Università degli Studi di Catania Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale Corso di Gestione dell’energia Ing. Prof. A. Fichera

Commendatore Antonino

Rinaldi Alessandro

Anno Accademico 2008 – 2009

Gestione dell’energia Home Audit Energy

INDICE Introduzione .......................................................................................................................................... 1 Analisi delle Utenze ............................................................................................................................... 2 Raccolta e Analisi dei Dati ..................................................................................................................... 4

Raccolta Dati ..................................................................................................................................... 4 Analisi grafica dei dati ....................................................................................................................... 6 Analisi delle percentuali di consumo da parte delle utenze ........................................................... 11

Interventi Migliorativi ......................................................................................................................... 16 Risparmio energetico con l’illuminazione ....................................................................................... 17 Intervento sugli elettrodomestici: il frigorifero .............................................................................. 20

1

Introduzione Il risparmio energetico è una considerevole fonte di energia rinnovabile ed è anche la più immediata ed accessibile a tutti, spesso con tempi di recupero dell’investimento inferiori a qualunque tecnologia energetica e a cominciare da scale di investimento minime, anche di poche centinaia di euro. Ci sono diversi motivi che, soprattutto negli ultimi anni, inducono ad adottare una politica di risparmio energetico: • L’impazzimento del clima globale, con estati sempre più torride e fenomeni

meteorologici estremi in aumento; • Aumento forte dei consumi elettrici, che comporta l’attivazione di misure di risparmio

energetico per evitare sovraccarichi della rete; • Guadagnare tempo e ridurre l’impatto ambientale, in attesa di sfruttare maggiormente

le Fonti Rinnovabili. Il presente studio ha l’obiettivo di effettuare una valutazione di risparmio energetico a livello individuale attraverso un Audit energetico sulla propria abitazione. Pur essendo un’analisi di piccole dimensioni, essa permette di evidenziare problemi tipici di grandi strutture civili ed industriali. In mancanza di una notevole quantità di dati di dettaglio, l’Home Audit Energetico è stato condotto basandosi su rilevazioni effettuate per un periodo di 29 giorni: i dati, inerenti ai consumi periodici-giornalieri, sono stati misurati attraverso la visualizzazione degli stessi sul display del contatore elettronico digitale dell’edificio di riferimento. L’abitazione, sita in Via Ingegnere 15, è costituita da 4 vani, 1 bagno e 1 cucina. Lo studio è stato condotto attraverso i tre step successivi: 1. Analisi Preliminare: comporta l’individuazione delle utenze, delle loro caratteristiche

tecniche (potenza di targa) e dei loro consumi reali (potenza istantanea); 2. Raccolta ed analisi dei dati: dopo una fase di raccolta dati, essi vengono analizzati

attraverso metodi grafici e statistici; 3. Interventi di efficienza energetica: viene valutata la convenienza ad effettuare o meno

taluni interventi di realizzazione/sostituzione di utenze attuali con utenze energeticamente più efficienti.

2

Analisi delle Utenze La prima operazione da eseguire consiste nel compilare la Scheda Informativa, da cui si traggono le indicazioni per eseguire l’analisi delle Utenze. L’analisi comporta una fase di studio delle utenze elettriche presenti in casa e della relativa potenza di targa e potenza istantanea (ove possibile), nonché la classificazione, in relazione al loro utilizzo, in utenze “PERMANENTI”, “RICORRENTI” ed “OCCASIONALI”: si tratta perlopiù di utenze occasionali di consumo non elevato, in quanto non sono presenti in casa elettrodomestici di uso familiare quali lavastoviglie o lavatrice. La Scheda Informativa contiene l’elenco delle principali applicazioni elettrodomestiche presenti nelle case e ne descrive alcune caratteristiche: presenza nell’abitazione, numero di utenze, caratteristiche tecniche e tipo di utenza. Tabella 1. Scheda Informativa

Applicazioni Elettrodomestiche

Presenza Caratteristiche tecniche Tipo di utenza

Si/No Classe Potenza P – R – O Targa [W] Istantanea [kW]

