AUTORE: Giuseppe Gabriele Longo
TUTOR: Prof. Giuliano Dall’O’
INTERNSHIP: –
MASTER: Master in “Sustainability and energy management in construction works” a.a 2021/22
La scienza concorda sul fatto che il riscaldamento climatico in atto sia legato alle emissioni umane di gas ad effetto serra, le quali sono dovute per circa l’80% ai consumi umani di energia. L’Unione Europea ha stimato che sarà necessario mobilitare oltre 1000 miliardi di Euro per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità ambientale al 2030 e al 2050, previsti dal Green New Deal (Figura 1).
Figura 1 – Il piano di investimenti del Green Deal europeo (Commissione Europea COM(2020) 21)
Non mancano però le criticità, tra cui la difficoltà a quantificare in maniera oggettiva i benefici energetici ed economici legati ad un investimento in efficienza energetica.
Da qui l’importanza di supportare gli investimenti con un audit energetico e un piano di misura e verifica dei risparmi aderente al Protocollo Internazionale di Misura e Verifica delle Prestazioni (IPMVP).
Il protocollo IPMVP è stato pubblicato a partire dal 1997 dall’Efficency Valuation Organization (EVO) al fine di facilitare un’accurata valutazione degli investimenti in efficienza energetica, efficienza idrica, in gestione della potenza assorbita e in progetti di fonti energetiche rinnovabili. Inizialmente adottato principalmente dalle società di servizi energetici (ESCO), l’IPMVP è ora utilizzato da aziende di servizio pubblico, enti ed amministrazioni pubbliche per i loro programmi di incentivi e dai gestori di edifici e di siti produttivi per valutare e migliorare le proprie prestazioni.
Come possibile risposta alle criticità evidenziate è stata proposta l’analisi dell’intervento di efficientamento energetico di un impianto di sollevamento acque, realizzato tramite incentivo regionale. L’impresa beneficiaria, per l’accesso all’incentivo, è stata obbligata a dotarsi di diagnosi energetica e di un piano di monitoraggio e valutazione in itinere/ex post in grado di dimostrare l’efficacia dell’intervento in termini di maggiore risparmio energetico e riduzione delle emissioni climalteranti.
Nell’esecuzione dell’audit sono state seguite le prescrizioni e le indicazioni del D.Lgs 102/2014, della normativa tecnica CEI UNI EN 16247 e le linee guida per il servizio idrico integrato, elaborate da UTILITALIA in collaborazione con ENEA.
L’impianto è servito esclusivamente da energia elettrica, il cui consumo è dovuto per oltre il 95% all’attività di sollevamento. Con il supporto della guida Enea è stato individuato un indice di prestazione energetica (IPE) che mettesse in relazione i consumi rilevati dalle bollette (Cs) con i volumi d’acqua sollevati (Qs) e la prevalenza equivalente delle pompe (h):
Figura 2– Schema energetico dell’impianto di sollevamento (ENEA)
Dal confronto con i benchmark nazionali di settore (ENEA), l’IPE baseline (0,583 kWh/m3x 100 m) è risultato superiore alla media. Le inefficienze sono state individuate nel sovradimensionamento dell’impianto e nella mancanza di strumenti di regolazione automatica della potenza in funzione dell’effettivo fabbisogno.
Sono stati quindi proposti interventi di tipo tecnico e gestionale che permettono di ricalcolare un IPE (0,467 kWh/m3x 100 m) in linea con la media nazionale, con un risparmio di energia primaria pari al 21%. La fattibilità economica è stata valutata tramite il calcolo del Tempo di Ritorno dell’investimento, del Valore Attuale Netto (VAN) e del Tasso Interno di rendimento.
