FONDAZIONE INTERNAZIONALE TRIESTE PER IL PROGRESSO E LA LIBERTÀ DELLE SCIENZE
TRIESTE INTERNATIONAL FOUNDATION FOR SCIENTIFIC PROGRESS AND FREEDOM
14 Aprile 2011, Camera di
Commercio di Trieste
2o Convegno Tematico,
“RISPARMIO ENERGETICO””
Gioacchino Nardin
Dipartimento di Energetica e Macchine
Università degli Studi di Udine
Risparmi energetici
1. Risparmi energetici nel sistema
opedaliero (il più energivoro in ambito
civile);
2. Risparmi energetici nelle zone industriali
(le più energivore in assoluto);
3. Esempi di risparmio energetico in
un’acciaieria (attività estremamente
energivora)
110 Mt CO2 emessa
I consumi ospedalieri sono di gran lunga i più energivori
in ambito civile  Il solo ospedale di Udine copre una
quota del 3% dei consumi totali del comune di Udine
compresa la mobilità  Rispetto ai consumi del solo
civile i valori sono veramente ragguardevoli
I costi energetici del Sistema
Sanitario Regionale
Spesa totale SSR
≈2.3 miliardi di
euro/anno
Spesa energetica SSR
25-30 milioni di euro/anno
Personale
36%
Acquisto beni e
servizi
53%
Altro
8%
Ammortamenti
3%
Consumi termici e elettrici
delle strutture ospedaliere
regionali (2006)
Variazioni percentuali
delle varie voci di spesa (2003-2007)
45.09%
50.00%
40.00%
30.00%
20.00%
10.00%
0.00%
20.45%
14.86%
20.61%
Fonte: elaborazione UNIUD dati
CSC e Ministero della Sanità
Incremento percentuale per la spesa
energetica ben superiore alle altre voci del Conto
Economico Regionale!
 Dal 2003 al 2006 la spesa energetica è passata da
18 a 24 milioni di euro
 INCREMENTO medio annuo dell’8,3%
Dovuto a:


Aumento del prezzo dei vettori energetici
Implementazioni dei servizi (condizionamento
estivo)
 Crescente obsolescenza delle configurazioni
impiantistiche
A causa del solo aumento dei vettori energetici
ci si aspetta un AUMENTO della bolletta
energetica di 2 – 2,5 milioni di euro all’anno
Spesa energetica per posto letto annuo del SSR
Il progetto CIFRA-CSC
Individuazione ed indicazione di possibili azioni di
ottimizzazione e di risparmio energetico ed economico nelle
strutture del SSR
1. Audit
energetico
La
metodologi
a utilizzata
2. Analisi
statistica
3. Opportunità
Prima fase: l’audit energetico
Ha coinvolto un totale di 22 strutture del SSR,
comprendenti Aziende Ospedaliere, Ospedali Civili, Istituti
di Ricerca e Cura a Carattere Scientifico e alcune sedi
distrettuali.
Per ognuna delle
strutture del
campione, sono stati
utilizzati due
principali strumenti
di indagine, ovvero:
1. Visita tecnica;
2. Questionario
Figura: Localizzazione delle aziende oggetto dello studio
0
Archietettura
bioclimatica
Spegnimento
automatico impianto
Isolamento cassonetti
Telai in legno
Telai in PVC
NO
Telai in metallo
SI
Taglio termico
Vetro-camera
Condensa
interstiziale
Modifiche
coibentazioni
Coibentazioni
Ottimizzazione
contratto ET
Ottimizzazione
contratto EE
Accesso mercato
rinnovabili
Contatori
supplementari
NO
Verifiche di
funzionamento
Disponibilità dati
di consumo
Sensibilizzazione
personale impianti
Sensibilizzazione
personale in
genere
SI
Schermatura
0
Team dedicato
Quesiti relativi alla gestione generale
dell’energia e sull’involucro edilizio
NO RISPOSTA
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
NO RISPOSTA
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
Seconda fase: l’analisi degli
indicatori
Allo stesso modo, tali indicatori sono stati utilizzati per il
confronto delle singole strutture all’interno delle ASS ed
individuati eventuali trend di correlazione fra gli indici così
individuati.
Figura: Analisi degli indicatori delle singole strutture sanitarie regionali e confronto interno e per l’individuazione
di trend settoriali
Seconda fase: l’analisi degli indicatori, il
confronto
Alla direzione centrale sono stati forniti degli indicatori di prestazione
delle singole Aziende per i Servizi Sanitari, attraverso cui queste sono
state confrontate reciprocamente e con valori nazionali ed internazionali
di riferimento. Gli indicatori più
utilizzati
in letteratura sono
1. I consumi
termici/elettrici
riferiti alla superficie
dell’edificio;
2. I consumi
termici/elettrici
riferiti al numero di
postied letto
Figura: Analisi degli indicatori per le ASS regionali e confronto con i valori nazionali
internazionali
LETTERATURA
USA (HEALTHCARE ENERGY GUIDEBOOK)
Campione considerato: 200 strutture sanitarie
Suddivisione delle strutture in base al consumo energetico in 4 classi
Indicazioni per l’ascesa al livello di top performer
EU HOSPITALS (EXEMPLAR ENERGY CONSCIOUS IN EUROPEAN
HOSPITALS AND HEALTHCARE BUILDINGS)
Progetto finanziato dall’Unione Europea riguardante 5 ospedali siti in vari paesi
europei, che prevede la riduzione dei consumi energetici principalmente
attraverso l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili
LIGURIA (LINEE GUIDE PER L’EFFICIENZA ENERGETICA NEL SETTORE
OSPEDALIERO LIGURE)
Analisi del sistema ospedaliero ligure comprendente al suo interno 11 aziende. A
seguito di un’analisi qualitativo statistica vengono fornite delle linee guida
Potenzialità di riduzione dei consumi termici
ed elettrici
secondo UK National Health Service e Progetto EU‐ Hospitals
POTENZIALE
RISPARMIO
Terza fase: l’individuazione delle
opportunità
Le opportunità di riduzione della spesa e dei consumi energetici
sono state classificate in funzione della loro tipologia
(tecnologiche o gestionali/organizzative), in funzione della loro
afferenza (attività endogene/esogene) e del loro impatto
(debole/medio/forte)
Esempio:
Classificazione in
base all’impatto sui
costi energetici
Figura: Individuazione delle opportunità, classificazione degli interventi in base all’impatto sui costi energetici.
