Flavio Ferrera, Power Systems, Trento, Gennaio 2014

ABBDall’Efficienza Industriale alle Smart City

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Sommario

La nostra visione

La crescita mondiale di domanda energetica

Consumi nelle utilities

Consumi nell’industria

Consumi negli edifici

EE per ABB

Definizione

Come viene percepita

Strategia globale ABB

Fasi dell’approccio ABB

Aree di intervento

Power

Industrial

Building

Audit energetico

Presentazione risultati audit

Quantificazione dei risparmi

Esempi sistemi EE

Referenze applicazioni EE

La città in evoluzione

Le sfide che affrontiamo

Dalle reti del futuro alle Smart City

Tecnologie applicate

Edifici attivi: Smart Building in Smart City

Genova Smart City

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Power and productivity for a better worldLa nostra visione

ABB, gruppo leader nelle tecnologie per l’energia el’automazione, aiuta i suoi clienti a utilizzare l’energia elettricacon efficienza, aumentare la produttività industriale e ridurrel’impatto ambientale in maniera sostenibile

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L'urbanizzazione è un megatrend e una sfida globaleLe città a più rapida crescita del mondo

Le prime 600 metropoli*

Ulteriori città in rapida crescita

A livello globale, la popolazione urbana aumenterà dal 50% al 70% entro il 2050

2,9 miliardi di persone si trasferiranno nelle città nei prossimi 40 anni

Oltre il 90% della crescita urbana avrà luogo nei paesi emergenti

Nel 2025 le prime 600 metropoli contribuiranno al 60% del PIL mondiale

Attualmente le città consumano oltre il 75% delle risorse naturali

*Le prime 600 metropoli che contribuiscono alla crescita del PIL mondiale dal 2007-2025 (McKinsey 2011)Fonte: McKinsey 2011, UNEP 2009

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Efficienza Energetica nelle utilitiesGenerazione, trasmissione e distribuzione

Gli impianti di produzione consumano mediamente il 5% dell’energia chegenerano per alimentare i servizi ausiliari

Il consumo degli ausiliari può esser ridotto dal 10% al 30% ottimizzandol’esercizio e i consumi dei sistemi ausiliari tramite sistemi di controllo avanzato ecomponenti altamente efficienti

Inoltre nella trasmissione e distribuzione, le tecnologie ABB permettono diconvogliare maggiore potenza sulle reti esistenti e di ridurre le perdite lungo lelinee

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Efficienza Energetica nell’industriaLe industrie consumano il 33% dell’energia globale

Moderni sistemi di controllo, sofisticati sistemi di automazione e componentielettrici permettono di esercire gli impianti seguendo i ritmi di produzione inmaniera efficiente

Le tecnologie chiave includono sistemi di controllo, software, strumentazioneavanzata, prodotti di bassa tensione, motori, quadri elettrici, robot, sistemi diaccumulo, etc

I consulenti energetici ABB sono esperti in grado di identificare qualsiasi sprecodi energia

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Efficienza Energetica negli edificigli edifici consumano il 40% dell’energia globale

I sistemi di Building Automation (BMS) di ABB controllano e monitorano temperature, livelli di illuminazione e consumi elettrici di ciascuna applicazione installata

Tramite l’utilizzo di prodotti e sistemi alimentati in bassa tensione, le tecnologie per l’efficienza energetica sperimentate nei grandi impianti produttivi/manifatturieri sono applicate anche agli edifici

I motori ad alta efficienza e gli inverter tagliano drasticamente i consumi elettrici di pompe, ventilatori nei sistemi di riscaldamento/raffrescamento e condizionamento dell’aria

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produrre gli stessi beni e servizi con meno energiaEFFICIENZA ENERGETICA

RISPARMIO ENERGETICO

Energy EfficiencyIl concetto di efficienza energetica

consumare meno, privandoci di servizi non essenziali

Minor impatto sull’ambienteMinori costi per l’azienda

Miglioramento dello stile di vita

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Energy EfficiencyCome viene percepita

Immagine Aziendale

Riduzione Costi

Sostenibilità

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Energy EfficiencyLa scelta strategica di supporto al clientePerché una metodologia integrata?

