Misura e verifica, valutazioni delrisparmi e del miglioramentodelle prestazioni.

Norme ISO e protocollo IPMVP

Daniele Forni, FIRE

Bologna 11 ottobre 2017

Perché la M&V è importante?

La misura e verifica dei risparmi energetici è necessariae molto importante. Infatti in generale non è sufficienteconfrontare semplicemente i consumi e/o le speseenergetiche periodo per periodo.

In generale bisogna confrontare i consumi e/o le speseenergetiche di uno specifico periodo temporale con unaltro periodo temporale, a parità di condizioni cheinfluenzano i consumi e/o costi energetici.

Perché la M&V è importante?

In un EPC la M&V è l’alchimia

che trasforma i valori misurati

in flussi di cassa

…senza far “gridare alle streghe”

Misura e incertezza …

Il risultato di una misurazione rappresenta un possibile valore della grandezza che sivuole misurare (misurando).

L’incertezza può avere molteplici cause (risoluzione dello strumento, errori casuali,sistematici, di metodo, etc.).

Ogni misura ha associata un’incertezza e un’unità di misura es. 50±0,1 u.m.

• L’incertezza può essere assoluta: ±0,1 u.m.

• o relativa ( in termini percentuali): ±0,2%

L’incertezza relativa può essere riferita:

• al fondoscala

• alla misura

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Incerte

zzarelativa

Percentualedelfondoscala

0,5%delfondoscala

2,5%delfondoscala

(www.fire-italia.org)

Incertezza nella M&V

Nella M&V l’incertezza deriva da:

• Dati misurati,

• Dati campionati,

• Dati stimati/stime,

• Modellizzazione

Si deve tener conto di tutte le incertezze e combinarle per poter valutare l’incertezzae la relativa confidenza del risparmio.

Bisogna stare attenti al livello di confidenza, perché quella degli strumenti è di solitointorno al 95%, mentre in statistica quella “standard” è il 68,3%. Passare dal 95% al68,% di confidenza, raddoppia circa l’incertezza.

Gli strumenti a disposizione – norme ISO

• ISO 50001 “Sistemi di gestione dell'energia - Requisiti e linee guida per l'uso”.

• ISO 50002 “Diagnosi energetiche – Requisiti e linee guida per l’uso”.• ISO 50003 “Sistemi di gestione dell’energia - Requisiti per organismi che forniscono audit e certificazione dei sistemi di

gestione dell’energia”.

• ISO 50004 “Sistemi di gestione dell'energia - Linee guida per l'implementazione, il mantenimento e il miglioramento di unsistema di gestione dell'energia”.

• ISO 50006 “Sistemi di gestione dell'energia - Misurazione della prestazioneenergetica utilizzando il consumo di riferimento (Baseline - EnB) e gli indicatori diprestazione energetica (EnPI) - Principi generali e linee guida”.

• ISO 50007 “Servizi energetici - Linee guida per la valutazione e il miglioramento del servizio energia per gli utenti”

• ISO 50015 “Sistemi di gestione dell’energia - Misura e verifica della prestazioneenergetica delle organizzazioni - Principi generali e linee guida”.

• ISO 50047 “Risparmi energetici – Determinazione dei risparmi energetici nelleorganizzazioni”.

• ISO 17741 “Regole tecniche generali per la misura, il calcolo e la verifica deirisparmi energetici dei progetti”

• ISO 17742 “Efficienza energetica e calcolo dei risparmi per Paesi, regioni, città”

• ISO 17743 “Risparmi energetici – definizione di una struttura metodologicaapplicabile ai calcoli e alla rendicontazione dei risparmi

E le prossime norme ISO

ISO/AWI TS 50008 Building energy data management for energy performance -- Guidance for asystemic data exchange approach

ISO/CD 50021General guidelines for selecting energy savings evaluators

ISO/CD 50044 Energy Savings Evaluation -- Economics and financial evaluation ofenergy saving projects

ISO/CD 50045 Technical guidelines for evaluation of energy savings of thermalpower plants

ISO/DIS 50046 General quantification methods for ex ante or expected energysavings

ISO/CD 50049 Calculation methods for energy efficiency and energy consumptionvariations at country, region and city levels: relation to energy savings and otherfactors

Città/Regioni/Paesi

Organizzazioni

Progetti

?ISO50049

ISO50046

Exante Expost

ISO50015

ISO17741

ISO17742

ISO50001ISO

50047ISO

50006ISO50002

ISO17743

(Fonte FIRE)

Città/Regioni/Paesi

Organizzazioni

Progetti

Centralitermo- elettriche

?ISO50049

ISO50046

Exante Expost

ISO50015

ISO17742

ISO17743

ISO50015ISO50046

ISO50001 ISO50047

ISO17741

ISO50006ISO50002

ISO50045

(Fonte FIRE)

ISO 17741

Stabilisce un insieme di regole generali per la misura, il calcolo e la verifica deirisparmi energetici dei progetti. Queste norme generali sono considerate universali esono applicabili a prescindere dalla metodologia di misura e verifica (M&V) utilizzata.Utilizzabile da tutti i soggetti interessati al progetto che mirano a quantificare ilrisparmio energetico durante un periodo specifico nei progetti nuovi o di retrofit.