Frigorifero: con congelatore incorporato

Si 0,1 P

Congelatore No / / / / Lavatrice No / / / / Lavastoviglie No / / / / Cucina elettrica No / / / / Forno elettrico Si 2000 1,8 O Scaldacqua elettrico No / / / / Televisore A Televisore B Televisore C Lettore Dvd Stereo

Si

50 63 47 31 28

0,3

R R O O O

Computer A Computer B Computer C Computer D

Si

140 130 140 140

0,5

R R O O

Stufa Elettrica 1 Si 1200 1,0 R Stufa Elettrica 2 Si 2000 1,7 O Asciuga capelli Si 2000 1,5 O

Illuminazione Presenza (N°utenze)

Caratteristiche tecniche Tipo di utenza

Classe Potenza P – R – O Targa [W] Istantanea [kW]

Lampade Incandescenti 17 1180 1,2 /

Lampade Fluorescenti / / / / /

Lampade Alogene 4 130 0,1 /

3

La potenza istantanea delle utenze riportata in Tabella 1 è stata stimata misurandola direttamente, attraverso il contatore digitale; quest’ultimo è tarato in modo da percepire delle variazioni di potenza non inferiori ai 0,1 kW: per tale ragione, alcune potenze istantanee sono state valutate per gruppi di utenze (televisori e DVD, PC e stampante, gruppo lampade), in quanto singolarmente non erano visibili attraverso il contatore. La valutazione è stata effettuata considerando la potenza istantanea visualizzata dal contatore al momento dell’accensione delle utenze in esame.

4

Raccolta e Analisi dei Dati

Raccolta Dati La misurazione delle potenze è stata eseguita, come stabilito, attraverso la “Scheda di raccolta dati”, che prevede tre rilevazioni giornaliere dei consumi: ore 8.00, ore 14.00 ed ore 21.00. Secondo tale struttura, è possibile quindi rilevare la “fase” del giorno in cui si hanno maggiori consumi di energia: mattina (8-14), pomeriggio (14-21), notte (21-8); nonché i consumi giornalieri. Le misurazioni sono state effettuate per un periodo di 29 giorni, con inizio alle ore 8.00 del 17 Novembre; mentre il dato finale è riferito ai consumi del 15 Dicembre. Tabella 2. Scheda Informativa: Misurazione dei consumi elettrici giornalieri espressi in kWh.

Giorno ore 8.00 ore 14.00 ore 21.00 Δ(8-14) Δ(14-21) Δ(21-8) consumi

[kWh] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh] [kWh] giornalieri 17-nov 5884 5886 5890 2,00 4,00 5,00 11,00 18-nov 5895 5896 5900 1,00 4,00 4,00 9,00 19-nov 5904 5907 5910 3,00 3,00 3,00 9,00 20-nov 5913 5915 5918 2,00 3,00 3,00 8,00 21-nov 5921 5922,17 5923,53 1,17 1,36 2,14 4,67 22-nov 5925,67 5926,83 5928,19 1,17 1,36 2,14 4,67 23-nov 5930,33 5931,50 5932,86 1,17 1,36 2,14 4,67 24-nov 5935 5937 5939 2,00 2,00 3,00 7,00 25-nov 5942 5943 5948 1,00 5,00 2,00 8,00 26-nov 5950 5951 5956 1,00 5,00 2,00 8,00 27-nov 5958 5959 5966 1,00 7,00 2,00 10,00 28-nov 5968 5970 5978 2,00 8,00 3,00 13,00 29-nov 5981 5985 5992 4,00 7,00 3,00 14,00 30-nov 5995 5998 6004 3,00 6,00 4,00 13,00 01-dic 6008 6010 6018 2,00 8,00 3,00 13,00 02-dic 6021 6024 6032 3,00 8,00 7,00 18,00 03-dic 6039 6044 6051 5,00 7,00 7,00 19,00 04-dic 6058 6062 6069 4,00 7,00 5,00 16,00 05-dic 6074 6079 6088 5,00 9,00 6,00 20,00 06-dic 6094 6101 6108 7,00 7,00 7,00 21,00 07-dic 6115 6120 6126 5,00 6,00 7,00 18,00 08-dic 6133 6139 6144 6,00 5,00 6,00 17,00 09-dic 6150 6154 6161 4,00 7,00 5,00 16,00 10-dic 6166 6168 6172 2,00 4,00 3,00 9,00 11-dic 6175 6177 6179 2,00 2,00 3,00 7,00 12-dic 6182 6183 6184 1,00 1,00 3,00 5,00 13-dic 6187 6189 6191 2,00 2,00 3,00 7,00 14-dic 6194 6195 6196 1,00 1,00 3,00 5,00 15-dic 6199 6201 6205 3,00 4,00