Indici di consumo specifici delle strutture
ospedaliere del SSR
Proiezioni di riduzione a seconda dell’intervento
(Fonte: CIFRA su 20 strutture campione)
Tipologia di
interventi
individuati Interventi
•Gestione attività
di manutenzione
•Rinegoziazione
contratti di
fornitura
•Illuminazione
•Azionamenti elettrici
•Impianto di
ventilazione
•Cogenerazione
Potenziale di
riduzione
della spesa
Portata
dell’intervento
Esempi
Endogeno
Illuminazione, inverter, isolamento,
monitoraggio dei consumi
energetici.
Medio –
compensativo
Endogeno
ogenerazione/trigenerazione,
interventi sulla struttura edile,
ristrutturazione della struttura
organizzativa interna.
Alto – riduttivo
Esogeno
Reti di teleriscaldamento, accordi di
settore/filiera.
Basso – non
compensativo
Interventi nell’area organizzativa e gestionale
• Inserimento della problematica energetica nel Piano Sanitario Regionale con relativi
indirizzi strategici in ragione della loro specificità tecnica, economica e gestionale
• Riorganizzazione delle competenze in materia di consumi e costi energetici
• Introduzione di una nuova figura professionale, l’Energy Manager del Sistema
Ospedaliero, di rilevante competenza tecnica ed economica, con competenza sull’intero
sistema ospedaliero inteso come bacino energetico diffuso.
• Inserimento del Bacino Energetico Diffuso nei Programmi Regionali Operativi
(PRO) previsti nel nuovo Disegno di Legge Regionale in Materia di Energia all’articolo 5
ed impostazione di questi per le strutture ospedaliere sia in termini generali come
tipologia di attività, sia in termini specifici e combinati (attività e tecnologia) come ad
esempio la cogenerazione, l’utilizzo del fotovoltaico dove possibile, la diversificazione
delle fonti ecc.
• Inserimento nei PRO di interventi di SISTEMA in stretta correlazione con le
caratteristiche del territorio, in termini di generazione energetica considerare le biomasse
legnose, gli oli e le filiere corte, utilizzando biomasse locali legnose e oli in particolare
per le strutture ospedaliere prossime alle aree montane. In termini di utilizzo le reti di
teleriscaldamento in aree caratterizzate da forti consumi energetici termici (conurbazioni
e zone industriali).
Interventi nell’area Monitoraggio e Pianificazione
• Inserimento di strumenti di monitoraggio dei consumi e dei
costi energetici complessivi per ogni singola struttura del SSR a
livello di consumo di fonti e di assorbimento delle strutture.
• Monitoraggio dei costi dei servizi energetici per tipologia per
singola struttura e dell’insieme di strutture.
• Protocollo delle attività da assegnare ad un Energy Manager
del Sistema Ospedaliero e misurazione performance in termini
gestionali, tangibili ed intangibili.
• Istituire un programma di controllo da assegnare ad un
Energy Manager del Sistema Ospedaliero.
• Analisi dei trend e bilanci previsionali in assenza di azioni
coordinate e di indirizzo.
• Pianificazione/programmazione degli interventi, con particolare
riferimento alla pianificazione dei PRO.
Area Azioni e Misura delle Azioni:
• Tipi di interventi.
• Rapporti sintetici sugli interventi effettuati.
• Misura degli interventi.
• Rilevazioni di impatto ambientale attuale/previsionale.
Area documentazione tecnica:
• Nuove modalità comportamentali generali in relazione ai
nuovi obiettivi strategici.
• Nuove regolamentazioni specifiche con il supporto di manuali
sintetici ad uso delle amministrazioni e del personale tecnico.
• Tipologia ed analisi critica delle migliori tecnologie disponibili
sul mercato (Best Application Technologies, BAT);
Area Contratti e Modelli Organizzativi:
• Tipologia ed analisi critica dei modelli contrattuali.
• Tipologia ed analisi critica dei modelli organizzativo/gestionali.
