Fibre ottiche: le attività del CT86

Introduzione

Le statistiche dimostrano come in Europa agli edifici corrisponde il maggior consumo di energia, ovvero circa il 40% di energia finale totale. Come riconosce anche l’EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) il comportamento dell’utente è una chiave nel processo di controllo dei consumi. Una gestione automatizzata dei sistemi energetici di un edificio può perciò essere un modo efficace per correggere e migliorare il comportamento degli utenti.

La gestione energetica di un edificio è il processo di monitoraggio e controllo dei sistemi energetici all’interno di un edificio. Anche se i componenti specifici possono differire, questi sistemi possono includere sistemi di riscaldamento e condizionamento, ventilazione, illuminazione, potenza e sicurezza.

Considerando le attuali tendenze di sviluppo e le statistiche sul consumo energetico, la gestione energetica degli edifici sembra essere cruciale per raggiungere gli obiettivi della politica energetica europea. Tenendo conto delle valutazioni effettuate sulla base della Norma EN 15232 “Prestazione energetica degli edifici – Parte 1: Impatto dell’automazione, del controllo e della gestione tecnica degli edifici”, il potenziale risparmio energetico legato all’adozione dei sistemi di gestione dell’energia può essere stimato fino al 20% nel settore residenziale e fino al 30% nel settore non residenziale.

Conoscere ciò che si sta consumando in un dato momento è uno dei modi più efficaci per il risparmio energetico.

Tutto ciò viene riconfermato con l’entrata in vigore della recente Direttiva (UE) 2018/844 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 30 maggio 2018, che modifica la Direttiva 2010/31/UE sulla prestazione energetica nell’edilizia e la Direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica con lo scopo di semplificare le disposizioni vigenti e di rafforzare l’impegno dell’Unione nel raggiungimento degli obiettivi per il clima e l’energia al 2030

La Direttiva (UE) 2018/844

La Direttiva 2018/844 è entrata in vigore il 9 luglio 2018 e gli Stati Membri dell’UE hanno tempo fino a marzo 2020 per recepirla e sviluppare dei piani nazionali che consentano di raggiungere gli obiettivi di medio e lungo periodo da essa individuati, tra cui i principali sono:

• assicurare la riduzione delle emissioni di gas a effetto serra di almeno il 40% rispetto al 1990 entro il 2030;
• realizzare entro il 2050 edifici pubblici e privati con consumo di energia vicina allo zero, i cosiddetti edifici nZEB (Nearly Zero Energy Building);
• aumentare la quota consumata di energia da rinnovabili;
• stimolare il risparmio energetico;
• migliorare la sicurezza energetica, la competitività e la sostenibilità del settore energetico europeo.

La nuova Direttiva impone agli Stati Membri l’obbligo di sviluppare dei piani nazionali di lungo periodo che incentivino la riqualificazione effi- ciente degli edifici, così da ridurre le emissioni in misura pari all’80- 85% rispetto ai dati del 1990.

Gli Stati Membri avranno quindi l’obbligo di individuare strategie a lungo termine che permettano di semplificare la trasformazione di tutti gli edifici, indipendentemente dalla loro destinazione d’uso, in strutture efficienti, decarbonizzate, e ad energia quasi zero, entro il 2050.

Un altro obbiettivo sarà quello di individuare degli indicatori di progresso prestabiliti e misurabili a livello nazionale che indichino delle tappe intermedie (al 2030, 2040 e 2050) del progresso realizzato sul versante dell’efficienza degli edifici.

La Direttiva 844/2018 impone, inoltre, di sviluppare misure che stimolino gli investimenti e promuovano il recupero del patrimonio edilizio esistente e altre che promuovano lo sviluppo delle infrastrutture per l’elettromobilità. Si dovranno poi innalzare le soglie per gli obblighi di ispezioni degli impianti di condizionamento e riscaldamento, affidandosi sempre più ai sistemi di monitoraggio automatici, e andrà stimolato l’uso
di sistemi smart per il controllo efficiente degli edifici.

Gli Stati Membri dovranno inoltre semplificare e rendere più trasparenti le metodologie di calcolo della prestazione energetica e aumentare la comunicazione e l’informazione ai consumatori in modo da tutelarsi dalla povertà energetica. Nel testo della Direttiva si legge ancora che gli Stati Membri, qualora sia tecnicamente ed economicamente fattibile, dovranno stabilire che gli edifici non residenziali con una potenza nominale utile superiore a 290 kW per gli impianti di riscaldamento o gli impianti di riscaldamento e ventilazione, siano dotati di sistemi di automazione e controllo entro il 2025.

