Cosa si intende per monitoraggio energetico ?
Il monitoraggio energetico è un sistema che consente di quantificare qualsiasi grandezza o vettore energetico impiegato da un’azienda. Pertanto, sorvegliare un ambiente implica la raccolta di informazioni in un’area attraverso sensori e strumenti di misurazione, salvare e visualizzare i dati per esaminarli e implementare possibili strategie di intervento in base alle esigenze.
Gli elementi soggetti a controllo possono includere: acqua, energia elettrica e termica, gas, aria compressa, parametri ambientali.
La verifica dei consumi è prevalentemente applicata nel settore industriale, sebbene le sue implementazioni si estendano a tutte le aree complesse dell’ambiente edificato, dove può fungere da collegamento tra contabilizzazione, regolazione termica, automazioni, comfort.
Monitoraggio energetico, come si struttura ?
Il monitoraggio energetico si basa principalmente su tre componenti: infrastruttura dei componenti(sensori e dispositivi di osservazione), infrastruttura di connessione (cablata o senza fili), piattaforma informatica per l’acquisizione e l’elaborazione dei dati raccolti.
Le valutazioni possono essere realizzate con strumenti di misura standard o di tipo MID: questi ultimi autenticano la valutazione e consentono l’accesso a tipi di incentivi per l’ottimizzazione energetica (ad esempio, i Certificati bianchi).
In riferimento al caso italiano, le normative (nello specifico il D. Lgs. 102/2014 poi modificato dal D.Lgs 73/2020) stabiliscono un vero e proprio obbligo di diagnosi energetica per le grandi imprese (con oltre 250 dipendenti), per quelle con fatturato annuo superiore a 50 milioni e per le imprese energivore, mentre è prevista l’adesione su base volontaria da parte di tutte le aziende, in conformità con la normativa ISO 50001, che detta le linee generali per la redazione di un Sistema di Gestione dell’Energia (SGE).
Soddisfano i criteri della direttiva MID (Measuring Instruments Directive 2014/32/UE), che stabilisce norme tecniche uniformi e comuni applicabili agli strumenti di misurazione per misure di valore legale.
Ci sono diverse soluzioni per raccogliere e analizzare le misure effettuate: generalmente, i dispositivi di misurazione sono collegati a un’unità centrale che raccoglie i dati e li trasmette a un database cloud per ulteriori analisi su piattaforme specializzate in efficienza energetica.
Quali sono i benefici ?
Il monitoraggio energetico è un servizio per le aziende di ogni tipo e grandezza: oltre a essere un mezzo efficace per quelle obbligate a rispettare le normative, consente a tutte di ottimizzare l’uso dell’energia migliorando la produzione attraverso una gestione e distribuzione dell’energia più efficiente, riducendo i costi di manutenzione attraverso l’implementazione di misure correttive, e monitorando e gestendo le anomalie.
Avere a disposizione un sistema di controllo permette di migliorare la gestione aziendale. Questo si traduce nell’ottimizzare l’uso dell’energia migliorando la produzione attraverso una gestione e distribuzione dell’energia più efficace, riducendo i costi di manutenzione attraverso l’implementazione di azioni correttive per eventuali anomalie.
Tenere sotto controllo i consumi comporta una riduzione delle emissioni di CO2, ma implica anche un miglioramento dei parametri ambientali interni dell’impresa: grazie alla raccolta e all’analisi dei dati, si possono ottenere informazioni puntuali su luminosità, temperatura, livello di umidità e persino sulla qualità dell’aria indoor.
La gestione del consumo energetico e il suo monitoraggio sono risorse preziose per cercare di raggiungere gli obiettivi di efficienza energetica stabiliti dall’Unione Europea: almeno il 32,5% da raggiungere entro il 2030, con una clausola di revisione al rialzo prevista per il 2023.
Tuttavia, le soluzioni e le tecnologie per il monitoraggio offrono vantaggi ancora più ampi, consentendo di trasformare il modello di business delle imprese, ottimizzando l’utilizzo dell’energia, rendendo la produzione ecocompatibile, migliorando la salubrità e la sicurezza dei luoghi di lavoro, riducendo i costi di gestione e manutenzione.
Ci sono diverse soluzioni per raccogliere e analizzare le misure effettuate: generalmente, i dispositivi di misurazione sono collegati a un’unità centrale che raccoglie i dati e li trasmette a un database cloud per ulteriori analisi su piattaforme specializzate in efficienza energetica.
Monitoraggio energetico, quali sono le fasi da seguire ?