Possibile struttura del sistema di
monitoraggio prestazione del SSR
Due nuove figure professionali
- Il Terzo Responsabile (DPR 412/93) è “la persona fisica o
giuridica che, essendo in possesso dei requisisti previsti dalle
normative vigenti e comunque di idonea capacità tecnica,
economica, organizzativa, è delegata dal proprietario ad
assumere le responsabilità dell’esercizio, della manutenzione
e dell’adozione delle misure necessarie al contenimento dei
consumi energetici”
- Gli Energy Manager invece (Legge 10/91), “individuano le
azioni, gli interventi, le procedure e quanto altro necessario
per promuovere l’uso razionale dell’energia, assicurano le
predisposizione di bilanci energetici in funzione anche dei
parametri economici e degli usi energetici finali
L’art. 19 della L10/91 prevede l’obbligo dell’EM per le attività industriali
con un consumo superiore ai 10.000 tep equivalenti e per tutte le altre
attività con un consumo superiore alle 1.000 tep di petrolio
Figura: Consumi energetici superiori alle 1000 tep nelle
strutture ospedaliere
Interventi per il risparmio energetico nell’area delle
Azioni
Gli interventi attuabili per ridurre i consumi e la
spesa energetica del settore ospedaliero possono
essere classificati in funzione delle possibili
interazioni con il territorio circostante.
1. Interventi di tipo “endogeno”: la cui portata è
limitata all’interno della singola struttura
ospedaliera
2. Interventi di tipo “di sistema”: che prevedono
interazioni di diverso grado con il territorio
adiacente alla singola struttura ospedaliera
Le opportunità: una sintesi
Interventi di tipo tecnologico
Interventi di tipo
organizzativo/gestionale
Impianti cogenerativi
Verifica manutenzione impianti termici-elettrici
Impianto trigenerativo
Regolazione della temperature ambientale
Impianto cogenerativo/trigenerativo con reti di
Verifica condizioni contrattuali di fornitura
teleriscaldamento
Formazione personale
Impianti cogenerativo/trigenerativo con e senza rete di Domotica e Building Automation
teleriscaldamento con alimentazione a biolio vegetale Outsourcing servizi non core
o animale
ESCo
Impianti geotermici
Monitoraggio dei consumi
Impianti a portata variabile
Recuperatori di calore aria aria
Impianto fotovoltaico
Impianto solare termico
Impianti termici ad alto rendimento
Impianti frigoriferi ad alto COP
Ventilazione naturale/ibrida
Verifica coibentazioni
Isolamento termico strutture
Sostituzione di porte e finestre
Interruttori automatici
Sistemi di illuminazione ad alta efficienza
Motori a velocità variabile
Controllo automatizzato impianti
Rifasamento del carico elettrico
Tabella 2: Sintesi delle diverse opportunità (tecnologiche ed organizzative/gestionali) individuate per le aziende
Interventi SULLE FONTI
Interventi SULLA STRUTTURA
Interventi ENDOGENI
Interventi
ESOGENI
Interventi che
danno maggior
vantaggio
economico, minor
impatto
ambientale, minor
consumo
Interventi ENDOGENI
Interventi
impiantistici e
sulle fonti
energetiche per
strutture
ospedaliere
Interventi per
strutture
ospedaliere e
forme di
finanziamento
Interventi
di
sistema
Interventi di sistema
Cabina di regia
(Ospedali/Università/Comuni)
9 punti in più alla rete di teleriscaldamento
più potente
Senza i 9 punti la soluzione sarebbe stata quella
Economica
Interventi di ottimizzazione all’interno del SSR
Importante
ma non
prioritaria
Prioritaria
SOLUZIONE OTTIM
Poco incisiva
Interventi di ottimizzazione:
vantaggi della soluzione
ottima
Vantaggi economici
Rete di
teleriscaldame
nto piccola
+9 punti per
rete più
potente
Tempi di
rientro
dell’intervent
o
Interventi di sistema nella provincia
di
Pordenone
Introduzione: le
opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni: i fattori
critici di successo
Interventi di sistema nella provincia di
Pordenone
• Opportunità di sistema:
– Il beneficio ottenibile per il “sistema” è maggiore dei
singoli benefici relativi alle aziende;
– Soluzioni complesse: progettazione dettagliata,
approccio necessariamente multi-disciplinare che
coinvolga aspetti tecnologici, ambientali e normativi;
• Due maggiori opportunità individuate nello studio:
VALORIZZAZIONE
ENERGETICA DEI
RIFIUTI LEGNOSI
EVOLUZIONE DEI
CONSORZI DI
SVILUPPO
INDUSTRIALE
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Valorizzazione energetica dei rifiuti legnosi
• Emerso nel corso dell’indagine:
RESIDUI LEGNOSI
DAL DISTRETTO
DEL MOBILE
FABBISOGNI
VARIABILI DEI
PRODUTTORI
DI PANNELLI
DISPONIBILITÀ IN
ECCESSO DA
DESTINARE A
SMALTIMENTO
IMPIANTO DI
TERMOVALORIZZAZION
E DEDICATO
UTILIZZO NEI
CEMENTIFICI
DELLA PROVINCIA
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Le opportunità
individuate
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Valorizzazione energetica dei rifiuti legnosi nei
cementifici
Soluzione ottimale sotto molteplici punti di vista:
•
•
riduzione costi combustibile (Hi 3.500 kcal/kg) e quote di CO2 (per cementifici);
costi di smaltimento rifiuti (per aziende), trattamento rifiuti in condizioni tecnologiche ottimali (tempi lunghi
ad alte temperature) e già realizzato in diverse realtà internazionali, anche per rifiuti pericolosi. Risulta
comunque necessario:
–
–
Definizione dei meccanismi operativi e dei prezzi di cessione/acquisto;
Test tecnologici di combustione in cementificio del residuo e test sul prodotto finito;
Ricezione rifiuto
legnoso
non pericoloso
Stoccaggio
Pezzame
Segatura
Pezzatura?