per analizzare differenti aspetti:• Tecnologici• Organizzativi• Contrattuali• Normativi• Finanziari

Perché un approccio integrato? per soddisfare un argomento ampio e complesso:

• più vettori (energia elettrica, gas, aria e acqua)• più sistemi (elettrico e termodinamico)• differenti realtà (building, Industria, terziario e utility)• differenti tecnologie (prodotti, sistemi, tecnologie di processo….)• differenti esigenze (risparmio economico, immagine, benchmark)

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Energy EfficiencyApproccio Globale

Un processo completo dall’analisi alla realizzazione (EN 15900:2010)

Verifica

PHASE

ImplementazioneAudit energeticoAnalisi preliminare

Flash AuditCheck-Up Energy Mapping

ProgettazioneDi dettaglio

RealizzazioneInterventi

Misura e Verificarisultati

Feasibility Study

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Energy Efficiency AuditLe aree di intervento nella Power Generation

VALUTAZIONE della PRODUZIONE Produzione vapore (HP / MP / LP) Produzione Potenza Attiva Produzione Potenza Reattiva Performance Turbine

VALUTAZIONE CONSUMI dei SISTEMI AUSILIARI Distribuzione Rete Vapore Gestione Condensato Sistemi di Acqua Alimento Sistemi Ausiliari (lubrificazione, sollevamento,

refrigerazione) Sistema Aria Compressa Parti Elettriche (Trasformatori, Alternatori,

Interruttori) ANALISI DELLE PRINCIPALI UTENZE

Motori Pompe Motori Ventilatori Compressori Nastri trasportatori Motori HEFF / Inverter Recupero Calore

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Energy Efficiency AuditLe aree di intervento in un sito produttivo

VALUTAZIONE della PRODUZIONE Produzione vapore Produzione Acqua Calda Produzione Energia Elettrica

VALUTAZIONE DEI CONSUMI Bolletta Elettrica Bolletta termica Profili di utilizzo dell’energia

ANALISI DELLE PRINCIPALI UTENZE Motori Pompe Motori Ventilatori Compressori Nastri trasportatori Motori HEFF / Inverter Recupero Calore

ENERGIE RINNOVABILI

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Energy Efficiency AuditLe aree di intervento in un edificio

VALUTAZIONE CONSUMO di GAS Funzionamento impianto di riscaldamento Indicatore di consumo invernale (IPEinv)

CONSUMO RAFFRESCAMENTO ESTIVO Funzionamento impianto di raffrescamento Indicatore di consumo estivo (IPEest)

IMPIANTO di VENTILAZIONE Gestione UTA Sistema di ottimizzazione aria primaria Free cooling

CONDIZIONI CLIMATICHE AMBIENTI Termoregolazione Illuminazione

CONSUMI ELETTRICI Pompe / Ventilatori Motori HEFF / Inverter

INVOLUCRO ENERGIE RINNOVABILI

Risparmioprevisto

Si prevede unrisparmio che vadal 20% perquanto concernela bollettaelettrica/gas conun risparmio diCO2 emessa etempo di ritornodell’investimentodi 8 anni

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Energy Efficiency AuditRisultati ottenibili a seguito dell’Audit Energetico

• Report completo dello stato dell’arte

• Schede tecniche delle soluzioni

• Valore del risparmio economico

• Valori energetici del risparmio kWh / Sm3 / tep / CO2

• Offerta economica delle soluzioni

• Payback del progetto

• Valutazione dei contributi ottenibili tramite TEE

• Supporto normativo e accesso ai finanziamenti

• Classificazione delle opportunità e valutazione del rischio

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Identificativo ID – 01 Parametri dell'opportunitàSezione di impianto Termico Risparmio atteso [€/anno] 15.000Sistema Impianto Ventilazione Risparmi [tep/anno] 17,6Tipologia di risparmio Elettrico Investimento [€] 20.000Comfort raggiungibile AAA Pay-back [anni] ≈1Consiste in:- Stazione meteo aggiuntiva (Te, Ue)- Sonde umidità ambiente (una per ogni piano)- Logica di attivazione e controllo

