Sorgenia Menowatt s.r.l. Relazione finale sul monitoraggio dell intervento di efficientamento energetico dell impianto di pubblica illuminazione, effettuato con il sistema Dibawatt, nel comune di Belforte del Chienti. Marzo 2012
Il Responsabile Progettazione interventi Riqualificazione Energetica Ing. Roberto Rossi Rev. Data Descrizione Redatto Approvato 1 21.3.2012 Stesura iniziale Ciccioli Ing. Roberto Rossi Pagina 2 di 31
Indice 1. Premessa... 3 2. Stato di fatto.... 4 3. Modalità di esecuzione del monitoraggio... 5 4. Risultati... 6 5. Confronto con le obbligazioni contrattuali... 8 6. Conclusione e valutazione... 9 Pagina 3 di 31
1. Premessa In data 22 dicembre del 2011 è stato stipulato, tra il Comune di Belforte del Chienti e la ditta Sorgenia Menowatt srl, un Contratto per la fornitura di alimentatori elettronici Dibawatt e lampade al sodio alta pressione tramite locazione finanziaria, giusto rep. n 1452. L intervento affidato alla ditta Sorgenia Menowatt è relativo alla fornitura di: n 558 alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt n 558 lampade al sodio alta pressione. Questi dispositivi vengono così impiegati: 1. Gli alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt sostituiscono i dispositivi di alimentazione delle lampade attualmente presenti nell impianto comunale. 2. Per le lampade al sodio alta pressione: - n 423 sostituiscono altrettante lampade ai vapori di mercurio - n 135 sostituiscono altrettante lampade ai vapori di sodio alta pressione, esauste. Scopo principale del Contratto è quello di migliorare l efficienza energetica dell impianto di pubblica illuminazione comunale, con l obiettivo di ottenere un risparmio energetico minimo stabilito contrattualmente (giusto art. 6 del predetto Contratto) nella misura del 30%. Al fine di offrire al Comune di Belforte del Chienti l opportunità di verificare già in corso d opera (cioè durante l installazione delle apparecchiature oggetto del Contratto) l effettivo ottenimento del risparmio energetico minimo garantito, come peraltro previsto dalla norma CEI UNI 11352, Sorgenia Menowatt attivava su una porzione significativa dell impianto il servizio Dibamonitor. Pagina 4 di 31
2. Stato di fatto Attraverso il colloquio e gli accordi intercorsi con i responsabili dell impianto di illuminazione, veniva individuata la porzione di impianto su cui effettuare il test. I dati sono i seguenti: Ubicazione del quadro elettrico via San Giorgio Numero di punti luce 116 Tipologia e potenza delle lampade n 46 vapori di mercurio 125W n 41 ioduri metallici tipo Master Colour 100W n 1 ioduri metallici tipo Master Colour 150W n 3 ioduri matellici tipo Metalarc 100W n 22 sodio alta pressione 100W n 3 sodio alta pressione 150W Tipologia dei dispositivi di alimentazione reattori ferromagnetici Presenza di dispositivi di correzione del fattore di Si, condensatori nei singoli punti luce potenza Presenza di dispositivi per la riduzione del flusso No luminoso Tipologia del sistema di funzionamento orario Tutta notte Modalità di collegamento elettrico Fase R: nd Fase S: nd Fase T: nd Pagina 5 di 31
3. Modalità di esecuzione del test Il test viene effettuato con le seguenti modalità: 3.1 Strumentazione e materiali impiegati Il test prevede l impiego di: a) Installazione presso il quadro elettrico di via San Giorgio di un sistema di misurazione automatico denominato DIBATL-SLIM prodotto da Sorgenia Menowatt. b) Il sistema DIBATL-SLIM si compone delle seguenti unità funzionali: - Multimetro digitale DUCATI, per la rilevazione delle grandezze elettriche (tensione, corrente, potenza attiva, potenza reattiva, cos phi, energia attiva, energia reattiva); - Unità centrale a microprocessore, per la memorizzazione e l elaborazione dei dati rilevati dallo strumento; - Modem GSM che invia i dati ad un Centro di Elaborazione. c) n 111 alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt NG di adeguata potenza (uno per ciascun punto luce), in sostituzione dei dispositivi di alimentazione ferromagnetici presenti attualmente. In particolare: - n 98 Dibawatt NG da 70W - n 8 Dibawatt NG da 100W - n 5 Dibawatt NG da 150W. d) n 111 lampade al sodio alta pressione di adeguata potenza, in sostituzione delle lampade attualmente presenti sull impianto (vapori di mercurio, ioduri metallici, sodio alta pressione). In particolare: - n 98 lampade SAP da 70W - n 8 lampade SAP da 100W - n 5 lampade SAP da 150W. 3.2 Metodologia Il test prevede tre fasi distinte: 1) Installazione del sistema di misurazione automatico DIBATL-SLIM sul quadro di via San Giorgio. 