Specifica le procedure di base per la M&V e per il piano di M&V.

il risparmio energetico è determinato confrontando i consumi energetici misurati,calcolati o simulati prima e dopo e/o con e senza la realizzazione di un progetto efacendo adeguate correzioni per le variazioni delle variabili rilevanti (aggiustamentidi routine) o adattamenti adeguati per le variazioni dei fattori statici (aggiustamentinon di routine).

Il risparmio energetico è la differenza tra l'energia

di riferimento adattata e il consumo energetico

del periodo di riferimento.

ISO 17741

Riferimento normativoConcetti base IPMVP 2014

Termini e definizioniProgetto: processo composto da un insieme di attività coordinate econtrollate con date di inizio e fine, intraprese per raggiungere unobiettivo conforme a specifici requisiti, compresi i vincoli di tempo,costi e risorseNota 1: un singolo progetto può far parte di una struttura di progetto più grande e

può essere costituito da due o più EPIA. … [fonte ISO 10006:2003]

Risparmio energetico: riduzione del consumo energetico rispetto auna energia di riferimento adattata [fonte ISO 17743, aggiunto“adatata”]

ISO 17741

Boundary, installation and commissioning period, interactive effect,reported energy savings, reporting period

ISO 13273-1:2015 (baseline period, energy, energy consumption, energyefficiency, energy performance, energy use, energy using system).

50001:2011 (energy baseline),

ISO 50015:2014 (EPIA, M&V, routine adjustment, non-routine adjustment,relevant variable, static factors).

ISO 17741

Procedura di M&V per determinare risparmi energetici

1. Preparazione del piano di M&V (identificazione dei confini, del periodo diriferimento e di rendicontazione, del metodo di calcolo, della raccolta dati edell’incertezza dei risultati. Operazioni da iterare fino a convergenza con lenecessità dei committenti);

2. Creazione e documentazione del piano di M&V;

3. Determinazione dell’energia di riferimento (incluse raccolta delle variabilirilevanti, l’analisi, lo sviluppo del modello, etc.)

4. Installazione e commissioning (incluso progettazione del progetto e del sistemadi misura se richiesto per la M&V). Non necessariamente svolta dal professionistadella M&V;

5. Determinazione dell’energia del periodo di rendicontazione (inclusa raccolta deidati misurati e operativi e analisi dei consumi);

6. Calcolo i risparmi energetici (baseline adattata, aggiustamenti non di routine,calcolo dell’incertezza in accordo al piano di M&V);

7. Rendicontazione e verifica dei risparmi energetici calcolati.

Relazione tra le fasi di realizzazione di un progetto e la M&V

Identificazione del progetto

Studio di fattibilità Approvazione Progettazione dettagliata

Preparazione del piano di

M%VCreazione e documentazione del piano di M&V

Determinazione dell’energia di riferimento

• Installazione e commissioning;• Determinazione dell’energia del periodo

di rendicontazione;• Calcolo dei risparmi energetici;• Rendicontazione e verifica dei risparmi

energetici calcolati;

Realizzazione e funzionamento

Passi fondamentali per la realizzazione del progetto

Passi fondamentali per la M&V

t

• Identificazione dei confini di misura• Determinazione del periodo di riferimento e di rendicontazione• Selezione del metodo di calcolo• Determinazione delle specifiche della raccolta dati e dell’incertezza dei risultati

t

ISO 17741

Piano di M&V, i contenuti

1. Confini del progetto e della M&V;

2. Periodo di riferimento;

3. Periodo di rendicontazione;

4. Metodo di calcolo dei risparmi energetici;

5. Specifiche di raccolta dati (fonte esistente o addizionale, misurati e non misurati.Per i misurati: periodo e frequenza di raccolta, principio e procedura dicampionamento, accuratezza e campo di misura degli strumenti, protocollo dilettura, procedure commissioning, calibrazione, procedure e metodi per trattarele perdite di dati. Nel caso di calcolo con baseline adattata, valori stimati eincertezza delle variabili rilevanti non misurate);

6. [Nel caso del metodo di simulazione, versione del software, copia cartacea edelettronica dei file di input e output, assunzioni adottate nel software,acquisizione dei dati (misura o stima), processo di acquisizione dei dati misurati,periodo e condizioni di calibrazione, accuratezza della calibrazione];

7. Incertezza: Il piano di M&V dovrebbe trattare dell’accurattezza prevista deirisultati, considerando esplicitamente le fonti di incertezza e le specificità delprogetto.

