2. Carenza di energy manager o posizione solo formale
Frammentarietà delle informazioni energetiche e della
gestione dei servizi energetici
Carenza di strumenti di misura e statistiche per
ciascun area/sottoprocesso
Assenza di modelli e correlazioni dei consumi
energetici con i diversi processi produttivi
Rigidità nel management energetico (Consumi
energetici pressoché anelastici con la produzione)
Scarsa attenzione agli Audit energetici
Elevato costo dell’energia
…
… (sostenibilità ambientale e competitività)
Alcune Problematiche Energetiche
nelle industrie
3. Electricity prices for industrial consumers, 2012s2 (EUR kWh)
Source: Eurostat
Natural gas prices for industrial consumers, 2012s2 (EUR kWh)
Source: Eurostat
Costi energetici industriali in Italia
3
4. I costi energetici rappresentano un forte onere nell’industria, incidendo
spesso nel complesso più del costo del lavoro.
Alcuni settori industriali come quello siderurgico, cartario, chimicofarmaceutico sono infatti fortemente energivori.
Ad esempio nel settore chimico-farmaceutico i costi energetici variano
dall’8% (e.g. nella chimica di base) fino al 50-70% (e.g. nei gas tecnici,
nel cloro-soda, nel settore della plastica) sul totale dei costi.
Intensità energetica dei comparti produttivi energy intensive
Fonte ENEA - RAEE 2012
Settori Energivori
6. Articolo 8, 16:
Audit energetici e sistemi di
gestione dell'energia
Tutte le grandi imprese saranno
obbligate a sottoporsi ad audit
energetici ogni 4 anni; questi
dovranno iniziare non più tardi di tre
anni dall’entrata in vigore della
direttiva (entro il 5 Dicembre 2015)
Le piccole e medie imprese saranno
esentate da tale obbligo, ma
dovranno essere previsti dei
programmi specifici per incoraggiare
queste imprese a sottoporsi
comunque ad audit energetici.
Tali audit energetici dovranno essere
svolti in maniera indipendente ed
efficace in rapporto ai costi.
Le aziende che adottano Sistemi di
gestione dell’energia sono sollevate
dagli obblighi di auditing esterno.
Articoli 9,10,11: Misurazione,
fatturazione ed informazione sui
costi energetici
Per una maggiore consapevolezza dei
consumi sono previsti (entro il 31
Dicembre 2014):
a) per tutti i consumatori
misurazioni e fatture più accurate e
frequenti comprendenti dati storici
cumulativi (ultimi tre anni) e dati
dettagliati (giornalieri)
b) l’introduzione dei cosiddetti smart
meter;
c) la ripartizione accurata nei sistemi
centralizzati
d) misure appropriate per
promuovere e facilitare un uso
efficiente dell'energia da parte dei
piccoli clienti di energia (comprese le
utenze domestiche)
Obiettivo “Consapevolezza dei consumatori”
7. Gli audit energetici si basano sui seguenti orientamenti:
◦ a) sono basati su dati operativi relativi al consumo di energia aggiornati,
misurati e tracciabili e (per l'energia elettrica) sui profili di carico;
◦ b) comprendono un esame dettagliato del profilo di consumo energetico di
edifici o di gruppi di edifici, di attività o impianti industriali, ivi compreso il
trasporto;
◦ c) ove possibile, si basano sull'analisi del costo del ciclo di vita, invece che
su semplici periodi di ammortamento, in modo da tener conto dei risparmi a
lungo termine, dei valori residuali degli investimenti a lungo termine e dei
tassi di sconto;
◦ d) sono proporzionati e sufficientemente rappresentativi per consentire di
tracciare un quadro fedele della prestazione energetica globale e di
individuare in modo affidabile le opportunità di miglioramento più
significative.
Gli audit energetici consentono calcoli dettagliati e convalidati per le misure
proposte in modo da fornire informazioni chiare sui potenziali risparmi.
I dati utilizzati per gli audit energetici possono essere conservati per le analisi
storiche e per il monitoraggio della prestazione.
