1. Assessment di efficienza energetica

L’audit energetico
Matteo Locati
Certiquality S.r.l.
Rastignano (BO)
19 dicembre 2006
Monitorare l’efficienza energetica
Attuali esigenze relative all’utilizzo razionale dell’energia:
- ottimizzare i consumi (es. attraverso modifiche di
processi produttivi)
- ottimizzare i consumi attraverso adozione di tecnologie
innovative
- valutare benefici e vantaggi di una eventuale
autoproduzione di energia elettrica
- ridurre l’impatto ambientale prodotto dalle emissioni di
CO2 connesse alle attività di produzione di energia
termoelettrica
- ottenere un riconoscimento di parte terza (certificazione)
A seguito di uno specifico progetto pilota voluto da Assolombarda, Certiquality, in
partnership con Assoutility, ha sviluppato e applicato, in differenti settori merceologici, una
metodologia di verifica che consente, mediante attività di audit energetico, di focalizzare
l’attenzione sui processi aziendali più critici dal punto di vista degli utilizzi dell’energia.
possedere una base di informazioni
Il percorso
concettuale
sviluppare considerazioni tecnico - economiche
orientare gli sforzi e gli investimenti
1. Assessment di efficienza energetica (audit)
Le fasi
2. Progettazione degli interventi
Azienda
3. Esecuzione degli interventi
Azienda
4. Verifica dei miglioramenti conseguiti
Attività di audit energetico
in ambito industriale
a. Valutazione degli utilizzi energetici
ƒ Consiste nell’individuare, tenendo conto delle
specificità del settore, le problematiche energetiche
dell’unità operativa.
ƒ E’ svolta mediante analisi documentale di schemi
tecnici e documentazione descrittiva dei processi.
ƒ E’ preliminare alla verifica in campo.
ANALISI ENERGETICA INIZIALE - QUESTIONARIO
PRELIMINARE
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Potenza elettrica impegnata.
Consumi orari elettricità (biennio precedente) - analisi ciclicità (giorno, settimana, stagione).
Consumi di gas (possibilmente su base oraria).
Consumi di altri combustibili (possibilmente su base oraria).
Planimetria/layout dello stabilimento con ubicazione degli allacciamenti esterni.
Schema elettrico unifilare generale con riportati:
-allacciamento alla rete del distributore
-eventuali gruppi di continuità
-quadri di smistamento della potenza (metal cled, power center, QMM)
-quadri di rifasamento
(in caso di indisponibilità dello schema reperire informazioni sui sopra citati componenti).
P&ID (Piping & Instrumentation Diagram) distribuzione vapore con riportati (fra l'altro):
-strumentazione
-apparecchiature (scambiatori, pompe, filtri, accumulatori ecc.)
-tubazioni e valvole
-regolatori e interblocchi
-linee con indicazione delle caratteristiche dei fluidi (temperatura, pressione, portata)
-dati di targa dei generatori di vapore
-portate e pressioni linee di distribuzione
-accumuli e scambiatori
Qualora il P&ID non riporti i dati di processo, allegare se disponibile un PFD (Process Flow Diagram).
P&ID distribuzione aria compressa.
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P&ID distribuzione altri fluidi vettori energetici (acqua calda/fredda, gas tecnici, ecc).
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P&ID rete raccolta drenaggi/scarichi/reflui gassosi o liquidi.
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ANALISI ENERGETICA INIZIALE
QUESTIONARIO PRELIMINARE
A
B
C
D
E
Esiste già un sistema di cogenerazione? Se sì fornire breve descrizione
(potenze elettrica e termica, tecnologia cogeneratore)
La produzione del biennio precedente è confrontabile con gli attuali volumi
e processi di produzione?
Sono allo studio variazioni della capacità produttiva o variazioni del mix di
prodotti - a breve e lungo termine?
Esiste un sistema di controllo (DCS o PLC di supervisione impianto) in
grado di rilevare i principali flussi energetici (portate fluidi, assorbimenti
elettrici)?
Esiste un consumo di combustibili legato a mezzi di
trasporto/movimentazione prodotti (in caso affermativo fornire breve
descrizione)?
