Efficienza energetica: strumenti di analisi per la gestione e la valutazione degli interventi di miglioramento

INTRODUZIONE
Il periodo di crisi che da (troppi) anni sta interessando l’economia italiana, ha spinto molteplici soggetti, appartenenti al settore industriale o immobiliare (ma non solo), ad effettuare una sostanziale revisione delle voci di spesa, alla ricerca di sprechi, potenzialmente eliminabili e tramutabili in voci di risparmio. Tra i settori particolarmente indagati, vi è quello delle spese connesse all’uso dell’energia, anche in virtù del costo costantemente crescente nel tempo dei prodotti energetici. Questa maggiore attenzione ad un uso razionale dell’energia all’interno di un sistema o di un processo, ha portato a scoprire una disciplina già nota nei paesi anglo-sassoni, ma non ancora a sufficienza in Italia: l’energy management. In particolare, grande rilievo ha assunto la figura dell’energy manager, che è in pratica il responsabile della gestione dell’energia all’interno di una struttura. È il soggetto professionale con il compito di eliminare gli sprechi attraverso un processo di analisi dei dati, di individuazione delle criticità e di progettazione ed attuazione di azioni volte alla riduzione dei consumi energetici e delle relative spese.

L’ENERGY MANAGEMENT IN SINTESI
L’energy management è l’insieme di tecniche volte ad una corretta gestione dell’energia all’interno di un sistema e/o di un processo. Si tratta di una disciplina nata negli anni Novanta, e applicata inizialmente in ambito industriale: al fine di aumentare la competitività, le aziende si attrezzarono per individuare gli sprechi energetici e limitare quindi le spese di produzione. Successivamente, ha trovato sempre maggior spazio in ambito edilizio ed immobiliare. I gestori di vasti patrimoni immobiliari, anche a causa di edifici fortemente energivori e di un crescente costo per l’approvvigionamento energetico, hanno dovuto dedicare risorse umane e materiali per individuare possibili strategie e/o soluzioni tecnologiche volte alla riduzione degli sprechi energetici.
Una gestione energetica efficiente viene svolta attraverso una procedura consolidata di anamnesi e diagnosi del sistema e/o processo. Il primo passaggio è infatti quello di conoscere la storia della struttura in gestione, nonché individuarne le parti o le fasi in cui può essere scomposta. Quindi è necessario procedere con una diagnosi energetica, così come definita dalla norma UNI/TR 11428:2011 - Gestione dell'energia - Diagnosi energetiche – Requisiti generali del servizio di diagnosi energetica. Ai sensi di tale norma, la diagnosi energetica è una “procedura sistematica volta a fornire un'adeguata conoscenza del profilo di consumo energetico di un edificio o gruppo di edifici, di una attività e/o impianto industriale o di servizi pubblici o privati, ad individuare e quantificare le opportunità di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici e riferire in merito ai risultati”. Si tratta pertanto di analizzare i dati di consumo energetico e/o di valutare i corrispondenti fabbisogni energetici, questi ultimi definiti attraverso un modello di calcolo normalmente implementato su un software o su un foglio elettronico. Attraverso l’analisi incrociata dei dati di consumo e dei dati di fabbisogno, entrambi opportunamente normalizzati per eliminare l’incidenza di variabili non aggredibili (ad esempio, le variabili climatiche), è possibile individuare le discrepanze tra comportamento reale e comportamento teorico, valutando immediatamente le criticità imputabili a cause tecnologiche, e criticità legate ad una errata gestione del sistema.
