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Monitoraggio energetico per le aziende: che cos’è e come si fa

Scritto da
Paola Cozzi
Monitoraggio energetico per le aziende: che cos’è e come si fa

Che cos’è il monitoraggio energetico

Il monitoraggio energetico è un sistema che permette di misurare qualsiasi grandezza o vettore energetico utilizzato da un’impresa. Monitorare un ambiente significa quindi raccogliere, tramite sensori e strumenti di misura, informazioni in un’area, salvare e visualizzare i dati per analizzarli e attuare eventuali strategie di intervento in base alle necessità. È l’obiettivo che determina quali siano i dati necessari al monitoraggio.

I vettori oggetto di monitoraggio possono essere: acqua, energia elettrica e termica, gas, aria compressa, parametri ambientali. Il monitoraggio dei consumi è declinato principalmente in contesto industriale, anche se le sue applicazioni si estendono a tutti gli ambiti complessi dell’ambiente costruito, dove può diventare lo strumento di raccordo tra contabilizzazione, termoregolazione, automazioni, comfort.

immagine guida

Monitoraggio energetico: struttura

Il monitoraggio energetico si compone essenzialmente di tre elementi: infrastruttura fisica (sensori e strumenti di monitoraggio), infrastruttura di rete (cablata o wireless), piattaforma software per la raccolta e la gestione dei dati rilevati.

Le misurazioni possono essere effettuate con misuratori standard o di tipologia MID: questi ultimi certificano la misurazione e permettono l’accesso a forme di incentivazione per l’efficientamento energetico (per esempio, i Certificati bianchi).

Rispondono ai requisiti della direttiva MID (Measuring Instruments Directive 2014/32/UE), che definisce regole tecniche condivise e comuni e che si applica agli strumenti metrici per misure a valore legale.

Le soluzioni per raccogliere e analizzare le misurazioni eseguite sono diverse: di solito i misuratori sono connessi a un’unità centrale che raccoglie le misure e le invia in un database in cloud per effettuare le successive analisi su piattaforme dedicate all’efficienza energetica.

I benefici del monitoraggio energetico

Il monitoraggio è un servizio per le imprese di ogni settore e dimensione: oltre a essere uno strumento utile per quelle tenute a rispondere agli obblighi normativi, permette a tutte di ottimizzare i consumi migliorando la produzione attraverso una migliore gestione e distribuzione dell’energia, diminuendo i costi di manutenzione grazie all’impostazione di azioni correttive, e attraverso il controllo e la gestione delle anomalie.

L’uso ragionato dei dati rilevati, elaborati dalla piattaforma di monitoraggio, è l’inizio di ogni strategia di ottimizzazione delle risorse energetiche e ambientali.

Contare su un sistema di monitoraggio permette di migliorare a livello gestionale la vita aziendale. Ciò si traduce nell’ottimizzare i consumi migliorando la produzione attraverso una efficace gestione e distribuzione dell’energia, diminuendo i costi di manutenzione grazie all’impostazione di interventi che vanno a correggere eventuali anomalie.

Monitorare i consumi significa ridurre le emissioni di CO2, ma si traduce anche in un’ottimizzazione dei parametri ambientali interni dell’azienda: sempre grazie alla raccolta e all’elaborazione dei dati è possibile avere sempre informazioni tempestive su luminosità, temperatura, tasso di umidità, fino a considerare anche la qualità stessa dell’aria indoor.

La gestione dei consumi energetici e il relativo monitoraggio sono strumenti preziosi per cercare di centrare gli obiettivi di efficienza energetica posti dalla Unione Europa: almeno il 32,5% da raggiungere nel 2030, con una clausola di revisione al rialzo entro il 2023.

Ma le soluzioni e le tecnologie per il monitoraggio hanno benefici ancora più estesi, permettendo di trasformare il business model delle aziende, ottimizzando l’uso dell’energia, rendendo ecosostenibile la produzione, migliorando la salubrità e la sicurezza dei luoghi del lavoro, diminuendo i costi di gestione e manutenzione.

