO 13 2X30KW 1X11KW NO A COPERTURA COR. SX NEUROPSICH.INFAN. 14 2X30KW 1X15KW NO A COPERTURA COR. DX-HALL 15 1X18,5KW 1X11KW NO A -2 POLIAMBULATORI 16 1X18,5KW 1X15KW SI A -2 LABORATORI 17 1X15KW 1X11KW NO A -2 ANATOMIA PATOLOGICA 18 1X9KW 1X3KW NO A -2 FISIOTERAPIA 19 1X15KW 1X9,2KW NO A -2 SALA MORTUARIA 20 2X15KW 2X5,5KW SI A CLINICA 21 1X18,5KW 1X11KW NO A COPERTURA CENTRO PRELIEVI 22 1X3KW 1X4KW NO A -2 BIBLIOTECA 23 1X5,5KW 1X4KW NO A -2 CENTRO TRASFUSIONALE 24 1X22KW 1X7,5KW NO A X7,5KW SI A -2 RADIOTERAPIA 24 1X7,5KW SI A X5,5KW 1X3KW SI A -2 PSICHIATRIA 26 2X15KW 2X7,5KW NO A -2 RIANIMAZIONE 27 2X45KW 2X22KW SI A -2 SALE OPERATORIE BLOCCO X5,5KW 1X3KW NO A -2 ARCHIVIO 29 1X11KW 1X7,5KW NO A -2 PRONTO SOCCORSO 30 1X37KW 1X22KW NO A -2 RADIODIAGNOSTICA 31 2X37KW 2X15KW SI A -2 SALE OPERATORIE BLOCCO X5,5KW 1X4KW NO A -2 FARMACIA 33 1X11KW 1X11KW NO A -2 SPOGLIATOIO

29 U.T.A. POTENZA MOTORE MANDATA Unita Trattamento aria Corpo B POTENZA INVERTER POSIZIONE MOTORE ESISTENTE RIPRESA Edificio piano SERVIZIO 40 1X9KW 1X7,5KW NO B -1 UFFICI 1 E 2 PIANO 41 1X9KW 1X5,5KW NO B -1 MENSA 42 1X11KW 1X7,5KW NO B -1 AULE 43 1X4KW 1X4KW NO B -1 AULA MAGNA 44 1X5,5KW 1X4KW NO B -1 ARCHIVIO GENERALE Unita Trattamento aria Corpo C U.T.A. POTENZA MOTORE MANDATA POTENZA MOTORE RIPRESA INVERTER ESISTENTE POSIZIONE Edificio piano intertecnic o SERVIZIO 50 1X18,5KW 1X15KW NO c LAVANDERIA 51 1X22KW 1X15KW NO c -2 STERILIZZAZIONE 52 1X37KW 1X5,5KW NO c intertecnic o intertecnic o 55 1X18,5KW 1X9,2KW NO c Tabella 5.6: Elenco delle UTA installate nel presidio ospedaliero CUCINA MAGAZZINO Per procedere con l analisi si sono previste alcune ipotesi di funzionamento del ventilatore; in particolare, si è considerato un funzionamento di 300 gg/anno e 18 h/gg, quindi complessivamente si ipotizza un funzionamento di 5400 h/anno; inoltre si è considerata, in via cautelativa, una portata media di funzionamento paria all 85% della portata nominale. Sono stati quindi impostati alcuni valori di efficienza, scelti in via cautelativa: efficienza del ventilatore pari all 85%, efficienza del motore pari al 95%, efficienza della trasmissione pari al 98%. 29

30 Fig 5.6: Confronto di consumi con e senza inverter. Risparmio energetico complessivo stimato 5207 KWh/anno (14%) Risparmio annuo stimato 781 /anno Costo complessivo dell inverter 3000 Payback time 3,8 anni Tabella 5.7: Analisi benefici economici. Come si evince da questa analisi, l istallazione di inverter può fornire dei grossi vantaggi da un punto di vista sia economico sia energetico. Prima di procedere all installazione dell inverter, raccomandiamo di verificare la compatibilità dei motori installati alla regolazione tramite inverter (isolamento verso massa, isolamento verso fase). In secondo luogo andranno verificati i dati che in questa analisi sono stati solo ipotizzati, altrimenti la fattibilità dell applicazione potrebbe essere suscettibile di variazioni Installazione di un impianto fotovoltaico integrato Un ulteriore intervento sugli impianti consiste nell installazione di un impianto fotovoltaico integrato nelle coperture degli edifici; per la relativa trattazione si veda l allegato D. 30

31 6. ALLEGATI ALLEGATO A: Audit energetico corpo A ALLEGATO B: Audit energetico corpo B ALLEGATO C: Audit energetico corpo C ALLEGATO D: Fattibiltà tecnico-economica dell istallazione di un impianto fotovoltaico integrato nella copertura. ALLEGATO F: Strutture esistenti dell involucro. 31