Un approccio di sistema all'uso finale dell'energia

Un approccio di sistema all'uso finale dell'energia

L'ottimizzazione dell'uso dell'energia negli edifici e nell'industria richiede un approccio di sistema per sfruttare tutto il suo potenziale. Questa idea sta guadagnando terreno, come dimostra la proposta della commissione ITRE del Parlamento europeo di includere una definizione di "efficienza dei sistemi" nella direttiva sull'efficienza energetica. La definizione che è stata proposta inizialmente è un buon punto di partenza per una riflessione su questo argomento.

Il concetto di un approccio sistemico all'efficienza energetica non è nuovo, ma è stato fino a poco tempo fa ampiamente trascurato dai regolatori dell'UE, probabilmente perché comporta diverse complessità normative. Una difficoltà è quella di formulare una definizione chiara e non ambigua di ciò che tale approccio significa effettivamente. Nel loro progetto di relazione sulla proposta di rifusione dell'EED, la commissione ITRE del Parlamento europeo definisce "l'efficienza del sistema" come la selezione di soluzioni efficienti dal punto di vista energetico quando queste consentono anche un percorso di decarbonizzazione efficace dal punto di vista dei costi, una flessibilità aggiuntiva e un uso efficiente delle risorse[1].

Questa definizione riconosce giustamente l'esistenza di molteplici obiettivi politici che rischiano di creare conflitti di interesse, per esempio tra l'efficienza energetica e l'efficienza delle risorse. Per assicurarsi che l'equilibrio ideale tra questi diversi obiettivi sia ricercato, l'ottimizzazione deve essere realizzata simultaneamente per tutti questi obiettivi e a livello dell'intero sistema di utilizzo dell'energia.

L'efficienza delle entità funzionali

L'uso della parola 'soluzione' suggerisce che non è l'attrezzatura in sé che dovrebbe essere la finalità delle misure di efficienza energetica, ma la fornitura di servizi particolari, come il riscaldamento e il raffreddamento degli spazi, l'illuminazione o il movimento industriale, per citarne solo alcuni. Sarebbe più preciso definirle come entità funzionali, che poi includono tutti i componenti sul lato del consumo dei contatori di utilità che sono necessari per fornire un particolare servizio o funzione. Una tale definizione include esplicitamente i circuiti elettrici e le reti di tubi situati tra il contatore e l'utilizzo finale dell'energia, che altrimenti rischiano di sfuggire a qualsiasi regolamentazione.

I cavi elettrici in particolare contengono un potenziale nascosto di risparmio energetico. La sezione dei cavi più economica è spesso più del doppio del minimo obbligatorio. Il dimensionamento dei cavi è difficile da regolare con un approccio orientato al prodotto come l'Ecodesign, perché la sezione ottimale dei cavi dipende dal carico. Dal punto di vista energetico, il circuito elettrico è intrinsecamente parte dell'installazione che alimenta. Pertanto, l'ottimizzazione dovrebbe avvenire a livello del sistema funzionale, che si tratti di una stazione di ricarica per veicoli elettrici, di un sistema a pompa di calore o di un impianto fotovoltaico su tetto. Soprattutto negli edifici non residenziali, il potenziale di risparmio energetico del dimensionamento economico dei cavi è sostanziale.

Quando si cerca l'ottimizzazione a livello di entità funzionali, il modo in cui i componenti che utilizzano energia sono combinati, controllati e gestiti è intrinsecamente parte dell'equazione. Uno dei principali vantaggi di un tale approccio è che affronterà il sovradimensionamento o il sottodimensionamento delle apparecchiature, che è una causa comune di perdite di energia e non è coperto dal regolamento Ecodesign delle apparecchiature. L'ottimizzazione a livello delle entità funzionali rivelerà anche le opportunità di recuperare le perdite di calore, per esempio facendole preriscaldare i flussi d'acqua in entrata. E assicurerà che l'automazione e il controllo siano ottimizzati in base alle particolari condizioni operative di ogni specifico sito.