A cura di Andrea Ballocchi

Monitoraggio consumi nelle aziende: le normative

Nell’ambito del monitoraggio energetico, la legge italiana di riferimento è il D.Lgs. 4 luglio 2014 n. 102, recepimento della direttiva europea EED 2012/27/UE

Quali sono gli obiettivi di questa legge? Innanzitutto quello di stabilire un quadro di misure per la promozione e il miglioramento dell’efficienza energetica.

Persegue l’obiettivo nazionale di risparmio energetico, in coerenza con la Strategia Energetica Nazionale (SEN), e detta norme finalizzate a rimuovere gli ostacoli sul mercato dell’energia e a superare quelle carenze del mercato che frenano l’efficienza nella fornitura e negli usi finali dell’energia.

Ricordiamo che la Strategia Energetica Nazionale (SEN) si inquadra in un approccio complessivo alla gestione dell’energia, che ha come obiettivi la diminuzione complessiva dei consumi. Tali obiettivi hanno a che fare con l’efficienza energetica, la gestione delle fonti rinnovabili, la decarbonizzazione, la dipendenza energetica dall’estero, il settore petrolifero, la mobilità sostenibile e le reti di approvvigionamento.

normative monitoraggio dei consumi
La Strategia Energetica Nazionale (SEN) si inquadra in un approccio complessivo alla gestione dell’energia

In particolare, all’interno della legge 102, il comma 1 dell’articolo 8 precisa che le grandi imprese – quelle con oltre 250 dipendenti, quelle con fatturato annuo al di sopra di 50 milioni di euro e le imprese energivore – sono tenute a fare la diagnosi energetica nei siti produttivi localizzati sul territorio nazionale entro il 5 dicembre 2015 (questa è stata la prima scadenza prevista dalla Legge), con rinnovo ogni quattro anni (l’ultima scadenza è coincisa con la fine del 2019). In caso di non ottemperanza, sono previste sanzioni.

Chi ha l’obbligo della diagnosi energetica?

Hanno l’obbligo di effettuare la diagnosi energetica le grandi imprese e le imprese energivore. Le imprese energivore sono quelle iscritte nell’elenco annuale istituito presso la Cassa per i Servizi Energetici e Ambientali (CSEA), ai sensi del decreto interministeriale 21 dicembre 2017.

Le piccole e le medie imprese non eleggibili al riconoscimento del beneficio come energivore, non sono soggette all’obbligo di diagnosi. Tuttavia, è importante precisare che l’impresa esonerata dall’obbligo di diagnosi energetica deve comunque adottare sistemi di gestione volontaria, di cui all’articolo 8, comma 1 (EMAS, ISO 50001, EN ISO 14001), a condizione che tale sistema di gestione includa un audit energetico, realizzato in conformità con i criteri elencati all’allegato 2 al decreto legislativo 102/2014.

Resta fermo, ad ogni modo – che vi sia o non vi sia l’obbligo di diagnosi – l’obbligo di comunicare a ENEA l’esito della diagnosi condotta nell’ambito del sistema di gestione.

La norma internazionale

La norma internazionale di riferimento è la ISO 50001, standard internazionale che supporta le organizzazioni nell’implementazione di un Sistema di Gestione dell’Energia (SGE), fornendo i requisiti per un sistematico processo di miglioramento continuo delle proprie prestazioni energetiche. Tra le novità della nuova versione 2018:

  • monitoraggio: tra i dati da raccogliere, si includono per la prima volta le caratteristiche operative legate agli usi energetici significativi. Si richiede di determinare i metodi adottati per monitoraggio, misurazione, analisi e valutazione
  • miglioramento continuo: oltre a dare esplicita definizione di “miglioramento delle prestazioni energetiche”, la nuova norma pone un accento particolare su come e in quali tempi il miglioramento continuo possa essere perseguito e dimostrato

Monitoraggio energetico per le aziende: le fasi preliminari

Il monitoraggio dei consumi non riguarda semplicemente l’installazione di strumentazioni o l’acquisizione di dati, ma si colloca all’interno di un processo che porta a un progetto ad hoc che ogni singola azienda o realtà deve sviluppare.

Per potere fare questo, c’è bisogno di una relazione fondamentale: tra l’azienda che si occupa di questi tematiche – che ha le competenze e le capacità pe farlo – e le esigenze dell’azienda cliente.