Macinazione
SI
Contenuto di umidità > 10%?
Essiccatore
NO
Pellettizzatrice
Impianto di pellettizzazione del rifiuto
legnoso
Mulino a martelli
Costo
dell’investime
nto
55.000
Essiccatore a fascio tubiero
200.000
Linea di Pellettizzazione
600.000
Silos stoccaggio
Opere civili, investimenti generali e
macchinari accessori
300.000
Descrizione
Totale
Stoccaggio PF
1.000.000
2.155.000
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Evoluzione dei Consorzi di sviluppo industriale
Legge regionale 18 gennaio 1999, n. 3
Disciplina dei Consorzi di sviluppo industriale.
1. I Consorzi promuovono, nell'ambito degli agglomerati
industriali di competenza, le condizioni necessarie per la
creazione e lo sviluppo di attività produttive nel settore
dell'industria. A tale fine realizzano e gestiscono
infrastrutture per le attività industriali, promuovono o
gestiscono servizi alle imprese.
2. I servizi alle imprese comprendono la prestazione di servizi
per l'innovazione tecnologica, gestionale e
organizzativa alle imprese industriali e di servizi.
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Evoluzione dei Consorzi di sviluppo industriale
Legge regionale 18 gennaio 1999, n. 3
Disciplina dei Consorzi di sviluppo industriale.
3. In particolare, i Consorzi provvedono:
a) all'acquisizione ovvero all'espropriazione e alla progettazione di aree attrezzate
per insediamenti produttivi, ivi compresa l'azione promozionale per l'insediamento
di attività produttive in dette aree, alla progettazione e realizzazione delle opere di
urbanizzazione e dei servizi, nonché all'attrezzatura degli spazi pubblici destinati
ad attività collettive; (…)
e) alla costruzione e alla gestione di impianti di depurazione degli scarichi degli
insediamenti produttivi, di stoccaggio di rifiuti speciali tossici e nocivi, nonché al
trasporto dei medesimi; (…)
g) all'esercizio e alla gestione di impianti di produzione combinata e di
distribuzione di energia elettrica e di calore in regime di autoproduzione.
4. I Consorzi possono altresì promuovere, anche al di fuori dell'ambito di competenza,
la prestazione di servizi riguardanti:
a) la ricerca tecnologica, la progettazione, la sperimentazione, l'acquisizione di
conoscenze e la prestazione di assistenza tecnica, organizzativa e di mercato
connessa al progresso ed al rinnovamento tecnologico, nonché la consulenza
ed assistenza alla diversificazione di idonee gamme di prodotti e delle loro
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Evoluzione delle aree industriali
Prestazioni
PARCO
ECO-INDUSTRIALE
AUTONOMO
Driver economici:
(riduione costi
materie prime,
energia, acqua) ed
ambientali
(riduzione impatti
aria/acqua/suolo,
ecc.)
Consorzi di
sviluppo
industriale
Attività co-localizzate,
coordinate,
logisticamente interrelate
Driver economici:
(complessità,
globalizzazione,
ecc.)
Attività indipendenti, in
competizione, know-how
esclusivo
Singole
imprese
Situazione
passata
Attività produttive
integrate che agiscono in
ottica sistemica,
collaborativa.
Situazione
attuale
Situazione
futura
Evoluzione
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Consorzi di sviluppo industriale
Le peculiarità dei consorzi di sviluppo industriale sono molteplici e di diverso ordine
GEOGRAFICHE
CO-LOCALIZZAZIONE DI IMPRESE
INFRASTRUTTUR
ALI
RETI TRASPORTI, ACQUE, GAS
PRODUTTIVE
DIVERSIFICAZIONE ATTIVITÀ
PRODUTTIVE
AMBIENTALI
MONITORAGGI IMPATTI
ARIA/ACQUA/SUOLO
CENTRO DIREZIONALE
ORGANIZZATIVE
ENERGETICHE
DIVERSIFICAZIONE FABBISOGNI
ENERGETICI
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Le opportunità per la ZIPR
Fra le diverse sinergie del consorzio, è stata approfondita la sinergia in ambito energetico
TRE OPPORTUNITÀ INDAGATE
Impianto
trigenerativo
tradizionale
Impianto
trigenerativo a
fonte rinnovabile
Impianto
innovativo e
prototipale
- A Gas Naturale;
- Tecnologia affidabile
e matura;
- Tempi di ritorno medi
-A fonte rinnovabile
-Benefici ambientali
-Incentivi nazionali
- Innovazione e
rilevanza territoriale;
-Know-how interno;
-Alti tempi di ritorno.
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Le opportunità
individuate
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Le opportunità per la ZIPR
Impianto
trigenerativo a
gas naturale: 6.3
MWe
Voce
Potenza in ingresso
Impianto
trigenerativo a
fonte rinnovabile
Valore U.d.m.