ALLEGATO VI
Criteri minimi per gli audit energetici, compresi quelli
realizzati nel quadro dei sistemi di gestione dell'energia
8. Normativa SGE
EN ISO 50001: 2011
Sistemi di gestione
dell’energia
(EN 16001:2009 Ritirata)
PrEN 16247-2 Energy Audits: Buildings
PrEN 16247-3 Energy Audits: Process
PrEN 16247-4 Energy Audits: Transport
PrEN 16247-5 Energy audits: Comp. EA
PrEN 16235 Guarantees of Origin
related to energy
prISO
prISO
prISO
prISO
50002
50003
50004
50005
EN 16247-1:2012
Energy Audits:
General Requirem.
EN 16231:2012
Energy effici.
benchmarking
methodology
UNICEI/TR 11248:2011
Diagnosi energetica
EN 16212:2012
Energy efficiency
and savings
calculation
EN 15900 2010
Energy efficiency
Services
UNI CEI
11339:2009
Esperti in
gestione
Energy audits (UK) (input from EN 16247-1 ÷ -4)
EnMS Auditing and Auditor competency (Korea)
Guidance on implementation, maintenance and improvement of an EnMS (US)
Modular implementation of ISO 50001 including the use of energy performance evaluation techniques (Germany)
prISO 17578 EnPI - General principles and guidance (Brazil)
prISO 17570 Energy Baseline - General principles and Guidance (Canada)
prISO 17580 Monitoring, measurement, analysis and verification of organizational energy performance (South Africa/US)
UNI CEI
11352:2010
Società fornitrici
servizi energetici
10. La diagnosi energetica
La diagnosi energetica è uno procedura che consente di:
◦ fornire un'adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico
◦ individuare e quantificare le opportunità di risparmio energetico sotto il
profilo costi-benefici (ovvero di individuare ed analizzare le inefficienze
energetiche dei processi e sottoprocessi produttivi);
◦ riferire in merito ai risultati di efficientamento.
Può applicarsi a tutti i settori (residenziale, industriale, terziario):
◦ Edifici o gruppi di edifici;
◦ Attività e/o impianti industriali;
◦ Servizi pubblici o privati.
Deve essere:
a) Appropriata (accordo allo scopo)
b) Completa (comprensiva degli aspetti energetici significativi);
c) Attendibile (basata sui dati reali di consumo);
d) Tracciabile (documentata mediante un inventario, modalità elab., … );
e) Utile (identificazione e valutazione costi-benefici)
f) Verificabile (conseguimento dei miglioramenti su interventi proposti).
11. Scopo
Miglioramento
dell’efficienza
Riduzione costi
approvvigionamento
Miglioramento
sostenibilità e scelta delle
fonti (es. FER)
Riqualificazione sistema
energetico
Strumenti
Razionalizzazione dei
flussi energetici
Recupero energia dispersa
Tecnologie risparmio
energetico
Ottimizzazione contratti
fornitura
Miglioramento modalità
conduzione e
manutenzione
UNI CEI TR 11428: 2011
Gestione dell'energia - Diagnosi energetiche - Requisiti
del servizio di diagnosi energetica.
12. Aspetti peculiari del SGE
Elementi essenziali di un SGE sono:
la definizione di una politica
energetica aziendale;
la diagnosi energetica iniziale;
la messa a punto di procedure ed
azioni di miglioramento per il
risparmio e l’efficienza energetica;
l’ implementazione di un ciclo
continuo di controllo e revisione dei
risultati energetici.