5

I dati evidenziati, dalle 14.00 del 21 novembre alle 8.00 del 24 novembre, si riferiscono a un periodo in cui la casa è rimasta disabitata, quindi non è stato possibile rilevare i consumi effettivi, ma si è fatto ricorso al calcolo di un consumo costante. Per determinare tale valore per prima cosa è stato calcolato il consumo elettrico nel suddetto periodo (21 nov. – 24 nov. ):

∆Consumi21N-24N = R24N-ore8 – R21N-ore8 = 5935 – 5921 = 14 [kWh] (1.1)

(dove R24N-ore8 rappresenta la rilevazione del 24 novembre alle ore 8.00, mentre R21N-ore8

si riferisce alla rilevazione del 21 novembre alle ore 8.00) Si è quindi calcolato il consumo orario:

=⋅

=°⋅

∆=

32414

)giornin(24Consumi

Consumoorario 0.194 [kWh/h] (1.2)

Utilizzando l’espressione (1.2) sono stati quindi determinati i consumi nelle 3 fasce giornaliere precedentemente descritte, moltiplicando per la durata, come si vede nelle espressioni (1.3): ∆C8-14 = 6 · Consumoorario= 1,166 [kWh] (1.3a) ∆C14-21= 7 · Consumoorario= 1,361 [kWh] (1.3b)

∆C21-8 = 11 · Consumoorario= 2,139 [kWh] (1.3c)

6

Analisi grafica dei dati I dati precedentemente raccolti sono stati analizzati graficamente per studiare l’andamento dei consumi elettrici nel tempo; in particolar modo sono stati realizzati due grafici nei quali si riportano l’andamento dei Consumi Giornalieri nel periodo in esame (Figura 1) ed i medesimi consumi dettagliati nelle 3 fasi della giornata: sia in termini assoluti (Figura 2) che in termini di variazione, ovvero di consumo rilevato(Figura 3). Dal grafico si possono identificare dei punti “critici”: • Punti di Massimo Consumo: 6 dicembre (21 kWh); • Punti di Minimo Consumo: 12-14 dicembre (5 kWh). (Naturalmente nel calcolare di punti di minimo consumo, sono stati esclusi quelli che si riferiscono al periodo in cui la casa era disabitata, che sono ovviamente dei minimi assoluti). Figura 1. Andamento dei consumi giornalieri nel tempo

consumi giornalieri

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

17/11

18/11

19/11

20/11

21/11

22/11

23/11

24/11

25/11

26/11

27/11

28/11

29/11

30/11

1/122/1

23/1

24/1

25/1

26/1

27/1

28/1

29/1

210/

12

11/12

12/12

13/12

14/12

data

Cons

umi g

iorn

alie

ri [k

Wh]

7

Figura 2. Andamento delle rilevazioni giornaliere distinto nelle 3 diverse fasi del giorno

Andamento consumi giornaliero

572057405760578058005820584058605880590059205940596059806000602060406060608061006120614061606180620062206240

