Ing. Alberto Griffa e Ing. Armando Portoraro *

Per valutare correttamente il risparmio generato da un’Azione di Miglioramento dell’Efficienza Energetica (AMEE) è indispensabile valutare attentamente le condizioni al contorno del progetto, che potrebbero condizionare i consumi energetici durante il periodo di riferimento (prima dell’AMEE) o quello di rendicontazione (dopo l’AMEE). A tal scopo il Protocollo Internazionale di Verifica e Misura delle Prestazioni (IPMVP) nel documento relativo ai “Concetti base” definisce:

• fattori ordinari, i parametri che è previsto che si modifichino durante il periodo di rendicontazione (come gli aspetti metereologici o i volumi di produzione);
• fattori straordinari, i parametri la cui modifica non è attesa durante il periodo di rendicontazione (come le dimensioni dell’impianto/struttura, le caratteristiche progettuali e il funzionamento, il numero di turni di produzione settimanali o il numero o il tipo di occupanti).

L’approfondimento dei fattori sopra definiti è stato per noi fondamentale nella corretta valutazione del risparmio energetico nel caso di studio oggetto del presente articolo: la sostituzione di una linea di essiccazione con una a maggiore efficienza.

L’AMEE oggetto di analisi è presentata nelle figure di seguito riportate. Confrontando lo schema semplificato della tecnologia installata prima dell’AMEE (vedi Figura 1 - periodo di riferimento) e quella dopo l’AMEE (vedi Figura 2 - periodo di rendicontazione), si possono individuare i seguenti accorgimenti impiantistici migliorativi:

• Installazione di motori ad alta efficienza (IE4?) dotati di inverter per la movimentazione efficiente del prodotto, dell’acqua e dell’aria;
• Ottimizzazione del layout di processo per poter recuperare parte del calore utilizzato per l’essiccazione del prodotto.

La nuova linea di essiccazione ha inoltre previsto un aumento della capacità produttiva tramite la modifica della dimensione d’impianto.

Figura 1: Linea di essiccazione nel periodo di riferimento

Figura 2: Linea di essiccazione nel periodo di rendicontazione, a valle dell’implementazione dell’AMEE

Per predisporre un efficace monitoraggio dei dati significativi del processo nel periodo di riferimento e in quello di rendicontazione, e al fine di determinare il corretto algoritmo di calcolo del risparmio, includendo gli opportuni aggiustamenti, sono stati approfonditi i fattori ordinari e straordinari:

Fattori ordinari:

• Produzione:

si è provveduto ad aggiustare i consumi elettrici e termici per mezzo delle quantità di prodotto lavorate, definendo così due Indici di Prestazione Energetica (EnPIs): il consumo specifico elettrico [kWh_el/kg] e il consumo specifico termico [kWh_th/kg] . Al fine di poter misurare tali indicatori di consumo, si è reso necessario installare strumenti di misura di energia elettrica, di energia termica e di quantità di prodotto essiccato (vedi Figura 1);

• Meteo:

è stato valutato di non provvedere al alcun aggiustamento in virtù della non significativa influenza delle condizioni ambientali sui consumi del processo (elevate temperature del processo di essiccazione e presenza di un sistema in grado di gestire i flussi di energia termica in funzione delle condizioni esterne).

Fattori straordinari:

• Modifica della dimensione dell’impianto (straordinario)

Poiché l’effetto principale dell’eventuale modifica della dimensione di impianto risiede nella variazione della capacità produttiva dello stesso, si è valutato che l’utilizzo dei consumi specifici, riferiti ai volumi di produzione, costituisca un efficace fattore di aggiustamento.

Successivamente si è proceduto con le attività di seguito descritte:

• installazione degli strumenti di misura;
• effettuazione della campagna di monitoraggio del periodo di riferimento, volta alla definizione della baseline (sei mesi di campionamento giornaliero, ritenuti sufficienti allo scopo);
• realizzazione dell’AMEE;
• verifica delle prestazioni durante il periodo di rendicontazione (un anno con cadenza giornaliera).

Si riportano in Figura 3 in Figura 4 i grafici relativi alle evidenze emerse a seguito della campagna di monitoraggio, sia per il periodo di riferimento che per quello di rendicontazione. In particolare, la Figura 3 mostra i consumi specifici elettrici [kWh/kg] misurati al variare delle quantità orarie di prodotto essiccato [kg/h], mentre la Figura 4 mostra la correlazione fra i consumi specifici termici [kWh/kg] rispetto alla medesima variabile di produzione.