ISO 17741 Tre metodi di calcolo

1. Comparazione diretta: quando l’EPIA si può accendere espegnere senza influenzare gli utilizzatori di energia (es.regolazioni, vecchio apparecchio lasciato come back-up, etc.);

2. Calcoli adattati: con modelli statistici o ingegneristici adattare(aggiustamenti di routine e non di routine) il consumo diriferimento a quello del periodo di rendicontazione, così dacalcolare i consumi se non fosse stata realizzata nessuna EPIA.(applicabile alla maggior parte dei casi, anche per interventi“soft”, come cambiamenti procedurali, etc.). I valori dellevariabili rilevanti nel periodo di rendicontazione sono misurati oassunti. Le assunzioni, i metodi di aggiustamento, devonoessere condivise tra le parti.

3. Esempio 1: In caso di nuova costruzione con una caldaia a condensazione, per labaseline si può assumere il consumo del boiler che rispetta gli standard minimi

di efficienza;Nota: i metodi 1 e 2 si possono applicare all’opzione A, B e C di IPMVP CoreConcepts 2014

ISO 17741 Tre metodi di calcolo

3. Simulazione calibrata: si può applicare quando l’energia dibaseline o del periodo di rendicontazione e le relative variabilirilevanti, etc. non esistono o non sono disponibile del tutto o laloro accuratezza non soddisfa i requisiti concordati (es. nuovafacility, simulazione di edifici o impianti industriali). O quandogli altri metodi non sono applicabili.

Per i nuovi sistemi la calibrazione può essere fatta usando dati emisure di sistemi simili esistenti.

La simulazione va calibrata in modo da predire le prestazioni deidati misurati abbastanza bene da essere accettato tra le parti.

La calibrazione non è necessaria, se non richiesta per raggiungerel’accuratezza stabilita tra le parti o dove non applicabile (nuoviedifici)

Nota: il metodi 3 si puo applicare all’opzione D di IPMVP CoreConcepts 2014

ISO 17741 Incertezza

Si deve trovare l’equilibrio tra accuratezza dei risultati e costo della M&V econdividerlo tra le parti.

Quando una valutazione rigorosa dell’incertezza non è possibile, si devonoidentificare i potenziali contributi e il loro ordine di grandezza [vedi ancheISO 50015].

Le fonti di incertezza sono tra le altre: modellazione, misura o statistica,campionamento, aggiustamenti non di routine. Altre fonti di incertezzavengono trattate qualitativamente.

Si può gestire l’incertezza controllando gli errori casuali e gli eventi noncasuali (es. bias, deriva, degrado delle prestazioni).

Per valutare l’incertezza della misura: ISO/IEC GUIDE 98-3-2008, dimodellazione e campionamento: Statistica e incertezza per IPMVP 2014.

L’analisi dell’incertezza può mostrare l’affidabilità della M&V. L’analisi puòcomprendere tra le altre fonti: dati, confine, periodi di riferimento erendicontazione, metodo di calcolo, variabili rilevanti e fattori statici, stimadegli effetti interattivi, frequenza di campionamento, bias, misure raccoltedurante la M&V.

ISO 17741 Rapporto sui risparmi

Il rapporto sui risparmi può contenere i seguenti punti:

• Scopo del calcolo dei risparmi (uso e campo di applicazione);

• Descrizione delle EPIA;

• Chi l’ha ordinato;

• Chi ha eseguito la M&V;

• Periodo di tempo in cui si valutano i risparmi;

• Confine/i;

• Energia, variabili rilevanti e fattori statici durante il periodo di rifermentoe di rendicontazione;

• Metodi di calcolo usati (inclusi aggiustamenti, simulazioni, etc.);

• Fonti dei dati: tipo (misurati, calcolati, simulati) e raccolta (frequenza,campionamento, etc.);

• Incertezza dei risultati;

• Cambiamenti delle condizioni da quando il piano di M&V è statoautorizzato.

IPMVP la storia

Nel 1994, il Department Of Energy degli USA ha iniziato a lavorare con l'industria persviluppare un approccio di condiviso per misurare e verificare l'efficienza energetica -Il protocollo di misurazione e verifica nordamericano è stato pubblicato nel 1996.