Si passa poi alla fase di valutazione analitica vera e propria. Il primo strumento di analisi è quello di elaborare indici specifici o indicatori di consumo energetico (o di fabbisogno energetico) per le utenze maggiormente rilevanti: possono essere consumi specifici delle caldaie, kWh/m2 di superficie illuminata, kWh/posto letto nelle strutture ospedaliere, kWh/prodotto nelle lavorazioni industriali. La definizione degli indicatori implica una analisi attenta del sistema o processo produttivo, e può richiedere campagne di misura ad hoc, basate sulla lettura di strumenti esistenti o sull’installazione di strumenti di misura. Gli indicatori hanno l’indubbio pregio di garantire un confronto sintetico e sinottico, sia tra diversi sistemi analoghi, sia con i dati di un sistema di riferimento assunto come baseline. Gli indicatori possono poi essere confrontati con corrispondenti indici reperibili in bibliografia, e garantiscono quindi un’immediata identificazione del livello di efficienza energetica del sistema o processo analizzato rispetto ad un campione significativo assunto come termine di paragone. Esistono alcuni strumenti grafici che consentono una identificazione immediata di come si rapporta il sistema oggetto di analisi rispetto ad un campione di riferimento, reale tratto da bibliografia. Si cita a titolo di esempio il diagramma sinottico di efficienza energetica , proposto da differenti autori per il settore immobiliare, ma applicabile comunque ad altri ambiti e declinabile a piacere a seconda dei casi. Il diagramma sinottico di efficienza energetica, nella sua versione primigenia, si costruisce riportando i consumi specifici CENs [kWh/m3] ed i consumi totali CEN [kWh] in un grafico, e tramite questo si possono rilevare gli edifici che necessitano di interventi più urgenti. Si riporta in Figura 1 un esempio di tale strumento. I valori di benchmark del consumo annuale specifico (CENs,rif) e del consumo annuale globale (CENrif) sono rappresentati da due linee che suddividono il piano in quattro quadranti, corrispondenti a 4 livelli di priorità di intervento. Tali valori di riferimento, potrebbero essere sostituiti, ad esempio, dal valore medio riferito al campione analizzato, piuttosto che dai valori relativi alla best practice derivabili da bibliografia.
Questo strumento, oltre ad essere d’aiuto per una comparazione, assume anche la funzione di strumento di supporto alla decisione, in quanto non solo individua i casi critici all’interno di un campione rappresentativo, ma definisce anche un livello di priorità negli interventi, orientando quindi la scelta di eventuali investimenti.
I quadranti che vengono così definiti sono:
• Quadrante I: edifici con consumi specifici e globali alti; per questi edifici vi è priorità di intervento alta;
• Quadrante III: edifici con consumi specifici e globali bassi; per questi edifici vi è priorità di intervento bassa;
• Quadrante II: edifici con consumi specifici alti e consumi globali bassi; per questi edifici vi è priorità di intervento media;
• Quadrante IV: edifici con consumi specifici bassi e consumi globali alti; per questi edifici vi è priorità di intervento media.