Definendo:

• “sistema di automazione e controllo dell’edificio”: un sistema comprendente tutti i prodotti, i software e i servizi tecnici che contribuiscono al funzionamento sicuro, economico ed efficiente sotto
  il profilo dell’energia dei sistemi tecnici per l’edilizia tramite controlli automatici e facilitando la gestione manuale di tali sistemi;
• “sistema tecnico per l’edilizia”: l’apparecchiatura tecnica di un edificio o di un’unità immobiliare per il riscaldamento o il rinfrescamento di ambienti, la ventilazione, la produzione di acqua calda per uso domestico, l’illuminazione integrata, l’automazione e il controllo, la produzione di energia elettrica in loco o una combinazione degli stessi, compresi i sistemi che sfruttano energie da fonti rinnovabili.
  

I sistemi di automazione e controllo degli edifici dovranno essere in grado di:

• monitorare, registrare, analizzare e consentire continuamente di adeguare l’uso dell’energia;
• confrontare l’efficienza energetica degli edifici, rilevare le perdite d’efficienza dei sistemi tecnici per l’edilizia e informare il responsabile delle strutture o della gestione tecnica dell’edificio delle opportunità di miglioramento in termini di efficienza energetica;
• consentire la comunicazione con i sistemi tecnici per l’edilizia connessi e altre apparecchiature interne all’edificio, nonché essere interoperabili con i sistemi tecnici per l’edilizia con tecnologie proprietarie, dispositivi e fabbricanti diversi.

Inoltre, potranno essere stabiliti requisiti affinché gli edifici residenziali siano attrezzati con:

• una funzionalità di monitoraggio elettronico continuo, che misura l’efficienza dei sistemi e informa i proprietari o gli ammi- nistratori dei cali di efficienza significativi e della necessità di manutenzione;
• funzionalità di regolazione efficaci ai fini della generazione, della distribuzione, dello stoccaggio e del consumo ottimali dell’energia.

Per promuovere l’adozione di tecnologie intelligenti, la Direttiva 844/2018 introduce lo Smart Readiness Indicator (SRI), cioè un indicatore di predisposizione degli edifici all’intelligenza con la finalità di sensibilizzare sia gli utenti che i proprietari circa il valore dell’automazione degli edifici e del monitoraggio elettronico dei sistemi tecnici per l’edilizia, garantendo i risparmi reali conseguenti all’introduzione di queste funzioni.

L’indicatore di predisposizione degli edifici all’intelligenza tiene conto delle caratteristiche di maggiore risparmio energetico, di analisi comparativa e flessibilità, nonché delle funzionalità e delle capacità migliorate attraverso dispositivi più interconnessi e intelligenti.

La metodologia considera tecnologie come i contatori intelligenti, i sistemi di automazione e controllo degli edifici, i dispositivi autoregolanti per il controllo della temperatura dell’aria interna, gli elettrodomestici incorporati, i punti di ricarica per veicoli elettrici, l’accumulo di energia, nonché le funzionalità specifiche e l’interoperabilità di tali sistemi, oltre ai benefici per le condizioni climatiche degli ambienti interni, l’efficienza energetica, i livelli di prestazione e la flessibilità così consentita.

La metodologia si baserà su tre funzionalità chiave relative all’edificio e ai suoi sistemi tecnici per l’edilizia:

1. la capacità di mantenere l’efficienza energetica e il funzionamento dell’edificio mediante l’adattamento del consumo energetico, ad esempio usando energia da fonti rinnovabili;
2. la capacità di adattare la propria modalità di funzionamento in risposta alle esigenze dell’occupante, prestando la dovuta attenzione alla facilità d’uso, al mantenimento di condizioni di benessere igrotermico degli ambienti interni e alla capacità di comunicare dati sull’uso dell’energia;
3. la flessibilità della domanda di energia elettrica complessiva di un edificio, inclusa la sua capacità di consentire la partecipazione alla gestione attiva e passiva, nonché la gestione della domanda implicita ed esplicita, della domanda relativamente alla rete, ad esempio attraverso la flessibilità e le capacità di trasferimento del carico.

La Direttiva 2018/844 si rifà inoltre all’automazione degli edifici e al controllo elettronico dei sistemi tecnici per l’edilizia come sostituti efficaci delle ispezioni tecniche, in particolare nei grandi sistemi (come edifici di grandi dimensioni e complessi condominiali), ciò rappresenta grandi potenzialità in termini di risparmio energetico ed economico, sia per i consumatori che per le imprese.

La Norma CEI 64-8, Parte 8.1

È proprio in questa direzione che si è mossa la Parte 8.1 della Norma CEI 64-8 “Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua”, dedicata alle prestazioni energetiche degli impianti, in vigore ormai dal novembre 2016, e di cui a livello europeo si sta già discutendo la seconda edizione.

