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Gli EnPI o indicatori di efficienza energetica: cosa sono ?

Alberto Pica — Wed, 06 Sep 2023 04:33:19 +0000

Come creare gli EnPI per la tua impresa ?

In un progetto mirato a ottimizzare l’efficienza energetica di un’impresa, non basta solo conoscere il consumo in termini assoluti. Queste informazioni, infatti, devono essere contestualizzate in un’analisi che determini se i risultati sono adeguati, o se l’azienda in questione è inefficiente.

L’EnPI è un parametro fondamentale che fornisce il consumo specifico di ogni reparto, singola macchina, o dell’intero sito produttivo e consente di valutare se la soluzione tecnologia adottata sia la migliore tecnologia disponibile.

Per procedere con questo secondo passo cruciale, è fondamentale comprendere come elaborare gli Indicatori di Prestazione Energetica, o EnPI. In parole povere, sono strumenti capaci di tracciare le performance energetiche. Si va dall’efficienza, che calcola la produzione per unità di energia, all’intensità energetica, cioè la quantità di energia impiegata per unità di prodotto. L’obiettivo è incrementare l’efficienza o ridurre l’intensità.

Gli indicatori di performance energetica sono fondamentali ?

Gli Energy Performance Indicator sono fondamentali in un Sistema di Gestione dell‘Energia (SGE). Il SGE mira a migliorare costantemente le prestazioni energetiche. Gli Energy Performance Indicator valutano i risultati ottenuti nel ciclo di Deming.

plan;
do;
check;
act;

Dopo aver pianificato ed implementato le attività iniziali per migliorare le performance, si verifica lo sforzo fatto e si mettono in atto ulteriori azioni di miglioramento. La norma ISO 50001 del 2011 certifica i Sistemi di gestione dell’energia e introduce il concetto di EnPI per confrontare le prestazioni energetiche nel tempo.

Gli EnPI: i benefici degli indicatori:

Un sistema EnPI essenzialmente fornisce:

un metodo per misurare le prestazioni in termini quantitativi;
un mezzo per monitorare i progressi;
un sistema per rilevare le anomalie.

L’implementazione di EnPI permetterà di correlare le diverse attività per identificare quelle che consumano più energia. Inoltre, permetterà di effettuare confronti su base mensile o annuale per osservare l’impatto delle azioni intraprese e confrontarle con i benchmark del proprio settore. Inoltre, offre la possibilità di prevedere, basandosi sui dati storici, i consumi previsti in funzione delle variazioni della produzione.

Gli EnPI e il processo produttivo aziendale:

Dopo aver stabilito l’energia iniziale dell’azienda, è necessario creare gli Indicatori di Prestazione Energetica per migliorare l’efficienza. Questo compito varia a seconda della situazione ed è complicato, soprattutto per le aziende con più stabilimenti e fonti di energia.

Definire gli indici di prestazione energetica richiede una buona conoscenza dell’attività aziendale, dei processi più energetici e delle altre attività che richiedono energia. Si devono evidenziare le utenze più rilevanti perché sarà probabilmente da queste che si potranno ottenere i miglioramenti prestazionali più significativi. Per ciascuna utenza energetica significativa si predisporrà quindi un indicatore che metta in relazione il consumo con la variabile che lo influenza maggiormente.

In base al campo di applicazione, si possono valutare vari tipi di consumo. Ad esempio, è possibile calcolare il consumo di gas per ogni prodotto. È altresì possibile quantificare il consumo di kWh per metro quadro di illuminazione. In aggiunta, si può determinare il consumo di luce o gas per ogni letto.

La definizione degli EnPI comporta una vera e propria architettura di monitoraggio dei consumi. Spesso, inoltre, prevede misurazioni ad hoc e l’installazione di nuovi strumenti di misura.

Gli EnPI come si creano ?

Lo sviluppo degli EnPI comporta i seguenti passaggi:

stabilire gli elementi/risorse da esaminare (impianti, processi, sistemi, ecc);
definire i consumi energetici pertinenti per ogni elemento;
riconoscere i vari fattori che influiscono sui consumi (il volume di produzione, le condizioni meteorologiche o il numero di persone in un edificio);
raccogliere i dati storici sui consumi e quelli relativi ai fattori;
stabilire una “baseline”, cioè un anno di riferimento per effettuare confronti futuri;
esaminare le relazioni tra i consumi e i fattori;
studiare la variazione nel tempo dell’indicatore rispetto all’anno di riferimento.

Dopo aver valutato le prestazioni energetiche e confrontato con i riferimenti, l’energy manager deve comunicare i risultati in un rapporto all’organizzazione. Successivamente, potrà suggerire interventi di miglioramento.

Un esempio di indicatori di performance energetica:

Esempi di EnPI possono includere:

kWh consumati per sito
kWh per metro lineare di prodotto realizzato
kWh per numero di dipendenti
kWh per metro quadrato di spazio ufficio occupato

È di fondamentale importanza determinare una gamma adeguata di EnPI rilevanti sulla base dei risultati dell’analisi energetica. Gli EnPI dovrebbero aiutare a dimostrare il miglioramento continuo dell’efficienza, dell’uso e/o del consumo.

Un valore di riferimento energetico base (EnB) è definito come uno o più riferimenti quantitativi che forniscono una base per il confronto delle prestazioni energetiche. Una linea di base energetica si basa sui dati relativi a un periodo di tempo e/o condizioni specificato, come definito dall’organizzazione.

Un esempio di EnB:

kWh consumati nel periodo 2015. Pertanto, l’efficienza, l’uso e il consumo energetico possono essere confrontati con questi dati di riferimento per determinare se è stato raggiunto un miglioramento.
I valori di riferimento energetici vengono utilizzati per determinare il miglioramento delle prestazioni energetiche, come riferimento prima e dopo, o con e senza l’implementazione di azioni di miglioramento delle prestazioni energetiche.
È un requisito dello standard che le attività di monitoraggio e misurazione debbano includere il confronto dei dati con i valori di riferimento stabiliti

La norma ISO 50001 fornisce ulteriori informazioni sulla misurazione e verifica delle prestazioni energetiche.

La norma ISO 50006 fornisce informazioni aggiuntive sugli EnPI e sugli EnB.

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Il monitoraggio dell’energia per l’industria

Alberto Pica — Tue, 05 Sep 2023 11:27:25 +0000

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.

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.

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