La verifica dei consumi non si limita semplicemente all’installazione di apparecchiature o alla raccolta di dati, ma è parte di un processo che conduce a un progetto su misura che ogni singola impresa o entità deve elaborare.
Per realizzare ciò, è necessaria una relazione cruciale: tra l’impresa che gestisce queste questioni – che possiede le competenze e le abilità per farlo – e le necessità dell’impresa cliente.
Raccolta di informazioni: la documentazione tecnica necessaria
Inizialmente, potrebbe bastare ottenere i seguenti documenti:
- Mappa del perimetro
- Diagrammi elettrici dei pannelli oggetto di monitoraggio
- Diagrammi idraulici relativi a impianti di riscaldamento o refrigerazione
- Diagrammi di distribuzione dell’acqua (acquedotto, pioggia, falde acquifere ecc.)
- Diagrammi di distribuzione del gas con consumo dei carichi
- Diagrammi dei compressori (aria compressa)
- Specifiche tecniche varie
La verifica in campo: il sopralluogo
Una buona pratica consiste nel condurre un’ispezione preliminare (naturalmente, l’importanza del progetto deve essere valutata per determinare la sua reale necessità), con l’intento di raccogliere non solo i dati per identificare l’attrezzatura necessaria, ma anche per controllare la disponibilità di reti BUS. Se si opta per l’ispezione preliminare, si devono sempre richiedere al cliente:
- La disponibilità del piano del perimetro
- La disponibilità del manutentore degli impianti soggetti a monitoraggio
- La possibile necessità di DPI
- Autorizzazioni speciali per accedere al sito o a specifiche aree
È consigliabile andare all’ispezione preliminare con un elenco completo delle informazioni da raccogliere che, ovviamente, variano a seconda del tipo di dispositivo che dovrà essere installato.
Progetto di monitoraggio energetico
La realizzazione effettiva del progetto di monitoraggio può essere suddivisa nelle seguenti nove fasi:
- Riunione preliminare per la verifica delle necessità: questa fase include anche la verifica della conformità delle imprese rispetto al quadro normativo. Spesso si incontrano aziende che non sono consapevoli di non essere in regola
- Ispezione tecnica per la verifica e l’approfondimento con raccolta di dati
- Elaborazione di un progetto per il cliente basato sulle sue necessità individuate sul campo
- Preventivo (può comprendere la fornitura di materiali, l’installazione, il supporto ecc.)
- Fornitura e installazione dei materiali e delle soluzioni
- Formazione professionale del personale interno all’azienda
- Test e verifica dello stato dell’impianto con il cliente
- Contratto per manutenzione e supporto in base alle necessità individuate
Monitoraggio energetico: i sensori elettrici necessari
Per raggiungere un’efficienza energetica ottimale, è fondamentale comprendere appieno le esigenze di apparecchiature e dispositivi.
In questo senso, i sistemi software AreaM2M per il monitoraggio energetico sono molto utili, in quanto permettono di connettere alla rete tutti i dispositivi che utilizzano energia e di visualizzare le relative informazioni su pratiche dashboard Web o su app specifiche.
Dal punto di vista tecnologico, il funzionamento del monitoraggio energetico è ormai relativamente semplice e standardizzato.
Infatti, la maggior parte dei sistemi di monitoraggio e controllo utilizza il protocollo ModBus: in termini semplici, ogni dispositivo, equipaggiato con sensori wireless specifici, può comunicare i propri dati di consumo energetico attraverso il protocollo Modbus, che vengono trasmessi regolarmente a un gateway. Possono essere usati anche altri protocollo come OPC-UA, WebSocket,
Da questo punto, le informazioni vengono poi inoltrate, tramite cavo, ad un server (cloud o on premise), dove rimangono disponibili per le successive richieste da parte dei database convenzionali o dei sistemi di big data o di intelligenza artificiale, forse integrati con le sempre più popolari piattaforme di gestione dell’energia.
Monitoraggio energetico: le infrastrutture di rete
Il gateway rappresenta il nucleo centrale delle infrastrutture di monitoraggio energetico, funzionando come un autentico nodo di trasferimento dati. Esistono gateway progettati per rispondere alle necessità specifiche di un’impresa, come ad esempio quelli in grado di integrare soluzioni di automazione edilizia, o le schede di ampliamento.
Altri elementi fondamentali di un sistema di monitoraggio possono essere semplici moduli elettrici con connessione wi-fi o i ripetitori, utili per potenziare il segnale in presenza di distanze significative. Riguardo a quest’ultimo punto, è importante notare che le attuali tecnologie senza fili permettono di superare anche pareti di notevole spessore; inoltre, disponiamo ora di dispositivi di ripetizione che, a costi non eccessivi, consentono di avere una rete efficiente.