Figura 1- Diagramma sinottico di efficienza energetica


La priorità d’intervento assoluta viene conferita agli edifici che presentano consumi specifici e globali sopra la media (quadrante I). Valutazioni del tutto analoghe verranno fatte considerando l’aspetto dei costi: inserendo i costi specifici [€/m2] e il costo totale dei servizi energetici [€] in un grafico, si potrà rilevare quali edifici necessitino delle azioni correttive più urgenti perché caratterizzati da costi complessivi elevati. La priorità d’intervento assoluta viene conferita agli edifici che presentano consumi specifici e globali sopra la media (quadrante I).
Una volta definito se il sistema o processo in oggetto è critico rispetto al campione di riferimento e alla baseline stabilita, e identificate le priorità di intervento nell’insieme di oggetti analoghi riferibili alla struttura in gestione, si devono individuare le criticità energetiche, analizzando ogni singolo caso, e quindi sviluppando una strategia di intervento che sia integrale (ovvero prenda in considerazione il sistema nel suo complesso, considerato come parte della struttura in gestione) e che sia completa, ovvero che si sviluppi prendendo in considerazione tutti gli elementi facenti parte della struttura gestita. In particolare, si deve valutare ogni intervento tenendo conto di aspetti logistici ed aspetti energetici. Gli aspetti logistici vengono valutati con l’intento di caratterizzare gli interventi dal punto di vista della loro realizzabilità a fronte del contesto specifico in cui dovranno essere attuati. Gli aspetti energetici vengono valutati con l’intento di identificare quelle azioni che garantiscono maggiori vantaggi sotto il profilo costi/benefici.
Altro strumento utile, proposto tipicamente per sistemi edilizi, è la firma energetica, applicazione italiana dell’energy signature europea . La firma energetica può essere impiegata in modi differenti, trattandosi di un sistema semplice ed estremamente funzionale. Nel campo della gestione energetica degli edifici e degli impianti, può essere utilizzata in fase di progetto degli interventi, ma è nella fase di controllo degli esiti degli interventi che dimostra tutte le sue potenzialità. La "firma energetica" è sostanzialmente l'analisi della relazione fra la temperatura esterna e la potenza media assorbita da un edificio, poiché evidentemente più fa freddo maggiore sarà la potenza media richiesta. La “firma energetica” di un edificio si costruisce con letture ad intervalli regolari settimanali del consumo del combustibile utilizzato per riscaldamento dell’edificio. Infatti:
1. le date delle letture delimitano degli intervalli di tempo definiti;
2. per ognuno di questi intervalli si calcola la potenza media erogata dall’impianto;
3. per ognuno di questi intervalli si individua la temperatura media esterna sulle 24 ore.


Figura 2 - Firma energetica

A questo punto si può costruire un grafico ove:
sull’asse delle ascisse è riportata la temperatura esterna;
sull’asse delle ordinate è riportata la potenza media del generatore.
I punti si distribuiscono con buona approssimazione lungo una retta che mostra come il sistema edificio/impianto reagisca alle variazioni di temperatura esterna. Questa retta interpolante (ottenibile per regressione lineare) si chiama appunto "firma energetica". Attraverso la firma energetica si è in grado di monitorare il funzionamento del sistema edificio-impianto, eliminando l’incertezza dovuta al comportamento dell’utente ed al clima. Se l’impianto fornisce anche acqua calda sanitaria oppure ha delle perdite fisse indipendenti dall’energia utile prodotta, la firma energetica si modifica prendendo in considerazione anche questi aspetti. La firma energetica in fase di gestione, viene comparata con una "firma energetica di riferimento", realizzata contestualmente alla progettazione di ogni intervento di riqualificazione energetica proposto.
L’onere e l’onore di queste valutazioni spetta all’energy manager, figura professionale nata già nel 1982, ma di cui soltanto recentemente vi è stato un aumento di richieste, visto il ruolo strategico ed essenziale nel contenimento dei costi.