Figura 1 - La riduzione dell'intensità energetica ottenuta attraverso i soli audit energetici regolari, rispetto alla riduzione ottenuta incorporando tali audit all'interno di un sistema di gestione dell'energia (Anton Barckhausen, Juliane Becker, Peter Malodobry, Nathanael Harfst, Ulrich Nissen, Energiemanagementsystem in der Praxis, Umwelt Bundesambt, 2019).

La valutazione dell'efficienza energetica e dei costi di un'entità funzionale deve essere fatta indipendentemente dalla fonte di energia o dalla tecnologia utilizzata, utilizzando l'uso di energia primaria come criterio neutro dal punto di vista tecnologico. In questo modo, il potenziale guadagno dal passaggio a un'altra tecnologia o fonte di energia sarà considerato.

Un'altra questione che sorge dalla definizione ITRE è il significato esatto del termine "conveniente". Sarebbe opportuno chiarire che riguarda l'efficienza dei costi del ciclo di vita delle misure in esame. Anche se il costo totale di proprietà (TCO) e il costo del ciclo di vita (LCC) sono strumenti decisionali comuni, il loro uso è ancora lontano dall'essere sistematico. I semplici termini di rimborso (PBT) sono un criterio più diffuso per gli investimenti, ma hanno lo svantaggio di ignorare qualsiasi risparmio economico dopo che l'investimento è stato completamente ripagato. Gli incentivi normativi potrebbero aiutare a spostare la pratica verso TCO e LCC.

Dalla misurazione al processo decisionale

Una definizione chiara e non ambigua di efficienza dei sistemi è un primo passo importante, ma un'ottimizzazione a livello di sistema può essere effettivamente messa in pratica? Una sfida dell'approccio di sistema è la comprensione che richiede nei flussi di energia di un'organizzazione.

Figura 2 - La mappatura dei flussi energetici è un primo passo verso l'ottimizzazione di domini funzionali come l'illuminazione o l'aria compressa (Autore: Jinho Jung, con licenza Creative Commons CC BY-NC-SA 2.0).

In passato, la mappatura dei flussi energetici attraverso una campagna di monitoraggio era difficilmente eseguibile al di fuori dei grandi siti industriali, ma negli ultimi anni, sono entrati sul mercato sistemi di monitoraggio energetico facili da installare e plug-and-play, rendendo la raccolta e l'aggregazione dei dati accessibile alle piccole organizzazioni. Gli incentivi governativi che stimolano l'installazione di tali sistemi potrebbero essere una leva importante di un approccio sistemico verso l'efficienza energetica e la decarbonizzazione.

Una volta che i risultati della misurazione e del monitoraggio stanno arrivando, la necessità di elaborarli porterà naturalmente a un qualche tipo di gestione dell'energia. Strutturare e formalizzare questa gestione è il seguente passo chiave necessario per colmare il divario tra prodotti e sistemi e superare la divisione degli incentivi tra costi di acquisto e costi operativi. La gestione formalizzata dell'energia è sempre più adottata nei grandi ambienti industriali attraverso il formato ISO 50001, ma è praticamente inesistente nelle piccole e medie imprese (PMI). Uno standard per la "gestione energetica lite" su misura per le PMI, idealmente combinato con incentivi normativi, fornirebbe uno stimolo benvenuto.

Una definizione completa

Con le evoluzioni tecnologiche che rendono il monitoraggio dell'energia più ampiamente accessibile, è il momento giusto per introdurre l'approccio sistemico nella direttiva sull'efficienza energetica. Prendendo in considerazione tutte le argomentazioni formulate sopra, la seguente potrebbe essere una definizione più precisa: "efficienza del sistema" significa l'efficienza di un'entità funzionale, compresi tutti i suoi componenti situati sul lato del consumo dei contatori delle utenze, compreso il modo in cui tali componenti sono combinati e gestiti, valutati sull'intero ciclo di vita del sistema e indipendentemente dalla fonte di energia o dalla tecnologia, consentendo un percorso di decarbonizzazione efficace in termini di costi, una maggiore flessibilità e un uso efficiente di energia e risorse.

Una discussione più dettagliata può essere trovata nel whitepaper 'Un approccio di sistema all'uso finale dell'energia'.

[1] EP ITRE Draft report on Energy Efficiency Directive (22/02/2022) (2021/0203(COD)). Link: PR_COD_1recastingam (europa.eu)