Figura 3: Consumo specifico elettrico nel periodo di riferimento e rendicontazione

Figura 4: Consumo specifico elettrico nel periodo di riferimento e rendicontazione con baseline adattata

Come si nota dai grafici, nel caso di studio trattato è intervenuta una modifica della dimensione di impianto che non ha consentito (IPMVP – Concetti Base) di adattare direttamente i consumi del periodo di baseline alle condizioni relative al periodo di rendicontazione. I dati del periodo di rendicontazione si riferiscono, infatti, ad un macchinario più efficiente ma con una capacità produttiva superiore rispetto a quello che ha consentito la definizione della baseline.

Non potendo quindi adattare le condizioni di baseline a quelle del periodo di rendicontazione, è stato necessario procedere con l’Opzione D proposta dall’IPMVP: la simulazione calibrata. È stato pertanto realizzato un modello tramite appositi software di progettazione ingegneristica, atto a simulare il funzionamento della linea di essiccazione, che è stato successivamente calibrato con i dati disponibili relativi al periodo di rendicontazione. La disponibilità di un modello calibrato ha quindi consentito di simulare quale sarebbe stato il funzionamento di una linea di essiccazione della stessa capacità produttiva di quella post AMEE, ma rimuovendo tutti gli accorgimenti relativi all’implementazione dell’AMEE stessa, creando quindi un affidabile baseline adattata alla nuova dimensione impiantistica.

Questo approccio ha consentito di calcolare un valore medio di consumo specifico elettrico e un valore medio di consumo specifico termico nella condizione di riferimento simulata (rappresentati con la “X” arancione in Figura 5 e Figura 6). Tali valori sono poi stati utilizzati nel calcolo del risparmio ante-post AMEE, per differenza rispetto ai relativi valori medi di consumo ma durante il periodo di rendicontazione.

Figura 5: Consumo specifico elettrico nel periodo di riferimento e rendicontazione

Figura 6: Consumo specifico elettrico nel periodo di riferimento e rendicontazione con baseline adattata

Al fine di non trascurare inoltre la lieve dipendenza mostrata del consumo specifico dalla produzione oraria, sono stati realizzati due modelli di regressione lineare (uno per il consumo specifico elettrico e uno per il termico), che sono stati verificati mediante la definizione del parametro Cv(RMSE). In particolare:

• Cv(RMSE) = 10.2% per il modello consumo specifico elettrico;
• Cv(RMSE) = 11.6% per il modello consumo specifico termico.

Entrambi i valori di Cv(RMSE) calcolati sono inferiori al 20%, che rappresenta, in base ai dettami dell’IPMVP, il valore limite al di sotto del quale il modello realizzato può essere validato.

Le rette di regressione lineare relative ai periodi di rendicontazione sono state quindi traslate verso l’alto fino ad incrociare i valori medi di consumo specifico definiti dall’Opzione D (rappresentati con la “X” arancione in Figura 5 e Figura 6), per ottenere le rette che esprimono la correlazione relativa alla baseline adattata (vedi retta rossa “Baseline adattata” in Figura 5 e Figura 6).

I risparmi di energia elettrica e termica così calcolati risultano pertanto conformi ai dettami del protocollo IPMVP e validati ai fini dell’M&V. inoltre, a valle di tali considerazioni di carattere energetico, è stato possibile calcolare il risparmio economico ottenuto grazie alla realizzazione dell’AMEE.

Il caso studio presentato ha dimostrato come l’analisi dei fattori ordinari e straordinari sia fondamentale per la corretta valutazione di un’AMEE. Tali fattori devono essere approfonditi non solo nella fase iniziale di progetto, allo scopo di definire gli strumenti di misura da installare per il monitoraggio del periodo di riferimento, ma devono trovare conferma nei dati monitorati del periodo di rendicontazione. Se così non fosse, la valutazione del risparmio calcolato a valle della realizzazione dell’AMEE potrebbe non risultare corretta.

La correttezza dell’approccio metodologico adottato nell’analisi del presente caso di studio ha consentito l’ottenimento dei Titoli di Efficienza Energetica, strumento governativo in vigore in Italia a supporto dello sviluppo e incentivazione delle AMEE.

(*) Gli autori

Ing. Alberto Griffa a.griffa@trigenia.it *

Ing. Armando Portoraro, Ph.D a.portoraro@trigenia.it *

* Trigenia S.r.l., C.so Vittorio Emanuele II, nr. 71, Torino. ESCO Certificata UNI CEI 11352