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«Il monitoraggio nelle diagnosi
energetiche: obbligo o
opportunità"
Roma, 2 aprile 2019
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
Il monitoraggio energetico in ambito
industriale e terziario:
dal monitoraggio dei consumi al
miglioramento delle prestazioni
energetiche
Prof. Ing. Vito IntronaDocente di Gestione dei Consumi Energetici
Dip.to di Ingegneria dell’Impresa
Università degli Studi di Roma «Tor Vergata»
vito.introna@uniroma2.itProf. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria
dell'Impresa
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
Agenda
• L’analisi dei dati di consumo
• Dall’analisi del consumo all’analisi delle
prestazioni energetiche
• Il risparmio energetico «gratis» attraverso
il controllo operativo
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
L’analisi dei dati di consumo
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
DATI(fatti e numeri)
INFORMAZIONI(dati processati, organizzati e
presentati nel contesto)
27%
10%33%
13%17%
Ripartizione dei consumi elettrici per utilizzatore
illuminazione
raffreddamento
pc e altro
CED
riscaldamento
L’analisi del profilo temporale
• Strumenti semplici come
l’analisi grafica del profilo
temporale dei consumi
consentono di comprendere
i comportamenti usuali del
sito:
– Ad es. influenza stagionale,
oraria, ecc.
• Possono arrivare i primi
saving (ad es.
ottimizzazione tariffa)
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
180000
200000
gen
-07
feb
-07
mar
-07
apr-
07
mag
-07
giu
-07
lug-
07
ago
-07
set-
07
ott
-07
no
v-0
7
dic
-07
Co
nsu
mo
en
erg
ia a
ttiv
a (k
Wh
/me
se)
F1
F2
F3
Profilo di carico giorno "tipo"
0,0
1000,0
2000,0
3000,0
4000,0
5000,0
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
h
kW
L’analisi del profilo temporale
• Gli stessi strumenti
possono consentire
di individuare
evidenti anomalie
– Rispetto al
comportamento
storico
– Rispetto a quanto
pianificato
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L’analisi del profilo temporale
• Fondamentale ripetere l’analisi:
– Ai diversi livelli di dettaglio (sito, reparto,
singolo utilizzatore)
– A diverse frequenze temporali (mensile,
settimanale, giornaliera, oraria)
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L’analisi dell’importanza
relativa
• È fondamentale comprendere
attraverso diagrammi a torta
l’importanza relativa dei
diversi usi energetici
• Concentrare l’attenzione sugli
usi più significativi consente di
ottenere un buon rapporto
benefici/costi di analisi
• La «chiusura» del bilancio
sull’albero dei contatori è
fondamentale!!!
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
27%
10%33%
13%17%
Ripartizione dei consumi elettrici per utilizzatore
illuminazione
raffreddamento
pc e altro
CED
riscaldamento
kWh
24%
21%
12%8%
1%
1%
1%
6%
2%
4%
1%
4%
0%
1%
12% 2%
Compressori
Stampaggio
Saldatrici
altro smalteria
Forno ferro
forno S&A
sgrassaggio
Incollaggio
Montaggio
Carrelli
Impianto depurazione
Locale affidablità
Gruppo elettrogeno
Portineria
Illuminazione
Uffici
L’analisi del profilo temporale
• Per analizzare periodi temporali estesi è
necessario dotarsi di strumenti più potenti
per essere efficienti ed efficaci!!!
• La mappa dei consumi è uno strumento
grafico facilmente implementabile (ad es.
con un foglio di calcolo) che permette di
evidenziare palesi scostamenti dei consumi
dai valori usuali
• Possono essere tracciati con differenti livelli
di dettaglio (giornaliero per tutto l’anno,
orario per ogni mese, ecc.)
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Analisi qualitativa vs
analisi quantitativa
• L’analisi qualitativa è
semplice ma presenta
due svantaggi principali:
– E’ soggettiva e non
assicura di rilevare tutte le
info possibili
– Non può essere
automatizzata e quindi è
«time consuming» e
differita nel tempo
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Analisi quantitativa dei profili
di consumo
• Tecniche quantitative come gli
algoritmi di clustering risolvono
questi problemi
• Dopo una fase di analisi dei dati
storici e setup rendono possibile
un’analisi oggettiva, in tempo reale
e a basso costo
• Es.: applicazione ad un edificio per
classificare comportamenti giornalieri
differenti ed individuare giornate
anomale
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Lo sviluppo di conoscenza
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CONOSCENZA(comprensione delle leggi che
regolano il consumo)
Dall’analisi dei consumi a
quella delle prestazioni
• Il primo passo per sviluppare conoscenza è quello
di analizzare i consumi in funzione delle variabili in
grado di influenzarli (volumi di produzione,
temperature, ecc.)