Attività di audit energetico
in ambito industriale
b. Attività di diagnosi energetica e gestione dell’energia
ƒ Si sviluppa mediante l’attività di auditor con elevata
specializzazione, e l’utilizzo di protocolli.
ƒ E’ svolta con interviste ed esame di dati e informazioni
presenti presso lo stabilimento in modo da avere un quadro
delle modalità di somministrazione dell’energia.
ƒ Sono presi in considerazione gli scambi energetici
dell’impresa al fine di predisporre una mappa delle utenze
(termiche, elettriche) - es. processi endo-esotermici, picchi di
utilizzo, dissipazioni, fluidi ausiliari ecc.
ƒ E’ prevista una valutazione degli elementi di base di un
sistema di gestione dell’energia.
Attività di audit energetico
in ambito industriale
c. Analisi dei risultati e valutazione energetica
ƒ Consiste nella ri-valutazione delle risultanze
dell’attività di diagnosi, con approfondimenti tecnici
sulle aree di particolare interesse in quanto valutate di
maggiore riduzione di consumi o di maggiore ritorno
economico.
ƒ E’ svolta una ulteriore sessione con i tecnici
aziendali, in alcuni casi con eventuali campagne di
misura di potenza assorbita alle singole utenze.
ƒ E’ svolta una quantificazione di massima dei benefici
sia in termini energetici sia in termini economici, al fine
di consentire una successiva analisi di fattibilità da
parte dell’impresa.
AUDIT ENERGETICO
Programma di audit
NOTA: il sopralluogo al sito avviene in due fasi:
una prima fase (mattino) per ottenere
un inquadramento generale
una seconda (pomeriggio) in sede
di approfondimento su temi
specifici
AUDIT ENERGETICO
STRUMENTO: LISTA DI RISCONTRO
Argomenti principali della lista di riscontro
•Impianti di distribuzione dell'energia elettrica;
•Impianti di conversione di energia termica
•Impianti di refrigerazione di processo
•Impianti di condizionamento e ventilazione ambienti
•Impianti di riscaldamento ambienti
•Sistemi di distribuzione dei fluidi vettori
•Utilizzi di energia elettrica
•Ventilatori
•Pompe
•Aria compressa
•Gas industriali
•Illuminazione
•Edifici
•Rifiuti
AUDIT ENERGETICO
Esempio
Argomento
Della lista
Di riscontro
•Impianti di distribuzione
dell'energia elettrica
1 IMPIANTI DI DISTRIBUZIONE DELL'ENERGIA ELETTRICA
1.1 Esiste una reportistica relativa ai costi di fornitura dalla rete,
sulle modalità (livello di tensione, tipologia utilizzatore - base,
punta, emergenza) di prelievo dalla rete?
1.2 Sono
disponibili
diagrammi
di
carico
su
base
giornaliera/settimanale/stagionale?
1.3 Sono state valutate alternative (operatore, tipologia di tariffa) di
contratti di fornitura per e.e.?
1.4 Esiste un monitoraggio del fattore di potenza (cosfi) su base
mensile (cfr. fatturazione e.e.)?
1.5 Vi è la possibilità di razionalizzare la tipologia di impianto di
rifasamento (diretto, per settori di carico, evitando il
centralizzato)?
1.6 Esiste un elenco dei carichi elettrici (in termini di grosse singole
utenze o per settori di carico)?
1.7 I carichi elettrici sono equilibrati nelle tre fasi, in modo da
ridurre le perdite Joule e le cadute di tensione?
1.8 Sono presenti riscaldatori elettrici sostituibili con riscaldatori
che utilizzano fluidi vettori termici?
1.9 Per ciascun carico elettrico significativo esiste un monitoraggio
dei prelievi (profilo giornaliero/mensile/stagionale)?
1.10 Vi sono utenze elettriche che sono in servizio anche quando non
richieste, la cui alimentazione potrebbe essere sospesa
temporaneamente in alcuni periodi?