14. 5. Elements of the energy audit process
5.1 Preliminary contact
5.2 Start-up meeting
5.3 Collecting data
◦
◦
◦
◦
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
General
Information request
Review of the available data
Preliminary data analysis
5.4 Field work
◦
◦
◦
5.4.1 Aim of field work
5.4.2 Conduct
5.4.3 Site visits
5.5 Analysis
◦
◦
◦
◦
5.5.1
5.5.2
5.5.3
5.5.4
General
Energy balance breakdown
Energy performance indicators
Identify and evaluate energy efficiency
improvement opportunities
5.6 Report
◦
◦
5.6.1 General
5.6.2 Content of report
Elenco Dati Energetici
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
i)
j)
k)
l)
m)
n)
o)
p)
q)
r)
Informazioni generali
Fonti energetiche
Gestione energia
Trasporto e movimentazione
Processo di produzione
Caldaie
Scambiatori di calore
Rete di distribuzione fluidi
Altri generatori (meccanici, termici o
elettrici)
Attrezzature e impianti elettrici
Torri evaporative
Macchine frigorifere
Aria compressa
Sistemi vuoto
Edifici
HVAC
Acqua calda sanitaria
Illuminazione
5.7 Final meeting
Fasi della diagnosi
(UNI EN 16247-1:2012)
15. Per diagnosi energetiche approfondite il
team di lavoro dovrebbe essere
composto dalle seguenti figure:
un team leader di ampia esperienza
soprattutto sugli aspetti sistemici e di
produzione/gestione
dell’energia
(energy
managerment,
analisi
energetica, profili di carico, sistemi
energetici);
un esperto impiantista specialista in
servizi di stabilimento (e.g. gruppi
frigo, aria compressa, illuminazione,
caldaie e altri componenti)
uno specialista di processo che
presenta una specifica esperienza dei
processi di stabilimento o in alternativa
un costruttore della componentistica di
specie (generalmente data la specificità
dei singoli settori industriali si deve
ricorrere a consulenti esterni)
Auditors energetici
Team di esperti
nella diagnosi
energetica
17. Situazione Tecnologica
e normativa
ARG 155/08
MID – MI002
Evoluzione
tecnologica dei “gas
smart meter”
Qualità del gas
(Gascromatografi da
campo/aree
omogenee)
Misura gas
21. Laboratorio Taratura Contatori Gas
(Università degli Studi di Cassino)
Laboratorio
Taratura
Termometri e
dispositivi
correzione volumi
(Università degli
Studi di Cassino)
Laboratorio Taratura Contatori Calore
(Università degli Studi di Cassino)
Laboratorio
Taratura
pressioni
(Università
degli Studi di
Cassino)
RIFERIBILITA’ METROLOGICA
(CENTRO LAT 105 – UNIVERSITA’ DI CASSINO)
23. Diagnosi Energetica
in funzione del tipo di dato (reale o
standard)
Denominazione
Determinazione
della prestazione
energetica
Dati di ingresso
Utilizzo
(prodotto,
turni, …)
Condizioni
al contorno
(clima, ..)
calcolata
standard
standard
standard
(dati di targa)
Standard
(asset rating)
calcolata
standard
standard
reale
adattata
all’utilizzo
(tailored rating)
calcolata
in esercizio
(operational
rating)
misurata
Audit di
progetto
(design rating)
a seconda dei casi
reale
reale
Utilizzo
Processo
produttivo
- Verifica energetica progetto
-Verifica iniziale requisiti
(collaudo)
reale
-Verifica periodica consumi
reale
-Verifica consumi in esercizio
24. Modelli di previsione ed analisi
Previsti
ANALISI
CONDIZIONI
DI
PRODUZIONE
E DI
ESERCIZIO
Attuali
VAC1
U2
Storici
U1
ACQUISIZIONE
DATI DI
PROCESSO IN
LINEA
RACCOLTA
DATI
CONSUMI
ENERGETICI
MODELLAZION
E ENERGETICA
DEL
PROCESSO
ELABORAZIONE
DATI DI LINEA E
CALCOLO DEI
CARICHI
ISTANTANEI
ELABORAZIONE
STATISTICA DATI
STIMA DEI CONSUMI
ENERGETICI
TERMICI/ELETTRICI/F
RIGO
INTEGRAZIONE DEI
DATI ENERGETICI