• Ciò consente di passare dall’analisi dei consumi
a quella delle prestazioni ma è fondamentale
una raccolta dati strutturata delle variabili rispetto
alle quali valutare i consumi
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L’utilizzo degli ENPI semplici
• I dati sono generalmente disponibili in
forma tabulare o di serie temporale
• Generalmente si monitorano nel
tempo indici di consumo specifico
(ad es. IP = tonnellate di vapore per
tonnellata di prodotto)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mese
Andamento temporale
Produzione (tp)
Vapore (tv)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mese
Andamento temporale
IP (tv/tp)
15
Mese Produzione (tp) Vapore (tv) IP (tv/tp)
1 1745 1708 0,98
2 1347 1771 1,31
3 1670 1839 1,10
4 1825 1758 0,96
5 1328 1824 1,37
6 1297 1655 1,28
7 1275 1503 1,18
8 1249 1337 1,07
9 1152 1389 1,21
10 1012 1109 1,10
11 876 1093 1,25
12 1058 1040 0,98
Il consumo energetico come
risultato di un processo
• Gli indicatori di consumo specifico
costituiscono però spesso un
approccio troppo semplificato…
• …generalmente i consumi di
siti/aree sono il risultato di un
processo complesso che dà luogo:
– a consumi specifici non costanti
(termine noto di consumo)
– Dipendenza dei consumi da più
variabili contemporaneamente
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nn zzzxxxfy ;...;;;;...;; 2121
Fattori statici
Fattori dinamici
Consumo energetico
La deduzione di modelli
matematici dai dati storici
• Tecniche statistiche anche molto
semplici come l’analisi di
regressione consentono di dedurre
semplici modelli matematici dai dati
storici (baseline dei consumi)
• Semplici modelli lineari (con
termine noto!) sono sufficienti nella
maggior parte dei casi
• Queste analisi possono considerare
più variabili allo stesso tempo
(regressione multivariabile)
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N.B.: Il consumo specifico è dipendente dai volumi di produzione!!!
TcVcCC 210
Lo sviluppo di conoscenza
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DECISIONI SU DATI DI FATTO
(azioni informate)
La capacità previsionale
• Una volta dedotti i modelli dal passato
(baseline dei consumi) siamo in grado di
prevedere:
– scenari futuri come il consumo energetico
del prossimo anno…
– …o l’effetto del cambiamento delle
condizioni operative
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Inefficienza vs cambiamento
delle condizioni operative
• Siamo ora in grado di distinguere variazioni di
consumo dovute alle diverse condizioni di utilizzo
(valutabili dal modello) da quelle dovute a
prestazioni energetiche peggiori (minore efficienza)
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Cambiamento positivo (riduzione
dei consumi)
Stabilizzo il miglioramento e
adeguo la baseline
Cambiamento negativo (aumento
dei consumi)
Individuo tempestivamente e
risolvo le anomalie e adeguo la energy
baseline
Valori delle variabili misurate
Modello di consumo
Consumo Previsto
Consumo Misurato
Confronto
L’analisi degli scostamenti
nel tempo
• Strumenti grafici come una carta di controllo
degli scostamenti (delta tra modello e consumo)
ci consentono di evidenziare in maniera semplice
quando il sistema ha effettivamente avuto
prestazioni peggiori (o migliori) del passato…
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L’analisi degli scostamenti
nel tempo
• …mentre una carta
di controllo
cumulata (che
somma gli
scostamenti nel
tempo) ci permette di
misurarne
immediatamente
l’effettivo impatti sui
consumi energetici
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-60000
-40000
-20000
0
20000
40000
60000
CARTA CUSUM (kWh)
-30%
-25%
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
CARTA DEGLI SCOSTAMENTI %
Opportunità di miglioramento
delle prestazioni «gratuite»
• Possiamo individuare interventi di riduzione dei costi energetici «gratuiti» come:
– Ottimizzazione e controllo nel tempo di parametri di processo
– Ottimizzazione delle pratiche di gestione (accensioni, spegnimenti, ecc.)
– Miglioramento interventi di manutenzione preventiva
– …
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
Mi preparo ad intervenire
Intervengo
La verifica dei risparmi!!!
• Siamo finalmente in grado di verificare i risparmi conseguiti a fronte di interventi di risparmio energetico
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INTERVENTO
Monitoraggio e maturità nella
gestione dell’energia
• Lo sviluppo di un adeguato sistema di monitoraggio è
il primo passo fondamentale per un processo di
maturazione dell’azienda nella gestione dell’energia!!!
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Conclusioni: Il monitoraggio…
…una grossa opportunità!!!
APPROCCIO A PROGETTI
SISTEMA DI GESTIONE
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
Prof. Ing. Vito Introna - Dip.to Ingegneria dell'Impresa
Grazie per
l’attenzione!
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