1.11 Vi sono utenze elettriche che potrebbero essere messe in
servizio in fasce orarie di bassa tariffa (ore vuote)?
1.12 Chiedere ad un operatore dei servizi ausiliari (manutenzione
elettrica) una spiegazione del sistema di distribuzione elettrica
ed i possibili punti deboli (es. perdite Joule nei cavi, cadute di
tensione ecc.) utilizzando lo schema unifilare.
1.13 E' monitorato il livello di tensione alle singole utenze al fine di
verificare eventuali colli di bottiglia nel sistema di
distribuzione?
1.14 Sono disponibili i dati di targa dei trasformatori presenti in
stabilimento?
1.15 Verificare il grado di sovradimensionamento dei singoli
trasformatori (I media assorbita/ I nominale).
1.16 Verificare la baricentricità della cabina MT/BT rispetto ai
principali settori di carico (cfr. anche buon dimensionamento
cavo montante).
1.17 Vi sono margini di razionalizzazione del sistema di
distribuzione elettrica?
1.18 Sono svolti controlli e verifiche periodiche degli impianti (648/6)?
AUDIT ENERGETICO
RAPPORTO DI AUDIT
COMMENTI E AREE DI POSSIBILE INTERVENTO INDIVIDUATE LEAD AUDITOR
1) SCOPO DELL’AUDIT
2) PRESENTAZIONE DELL’ORGANIZZAZIONE (ATTIVITÀ, RECENTI CAMBIAMENTI ORGANIZZATIVI)
E DEL/I SITO/I (INQUADRAMENTO TERRITORIALE)
3) PROCESSI, IMPIANTI E SERVIZI PRESENTI NEL/I SITO/I
4) INDICARE I REPARTI E LE AREE PRESSO CUI SONO STATI ESEGUITI I SOPRALLUOGHI,
LE FUNZIONI INTERVISTATE
5) CONDIZIONE IN CUI SI È SVOLTO L’AUDIT
6) SINTESI DELLE RISULTANZE DELL'AUDIT (STESSA ARTICOLAZIONE DELLA LISTA DI RISCONTRO)
7) VERIFICA DELL’ATTUAZIONE DELLE MISURE INTRAPRESE A SEGUITO DELLE RACCOMANDAZIONI
RILEVATE NELL’AUDIT (NON APPLICABILE)
8) NOTE AGGIUNTIVE (EVENTUALI INDICAZIONI DI CUI TENER CONTO NELL’AUDIT SUCCESSIVO, ALTRO)
9) AREE DI POSSIBILE INTERVENTO INDIVIDUATE
Attività di verifica dei miglioramenti
d. Verifica energetica di follow up
A seguito dell’assessment è lasciato all’impresa il
compito di procedere a:
-elaborazione di un progetto completo di dettaglio
(specifiche tecniche, tempi, costi)
-effettiva realizzazione degli interventi
con la successiva fase di analisi valutativa della
bontà dell’intervento svolto (verifica di follow up).
AUDIT ENERGETICO
ESEMPIO DI RAPPORTO DI AUDIT
Aree di possibile intervento individuate
A) analisi del processo di riscaldamento/raffreddamento dei forni di pre-vuotatura;
B) analisi delle modalità di inserzione dei gruppi frigo al variare del carico richiesto;
C) modifica del sistema di regolazione della distribuzione acqua calda /refrigerata (da
Qcost a Pcost);
D) adozione di un compressore a giri variabili o di un piccolo compressore di
pressurizzazione (jockey);
E) adozione di un sistema solare termico per la produzione di acqua calda sanitaria
(ACS);
F) adozione di migliorie nella disposizione/tipologia dell’illuminazione nelle aree
produzione/laboratori;
G) adozione di pannelli fotovoltaici;
H) cogenerazione (possibilità di trigenerazione con gruppi frigo ad assorbimento).
