Misura e verifica, valutazioni del risparmi e del miglioramento delle prestazioni. Norme ISO e protocollo IPMVP Daniele Forni, FIRE Bologna 11 ottobre 2017
Perché la M&V è importante? La misura e verifica dei risparmi energetici è necessaria e molto importante. Infatti in generale non è sufficiente confrontare semplicemente i consumi e/o le spese energetiche periodo per periodo. In generale bisogna confrontare i consumi e/o le spese energetiche di uno specifico periodo temporale con un altro periodo temporale, a parità di condizioni che influenzano i consumi e/o costi energetici.
Perché la M&V è importante? In un EPC la M&V è l alchimia che trasforma i valori misurati in flussi di cassa senza far gridare alle streghe
Misura e incertezza Il risultato di una misurazione rappresenta un possibile valore della grandezza che si vuole misurare (misurando). L incertezza può avere molteplici cause (risoluzione dello strumento, errori casuali, sistematici, di metodo, etc.). Ogni misura ha associata un incertezza e un unità di misura es. 50±0,1 u.m. L incertezza può essere assoluta: ±0,1 u.m. o relativa ( in termini percentuali): ±0,2% 50% 40% 0,5% del fondoscala 30% 2,5% del fondoscala 20% L incertezza relativa può essere riferita: al fondoscala alla misura Incertezza relativa 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% -10% -20% -30% -40% -50% Percentuale del fondoscala (www.fire-italia.org)
Incertezza nella M&V Nella M&V l incertezza deriva da: Dati misurati, Dati campionati, Dati stimati/stime, Modellizzazione Si deve tener conto di tutte le incertezze e combinarle per poter valutare l incertezza e la relativa confidenza del risparmio. Bisogna stare attenti al livello di confidenza, perché quella degli strumenti è di solito intorno al 95%, mentre in statistica quella standard è il 68,3%. Passare dal 95% al 68,% di confidenza, raddoppia circa l incertezza.
Gli strumenti a disposizione norme ISO ISO 50001 Sistemi di gestione dell'energia - Requisiti e linee guida per l'uso. ISO 50002 Diagnosi energetiche Requisiti e linee guida per l uso. ISO 50003 Sistemi di gestione dell energia - Requisiti per organismi che forniscono audit e certificazione dei sistemi di gestione dell energia. ISO 50004 Sistemi di gestione dell'energia - Linee guida per l'implementazione, il mantenimento e il miglioramento di un sistema di gestione dell'energia. ISO 50006 Sistemi di gestione dell'energia - Misurazione della prestazione energetica utilizzando il consumo di riferimento (Baseline - EnB) e gli indicatori di prestazione energetica (EnPI) - Principi generali e linee guida. ISO 50007 Servizi energetici - Linee guida per la valutazione e il miglioramento del servizio energia per gli utenti ISO 50015 Sistemi di gestione dell energia - Misura e verifica della prestazione energetica delle organizzazioni - Principi generali e linee guida. ISO 50047 Risparmi energetici Determinazione dei risparmi energetici nelle organizzazioni. ISO 17741 Regole tecniche generali per la misura, il calcolo e la verifica dei risparmi energetici dei progetti ISO 17742 Efficienza energetica e calcolo dei risparmi per Paesi, regioni, città ISO 17743 Risparmi energetici definizione di una struttura metodologica applicabile ai calcoli e alla rendicontazione dei risparmi
E le prossime norme ISO ISO/AWI TS 50008 Building energy data management for energy performance -- Guidance for a systemic data exchange approach ISO/CD 50021General guidelines for selecting energy savings evaluators ISO/CD 50044 Energy Savings Evaluation -- Economics and financial evaluation of energy saving projects ISO/CD 50045 Technical guidelines for evaluation of energy savings of thermal power plants ISO/DIS 50046 General quantification methods for ex ante or expected energy savings ISO/CD 50049 Calculation methods for energy efficiency and energy consumption variations at country, region and city levels: relation to energy savings and other factors
Ex ante Ex post Città/Regioni/ Paesi ISO 17743 ISO 17742? ISO 50049 Organizzazioni ISO 50002 ISO 50001 ISO 50006 ISO 50047 ISO 50046 ISO 50015 Progetti ISO 17741 (Fonte FIRE)
Ex ante Ex post Città/Regioni/ Paesi ISO 17743 ISO 17742? ISO 50049 Organizzazioni ISO 50002 ISO 50001 ISO 50006 ISO 50047 Progetti ISO 50046 ISO 50015 ISO 17741 Centrali termo - elettriche ISO 50045 (Fonte FIRE)
ISO 17741 Stabilisce un insieme di regole generali per la misura, il calcolo e la verifica dei risparmi energetici dei progetti. Queste norme generali sono considerate universali e sono applicabili a prescindere dalla metodologia di misura e verifica (M&V) utilizzata. Utilizzabile da tutti i soggetti interessati al progetto che mirano a quantificare il risparmio energetico durante un periodo specifico nei progetti nuovi o di retrofit. Specifica le procedure di base per la M&V e per il piano di M&V. il risparmio energetico è determinato confrontando i consumi energetici misurati, calcolati o simulati prima e dopo e/o con e senza la realizzazione di un progetto e facendo adeguate correzioni per le variazioni delle variabili rilevanti (aggiustamenti di routine) o adattamenti adeguati per le variazioni dei fattori statici (aggiustamenti non di routine). Il risparmio energetico è la differenza tra l'energia di riferimento adattata e il consumo energetico del periodo di riferimento.