CALCOLO DEI
CONSUMI
CALCOLO INDICI
STANDARDIZZATI
ANALISI
ENERGETICA
ANALISI PROCESSO
PRODUTTIVO/
SISTEMI
ENERGETICI
CALCOLO INDICI
REALI (dettagliati,
istantanei)
MODELLAZIONE ED
ELABORAZIONE
BILANCIO
ENERGETICO
STIME INDICI
INCONGRUENTI
VALIDAZIONE E
BENCHMARKING
MIGLIORAMENTO E
STUDIO FATTIBILITA’
ANALISI
STATO
TECNOLOGICO
MACCHINARI
INSTALLATI
CONFRONTO
INDIVIDUAZIONE CRITICITA’
E DEFINIZIONE INTERVENTI
DI
EFFICIENTAMENTO/RISPARM
IO
FATTIBILITA’ TECNICOECONOMICA (LCCA, LCA)
RAPPORTO DIAGNOSI
ENERGETICA
CALCOLO INDICI
STORICI (globali,
medi)
RACCOLTA
BENCHMARK
OMOGENEI DI
RIFERIMENTO
25. Slide 24
U1
Fa direttamente riferimento ai consumi energetici annuali sia in forma di consumo di combustibile, energia termica ed elettrica, sia in forma di
costi energetici di esercizio.
Utente; 27/06/2009
U2
Si basa su un monitoraggio in continuo dei consumi energetici ossia partendo dalle misure effettuate con un numero sufficiente di misuratori
distribuiti in vari punti significativi.
Utente; 27/06/2009
VAC1
Prevede una stima qualitativa del fabbisogno energetico basata sull’uso di energia in condizioni di utilizzo standard
Valued Acer Customer; 08/02/2011
26. I sistemi esperti si basano
sulle informazioni provenienti
dalla strumentazione di
processo e, soprattutto, dai
sensori opportunamente
posizionati all'interno dei
sistemi utilizzando simulazioni
numeriche, analisi delle serie
storiche, reti neurali e fuzzy
analysis
Un sistema esperto si
compone in sostanza di tre
sezioni:
a) una base di conoscenza, in
cui sono accumulate le regole
deduttive e i dettami
procedurali di cui il sistema si
serve nel suo operato;
b) un motore inferenziale, in
cui il programma si occupa di
applicare in concreto le nozioni
contenute nella base dati;
c) un'interfaccia utente, che
permette '’interazione fra il
soggetto umano e il
programma che deve dare
risposta ai sui problemi.
Modelli di previsione basati sui
sistemi esperti
(serie storiche, reti neurali e fuzzy analysis )
27. Previsione dei consumi
energetici grazie a correlazioni
statistiche con i fattori energetici
Visualizzazione diretta dei
consumi mensili e annuali di
energia
Individuazione di specifici
problemi:
- basso fattore di potenza
attualmente presente
- irregolarità dei consumi
I Modelli Statistici
28. Il
consumo
di
energia
dipende
dalle
caratteristiche e modalità di funzionamento
degli impianti e servizi energetici. Una volta
noto queste modalità operative è possibile
prevedere i consumi energetici sulla base dei
consumi storici precedenti.
Nel sistema ABB i dati di processo sono raccolti
in tempo reale da vari sistemi di acquisizione
dati attraverso interfacce e memorizzati nel
database.
Le previsioni di consumo per gli impianti di
produzione (e.g. macchine per la carta) sono
derivate dalle quantità prodotte e dalla qualità
del prodotto (e.g. velocità della macchina
continua e dal tipo di carta).
La rete energetica totale viene modellata
attraverso un numero discreto di aree di
bilancio, tale che il consumo totale corrisponde
produzione
totale
in
ogni
momento.
L'equazione di bilancio tiene conto sia della
generazione, acquisto e vendita di energia
dell’intero stabilimento sia dei flussi interni tra
le aree di bilancio.
Modello di Previsione basato sui consumi
storici (ABB)
29. Esistono diversi
modelli analitici per la
simulazione degli
edifici:
a) Modello stazionario
(eg UNI EN ISO
13790:2008)
b) Modelli dinamici
(e.g. DOE2,
EnergyPlus, TRNSYS,
Odesse)
I modelli analitici
30.