PROPOSTE DI AUMENTO DELL’EFFICIENZA
A - Analisi del processo di riscaldamento/raffreddamento dei forni di
prevuotatura
SITUAZIONE RISCONTRATA:
Nei forni di pre-vuotatura vengono caricati batch di circa 200 kg di materiale ferroso che viene
portato a 350°C tramite resistenze elettriche e successivamente raffreddato ad opera di acqua
industriale a perdere in un tempo di circa 2 ore
POSSIBILE INTERVENTO:
E' possibile ipotizzare di effettuare il raffreddamento ad opera dell'acqua calda delle rete di
riscaldamento (Tman 85°C, Trit 70°C). Il raffreddamento da 350°C a 90°C potrebbe essere
effettuato con tale acqua mentre l'ultimo raffreddamento
sarebbe ancora con acqua industriale.
QUANTIFICAZIONE ENERGETICA:
Per il singolo ciclo:
200 kg x (350 - 90)°C x 0,1184 kcal/kg °C = 6.157 kcal (corrispondenti a 0,746 Smc di metano al
netto del rendimento)
La valutazione deve essere rapportata al numero di cicli di pre-vuotatura che vengono eseguiti
nonché ad una analisi del processo che determinerà le apparecchiature necessarie.
ACCESSO AI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (CERTIFICATI BIANCHI):
E’ possibile ottenere il Titolo di Efficienza Energetica ma non è stata pubblicata dall’Autorità per
l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG) nessuna scheda tecnica di valutazione del risparmio ottenuto.
La valutazione del risparmio sarà oggetto della verifica da parte dell’AEEG.
PROPOSTE DI AUMENTO DELL’EFFICIENZA
Analisi delle modalità di inserzione dei gruppi frigo al variare del carico
richiesto
SITUAZIONE RISCONTRATA:
Nella centrale frigorifera sono presenti n.3 compressori frigoriferi con le seguenti caratteristiche:
1) da 380.000 frig/h del 1974 monostadio
2) da 452.000 frig/h del 1995 monostadio
3) da 608.000 frig/h del 1988 multistadio
I tre gruppi intervengono in cascata sulla base della richiesta frigorifera senza privilegiare il
gruppo di massimo rendimento nell'utilizzo di base.
POSSIBILE INTERVENTO:
Con una semplice ritaratura dei set di temperatura di intervento, è possibile far sì che il gruppo
di massima efficienza soddisfi la base mentre il gruppo di efficienza minore soddisfi solo le
punte.
QUANTIFICAZIONE ENERGETICA:
A titolo indicativo, assumendo un tipico andamento "climatico" (base 1.500 h, punta pari alla
potenza installata, la metà della potenza frigorifera installata è 715.000 frig/h):
se l'energia di base è prodotta dai monostadio con COP=2,5
(1.500 h x 600.000 frig/h) / (2,5 x 860 frig/kWh) = 418.605 kWh/stagione
se l'energia di base è prodotta dal multistadio con COP=4
(1.500 h x 600.000 frig/h) / (4 x 860 frig/kWh) = 261.628 kWh/stagione
Con un beneficio di 156.977 kWh a stagione (pari a circa il 2% del consumo annuo) .
ACCESSO AI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (CERTIFICATI BIANCHI):
E’ possibile ottenere il Titolo di Efficienza Energetica ma non è stata pubblicata dall’Autorità per
l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG) nessuna scheda tecnica di valutazione del risparmio
ottenuto. La valutazione del risparmio sarà oggetto della verifica da parte dell’AEEG.
PROPOSTE DI AUMENTO DELL’EFFICIENZA
H – Cogenerazione (possibilità di trigenerazione con gruppi frigo ad
assorbimento).
SITUAZIONE RISCONTRATA:
Un fornitore di energia elettrica ha già condotto uno studio finalizzato alla verifica di redditività di
un sistema basato di cogenerazione (motore a gas ciclo Otto da circa 410 kWe e 600 kWt)
dimensionato per la produzione termica con l’acquisto di una consistente quota di energia
elettrica. Tale sistema presuppone la generazione termica dedicata alla produzione di calore per
riscaldamento. I risultati economici portano ad una stima del tempo di ritorno dell'investimento in
circa 5 anni.