Raccolta di informazioni: la documentazione tecnica

Che cosa bisogna fare per le aziende che decidono di dotarsi di sistemi di monitoraggio energetico? Innanzitutto bisogna raccogliere e verificare la loro documentazione tecnica. Una volta stabilito quali sono i vettori oggetto del monitoraggio richiesto, vanno raccolte tutte le informazioni, al fine di poter valutare quale sia la strumentazione più idonea da proporre.

Come raccogliere tali informazioni? In prima istanza, potrebbe essere sufficiente richiedere direttamente all’azienda i seguenti documenti:

  • Pianta del perimetro
  • Schemi elettrici dei quadri oggetto del monitoraggio
  • Schemi idraulici riferiti a centrali termiche o frigorifere
  • Schemi distribuzione acqua (acquedotto, piovana, pozzi freatici ecc.)
  • Schemi distribuzione gas con consumi dei carichi
  • Schemi Compressori (aria compressa)
  • Schede tecniche varie
monitoraggio dei consumi pianta azienda
Fondamentale è avere la pianta e il perimetro dell’azienda, affinché si possano collocare i carichi energetici

Spesso però, quanto sopra risulta parzialmente disponibile oppure non aggiornato con le ultime modifiche. E qui entra in gioco un altro elemento strategico delle fasi preliminari: il sopralluogo.

Il sopralluogo

Buona norma è quella di effettuare un sopralluogo (ovviamente, va valutata l’entità del progetto, per stabilirne l’effettiva opportunità), con l’obiettivo di recuperare non solo le informazioni per determinare la strumentazione necessaria, ma anche per verificare la presenza di reti BUS disponibili. Nel caso si decida per il sopralluogo, vanno sempre richieste al cliente:

  • Disponibilità della pianta del perimetro
  • Disponibilità del manutentore degli impianti oggetto del monitoraggio
  • Eventuale necessità di DPI
  • Autorizzazioni particolari di accesso al sito o a determinate aree

È opportuno recarsi al sopralluogo disponendo di un elenco completo delle informazioni da raccogliere che, naturalmente, variano a seconda del tipo di strumento che dovrà essere installata.

monitoraggio consumi documentazione tecnica
Esempio di documentazione da portare con sé in fase di sopralluogo

La costruzione del progetto di monitoraggio

La costruzione vera e propria del progetto di monitoraggio è suddivisibile in queste nove fasi:

  1. Incontro conoscitivo per la verifica preliminare delle esigenze: questa fase comprende anche la verifica dello stato di ottemperanza delle aziende rispetto al contesto normativo. Spesso ci si trova di fronte ad aziende che non sono consapevoli di essere fuori norma
  2. Sopralluogo tecnico di verifica e approfondimento con presa dati
  3. Creazione di un progetto per il cliente sulla base delle sue esigenze riscontrate sul campo
  4. Preventivo (può includere fornitura materiali, installazione, assistenza ecc.)
  5. Fornitura e installazione dei materiali e delle soluzioni
  6. Formazione professionale degli addetti interni all’azienda
  7. Collaudo e verifica dello stato dell’impianto con il cliente
  8. Attivazione dei servizi di manutenzione e assistenza in base alle esigenze riscontrate

Monitoraggio energetico con sensoristica IoT

Per arrivare a una maggiore efficienza da un punto di vista energetico, occorre conoscere al meglio il fabbisogno di apparati e dispositivi.

In questo, ci vengono incontro i sistemi di monitoraggio energetico basati sull’IoT, che rendono possibile collegare alla rete tutti i dispositivi che consumano energia e visualizzare le informazioni su comode dashboard Web o su app dedicate.

Da un punto di vista tecnologico, il funzionamento del monitoraggio energetico è ormai relativamente semplice e standard.

Gran parte dei sistemi di monitoraggio e controllo utilizza, infatti, il protocollo ModBus: semplificando al massimo, ogni apparecchio, dotato di un’apposita sensoristica wireless, grazie al protocollo Modbus diventa in grado di comunicare i propri dati relativi ai consumi energetici che, a intervalli regolari, sono trasmessi a un gateway.