Il piano di misura e verifica ispirato al protocollo IPMVP è stato redatto considerando il confine di misura esteso a tutta la centrale di sollevamento (opzione C). Per il calcolo dei risparmi è stato scelto l’approccio dei “risparmi normalizzati”, determinati come differenza tra l’IPE del periodo di riferimento (Ib) e l’IPE del periodo di rendicontazione (Ipr), entrambi moltiplicati per il volume d’acqua sollevato (Qpr) e la prevalenza equivalente (hpr) delle pompe relativi al periodo di rendicontazione (12 mesi) (Equazione 2).
Equazione 2 – calcolo risparmi normalizzati
Figura 3 – Periodi di misura e verifica per la determinazione dei risparmi (EVO)
L’auspicio è che ogni progetto di efficienza energetica sia supportato da una diagnosi e da un piano di misura e verifica aderente a IPMVP, anche per quei settori non soggetti ad obblighi normativi. In particolare, la diffusione del Protocollo IPMVP potrebbe aiutare la diffusione degli Energy Performance Contracts anche nelle riqualificazioni di edifici residenziali e terziari, proponendosi come soluzione alternativa ai bonus fiscali.
FOR INTERNATIONAL STUDENTS:
Science agrees that the ongoing global warming is linked to human emissions of greenhouse gases, of which approximately 80% are due to human energy consumption. The European Union estimated that more than €1,000 billion are needed to achieve the environmental sustainability objectives for 2030 and 2050, as set by the 2019 Green New Deal (Figure 1).
However, the difficulty of objectively quantifying energetic and economic benefits of an intervention, is only one of the many critical issues. Therefore, energy auditing and a savings’ measurement and verification plan compliant with the International Performance Measurement and Verification Protocol (IPMVP) are crucial for supporting further investments.
IPMVP has been published since 1997 by the Efficiency Valuation Organization (EVO) in order to develop a consensus approach to measuring and verifying efficiency investments to facilitate a scaled-up engagement into energy efficiency.
While energy service companies (ESCOs) were the early adopters of IPMVP, utility companies and public service authorities currently use the Protocol for their incentive programs; so do building and production site operators to evaluate and improve performance.
An energy efficiency analysis subsidised by Regional funds for a pump house represents a potential solution to the previous criticism. To maximise the public financing, the recipient company was obliged to develop an energy auditing and an ongoing/ex-post measurement and verification plan to demonstrate the project’s improved energy savings and reduced greenhouse gas emissions.
The auditing complies with the Legislative Decree 102/2014 regulations, the CEI UNI EN 16247 technical regulations, and the guidelines for integrated water service developed by UTILITALIA in conjunction with ENEA.
The station is served exclusively by electricity, the consumption of which is due to water lifting for more than 95%. With the support of the ENEA guide an energy performance index (EPI) which relates the consumption recorded by the bills (Cs) with the volumes of water raised (Qs) and the equivalent head of the pumps (h) was identified:
By comparison, the baseline EPI (0.583 kWh/m3× 100 m) was above the national industry benchmarks (ENEA) average. Inefficiency was identified in the over-dimensioning of the system and concerns a lack of automatic power control devices to accommodate the actual demand.
We proposed subsequent technical and management actions to push the EPI (0.467 kWh/m3× 100 m) back in line with the national average; this resulted in TOE-based energy savings equal to 21%. The metrics adopted to evaluate the economic feasibility are the time-adjusted return on investment (ROI), the net present value (NPV), and the internal rate of return (IRR).
The measurement and verification plan inspired by the IPMVP protocol was drawn up considering the measurement boundary extended to the entire pumping station (option C). Energy savings were evaluated with “normalized savings” approach, calculating them as the difference between the baseline-period EPI (Ib) and the reporting-period EPI (Ipr), both multiplied by the volume of water lifted (Qpr) and the pump equivalent lift (hpr) in the reporting period (12 months).
The hope is that every energy efficiency project is supported by a diagnosis and a IPMVP measurement and verification plan, even for those sectors not subject to regulatory obligations. In particular, the diffusion of the IPMVP Protocol could help the diffusion of Energy Performance Contracts also in the redevelopment of residential and tertiary buildings, proposing itself as an alternative solution to tax bonuses.