POSSIBILE INTERVENTO:
Lo studio andrebbe ripreso e riformulato ipotizzando che il calore cogenerato venga utilizzato
anche durante la stagione estiva attraverso l'utilizzo di un gruppo frigorifero ad assorbimento.
Questa tecnologia consente di sfruttare la cogenerazione al meglio durante tutto l'arco dell'anno
(e non solo nella stagione invernale) riducendo nel contempo il fabbisogno di energia elettrica
dalla rete per la generazione frigorifera. Il gruppo frigo sarebbe necessariamente monostadio,
viste le modeste entalpie estraibili in cogenerazione dai motori a gas.
Per questa ipotesi è necessario un approfondimento non affrontato in questa fase.
QUANTIFICAZIONE ENERGETICA:
Da effettuarsi sulla base di un approfondimento progettuale.
ACCESSO AI TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA (CERTIFICATI BIANCHI):
E’ possibile ottenere il Titolo di Efficienza Energetica ma non è stata pubblicata dall’Autorità per
l’Energia Elettrica e il Gas (AEEG) nessuna scheda tecnica di valutazione del risparmio ottenuto.
La valutazione del risparmio sarà oggetto della approvazione da parte dell’AEEG.
CONSIDERAZIONI FINALI ALLA LUCE DEI CASI
REALI AFFRONTATI
•Grande interesse delle organizzazioni partecipanti per le tematiche
energetiche affrontate.
•Risulta comunque utile un apporto esterno all'organizzazione per portare
alla luce eventuali aree di inefficienza, altrimenti lasciate a margine dai
preponderanti interessi aziendali per il “core business”.
•Audit energetici per aumentare il "peso politico" interno all'azienda, in
generale assai esiguo, degli operatori dei servizi energetici.
•Il processo di audit manifesta la sua massima utilità laddove non vi è una
funzione aziendale istituzionalmente deputata a trattare le materie
energetiche, caso tipico delle piccole e medie aziende.
•Ricadute in termini di effettivo risparmio energetico
anche in relazione all'eventuale avvio di un processo
di ottenimento di titoli di efficienza energetica
(certificati bianchi).
FINANZIARIA 2007: DETRAZIONI
FISCALI
z
Detrazione dell’imposta lorda del 55% degli importi a
carico del contribuente (art 22):
–
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–
Riqualificazione energetica degli edifici esistenti che
consegue una riduzione del 20% del fabbisogno invernale
stabilito dal DLgs 192/05 (fino a 100.000€ in 3 anni)
Intervento su strutture opache e trasparenti che raggiungono
livelli stabiliti di trasmittanza termica unitaria (fino a 60.000€ in 3
anni)
Installazione collettori solari per uso di acqua calda sanitaria
nel settore domestico, industriale, sportivo, scolastico ed
ospedaliero (fino a 60.000€ in 3 anni)
Sostituzione di impianti di climatizzazione invernale (fino a
30.000€ in 3 anni)
FINANZIARIA 2007: DETRAZIONI FISCALI
z
Detrazione dell’imposta lorda del 20% degli
importi a carico del contribuente (art 24):
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–
Sostituzione di frigoriferi, congelatori e loro
combinazione con apparecchi di classe A+ (fino a
200€)
Installazione e sostituzione di motori elettrici di
potenza tra 5 e 90 kW (fino a 1.500€ per motore)
Installazione di inverter su motori elettrici di
potenza tra 7,5 e 90 kW (fino a 1.500€ per
applicazione)
FINANZIARIA 2007:
CONTRIBUTI
z
z
Contributo del 55% degli extracosti sostenuti per la
nuova edificazione di immobili con un fabbisogno
energetico invernale del 50% inferiore a quello stabilito
dal DLgs 192/05 (art. 23)
Istituzione di un fondo rotativo per il finanziamento delle
misure di riduzione delle emissioni dei gas effetto serra
(art. 158)
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Installazione di impianti di microgenerazione ad alto
rendimento
Installazione di impianti a fonte rinnovabile di piccola taglia
Sostituzione di motori elettrici industriali con potenza
superiore a 45 kW con motori ad alta efficienza
Matteo Locati
[email protected]
02 80691741