L’ENERGY MANAGER
La figura dell’Energy Manager nasce negli USA ai tempi della prima crisi petrolifera del 1973. In Italia è stato istituzionalizzato già dalla legge 308/82, ma è con la legge 10/91 che l’Energy Manager trova un nuovo e più forte impulso. Viene infatti introdotto il Responsabile per la conservazione e l’uso razionale dell’energia obbligatorio in tutte le aziende e gli enti dell’industria caratterizzati da consumi superiori ai 10.000 tep/anno e nelle realtà del settore civile, terziario e pubblica amministrazione con una soglia di consumo di 1.000 tep/anno. A titolo esplicativo, si consideri che 1.000 tep corrispondono a circa 1,2 milioni di m3 di gas naturale, a 5,3 milioni di kWh elettrici o a 11,7 milioni di kWh termici.
Si tratta di un profilo di alto livello, con competenze manageriali, tecniche, economico-finanziarie, legislative e di comunicazione che supporta i decisori aziendali nelle politiche e nelle azioni collegate all’energia. Un energy manager, come suggerisce il termine, ha il compito di gestire ciò che riguarda l’energia all’interno di un’azienda o di un edificio, verificando i consumi, ottimizzandoli e promuovendo interventi mirati all’efficienza energetica e all’uso di fonti rinnovabili. L’energy manager, dunque, verifica i consumi, attraverso audit ad hoc o, se disponibili, tramite i report prodotti da sistemi di telegestione, telecontrollo e automazione. Si preoccupa quindi di ottimizzare i consumi attraverso la corretta regolazione degli impianti e il loro utilizzo appropriato dal punto di vista energetico, di promuovere comportamenti da parte dei dipendenti e/o degli occupanti della struttura energeticamente consapevoli e di proporre investimenti migliorativi, possibilmente in grado di migliorare i processi produttivi o le performance dei servizi collegati.
Un’altra funzione che spesso riguarda l’energy manager è quella degli acquisti di energia elettrica e altri vettori energetici. Chiaramente in questo caso si tratta di ridurre i costi di acquisto, eventualmente promuovendo la corretta gestione dei carichi elettrici in modo da evitare punte di potenza che comportino costi maggiori.
L’Energy Manager può intervenire poi dal punto di vista gestionale. Sulla base dell’osservazione diretta dei consumi e sulla risultanza degli indicatori, può proporre una serie di interventi di tipo gestionale, che non richiedono particolari costi di investimento e riguardano le modalità di utilizzo delle strutture esistenti. Questi interventi, basandosi sulla modifica nel comportamento degli operatori, richiedono una costante azione di sensibilizzazione degli stessi, la successiva pubblicizzazione e diffusione dei risultati ottenuti, la previsione di possibili incentivazioni agli operatori in funzione dei risultati conseguiti e potranno agevolare il raggiungimento di apprezzabili risultati. Interventi di questo genere richiedono l’instaurarsi di un complesso di procedure e di pratiche relative alle modalità di conduzione. Queste pratiche, tese ad evitare i consumi inutili, richiedono interventi di formazione e di informazione rivolti agli utilizzatori.
L’Energy Manager interviene ovviamente sugli elementi tecnologici del sistema o del processo. Può predisporre progetti che propongano soluzioni adeguate all’evoluzione delle tecnologie e tengano conto dei risultati ottenuti dall’elaborazione degli indicatori energetici. I progetti, caratterizzati attraverso parametri tecnico-economici, devono essere inseribili nel sistema in oggetto o nel processo considerato, rispondendo a parametri di tipo logistico ed energetico.
L’Energy Manager dovrà inoltre considerare la pianificazione dei flussi di cassa dell’operazione, valutando gli aspetti economici e finanziari. In questo quadro, dovrà considerare tutti i possibili canali di finanziamento.
I risultati conseguiti attraverso le azioni svolte e i relativi benefici economici dovranno poi essere resi noti. La verifica del risultato finale conseguito andrà evidenziata sia agli operatori che alla direzione per incentivare la diffusione delle buone pratiche e per dimostrare la validità della funzione del Responsabile all’interno della struttura.

CONCLUSIONI
Nonostante sia una disciplina non recentissima, l’energy management è diventato oggi una necessità di qualsiasi struttura che sia interessata a mantenere competitività attraverso la riduzione delle spese per l’energia e l’eliminazione degli sprechi. In un periodo di forte crisi economica, i vantaggi derivanti da una azione significativa ed efficace di un energy manager, vengono amplificati, in quanto si concretizzano immediatamente in una riduzione delle uscite finanziarie operative legate agli usi energetici, voce di costo sempre più gravosa all’interno dei bilanci.
Se in campo industriale la figura dell’energy manager è ormai consolidata e diffusa, stessa situazione non si riscontra nella gestione dei grandi patrimoni immobiliari, dove le pratiche di corretta gestione energetica non son ancora diffuse. Tuttavia, con grande probabilità questa cattiva usanza verrà presto abbandonata, nel tentativo di ridurre le spese per garantire redditività ad un settore fortemente in difficoltà negli ultimi anni.
Se così sarà, lo si potrà definire uno dei pochi vantaggi generati dalla crisi economica.

Luca Rollino è ingegnere ed architetto, A.D. C2R Energy Consulting Srl