2) Rilevamento dei dati elettrici (e dei cicli di funzionamento) sull impianto attuale. 3) Rilevamento dei dati elettrici (e dei cicli di funzionamento) sull impianto dopo l installazione degli alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt NG e delle lampade SAP. Tutti i dati rilevati dal sistema DIBATL-SLIM sono elaborati da un Centro di Calcolo e sono messi a disposizione sul web, con accesso in tempo reale protetto da password. I cicli di rilevamento sono stati i seguenti: Rilevazione dei dati senza Dibawatt NG dalla sera del 30 gennaio 2012 alla mattina del 9 marzo 2012 Rilevazione dei dati con Dibawatt NG dalla sera del 9 marzo 2012 alla sera del 23 marzo 2012 Pagina 6 di 31
L installazione del sistema di misurazione DIBATL-SLIM è stata effettuata dal personale tecnico di Sorgenia Menowatt, con l assistenza dalla ditta subappaltatrice dei lavori (ditta Porzi Ezio). L installazione degli alimentatori Dibawatt NG e delle lampade SAP è stata eseguita sia dalla ditta Porzi che da altra ditta installatrice incaricata dal Comune di Belforte del Chienti. Pagina 7 di 31
4. Risultati Di seguito si riportano alcune videate prelevate dal portale web http://sorgenia.txnet.it e relative ai dati riscontrati in impianto durante i test. 4.1 Rilievi nel periodo con impiego di alimentatori ferromagnetici Potenza attiva Fig.1 In fig.1 si evidenziano i valori di potenza attiva, misurati in watt, riscontrati nel periodo in cui l impianto ha lavorato utilizzando i tradizionali sistemi di alimentazione ferromagnetici. Si nota l andamento irregolare dei valori di potenza, dovuto alla variazione della tensione di alimentazione presente sulla linea elettrica. Queste continue variazioni della potenza determinano di conseguenza variazioni della corrente fornita alla lampada e fluttuazioni del flusso luminoso emesso. Intorno alla mezzanotte del giorno 10 febbraio è stato isolato un valore campione di potenza per ogni fase collegata all impianto. I valori sono i seguenti e sono visualizzati nelle figure 2, 3, 4. Fase R 6.212W fig. 2 Fase S 6.952W fig. 3 Fase T 7.449W fig. 4 Totale 20.613W Pagina 8 di 31
Fig.2 Fig.3 Pagina 9 di 31
Fig. 4 Vale la pena ricordare che sull impianto sono collegati n 116 lampade di varia potenza e tecnologia. Nella tabella seguente si riporta il confronto tra la potenza teorica e quella effettivamente assorbita: Fase Potenza lampade Potenza misurata Perdite totali Perdite % teorica Totale 12.950W 20.613W 7.663W 59,17% Le perdite riscontrate sono dovute all energia dissipata dall alimentatore ferromagnetico, che viene comunque contabilizzata ed addebitata dal fornitore di energia elettrica. Corrente Nelle tabelle seguenti (fig. 4, 5, 6) è riportato il valore delle correnti misurate su ciascuna fase alla mezzanotte del 10 febbraio. Pagina 10 di 31
Fig. 5 Fig. 6 Pagina 11 di 31
Fig. 7 I valori sono i seguenti: Fase R 25,7A fig. 5 Fase S 28,85A fig. 6 Fase T 30,79A fig. 7 Pagina 12 di 31
Fattore di potenza (cos phi) Fig. 8 Intorno alla mezzanotte del giorno 10 febbraio è stato isolato un valore campione di fattore di potenza (cos phi) per ogni fase collegata all impianto. I valori sono i seguenti e sono visualizzati nella figura 8. Fase R 0,76 Fase S 0,76 Fase T 0,77 I valori di cos phi riscontrati sono estremamente bassi, segno che i condensatori di rifasamento sono assenti o guasti. In questo condizioni l impianto perde moltissima efficienza e si incorre nell eventuale addebito, da parte del fornitore di energia elettrica, delle perdite per energia reattiva. Pagina 13 di 31