La Parte 8.1 titola “Efficienza Energetica degli impianti elettrici” e si inserisce sul tema estremamente attuale dell’efficienza energetica che finalmente viene preso in considerazione anche a livello legislativo non solo dal mondo termico ma anche da quello elettrico.

Il mondo normativo elettrico impiantistico, che fino a qualche anno fa si era concentrato quasi esclusivamente sulla sicurezza, inizia così ad affrontare in termini espliciti il tema della prestazione energetica. D’altro canto le esigenze sono reali:

• da un lato esistono le tecnologie, le strategie e l’offerta;
• dall’altro lato il mercato ha spesso difficoltà ad accettare soluzioni più efficienti ed economiche sul lungo periodo di fronte a soluzioni tradizionali che minimizzano l’investimento iniziale.

Al fianco del miglioramento intrinseco delle prestazioni energetiche di un componente (ad esempio apparecchi di illuminazione, trasformatori, motori, ecc.) un approccio all’efficienza energetica che si sta rapidamente affermando è quello che prevede una migliore gestione di un dato sistema adattandone l’uso alle effettive esigenze, ovvero parzializzandolo o disattivandolo quando non necessario (ad esempio, la regolazione dell’illuminazione pubblica, la regolazione di un azionamento, l’automazione della gestione di un edificio o di un processo, ecc.).

Anche il testo della norma, quindi, compendia i due aspetti, sebbene si precisi nello scopo che si applica all’impianto elettrico di un edificio o di un sistema e non si applica ai prodotti, rimandando alle norme di prodotto ovviamente i dettagli.

Conoscere ciò che l’organizzazione sta consumando in un dato momento è uno dei modi più efficaci per il risparmio energetico.

Anche la Parte 8.1 della CEI 64-8 è di questo avviso e infatti uno dei contenuti più importanti del documento è la prescrizione di dotare l’impianto di un sistema di misura.

Trattandosi di una norma impiantistica, sembra corretto intendere – anche se non esplicitamente indicato – che non si tratti di misure realizzate con opportune campagne, ma di una dotazione hardware e software della quale l’impianto dovrebbe essere dotato per misurare in modo costante nel tempo le grandezze di interesse. Sembra infatti ragionevole che le condizioni di funzionamento e al contorno siano variabili nel tempo e che con esse vari pure nel tempo il punto di ottimo.

Un sistema di gestione dell’efficienza energetica e dei carichi costituisce un elemento cardine per ottimizzare l’uso dell’energia consumata, tenendo conto dei carichi, della produzione e dell’accumulo locali e delle esigenze dell’utilizzatore. La misura è un parametro chiave per fornire all’utente la consapevolezza dei consumi. Solo la disponibilità delle misure permette di far funzionare il sistema di gestione dell’efficienza energetica in anello chiuso.

Tutto ciò a conferma che l’impiego di sistemi di automazione, regolazione, comando e controllo costituiscono una delle strategie di miglioramento della prestazione energetica.

Le Classi di Efficienza secondo la normativa

Il normatore propone un inedito metodo di classificazione dell’efficienza energetica di un impianto elettrico secondo l’ormai classico approccio delle classi e al contempo costituisce la strutturazione dei principi di progettazione in ottica efficienza energetica.
Vengono previste cinque classi di efficienza dell’impianto elettrico, da EIEC0 a EIEC4 (Tabella 1).

L’appartenenza di un impianto ad una classe piuttosto che ad un’altra, deriva dalla somma di due punteggi parziali a loro volta derivanti dalle caratteristiche dell’impianto:

EIEC = EM + EEPL

dove:

• EIEC: Classe di efficienza dell’impianto elettrico;
• EM: misura di efficienza;
• EEPL: livello di prestazione di efficienza energetica.

Per ciascuna misura di efficienza (EM) e per ciascun livello di prestazione di efficienza energetica (EEPL) si possono totalizzare da 0 a 4 punti a seconda delle caratteristiche dell’impianto e dei suoi componenti. Tanto migliore è l’apprestamento adottato tanto maggiore è il punteggio (da 0 a 4).
Le misure di efficienza (EM) sono in pratica 13 aspetti impiantistici che hanno un impatto sull’efficienza energetica.

Riordinando un po’ l’elenco contenuto nella norma, si riconoscono aspetti puramente impiantistici, ma anche aspetti di misura e aspetti relativi alla prestazione intrinseca del componente (Tabella 2).

Analogo a quello delle misure di efficienza, è il sistema di valutazione dei livelli di prestazione di efficienza energetica (EEPL).
I livelli di prestazione prendono in considerazione tre aspetti:
• distribuzione del consumo annuale;
• fattore di potenza;
• efficienza del trasformatore.
Di particolare interesse per il mercato della distribuzione elettrica sono le misure di efficienza energetica e i livelli di prestazione energetica che coinvolgono i singoli componenti.