ISO 17741 Riferimento normativo Concetti base IPMVP 2014 Termini e definizioni Progetto: processo composto da un insieme di attività coordinate e controllate con date di inizio e fine, intraprese per raggiungere un obiettivo conforme a specifici requisiti, compresi i vincoli di tempo, costi e risorse Nota 1: un singolo progetto può far parte di una struttura di progetto più grande e può essere costituito da due o più EPIA. [fonte ISO 10006:2003] Risparmio energetico: riduzione del consumo energetico rispetto a una energia di riferimento adattata [fonte ISO 17743, aggiunto adatata ]
ISO 17741 Boundary, installation and commissioning period, interactive effect, reported energy savings, reporting period ISO 13273-1:2015 (baseline period, energy, energy consumption, energy efficiency, energy performance, energy use, energy using system). 50001:2011 (energy baseline), ISO 50015:2014 (EPIA, M&V, routine adjustment, non-routine adjustment, relevant variable, static factors).
ISO 17741 Procedura di M&V per determinare risparmi energetici 1. Preparazione del piano di M&V (identificazione dei confini, del periodo di riferimento e di rendicontazione, del metodo di calcolo, della raccolta dati e dell incertezza dei risultati. Operazioni da iterare fino a convergenza con le necessità dei committenti); 2. Creazione e documentazione del piano di M&V; 3. Determinazione dell energia di riferimento (incluse raccolta delle variabili rilevanti, l analisi, lo sviluppo del modello, etc.) 4. Installazione e commissioning (incluso progettazione del progetto e del sistema di misura se richiesto per la M&V). Non necessariamente svolta dal professionista della M&V; 5. Determinazione dell energia del periodo di rendicontazione (inclusa raccolta dei dati misurati e operativi e analisi dei consumi); 6. Calcolo i risparmi energetici (baseline adattata, aggiustamenti non di routine, calcolo dell incertezza in accordo al piano di M&V); 7. Rendicontazione e verifica dei risparmi energetici calcolati.
Relazione tra le fasi di realizzazione di un progetto e la M&V Passi fondamentali per la realizzazione del progetto Identificazione del progetto Studio di fattibilità Approvazione Progettazione dettagliata Realizzazione e funzionamento t Preparazione del piano di M%V Creazione e documenta zione del piano di M&V Determinazione dell energi a di riferimento Passi fondamentali per la M&V Installazione e commissioning; Determinazione dell energia del periodo di rendicontazione; Calcolo dei risparmi energetici; Rendicontazione e verifica dei risparmi energetici calcolati; t Identificazione dei confini di misura Determinazione del periodo di riferimento e di rendicontazione Selezione del metodo di calcolo Determinazione delle specifiche della raccolta dati e dell incertezza dei risultati
ISO 17741 Piano di M&V, i contenuti 1. Confini del progetto e della M&V; 2. Periodo di riferimento; 3. Periodo di rendicontazione; 4. Metodo di calcolo dei risparmi energetici; 5. Specifiche di raccolta dati (fonte esistente o addizionale, misurati e non misurati. Per i misurati: periodo e frequenza di raccolta, principio e procedura di campionamento, accuratezza e campo di misura degli strumenti, protocollo di lettura, procedure commissioning, calibrazione, procedure e metodi per trattare le perdite di dati. Nel caso di calcolo con baseline adattata, valori stimati e incertezza delle variabili rilevanti non misurate); 6. [Nel caso del metodo di simulazione, versione del software, copia cartacea ed elettronica dei file di input e output, assunzioni adottate nel software, acquisizione dei dati (misura o stima), processo di acquisizione dei dati misurati, periodo e condizioni di calibrazione, accuratezza della calibrazione]; 7. Incertezza: Il piano di M&V dovrebbe trattare dell accurattezza prevista dei risultati, considerando esplicitamente le fonti di incertezza e le specificità del progetto.