In sintesi, l’infrastruttura di rete ospita dispositivi molto vari – gateway, ripetitori, modbus, contaimpulsi – che sono connessi ai sensori che misurano direttamente i parametri da monitorare. Inoltre, in un sistema di monitoraggio sono inclusi relè e driver che gestiscono la fase di attuazione, ovvero la trasformazione dei dati rilevati in un’azione da intraprendere, come ad esempio l’accensione o lo spegnimento delle luci di un edificio.
Un altro componente fondamentale dell’architettura di rete è il data hub, che ha la responsabilità, secondo criteri stabiliti, di aggregare i parametri – sia ambientali che elettrici – indispensabili per il monitoraggio. I dati raccolti, attraverso ethernet o connessione senza fili, sono trasmessi al gateway, per essere successivamente inviati al server e al cloud, cioè dove risiede il nucleo software della piattaforma di monitoraggio.
Monitoraggio energetico: il software di supervisione
Le informazioni e le misurazioni raccolte dagli strumenti di controllo energetico sono generalmente molto abbondanti e, soprattutto, soggette a costanti cambiamenti nel tempo. Per poterli monitorare in modo continuo, è necessario disporre di una soluzione che consenta di convertire i dati grezzi raccolti dagli strumenti fisici in informazioni facilmente leggibili e comprensibili.
Questo incarico è assegnato alle piattaforme per il controllo energetico, che rappresentano la fase finale indispensabile di qualsiasi soluzione in questo campo. Più specificamente, la piattaforma per il controllo energetico può essere descritta come uno strumento analitico composto da una serie di servizi che garantiscono la ricezione dei dati, il loro archiviazione su database, la gestione degli allarmi in caso di mancata ricezione dai dispositivi remoti, l’esportazione automatica programmata e servizi di assistenza e manutenzione.
Nell’intento di semplificare l’analisi dei dati richiesti, la piattaforma di monitoraggio deve avere un’interfaccia utente, anche personalizzata, che renda il sistema facile e comprensibile, utilizzabile da diversi utenti. Inoltre, la piattaforma dovrebbe essere accessibile da web browser attraverso un browser, idealmente ospitata su sistemi Cloud, per garantire l’accesso anche da dispositivi mobili.
Monitoraggio energetico: l'integrazione con i dati di produzione
Le dashboard dovrebbero anche permettere la rappresentazione di più strutture, mettendole in relazione tra loro. Naturalmente, le dashboard possono essere numerose e organizzate in base alle esigenze specifiche di ogni azienda, che potrebbe avere bisogno di mettere in evidenza alcuni aspetti dei propri impianti più di altri. Pertanto, diventa fondamentale la capacità di creare dashboard personalizzate, in modo da non essere vincolati per ogni operazione al fornitore della piattaforma stessa.
Per le aziende che hanno un gestionale della produzione, software MES (Manufacturing Execution System) l’integrazion è sicuramente un aspetto da tenere in considerazione proprio perchè i due sistemi insieme sono in grado di poter arrivare a produrre un insieme di dati per il calcolo dell’ EnPI (Energy Performance Indicator).
Il calcolo dell’ EnPI è un aspetto fondamentale per capire le performance energetiche dell’azienda e come questi valori vengono ripartiti tra i prodotti realizzati dall’impresa. I software MES possono avere moduli personalizzati EnPI che permettono di visualizzare il risultato del calcolo dell’EnPI fino ad arrivare a fornire valori economici di scala.
AreaMES e AreaM2M per la gestione dell'energia
In ogni sorta di struttura, che sia residenziale, commerciale o industriale, per condurre un controllo energetico completo è necessario utilizzare un Sistema di Gestione dell’Energia completo grazie a AreaM2M e AreaMES
Tuttavia, mira anche a migliorare la vivibilità degli spazi attraverso il monitoraggio continuo del microclima, della temperatura e dell’umidità, e a controllare costantemente gli impianti e le macchine presenti nell’edificio intelligente, al fine di assicurarne l’ottimizzazione durante tutto il loro ciclo di vita.
Questo sistema, che si basa su tecnologie IoT, ha come scopo principale l’eliminazione degli sprechi, la riduzione dei consumi e, di conseguenza, la diminuzione sia dei costi in fattura sia delle emissioni di CO2 nell’atmosfera.