14,9 [MW]
Potenza termica
7 [MW] t
Potenza elettrica
6,3 [MW] el
Rendimento termico medio:
47% %
Rendimento elettrico medio
42% %
Impianto
innovativo e
prototipale
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Le opportunità
individuate
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Le opportunità per la ZIPR
Impianto
trigenerativo a
gas naturale
Voce
Potenza in ingresso
Potenza termica
Potenza elettrica
Rendimento termico
Rendimento elettrico
Ore funzionamento annuo
Costo manutenzione
Consumo di combustibile
Valore
 20
9,2
8,3
46%
41%
8040
0,12
220
Impianto
trigenerativo a
fonte rinnovabile
U.d.m.
[MW]
[MWt]
[MW el]
%
%
[h]
c€/kWh
g/kWe
Impianto
innovativo e
prototipale
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Le opportunità per la ZIPR
Impianto
trigenerativo a
gas naturale
Impianto di piccola taglia: 500 kWe
Impianto
trigenerativo a
fonte rinnovabile
Impianto
innovativo e
prototipale
Le opportunità
individuate
Valorizzazione
energetica dei rifiuti
legnosi
Evoluzione dei
consorzi di sviluppo
industriale
Conclusioni
Integrazione fra opportunità
Le opportunità non sono esclusive, anzi, l’integrazione fra opportunità comporterebbe
significativi vantaggi secondo il triplice punto di vista energetico, economico ed
ambientale.
In particolare, dal punto di vista economico, l’integrazione fra opportunità con tempi di
ritorno diversi consente l’ottenimento dei benefici di impianti ad alto tempo di ritorno,
unitamente al ritorno economico di investimenti favorevoli.
Impianto
trigenerativo
tradizionale
Impianto
trigenerativo a
fonte rinnovabile
Impianto
innovativo e
prototipale
Tempi di ritorno
medi (7-8 anni)
Tempi di ritorno
bassi (3-4 anni)
Tempi di ritorno
elevati (10-12
anni)
Effetto sinergico:
payback cumulato: 5-6
anni.
Il progetto di efficienza energetica:
indagine, analisi statistica e soluzioni
per le singole aziende
Lo studio: finalità
FINALITÀ
METODOLOGIA
Individuare interventi di risparmio energetico e
ridurre il livello di incertezza nella formulazione di
strategie, decisioni e azioni in campo energeticoambientale, mediante l’utilizzo di un approccio che
consenta di effettuare una
valutazione
comparativa delle diverse possibili opzioni
disponibili per ridurre la spesa energetica
IL PROGETTO
OPPORTUNITÀ
 Valutare prestazioni operative, ovvero l’influenza della,
installazione, gestione degli impianti, dei flussi di materie
prime, di energia e di emissioni sui risultati energetici ed
ambientali dell’attività.
 Valutazione delle prestazioni gestionali, ovvero l’influenza
della struttura organizzativa e della gestione delle risorse
sui risultati energetici ed ambientali dell’attività
Perchè il metodo degli indicatori?
FINALITÀ
METODOLOGIA
 Abitudine aziendale all’utilizzo di indicatori assoluti per la
valutazione dello stato di fatto (consumi di materie prime,
consumi energetici, ecc.)
 L’utilizzo si indicatori consente, di semplificare, quantificare,
analizzare e comunicare informazioni complesse rendendole
più fruibili al decision maker
IL PROGETTO
 Definizione di indicatori specifici che permettono il
monitoraggio e confronto di specifiche prestazioni aziendali :
OPPORTUNITÀ
 Indicatori di risposta: valutano l’efficienza e l’efficacia delle politiche
o dei comportamenti adottati dalle aziende;
 Indicatori di contabilità ambientale: intesi come intensità delle
risorse utilizzate;
 Indicatori di flusso: descrivono ingresso ed uscita dei principali cicli
ecologici (acqua, energia, materie prime, rifiuti, emissioni).
Opportunità
specifiche e
settoriali
FINALITÀ
Audit
energetico
modalità
walking throght
La metodologia
Approccio
tecnico
Approccio
statistico
Pianificazione
e opportunità
sistemiche
Analisi di
Processo
Analisi di
letteratura
METODOLOGIA
Indicatori
effettivi
Indicatori di
CONFRONT
A- BILI?
riferimento
IL PROGETTO
OPPORTUNITÀ
Interventi di
razionalizzazione
energetica
SI
NO
Analisi
economica
Analisi
economica
Priorità
interventi
Opportunità di
Innovazione
energetica
Termina
Diagnosi
Priorità
interventi
La metodologia: il questionario
FINALITÀ
METODOLOGIA
QUADRO A:
Informazioni
generali sull'azienda
QUADRO B: Attività
produttiva
IL PROGETTO
QUADRO C: Materie prime,
semilavorati, prodotti ausiliari e
prodotti finiti
OPPORTUNITÀ
QUADRO D: Dati
energetico-ambientali
QUADRO E: Impianti,
tecnologie e dati di
funzionamento
Individuazione dei
parametri gestionali,
non immediatamente
imputabili al ciclo
produttivo
Visione quantitativa
globale dell’influenza di
ogni fase produttiva sugli
aspetti energeticoambientali significativi.