4.2 Rilievi nel periodo con impiego di alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt Nella figura 9 si evidenziano i valori di potenza attiva, misurati in watt, riscontrati in uno dei periodi in cui l impianto ha lavorato utilizzando gli alimentatori elettronici dimmerabili Dibawatt. Si nota l andamento lineare dei valori di potenza, dovuto alla stabilizzazione di potenza operata dal Dibawatt in presenza di variazione della tensione di alimentazione presente sulla linea elettrica. Da notare inoltre il caratteristico andamento a gradino della potenza. Esso corrisponde al ciclo di lavoro tipico del Dibawatt che prevede: - Avviamento della lampada e mantenimento di una potenza limitata per la prima mezz ora dall accensione. Questa funzionalità è stata ideata per evitare di avere il massimo flusso luminoso nel periodo in cui la luminosità esterna è ancora persistente; - Lavoro a potenza nominale e flusso luminoso massimo dalla prima mezz ora dopo l accensione fino all attivazione della potenza ridotta (entro le ore 24.00, come richiesto dalla Legge Regionale); - Lavoro a potenza ridotta e flusso luminoso limitato fino allo spegnimento dell impianto. Potenza attiva Fig. 9 La successive figure 10, 11, 12 evidenziano i valori di potenza massima misurati nelle ore serali del giorno 13 marzo sulle tre fasi. Pagina 14 di 31
Fig. 10 Fig. 10 Fig. 11 Pagina 15 di 31
Fig. 12 La successive figure 13, 14, 15 evidenziano i valori di potenza massima misurati nelle ore notturne del giorno 14 marzo sulle tre fasi. Pagina 16 di 31
Fig. 13 Fig. 14 Pagina 17 di 31
Fig. 15 Riassumendo, i valori sono i seguenti: Fase R serale 2.649W Fase S serale 2.997W Fase T serale 3.327W Totale serale 8.973W Fase R notturna 1.929W Fase S notturna 2.220W Fase T notturna 2.435W Totale notturna 6.584W Pagina 18 di 31
Correnti Nelle figure 16, 17 e 18 sono riportati i valori massimi di corrente misurata sulle 3 fasi la sera del 13 marzo. Fig. 16 Pagina 19 di 31
Fig. 17 Fig. 18 Pagina 20 di 31
I valori sono i seguenti: Fase R 11,15A Fase S 12,6A Fase T 14,03A Fattore di potenza (cos phi) Fig. 19 Intorno alla mezzanotte del giorno 14 marzo è stato isolato un valore campione di fattore di potenza (cos phi) per ogni fase collegata all impianto. I valori sono i seguenti e sono visualizzati nella figura 19. Fase R 0,95 Fase S 0,98 Fase T 0,99 Pagina 21 di 31
4.3 Confronto tra i consumi energetici dei due sistemi Nella tabella seguente (fig.20) è riportato un grafico ad istogramma che rappresenta l andamento dell energia attiva (KWh) a partire dal 18 febbraio fino al 22 marzo. E evidentissima la diminuzione drastica dei consumi che si abbassano man mano che i lavori di installazione dei Dibawatt procedono. La diminuzione del consumo energetico si ripercuote sul risparmio economico. Fig. 20 Pagina 22 di 31
Nella tabella seguente (fig. 21) è riportato un grafico ad istogramma che rappresenta l andamento dell energia reattiva (KVARh) a partire dal 18 febbraio fino al 22 marzo. E evidentissima la diminuzione drastica dell energia reattiva che si abbassa man mano che i lavori di installazione dei Dibawatt procedono, fino ad annullarsi completamente nel periodo in cui sull impianto sono presenti solo i Dibawatt. Fig. 21 Pagina 23 di 31
Infine, nella rappresentazione grafica seguente, sono riportati i valori di risparmio energetico (energia attiva) su base oraria (fig. 22). Sono state selezionate due settimane di lavoro: - La prima, in cui erano operativi gli alimentatori ferromagnetici, dal 18 al 24 febbraio 2012; - La seconda, in cui erano operativi gli alimentatori Dibawatt, dal 16 al 22 marzo 2012. La videata mette a confronto immediato le due situazioni. I cicli di lavoro dei due sistemi (alimentatore ferromagnetico e Dibawatt ) sono diversi a causa della diversa durata del periodo di accensione degli impianti (92 ore e 19 minuti nel primo caso e 81 ore e 50 minuti nel secondo). Di conseguenza il raffronto tra i due consumi è basato sulla singola ora di funzionamento. Il risultato mostra una riduzione dei consumi di energia attiva pari al 53,9% nel periodo selezionato. Fig. 22 Pagina 24 di 31
Nelle successive fig. 23, 24 e 25 sono rappresentati graficamente, sotto forma di istogrammi, i valori di potenza, energia reattiva e corrente Sono state selezionate due settimane di lavoro: - La prima, in cui erano operativi gli alimentatori ferromagnetici, dal 7 al 14 febbraio 2012; - La seconda, in cui erano operativi gli alimentatori Dibawatt, dal 13 al 19 marzo 2012. La videata mette a confronto immediato le due situazioni. Fig. 23 Pagina 25 di 31
Fig. 24 Pagina 26 di 31
F Fig. 25 Pagina 27 di 31