31. Modellare il processo produttivo
RECUPERO M. P.
PROCESSO PRODUTTIVO
SCARTI
MATERIE
PRIME
SP1
SP2
SPN
PRODOTTI
ENERGIA
UTILITY
RECUPERO ENERGIA
CONDIZIONAMENTO
ACQUA DI SERVIZIO
ARIA COMPRESSA
F.E.R.
ILLUMINAZIONE
TELERISCALD.
ENERGIA TERMICA
COMBUSTIB.
ENERGIA ELETTRICA
ELETTRICA
DISPERSIONI
ENERGETICHE
35. BENCHMARKING
CALCOLO INDICATORI ENERGETICI
Gli indicatori energetici
rappresentano uno strumento
importante per analizzare,
tramite raffronto con realtà simili
e/o dati presenti in letteratura, i
consumi energetici della propria
struttura (valutandone la
competitività.
Per indicatore (Key Performance
Indicator) si intende un
parametro, ottenuto mettendo in
rapporto tra loro alcuni dati, in
grado di fornire un confronto
diretto e sintetico nell'ambito di
un fenomeno complesso.
Il confronto degli indicatori
diversamente ottenuti consente
inoltre di verificare la coerenza
delle metodologie di diagnosi
utilizzate.
Consumo Energia [kWh]
KPI E =
Quantità prodotta [t ]
KPI E num.dip. =
KPI E su .calp. =
KPI GG =
Consumo energia [kWh]
Numero di dipendenti [n]
Consumo energia [ kWh]
Superficie calpestabile [m 2 ]
Consumo energia [kWh]
Gradigiorno [°C ]
36. Quantità
equivalenti di
prodotto
Molto spesso l’azienda non
produce un unico prodotto,
ma diversi prodotti con
significative differenze nei
consumi energetici.
In tal caso è possibile
normalizzare la produzione
riferendosi alle quantità
equivalenti di prodotto che
avrebbero dato luogo ai
medesimi consumi energetici.
t equivalenti =
t prod.princ. ⋅ E prod . princ . + ∑ taltro prod. ⋅ Ealtro prod .
E prodotto princ .
37. Energy Benchmarking
Anno
Luogo
Ente
2006
USA
AIChE (American Institute of
Chemical Engineers) su
commissione del Department Of
Energy (DOE)
2006
Svezia
Gavle University
Canada
Natural Resources Canada
(in coll. Pulp and Paper Research
Institute
2008
1992
Italia
FIRE – ENEA
Tipologia di studio
Indagini statistiche analizzano i
consumi
energetici
medi
(combustibile, energia termica
ed elettrica) delle aziende,
disaggregandoli
per
sotto
processi
e
prodotti,
confrontando gli stessi con
quelli delle tecnologie più
efficienti
(Best
Available
Techniques, BAT) e con quelli
dei
principali
competitor
internazionali.
Propone
degli
indici
riferimento
organizzati
settore produttivo.
di
per
38. Anno
2006
2008
19922011
2006
2010
2010
2007
Luogo
Ente
SITO WEB
Tipologia di studio
CANADA
AGVIRO
OABA
AG ENERGY
http://www.energybenchma
rk.com/
Questo sito è stato concepito per
promuovere il risparmio dei costi attraverso
l'efficienza energetica e supporta
benchmarking per 3 diversi settori:
industriale, alimentare, agricolo
CANADA
NATURAL
RESOURCES
CANADA
http://www.nrcanrncan.gc.ca/com/indexeng.php
Il suo obiettivo è il conseguimento di
benefici economici, ambientali e sociali
legati all’uso corretto delle risorse
energetiche.