Nel 1997 è stato pubblicato il Protocollo internazionale di misurazione e verificadelle prestazioni (IPMVP) - Concetti e opzioni per la determinazione del risparmioenergetico e dell'acqua a seguito di un interesse forte e diffuso al di fuori del NordAmerica.

Il protocollo è stato tradotto in una ventina di lingue, tra le quali l’italiano

IPMVP Concetti base – Principi IPMVP

Accuratezza - bilancio costo / beneficio

Coerenza - è consistente, anche se cambiano le persone, etc.

Completezza - considera tutti gli effetti, misura quelli

significativi

Prudenza - sottostima il risparmio (se vi è incertezza)

Pertinenza - misura solo i parametri significativi, stimando gli altri

Trasparenza - completa apertura

IPMVP Concetti base

Termini e definizioniMisura e Verifica (M&V)

È il processo di pianificazione, misura, raccolta ed analisi dati il cui scopo è quello di verificare e rendicontare i risparmi energetici risultanti dall’implementazione di un’Azione di miglioramento dell’efficienza energetica all’interno di uno specifico impianto/struttura.

Aggiustamenti ordinari, Aggiustamenti straordinari, Azione di miglioramento dell’efficienza energetica (AMEE), Building Automation System (BAS), Confine di misura, Consumo energetico, Consumo energetico evitato e potenza evitata, Contratto di prestazione energetica, Effetto interattivo, Energia del periodo di rendicontazione, Energia del periodo di riferimento, Energia del periodo di riferimento adattata, Fattore statico, Misura correlata ai consumi energetici (Proxy measurement), Parametro principale, Periodo di rendicontazione, Periodo di riferimento, Potenza, Riferimento, Risparmi, Risparmi normalizzati, Uso finale dell’energia, Valori stimati, Variabile indipendente, Verifica operativa

IPMVP Concetti base 2016 - contenuti

Equazione base dei risparmi,

Confine di misura (intero impianto/struttura, isolamento)

Periodo di riferimento e rendicontazione

Aggiustamenti ordinari e straordinari

Approcci per la valutazione dei risparmi: consumi evitati (forecast), risparmi normalizzati, back-cast.

Periodi di misure contigui (prova di attivazione/disattivazione)

Verifica operativa

Questioni relative alla misura

Le quattro opzioni A, B, C, D

Questioni relative alla misura, verifica dell’installazione, costi, calcoli,

dati energetici, fatture, variabili indipendenti, modelli, simulazione calibrata.

Piano di M&V

Rapporto di M&V

Conformità all’IPMVP

Statistica e incertezza per IPMVP

Introduzione

Come esprimere l’incertezza

Incertezza accettabile

Definizioni di termini statistici

Modellazione

Errori di modellazione

Valutazione dei modelli di regressione

Campionamento

Determinazione delle dimensioni del campione

Misura

Combinazione di componenti d’incertezza

Valutazione delle interazioni di componenti multipli d’incertezza

Determinazione di traguardi per l’incertezza quantificabile di campioni

Esempio di analisi d’incertezza

Volumi IPMV

Liberamente scaricabili dal sito EVO

(previa registrazione gratuita come “document access”)

Concetti Base IPMVP 2016 disponibile tra qualche giorno

Statistica e incertezza per IPMVP 2014https://evo-world.org/en/library/download-protocol-documents-mainmenu-en/ipmvp-core-concepts-application-

guides-0

In aggiunta al volume 2016 ci sarà tra qualche giorno anche in Italiano“criteri di conformità”, tre pagine di checklist per non dimenticarsi nessunpunto importante.

Valutazione risparmio secondo IPMVP

Sommario23

Consumo periodo di riferimento

Consumo riferimento normalizzato

Consumo riferimento adattato

Consumo rendicontazione adattato

Consumo rendicontazione normalizzato

Consumo periodo di rendicontazione

Risparmio normalizzato =(condizioni normalizzate)

Consumo evitato = (condizioni riferimento)

Consumo evitato = (condizioni

rendicontazione)

-

-

-

+/- agg. straord.

+/- agg. straord.

+/- agg. straord.

Pre AMEE Post AMEE

Modello periodo di riferimento + variabili indipendenti “normali”

Modello periodo di riferimento + variabili

indipendenti rendicontazione

Modello periodo di rendicontazione + variabili indipendenti riferimento

Modello periodo di rendicontazione + variabili

indipendenti “normali”

Aggiustamenti ordinari

backcast

forecast

= Consumo misurato

Nome relatore, FIRE

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