Caratterizzazione
dell’assetto impiantistico di
ogni fase, dalla indicazione
dei coefficienti di utilizzo, ai
dati di targa e alla vita
residua di ogni macchinario
Gli indicatori di risposta e di
contabiltà
Formula
Ce/Cth
FINALITÀ
Ctot/RE
Cth/FA
METODOLOGIA
PE/TE
IL PROGETTO
Ctot/TH
Cw/RE
Cw/ Ctot
OPPORTUNITÀ
Ctot/TE
Ctot/PE
UdM
Definizione
Rapporto fra i consumi di elettricità (Ce) ed energia termica (Cth), indice della
struttura dei consumi energetici;
Rapporto fra i consumi energetici totali (Ctot = Ce + Ct) ed il fattuarato
kWh/€
annuale (RE), indice dell’intensità energetica del businees aziendale;
2
kWh/m Rapporto fra i consumi termici aziendali (Cth) e la superficie dello
stabilimento (FA), indice del consumo energetico specifico relativo al
riscaldamento ambientale;
Rapporto fra il numero di addetti relativo al ciclo produttivo (PE) e quello
totale dell’azienda (TE), indice del grado di automazione dell’azienda;
kWh/h Rapporto fra i consumi totali (Ctot) e le ore totali lavorate(TH), indice
dell’intensità energetica oraria aziendale;
3
Rapporto fra i consumi idrici(Cw) ed il fatturato aziendale (RE), indice
m /€
dell’intensità dell’utilizzo idrico dell’attività aziendale;
3
m /kWh Rapporto fra i consumi idrici (Cw) ed I consumi energetici totali(Ctot), indice
di intensità dell’utilizzo idrico rispetto a quello energetico dell’azienda;
kWh/hd Rapporto fra i consumi energetici totali (Ctot) ed il numero totale di addetti
(TE), indice dell’intensità energetica per personale impiegato;
kWh/hd Rapporto fra i consumi totali (Ctot) ed il numero totale di addetti relativi al
solo ciclo produttivo (PE), indice dell’intensità energetica pro capite rispetto
al solo ciclo produttivo aziendale;
-
Analisi statistica di
regressione
FINALITÀ
N on term op la s ti 2 005
C om s um o EE (k wh) = 2,130 1E5 +0,7 51*x; 0 ,95 C onf.Int.
C om s um o EE (k wh)* = 3,2 593 E5+ 0,8671 *x
METODOLOGIA
IL PROGETTO
Comsumo EE (kwh)
1 ,93 37E6
1 ,40 34E6
8 ,04 65E5
5 ,88 95E5
OPPORTUNITÀ
1 ,83 78E5
506 0
7 000
3,5 7E5
1,668 E5
5,83E5
1 ,0 521E6
1,236 6E6
C ons
Co ns u m o MP (kg):C om s um o EE (kw h): r 2 = 0,552 4; r = 0,7
433um
; p o= MP
0 ,03(kg)
46; y = 2,130 1E5 + 0,751 *x
1,888E6
STATISTICHE DESCRITTIVE
FINALITÀ
Audit energetico a 35 imprese della provincia di
Pordenone
Campione non omogeneo
METODOLOGIA
IL PROGETTO
OPPORTUNITÀ
-
Settore di appartenenza
Dimensioni
Costi energetici e rilevanza relativa dei medesimi
INDICATORI SPECIFICI
Confronto, monitoraggio e valutazione delle performance
Formula
Ce/Cth
FINALITÀ
METODOLOGIA
UdM
Definizione
-
Rapporto fra i consumi di elettricità (Ce) ed energia termica (Cth), indice della struttura dei consumi
energetici;
Ctot/RE
kWh/€
Ctot/TE
kWh/hd
Ctot/PE
kWh/hd
Cth/FA
kWh/m2
Rapporto fra i consumi energetici totali (Ctot = Ce + Ct) ed il fattuarato annuale (RE), indice
dell’intensità energetica del businees aziendale;
Rapporto fra i consumi energetici totali (Ctot) ed il numero totale di addetti (TE), indice dell’intensità
energetica per personale impiegato;
Rapporto fra i consumi totali (Ctot) ed il numero totale di addetti relativi al solo ciclo produttivo
(PE), indice dell’intensità energetica pro capite rispetto al solo ciclo produttivo aziendale;
Rapporto fra i consumi termici aziendali (Cth) e la superficie dello stabilimento (FA), indice del
consumo energetico specifico relativo al riscaldamento ambientale;
Rapporto fra il numero di addetti relativo al ciclo produttivo (PE) e quello totale dell’azienda (TE),
indice del grado di automazione dell’azienda;
Rapporto fra i consumi totali (Ctot) e le ore totali lavorate(TH), indice dell’intensità energetica oraria
aziendale;
Rapporto fra i consumi idrici(Cw) ed il fatturato aziendale (RE), indice dell’intensità dell’utilizzo idrico
dell’attività aziendale;
Rapporto fra i consumi idrici (Cw) ed I consumi energetici totali(Ctot), indice di intensità dell’utilizzo
idrico rispetto a quello energetico dell’azienda;
PE/TE
kWh/h
Cw/RE
m3/€
Cw/ Ctot
m3/kWh
18
16
OPPORTUNITÀ
16
14
14
12
12
No of obs
10
No of obs
IL PROGETTO
Ctot/TH
8
10
8
6
6
4
4
2
2
0
0,1
0
0,5
1,0
2,0
5,0
10,0
15,0
CE/CT
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
1,0
10,0
CTOT/FATT
100,0
1000,0
INDICATORI
Analisi di Regressione
Analisi di regressione settoriale: settore della plastica e del legno
FINALITÀ
METODOLOGIA
IL PROGETTO
Analisi di regressione settoriale: settore metalmeccanico
Fatturato1:N Addetti: r2 = 0,9612; r = 0,9804; p = 0,0000001; y = 65,3761 + 2,8027E-6*x
1000
OPPORTUNITÀ
800
N Addetti
600
400
200
0
-5E7
0
5E7
1E8
1,5E8
Fatturato1
2E8
2,5E8
3E8
3,5E8
V-1
Ctot
Ctot
Ce
TE
PE
Ct
Ctot
TH
V-2
RE
TH
RE
RE
RE
FA
Cw
RE
R2
0,879
0,771
0,734
0,961
0,862
0,844
0,706
0,892
Identificazione delle opportunità di
razionalizzazione e innovazione
FINALITÀ
Tipologia di opportunità individuate:
Opportunità generali, applicabili a molteplici e diversificate aziende
del campione;
METODOLOGIA
Opportunità specifiche per le azienda presenti nel campione;
IL PROGETTO
Opportunità settoriali, comuni ad uno specifico gruppo di aziende;
Opportunità sistemiche, relative ad un cluster di aziende
particolarmente rilevante.