USA
THE
BENCHMARKING
NETWORK
http://benchmarkingnetwor
k.com/
Una rete internazionale che conduce studi
con
in oltre 165 paesi fornendo benchmarking
con oltre 300 studi su processi e industrie
USA
ENERGY STAR
Focus on Energy
Efficiency in
Cement
Manufacturing
CANADA
OFFICE OF
ENERGY
EFFICIENCY
(OEE)
AUSTRALIA
ENERGETICS
(one2five)
CALIFORNIA
Lawrence
Berkeley National
Laboratory
http://www.energystar.gov/i
ndex.cfm?c=in_focus.bus_c
ement_manuf_focus
Programma finalizzato al confronto, alla
riduzione dei costi, al miglioramento
dell'efficienza energetica e delle prestazioni
ambientali.
http://www.oee.rncan.gc.ca
/industrial/technicalinfo/benchmarking/index.cf
m?attr=24
Il programma industriale canadese per la
conservazione dell’energia (CIPEC),
sponsorizzato da Natural Resources Canada
(NRCan) ha sviluppato un benchmarking e
programmi di migliori pratiche per i settori
industriali.
http://www.one2five.com/
One2five è uno strumento diagnostico
sviluppato che valuta lo stato di sistemi e
procedure interne per la gestione
dell’energia e i rischi in cui incorre
l’organizzazione.
http://best-winery.lbl.gov/
E’ uno strumento software progettato per
valutare l’efficienza energetica nel settore
alimentare. Esso calcola un indice di
intensità energetica (EII) e di intensità
dell’acqua (WII).
39. BESS – European Energy
Benchmarking
Data Input - http://bess.bekk.no/bess/AHIntro.aspx
42. Servizi ausiliari (Utility)
Aria Compressa
Condizionamento
Illuminazione
Movimentazione e
trasporto interno
...
Sistemi energetici
Sistemi di produzione
dell’energia (cogenerazi,
FER, …)
Layout dell’impianto di
produzione
Reti distribuzione
…
Processo produttivo
Set Point
Ricetta del prodotto
Sistemi di regolazione e
controllo
Motori e impianti elettrici
Forni e riscaldatori
Cooling
…
Edifici stabilimento
Involucri edilizi
Sistema di gestione
energia
…
Retrofit basati su dati di fatto
43. Risparmio potenziale ottenibile
Tipologia intervento
Inserimen
Azioni di
Riduzione Incidenza
Totale
Manuten.
to
miglioramento/efficientamento
unitaria percentua ottenibile
Modifica
Sostituzio
%
le %
%
gestione
ne
Isolamento a cappotto (con
70,0%
5,0%
3,5%
☺
correzione dei ponti termici)
3,5%
Modifica vetro finestre laterali
40,0%
1,4%
☺
(doppio vetro/pellicole basso
emissive)
3,5%
Modifica vetro torrini (doppio
40,0%
1,4%
☺
vetro/pellicole basso emissive)
3,5%
Sostituzione infissi (taglio
70,0%
2,5%
☺
termico/triplo vetro/vetro basso
emissivo)
3,5%
Sostituzione infissi torrini (taglio
70,0%
2,5%
☺
termico/triplo vetro/vetro basso
emissivo)
Isolamento pavimento
70,0%
1,0%
0,7%
☺
Isolamento solaio copertura (tetto
ventilato)
Riduzione perdite per ventilazione ed
ottimizzazione del numero di ricambi
Recuperatori di calore
Ottimizzazione
Set
point
riscaldamento
Sostituzione aerotermi e trorrini con
sistema ad induzione
Coibentazione linee di distribuzione
70,0%
40,0%
20,0%
40,0%
8,0%
20,0%
40,0%
8,0%
5,0%
100,0%
5,0%
10,0%
5,0%
0,5%
10,0%
2,0%
0,2%
☺
28,0%
☺
☺
☺
☺
☺
44. Protocolli standardizzati diagnosi
energetica
Competenze degli Auditors
Strumenti di Misura e monitoraggio
Modelli di previsione e analisi
energetica
Benchmarking e fattori di
aggiustamento
Pre-Valutazione delle azioni di
efficientamento
Problematiche
analizzate