Da qui i dati sono successivamente trasmessi, via cavo, a un server (cloud oppure on premise), dove restano a disposizione per le interrogazioni successive da parte dei database tradizionali o dei sistemi di big data o di intelligenza artificiale, magari integrati alle sempre più diffuse piattaforme di gestione dell’energia.

Monitoraggio consumi per le aziende: le infrastrutture

Il cuore delle infrastrutture di monitoraggio energetico è il gateway, che deve essere inteso come un vero e proprio punto di raccordo per la trasmissione dei dati. Esistono gateway focalizzati sulle esigenze specifiche di un’azienda – ad esempio, capaci di integrare delle soluzioni di building automation – oppure le schede di espansione.

Altre componenti base di una infrastruttura di monitoraggio possono essere anche dei semplici moduli umts dotati di connettività wi-fi oppure i ripetitori, che servono ad amplificare il segnale in caso di presenza di distanze importanti. Su quest’ultimo punto c’è da sottolineare che, oggi, le tecnologie wireless consentono di superare anche muri piuttosto importanti dal punto di vista dello spessore; in più, ormai, abbiamo a disposizione gli strumenti di ripetizione che permettono, spendendo cifre non certo considerevoli, di avere a disposizione una rete efficace.

In estrema sintesi, nell’infrastruttura di rete sono ospitati apparecchi molto diversi tra loro –gateway, ripetitori, modbus, contaimpulsi – che sono collegati alle sonde che rilevano direttamente i parametri oggetto di misurazione. Inoltre, in una infrastruttura per il monitoraggio sono integrati relè e driver che si occupano della fase di attuazione, cioè della trasformazione del dato rilevato in un’azione che deve essere intrapresa, ad esempio tramite l’accensione o spegnimento delle luci di un edificio.

Un altro snodo fondamentale dell’infrastruttura di rete è rappresentato dal concentratore dei dati, che si occupa, con modalità definite, di raccogliere i parametri – ambientali ed elettrici – necessari al monitoraggio. Le informazioni raccolte, via ethernet o via wireless, passano al gateway, per poi essere trasferite al server e al cloud, cioè dove risiede il cuore software della piattaforma di monitoraggio.

monitoraggio infrastruttura di rete
Infrastruttura di rete

Monitoraggio dell’energia elettrica

Concentrandoci, in particolare, sul monitoraggio dell’energia elettrica, che rappresenta il vettore fondamentale del fabbisogno aziendale, è possibile evidenziare come, oggi, in commercio esistano tante tipologie di misuratori, che possono essere suddivisi in base ad altrettante differenti caratteristiche.

Quello che si può dire è che, praticamente, ad ogni necessità di misura corrisponde un diverso strumento di acquisizione dei dati. Dunque, tali strumenti vanno adeguatamente selezionati in base alle specifiche necessità di monitoraggio di ciascuna azienda.

Ma se oggi il monitoraggio dei consumi elettrici è diventato uno strumento fondamentale per il cambiamento di business aziendale in ottica di una maggiore efficienza, non si può dire altrettanto dei parametri ambientali. Che, anzi, sino a poco tempo fa sono stati considerati un accessorio secondario: si è, infatti, spesso ritenuto il comfort degli ambienti di lavoro valutabile soltanto attraverso il dato semplice della temperatura interna.

Oggi, invece, nell’ottica di una visione Human Centric più evoluta, occorre tenere in considerazione questi aspetti per integrare sostenibilità ambientale della produzione, risparmio energetico, ottimizzazione della produzione, comfort e salubrità degli ambienti di lavoro e, in generale, di relazione.

Tutto questo può anche permettere di rispondere alla Direttiva europea 2018/844 EPBD (Energy Performance of Building Directive), che stabilisce che “… i requisiti minimi di rendimento energetico per gli edifici devono tener conto delle condizioni generali del clima degli ambienti interni, al fine di evitare eventuali effetti negativi”.

I parametri ambientali maggiormente considerati sono luce, CO2, polveri sottili, VOC, umidità, gas nocivi. Oggi, insomma, esiste la possibilità di monitorare tutto quello che si genera all’interno degli edifici, sia in ambito industriale che civile. Per verificare il rispetto di questi parametri, esistono numerose tipologie di sensori e di attuatori, così come in ambito elettrico.

A cura di Gianluigi Torchiani

Scritto da
Paola Cozzi