Risparmio annuale atteso- Minori consumi di refrigerazione estiva- Risparmio previsto: 20% del consumo estivo

Descrizione sfrutta l’aria esterna per pre-raffreddare i locali durante

la notte o quando le condizioni di temperatura ed umiditàlo permettono

si risparmia energia nel condizionamento si attiva la sola ventilazione, mentre le batterie calde e

fredde sono disattivate vantaggi principali nelle mezze stagioni, e in estate

quando è possibile sfruttare le temperature notturnefavorevoli per abbassare il carico termico dei chiller nelleprime ore del giorno

A garanzia del benessere ambientale e risparmioenergetico.

ID01 – Free Cooling - (esempio)

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ID08 – Impianto Fotovoltaico - (esempio)

Descrizione:

Gli impianti fotovoltaici permettono di sfruttare l’energia del sole, presente in natura come radiazionesolare, trasformandola in energia elettrica.Il progetto si inserisce nel quadro degli interventi finalizzati al risparmio energetico e alla riduzionedell’inquinamento atmosferico.

L’impianto sarà realizzato sfruttando la copertura dell’edificio per la sezione di tetto esposta a sud/est/ovest(1750m2).

Si prevede l’installazione di circa 250 kWP di moduli fotovoltaici cristallini di potenza 245-255 WP, con unaproduzione stimata nel primo anno di circa 285.000 kWh.

La potenza installata permetterà mediamente di coprire il 10% energia elettrica ad oggi consumatadell’edificio.

Identificativo ID08 Parametri dell'opportunitàSezione di impianto ---- Risparmi [€/anno] 60.000Sistema Energie Rinnovabili Risparmi [tep/anno] 71,3Tipologia di risparmio Elettrico Investimento [€] 350.000Comfort raggiungibile Pay-back [anni] <6Consiste in:- Realizzazione impianto fotovoltaico

Risparmio annuale atteso- Risparmio previsto: 10% consumo annuale

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Energy EfficiencyQuantificazione Risparmi – EN15232

Classe Risparmi raggiungibili

D A 54% consumi termici 21% consumi elettrici

La norma EN15232 definisce quattro diverse classi di efficienza energetica per la classificazionedei sistemi di automazione di edificio, valide sia per le applicazioni di tipo residenziale sia per leapplicazioni di tipo non-residenziale.

Il 95% degli edifici attualmente in uso risulta in classe D.Tramite gli interventi proposti raggiungerebbe la classe A.In base alla norma, per un edificio destinato ad uso ufficio, che passa dalla classe D alla classe A sono previsti risparmi

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Energy EfficiencyQuantificazione Risparmi - (esempi)ID Opportunità Quantificazione Risparmio

ID-01 Ventilazione Gratuita – Free Cooling 20% consumo elettrico gruppi frigo(nel solo periodo estivo)

ID-02 Campagna Bilanciamento AeraulicoCondotte Ventilazione 15% consumo elettrico UTA

ID-03 Sostituzione integrale della CentraleTermo Frigorigena(valutazioni centralizzato / distribuito)

14% consumo termico(tramite le nuove caldaie a condensazione)54% consumo elettrico gruppi frigo (tramite i nuovi gruppi frigo a ventilatori assiali)

ID-04 Installazione Inverter 15% consumo elettrico motori

ID-05 Sistema di Building Automation(Controllo KNX integrato con sistema di automazione fan coils)

21% consumo elettrico illuminazione

ID-05A Sostituzione di Corpi Illuminanti 50% consumo elettrico lampade

ID-06 Installazione di- Sistema di Controllo basato su PLC- Sistema di Supervisione e

Telecontrollo SCADA

10% consumo termico21% consumo elettricotramite l’ottimizzazione della temperature di generazione / distribuzione / ambienti

ID-07 Sistema di Distribuzione Elettrica MT/BT 2% costi di gestione delle perdite di trasformazione e garanzia di misure fiscali certificate dei consumi

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Energy EfficiencyClassificazione Opportunità e Supporto Decisionale

[k€]

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Energy EfficiencyRisparmi ottenibili

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Inverter ABB• La velocità della pompa viene variata in base

all’effettiva domanda di portata da garantire neicorpi cilindrici di alta e media pressione

• La valvola di regolazione garantisce il correttolivello di pressione (AP e MP hanno esigenze difunzionamento diverse).