A titolo di quadro sinottico si riassumono i valori misurati nei due casi. Impianto senza Dibawatt Impianto con Dibawatt Potenza attiva media (ore serali) 20.613W 8.973W Potenza attiva media (ore 20.613W (*) 6.584W notturne) Energia attiva oraria 15,4Wh 7,1KWh Corrente massima assorbita 85,00A 37,00A (somma delle fasi) Fattore di potenza fase T (cos 0,77 0,99 phi) Risparmio energetico (%) energia 53,9% attiva Risparmio energetico (%) energia 100% reattiva Risparmio energetico (KWh) 34.860KWh atteso annuale (*): valore non rilevato. Si assume il dato della potenza serale. (**): nel periodo selezionato. Vedi fig. 22. Tutti i dati sono reperibili sul portale web http://sorgenia.txnet.it. Pagina 28 di 31
5. Confronto con le obbligazioni contrattuali Come indicato in premessa, il Contratto di affidamento alla Sorgenia Menowatt prevede il raggiungimento di un obiettivo minimale di risparmio energetico (KWh) stabilito nella misura del 30%. I dati rilevati sull impianto su cui è stato effettuato il monitoraggio evidenziano un risparmio energetico del 53,9%, ampiamente superiore al minimo contrattuale. Risparmio minino contrattuale 30% Risparmio verificato 53,9% Pagina 29 di 31
6. Conclusione e valutazione L intervento di riqualificazione energetica eseguito sull impianto di via San Giorgio ha evidenziato il raggiungimento dei seguenti obiettivi: 1. Miglioramento dell efficienza energetica. Il risparmio energetico misurato è stato pari al 53,9% (su base oraria) per un valore assoluto di 7,1KWh. Ipotizzando un periodo annuale di funzionamento pari a 4.200 ore, l impiego dei Dibawatt sull impianto di via XXXXXXX garantirebbe un risparmio atteso di circa 34.860KWh. 2. Eliminazione totale dell energia reattiva. 3. Miglioramento della resa illuminotecnica. Il passaggio dalle lampade ai vapori di mercurio da 125W (peraltro a breve non più utilizzabili nel mercato europeo) alle lampade ai vapori di sodio ad alta pressione da 70W ha determinato: - Aumento del flusso luminoso flusso luminoso lampada a vapori di mercurio flusso luminoso lampada a vapori di sodio alta pressione 6.300 lm 6.600 lm - Aumento dell efficienza luminosa efficienza luminosa lampada a vapori di mercurio efficienza luminosa lampada vapori di sodio alta pressione 50,4 lm/w 94,3 lm/w 4. Miglioramento della resa illuminotecnica e del servizio di manutenzione. L intervento effettuato ha anche visto la sostituzione delle lampade a vapori di sodio esistenti con altre delle medesima tecnologia ma nuove. Questa operazione, anche se non produce effettivo risparmio energetico, ha consentito però di: - Aumentare la resa illuminotecnica di punti luce in quanto le nuove lampade installate emettono maggiore flusso luminoso rispetto a quelle, già usurate, esistenti; - Eliminare gli interventi di manutenzione sulle lampade in quanto le esistenti, già in esercizio da tempo, sarebbero state oggetto di sostituzione a breve. 5. Omogeneità cromatica. Prima dell intervento l impianto presentava lampade di diversa tecnologia (mercurio, sodio, ioduri metallici), con differenti temperature di colore e rese cromatiche. 6. Rispetto della Legge Regionale. La Legge n.10 del 24 luglio 2002 della Regione Marche "Misure urgenti in materia di risparmio energetico e contenimento dell'inquinamento luminoso prevede, al comma 8 dell Allegato B, che Tutti gli impianti di cui ai numeri 1, 2, 3 e 4 devono essere obbligatoriamente muniti di dispositivi in grado di ridurre i consumi Pagina 30 di 31
energetici in misura non inferiore al 30 per cento entro le ore ventiquattro e di lampade con rapporto lm/w non inferiore a 90. L intervento effettuato consente di rendere l impianto conforme ai requisiti della norma. Il medesimo intervento di riqualificazione effettuato sull impianto di via San Giorgio è stato eseguito sulle altre porzioni dell impianto di pubblica illuminazione comunale, nelle more del Contratto di affidamento richiamato nelle premesse di questo documento. Le conclusioni riportate sopra, pur con le dovute eventuali caratterizzazioni legate ad eventuali diversità strutturali ed operative delle porzioni di impianto non monitorate, sono estese all intervento di riqualificazione nella sua interezza. SORGENIA MENOWATT srl Ing. Roberto Rossi Pagina 31 di 31