ISO 17741 Tre metodi di calcolo 1. Comparazione diretta: quando l EPIA si può accendere e spegnere senza influenzare gli utilizzatori di energia (es. regolazioni, vecchio apparecchio lasciato come back-up, etc.); 2. Calcoli adattati: con modelli statistici o ingegneristici adattare (aggiustamenti di routine e non di routine) il consumo di riferimento a quello del periodo di rendicontazione, così da calcolare i consumi se non fosse stata realizzata nessuna EPIA. (applicabile alla maggior parte dei casi, anche per interventi soft, come cambiamenti procedurali, etc.). I valori delle variabili rilevanti nel periodo di rendicontazione sono misurati o assunti. Le assunzioni, i metodi di aggiustamento, devono essere condivise tra le parti. 3. Esempio 1: In caso di nuova costruzione con una caldaia a condensazione, per la baseline si può assumere il consumo del boiler che rispetta gli standard minimi di efficienza; Nota: i metodi 1 e 2 si possono applicare all opzione A, B e C di IPMVP Core Concepts 2014
ISO 17741 Tre metodi di calcolo 3. Simulazione calibrata: si può applicare quando l energia di baseline o del periodo di rendicontazione e le relative variabili rilevanti, etc. non esistono o non sono disponibile del tutto o la loro accuratezza non soddisfa i requisiti concordati (es. nuova facility, simulazione di edifici o impianti industriali). O quando gli altri metodi non sono applicabili. Per i nuovi sistemi la calibrazione può essere fatta usando dati e misure di sistemi simili esistenti. La simulazione va calibrata in modo da predire le prestazioni dei dati misurati abbastanza bene da essere accettato tra le parti. La calibrazione non è necessaria, se non richiesta per raggiungere l accuratezza stabilita tra le parti o dove non applicabile (nuovi edifici) Nota: il metodi 3 si puo applicare all opzione D di IPMVP Core Concepts 2014
ISO 17741 Incertezza Si deve trovare l equilibrio tra accuratezza dei risultati e costo della M&V e condividerlo tra le parti. Quando una valutazione rigorosa dell incertezza non è possibile, si devono identificare i potenziali contributi e il loro ordine di grandezza [vedi anche ISO 50015]. Le fonti di incertezza sono tra le altre: modellazione, misura o statistica, campionamento, aggiustamenti non di routine. Altre fonti di incertezza vengono trattate qualitativamente. Si può gestire l incertezza controllando gli errori casuali e gli eventi non casuali (es. bias, deriva, degrado delle prestazioni). Per valutare l incertezza della misura: ISO/IEC GUIDE 98-3-2008, di modellazione e campionamento: Statistica e incertezza per IPMVP 2014. L analisi dell incertezza può mostrare l affidabilità della M&V. L analisi può comprendere tra le altre fonti: dati, confine, periodi di riferimento e rendicontazione, metodo di calcolo, variabili rilevanti e fattori statici, stima degli effetti interattivi, frequenza di campionamento, bias, misure raccolte durante la M&V.
ISO 17741 Rapporto sui risparmi Il rapporto sui risparmi può contenere i seguenti punti: Scopo del calcolo dei risparmi (uso e campo di applicazione); Descrizione delle EPIA; Chi l ha ordinato; Chi ha eseguito la M&V; Periodo di tempo in cui si valutano i risparmi; Confine/i; Energia, variabili rilevanti e fattori statici durante il periodo di rifermento e di rendicontazione; Metodi di calcolo usati (inclusi aggiustamenti, simulazioni, etc.); Fonti dei dati: tipo (misurati, calcolati, simulati) e raccolta (frequenza, campionamento, etc.); Incertezza dei risultati; Cambiamenti delle condizioni da quando il piano di M&V è stato autorizzato.