Vantaggi• Riduzione dei consumi elettrici del motore della

pompa del 37% (corrispondente ad un risparmiodi 300K€uro/anno e ad una riduzione di CO2 dicirca 2200 t/anno)

• Certificati Bianchi – TEE previsti per un risparmiodi circa 5GWh/anno 250k€

attuale

Inverter +

valvola

risparmio

Energy EfficiencyPompa Acqua Alimento impianto CCGTInstallazione Inverter

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il life cycle costing di un motore elettrico: ilprezzo di acquisto del motore è solo unaminima percentuale rispetto a quelli che sono icosti decisamente elevati legati all’esercizio.

Vantaggi- Riduzione perdite nel traferro- Aumento la durata degli avvolgimenti,

con una conseguente riduzione dellamanutenzione.

- Ventole di raffreddamento più piccole eminori perdite meccaniche

- Aumento della vita degli isolanti e delgrasso lubrificante.

- Maggiore capacità di sopportare squilibrie variazioni della tensione di rete dialimentazione

- Maggiore predisposizione alfunzionamento con inverter.

Risparmio previsto(5% – 10%) del consumo elettrico

Energy EfficiencySostituzione motori con Motori ad Alta Efficienza

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Soluzione

Sistema SCADA basato sulla piattaforma ABB S+per il monitoraggio e il telecontrollo e archiviazionedegli impianti periferici

Rete LAN e Wireless di comunicazione tra ilsistema centrale e i sistemi periferici

Rete KNX di comunicazione tra il sistema centrale ela linea domotica ABB i-Bus KNX

Vantaggi

Minori costi di manutenzione ed assistenza tramiteconnessione remota con il sistema S+ (-2%)

Aumento affidabilità generale del sistema con lasostituzione di apparati obsoleti (PC, SCADA, cavidi comunicazione, ecc.).

Risparmio energetico

(5%–8%) del consumo termico/elettrico annuale perottimizzazione temperatura acqua fancoils

Energy EfficiencySistema Controllo e Supervisione edifici

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Le nostre referenze nell’efficienza energetica

Soluzioni per la competitività dell’azienda tessile Ghioldidi Como

SupermercatiBennet nelNord d’Italia

Edificio polifunzio-nale del Comune di Dambel (Trento)

Palazzo Lombardia:una nuova eccellenza per Milano

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Le città in evoluzioneNew intelligence di ABB per tutte le key areas!

Integrazionedelle fontirinnovabili

Automazionedelle reti Trasporti e

E-mobility

Communication Networks IT

Efficienzaenergetica

Accumulo di energia

Smart Home/Buildings

Shore-to-ship

Smart Cities

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La città intelligente per un futuro sostenibileLe sfide che affrontiamo

Crescita: L'aumento della popolazione e la crescita della domanda

Crescente pressione sulle infrastrutture obsolete

Crescita economica urbana

Sostenibilità: Inquinamento locale

Obiettivi di riduzione delle emissioni di CO2 nelle città

Limitazione delle risorse

Concorrenza: Le città sono in competizione per attrarre investimenti e una

valida forza lavoro

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Smart City e l’evoluzione delle retiDalle reti del futuro alle smart city

Cosa caratterizzerà le reti del futuro?

Generazione di energia centralizzata e distribuita.

Generazione da fonti rinnovabili di tipo intermittente.

I consumatori diventano anche produttori. Flusso multidirezionale di energia. Carico adattato alla produzione. Operatività basata su dati in tempo reale.

Smart è la futura evoluzione di tutta la rete Le Smart City si concentrano sull'integrazione della generazione da fonti rinnovabili, dell’affidabilità e dell’efficienza della rete (sia per la trasmissione che per la distribuzione dell’energia).