OPPORTUNITÀ
OPPORTUNITÀ
Settore
FINALITÀ
METODOLOGIA
IL PROGETTO
Opportunità generali, specifiche,
settoriali
Opportunità
Caratteristiche
principali
Generica
Impianti fotovoltaici
Generica
Illuminazione
Generica
Specifica,
Cementificio
Specifica,
Cementificio
Specifica,
Metallurgico
OPPORTUNITÀ
Specifica,
Lattiero
caseario
Settoriale,
Plastiche
Da 5 a 100 kW di picco, dimensionati rispetto ai fabbisogni aziendali
Utilizzo di lampade fluorescenti compatte, LED, o impianti a vapore di
sodio, in funzione dell’efficienza energetica, la resa in colore (CRI) e la
temperatura della luce (CCT).
Motori elettrici, compressori Manutenzione corretta e dimensionamento, controllo del fattore di
carico. Recupero energetico dai compressori (fino all’80% di energia
dissipata), controllo della rete di distribuzione dell’aria compressa
tramite rilevatori ultrasonici;
Recupero energetico dai gas Gas in uscita a 350°C, recuperabili tramite un gruppo ORC con annessa
al camino
produzione di energia elettrica;
Isolamento del forno rotante Isolamento del forno rotante tramite lana minerale, energia in ingresso
recuperabile 3-4%.
Recupero energetico dai gas 30.000 Nm3 a 700 °C energia recuperabile, utilizzo di materiali a
al camino
cambiamento di fas (PCM) per il controllo delle fluttuazioni dei flussi e
produzione elettrica integrata tramite un impianto ORC da 500 kWe.
Impianto cogenerativo
Soluzione ideale per fabbisogni complementari (termico ed elettrico)
del ciclo produttivo. Potenza stimata: 750 kWe, motore endotermico a
gas naturale. Risparmi stimati: 250 k€/anno; Payback: 3-4 anni
Presse ad iniezione elettrica
Risparmio energetico fino al 70% a seconda dei tempi ciclo, del tipo di
pezzo e del materiale a fronte di un investimento superiore del 20%
rispetto al tradizionale sistema idraulico.
OPPORTUNITÀ
Sistemiche
• Opportunità di sistema:
FINALITÀ
– Il beneficio ottenibile per il “sistema” è maggiore
dei singoli benefici relativi alle aziende;
– Soluzioni complesse: progettazione dettagliata,
approccio necessariamente multi-disciplinare
che coinvolga aspetti tecnologici, ambientali e
normativi;
METODOLOGIA
IL PROGETTO
OPPORTUNITÀ
•
Due maggiori opportunità individuate nello
studio:
VALORIZZAZION
E ENERGETICA
DEI RIFIUTI
LEGNOSI
EVOLUZIONE DEI
CONSORZI DI
SVILUPPO
INDUSTRIALE
Forno elettrico ad arco:
Utilizzo di masse termiche inerziali
ai fini del recupero energetico dagli effluenti
gassosi
Enti coinvolti nella ricerca
• Dipartimento di Ingegneria Elettrica Gestionale e
Meccanica
• Eco-D Srl: studio di progettazione e realizzazione di
impianti siderurgici
Obiettivo del lavoro svolto
• Proporre una soluzione ingegneristica per il recupero
energetico dagli effluenti gassosi di un forno elettrico ad arco,
sfruttando il differimento termico, ovvero il disaccoppiamento
temporale tra flussi energetici in ingresso ed uscita ad un
apposito recuperatore mediante l’utilizzo di materiali
bassofondenti
Forno elettrico ad arco (EAF)
Elettrodi
Quarto foro
Volta mobile
Bagno fuso
Arco
elettrico
Crogiolo
cilindrico
Impianto di depurazione fumi
Cappa
Ferroalloys
Filtro a
maniche
Ciclone
VD
Station
WCD
LF
EAF
Cassa
polveri
QT
Camino
Bilancio energetico dell’EAF
• Il consumo energetico del settore siderurgico, di
cui una parte consistente
a carico
del EAF,
EAF con è
capacità
di colata
rappresenta il 20%70dell’energia
consumata nel
t
settore industriale
Bilancio energeticoEnergia
di un forno
EAF, da
Ferriere
introdotta
nelfonte
reattore
≈ 50 Nord
MWh
Energia fumi ≈ 10
MWh
Energia disponibile per il recupero
energetico
L’idea di base
Molto elevate
Portate linea fumi
EAF:
Grande variabilità delle
temperature
Materiali bassofondenti
Accumulo e cessione calore latente
impossibilità di effettuare un
recupero tramite un semplice
scambiatore
di
calore
ad
attraversamento
Disaccoppiament
o temporale
Flusso energetico
variabile
Flusso energetico
costante
PCM
fusione
solidificazion
e
Gruppo
ORC
Scelta del posizionamento del
differitore
Al di sopra della Settling chamber in modo da:
• Sostituire i pannelli raffreddati ad acqua attualmente presenti
• Non comportare modifiche invasive al layout tipico di una linea fumi