IPMVP la storia Nel 1994, il Department Of Energy degli USA ha iniziato a lavorare con l'industria per sviluppare un approccio di condiviso per misurare e verificare l'efficienza energetica - Il protocollo di misurazione e verifica nordamericano è stato pubblicato nel 1996. Nel 1997 è stato pubblicato il Protocollo internazionale di misurazione e verifica delle prestazioni (IPMVP) - Concetti e opzioni per la determinazione del risparmio energetico e dell'acqua a seguito di un interesse forte e diffuso al di fuori del Nord America. Il protocollo è stato tradotto in una ventina di lingue, tra le quali l italiano
IPMVP Concetti base Principi IPMVP Accuratezza - bilancio costo / beneficio Coerenza - è consistente, anche se cambiano le persone, etc. Completezza - considera tutti gli effetti, misura quelli significativi Prudenza - sottostima il risparmio (se vi è incertezza) Pertinenza - misura solo i parametri significativi, stimando gli altri Trasparenza - completa apertura
IPMVP Concetti base Termini e definizioni Misura e Verifica (M&V) È il processo di pianificazione, misura, raccolta ed analisi dati il cui scopo è quello di verificare e rendicontare i risparmi energetici risultanti dall implementazione di un Azione di miglioramento dell efficienza energetica all interno di uno specifico impianto/struttura. Aggiustamenti ordinari, Aggiustamenti straordinari, Azione di miglioramento dell efficienza energetica (AMEE), Building Automation System (BAS), Confine di misura, Consumo energetico, Consumo energetico evitato e potenza evitata, Contratto di prestazione energetica, Effetto interattivo, Energia del periodo di rendicontazione, Energia del periodo di riferimento, Energia del periodo di riferimento adattata, Fattore statico, Misura correlata ai consumi energetici (Proxy measurement), Parametro principale, Periodo di rendicontazione, Periodo di riferimento, Potenza, Riferimento, Risparmi, Risparmi normalizzati, Uso finale dell energia, Valori stimati, Variabile indipendente, Verifica operativa
IPMVP Concetti base 2016 - contenuti Equazione base dei risparmi, Confine di misura (intero impianto/struttura, isolamento) Periodo di riferimento e rendicontazione Aggiustamenti ordinari e straordinari Approcci per la valutazione dei risparmi: consumi evitati (forecast), risparmi normalizzati, back-cast. Periodi di misure contigui (prova di attivazione/disattivazione) Verifica operativa Questioni relative alla misura Le quattro opzioni A, B, C, D Questioni relative alla misura, verifica dell installazione, costi, calcoli, dati energetici, fatture, variabili indipendenti, modelli, simulazione calibrata. Piano di M&V Rapporto di M&V Conformità all IPMVP
Statistica e incertezza per IPMVP Introduzione Come esprimere l incertezza Incertezza accettabile Definizioni di termini statistici Modellazione Errori di modellazione Valutazione dei modelli di regressione Campionamento Determinazione delle dimensioni del campione Misura Combinazione di componenti d incertezza Valutazione delle interazioni di componenti multipli d incertezza Determinazione di traguardi per l incertezza quantificabile di campioni Esempio di analisi d incertezza
Volumi IPMV Liberamente scaricabili dal sito EVO (previa registrazione gratuita come document access ) Concetti Base IPMVP 2016 disponibile tra qualche giorno Statistica e incertezza per IPMVP 2014 https://evo-world.org/en/library/download-protocol-documents-mainmenu-en/ipmvp-core-concepts-applicationguides-0 In aggiunta al volume 2016 ci sarà tra qualche giorno anche in Italiano criteri di conformità, tre pagine di checklist per non dimenticarsi nessun punto importante.
Valutazione risparmio secondo IPMVP PreAMEE Post AMEE Risparmio normalizzato = (condizioni normalizzate) Consumo riferimento normalizzato - Consumo rendicontazione normalizzato +/- agg. straord. Modello periodo di riferimento + variabili indipendenti normali Modello periodo di rendicontazione + variabili indipendenti normali Consumo evitato = (condizioni riferimento) backcast Consumo evitato = (condizioni rendicontazione) forecast Sommario 23 Consumo periodo di riferimento Modello periodo di riferimento + variabili indipendenti rendicontazione Consumo riferimento adattato - - = Consumo misurato Consumo rendicontazione adattato Modello periodo di rendicontazione + variabili indipendenti riferimento Consumo periodo di rendicontazione +/- agg. straord. +/- agg. straord. Aggiustamenti ordinari
Grazie! Nome relatore, FIRE www.facebook.com/fireenergy.manager www.linkedin.com/company/fire-federazioneitaliana-per-l'uso-razionale-dell'energia www.twitter.com/fire_ita