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Sistemi di automazione e stabilizzazione di una microgrid con generazione fotovoltaica

Sistema SCADA e energy management

Il cavo sottomarinopiù lungo

Sistema di gestioneavanzato della rete di distribuzione

Connessione alla rete dell’impianto eolicooffshore più distantedal continente

Rete intelligente in un quartiereresidenziale

Maggior impiantosolare termico in Europa

Convergenza tra ICT e power technology

Prima linea di trasmissionea 600kV

Sistema di distribuzione full-scale

Intelligent Power Management System

Comunicazione a fibreottiche

Automazione di un grande impianto di alluminio

Il più grande sistema di accumulo

Regolazione di tensione e potenzareattiva

Il più grande sistemaSCADA realizzato

Smart CitiesTecnologie applicate – Alcuni esempi

Soluzioni per un distretto cittadinosostenibile

Demand-response

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La soluzione di ABB: edifici attiviUtilizzare la domanda per sfruttare energia rinnovabile

Schema dell’Active Home Descrizione

Offrire maggiore controllo sulla quantità di energia utilizzata. Impostare i consumi di energia. Es. regolare la temperatura

del riscaldamento durante il giorno. Contribuire al bilanciamento dela rete in relazione al prezzo

dell’energia con un sistema automatico di gestione deiconsumi .

Accedere da remoto e controllare l’utilizzo di energia. Connettere e controllare tutte le più importanti risorse

energetiche (consumi, energie rinnovabili, accumulo, veicolielettrici, etc.)

La soluzioneSoftware Portale del consumatoreHardware Gateway, attuatori sistemi di misura,

sistemi di comunicazioneServizi Consulenza per i clienti delle utility;

collaborazione con gli installatoriselezionati delle utility per fornire i sistemi di integrazione

BeneficiCapacità La soluzione contribuisce a livellare la generazione e i

consumi e a contenere il dimensionamento della rete.Costo dell’energia Minimizza i costi di energia per l’utente e potenzialmente

contribuisce alla diminuzione del prezzo globaledell’energia.

Integrazione da fonti rinnovabili e affidabilità dei sistemi In grado di rispondere alle variazioni di prezzo per favorire

l’integrazione delle energie rinnovabili tramite le previsioni dei prezzi e la riduzione delle emissioni

Smart Buildings in Smart City

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Genova Smart CityVerso l'obiettivo di una vita sostenibile

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Le nostre referenze nel mondo

l campus della nuova costruzione King Saud Bin AbdulazizUniversità di Scienze della Salute a Riyadh

ProgettoTOSA, Svizzera:nuova modalità di trasporto pubblico con un sistema di ricarica ottimizzato.

Stockholm Royal Seaport, Svezia

Un approccio integrato per le aree metropolitane

SoluzioneShore-to-ship

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L’approccio globale ABB per l’efficienza energeticaIl supporto ABB nelle soluzioni più efficienti e personalizzate

Sistemi di ottimizzazione dei processi: benefici impiantistici, di produzione ed energetici

Sistemi “domotici” dedicati al civile e terziario

Analisi e studi di Efficienza Energetica

Analisi e studi di Affidabilità, Disponibilità e Manutenibilità dei sistemi (RAMs Analysis)

Progettazione, fornitura e installazione impianti di Cogenerazione e Trigenerazione

Progettazione, fornitura e Installazione sistemi produzione energia elettrica e termica (utilities)

Gestione e Manutenzione Sistemi Energetici (O&M).

Formazione d’aula e di campo sul tema “Efficienza Energetica”

Trasformatori a basse perdite e componenti a ridotta manutenzione

Progettazione, fornitura e realizzazione impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili

Progettazione, fornitura ed installazione sottostazioni e sistemi a basso impatto ambientale

Motori ad alto rendimento e convertitori di frequenza

Sistemi scalabili di supervisione e gestione dei consumi

Analisi e studi di rete

Sistemi piccola e media automazione dedicati alla gestione dell’Efficienza Energetica

Qualifica ESCO (Energy Service Company): beneficio contributi, Incentivi statali, Titoli Efficienza Energetica

Soluzione per la stabilizzazione della rete In

nova

zion

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rodo

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Area di analisi / soluzione

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ISO 50001Efficienza Energetica

ROI

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