Scambiatore:
scorre il fluido
transfer
• Disporre di una superficie, per lo scambio termico, di estensione pari a 35 m2
Sez. A - A
A
Lato Fumi
A
Valutazione delle potenze scambiate
tra fumi e PCM
• Profilo di temperature dei fumi relativo ad una sezione rappresentativa della
Settling chamber (fonte Eco-D)
Irraggiamento
• Andamento del coefficiente di scambio termico globale
Convezione
• Scelta dei materiali PCM da utilizzare
Potenza scambiata
tra fumi
fumi
e PCM
[W]
Coefficiente
Temperatura
di scambio
termico
[K]
globale
Analisi possibili materiali
1400
[W/m2 K]
3000000
T max = 1224
Piombo:
•
160
1200
2500000
conducibilità
termica:
140
K
Potenza istantanea
T media = 860 K
34,75 W/(mK)
Potenza media
• temperatura
120 fusione = 327 °C
2000000
1000
100
Sale fuso
(miscela di Nitrato di Potassio e Sodio):
1500000
800
80
• utilizzato nei recenti impianti termodinamici solari
1000000
60
600
• conducibilità termica molto bassa: 0,54 W/(mK)
• costo
40
500000
contenuto:
400
20
0,5 €/Kg
0 1800 kg/m3
• bassa densità:
0
200
0
10
20
10
20
• temperatura00fusione
10= 238 °C
20
40
3030
40
30Tempo
40
Tempo
[min]
[min]
Tempo [min]
• temperature max di esercizio = 600 °C
50
50
50
60
60
60
7070
70
Calcolo della quantità di PCM necessaria
Vincoli tecnologici:
p= 4 bar
Ti = 420 K
• conoscendo l’energia in ingresso lato
fumi
Quantità di PCM da
utilizzare
Esposizione risultati
Seconda configurazione:
Andamento temperature e fronti di fusione con v = 0,25 m/s
Esposizione risultati
Terza configurazione:
Andamento temperature e fronti di fusione con v = 0,25 m/s
Esposizione risultati
Terza configurazione:
Andamento temperature e fronti di fusione con v = 2,5 m/s
Soluzione impiantistica
Agendo sulle pompe si riesce a gestire il sistema
Conclusioni
• Le configurazioni potenzialmente adatte al recupero energetico degli effluenti
gassosi sono la seconda e la terza, con la differenza che solo quest’ultima
permette la regolazione delle potenze estratte in base alle esigenze di gestione
dell’apparato.
• In entrambi i casi la quantità di piombo utilizzata fonde e solidifica
completamente con frequenza imposta dall’andamento e dalla ripetibilità delle
temperature dei fumi, si può quindi affermare che la quantità di piombo utilizzata è
adeguata per il raggiungimento dell’obiettivo prefissato.
• La seconda e la terza configurazione permettono di asportare una potenza
media pari a 1MWt
• Ipotizzando un rendimento di conversione del 10% si ricava una potenza
elettrica di 100 kWe
• Da una valutazione economica condotta, considerando il prezzo della corrente
elettrica prodotta e il guadagno ottenuto con il contributo dei Certificati Bianchi, si
ottiene un introito di circa 75000 €/anno
• Considerando il prezzo della materia prima necessaria e il costo dell’impianto
ORC, il rientro del capitale investito previsto è di 3-4 anni
Conclusioni
• D’altro canto l’utilizzo del sale associato al piombo ha permesso di sfruttarne
solo le caratteristiche di bassa conducibilità termica, utili eventualmente per un
isolamento dei tubi dello scambiatore
• Infatti la quantità di sale inizialmente utilizzata è stata gradualmente ridotta
ottenendo delle configurazioni in cui la quantità di sale è marginale
Sviluppi futuri
• Investigare sulla possibilità di applicare un recupero energetico concepito con
le soluzioni impiantistiche e le tecnologie utilizzate nel settore termodinamico
solare. Ovvero utilizzando il sale fuso come fluido termovettore facendolo
defluire, allo stato liquido all’interno dei tubi in sostituzione dell’acqua.
• Valutare la possibilità di effettuare un recupero energetico esteso non solo alla
superficie superiore della camera ma anche alle pareti laterali in modo da
aumentare le superfici di scambio termico quindi la potenza asportata e la
calmierazione degli effluenti gassosi
• Realizzazione di un prototipo per la convalidazione delle simulazioni
FONDAZIONE INTERNAZIONALE TRIESTE PER IL PROGRESSO E LA LIBERTÀ DELLE SCIENZE
TRIESTE INTERNATIONAL FOUNDATION FOR SCIENTIFIC PROGRESS AND FREEDOM
Grazie per l’attenzione
Gioacchino Nardin
Dipartimento di Energetica e Macchine
Università degli Studi di Udine