17/1118/

1119/

1120/

1121/

1122/

1123/

1124/

1125/

1126/

1127/

1128/

1129/

1130/

111/1

22/1

23/1

24/1

25/1

26/1

27/1

28/1

29/1

210/

1211/

1212/

1213/

1214/

1215/

12

data

Cons

umi e

nerg

etic

i [kW

h]

kWh ore 8.00 kWh ore 14.00 kWh ore 21.00

In Figura 2 è visibile l’andamento dei consumi giornalieri in termini di energia [kWh], distinto per le diverse fasi della giornata. Il grafico permette di evidenziare che l’andamento della crescita non risulta di tipo rettilineo, ovvero la crescita non è costante ed è: • particolarmente rapida nel periodo compreso tra l’1 ed il 9 dicembre; • con una pendenza minima nel periodo compreso tra il 13 ed il 15 dicembre. In Figura 3 sono riportati i consumi di energia, ovvero i consumi netti espressi in kWh, nelle 3 fasi del giorno. Dallo studio di tale grafico si può dedurre che: • I consumi risultano massimi mediamente nella seconda fascia della giornata (ore

14.00–ore 21.00); • I consumi risultano minimi mediamente nella prima fascia della giornata (ore 8.00–ore

14.00); • Il massimo consumo (9 kWh) si è verificato in data 5 dicembre nella fascia ore 14.00 –

ore 21.00; • I consumi totali del periodo sono di 315 kWh: 76,5 kWh mattutini, 136,08 kWh

pomeridiani, 108,42 kWh serali.

8

Figura 3. Andamento dei consumi giornalieri distinto nelle 3 diverse fasi del giorno in kWh

Consumi energetici nelle diverse fasi della giornata

0 ,0 0

1,0 0

2 ,0 0

3 ,0 0

4 ,0 0

5,0 0

6 ,0 0

7,0 0

8 ,0 0

9 ,0 0

10 ,0 0

data

Con

sum

i ene

rget

ici [

kWh]

Consumi mattutini Consumi pomeridiani Consumi serali

Per effettuare lo studio dei consumi energetici rilevati ed identificare le utenze ad essi legate, è risultato particolarmente vantaggioso trasformare i dati registrati in termini di energia, kWh, in termini di potenza, ovvero in kW. Tale cambiamento di grandezze è stato effettuato utilizzando le relazioni (1.4). Siano: i = numero di giorni , con i =1,2,…,29 j = numero della fascia giornaliera, con j = 1,2,3 allora la Potenza può essere espressa come

=λ

−

=λ

−

=−+

+

3j]kW[RR

2,1j]kW[RR

Wj,i2j,1i

j,i1j,i

j,i (1.4)

dove λ rappresenta l’ampiezza della fascia ed è tale che

=

=

=

=λ

3jh11

2jh7

1jh6

In tabella 3 sono riportati i dati della tabella 2 espressi in termini di potenza elettrica e il relativo andamento dei consumi netti espressi in kW nelle 3 fasi della giornata, calcolati con le precedenti formule e visibili per fasce anche in figura 4.

9

Tabella 3. Misurazioni relative ai consumi elettrici espressi in kW.

Giorno ∆(8-14) ∆(14-21) ∆(21-8) ∆(8-14) ∆(14-21) ∆(21-8) consumi [kWh] [kWh] [kWh] [kW] [kW] [kW] Giornalieri

17/11/2008 2,00 4,00 5,00 0,33 0,57 0,45 1,36 18/11/2008 1,00 4,00 4,00 0,17 0,57 0,36 1,10 19/11/2008 3,00 3,00 3,00 0,50 0,43 0,27 1,20 20/11/2008 2,00 3,00 3,00 0,33 0,43 0,27 1,03 21/11/2008 1,17 1,36 2,14 0,19 0,19 0,19 0,58 22/11/2008 1,17 1,36 2,14 0,19 0,19 0,19 0,58 23/11/2008 1,17 1,36 2,14 0,19 0,19 0,19 0,58 24/11/2008 2,00 2,00 3,00 0,33 0,29 0,27 0,89 25/11/2008 1,00 5,00 2,00 0,17 0,71 0,18 1,06 26/11/2008 1,00 5,00 2,00 0,17 0,71 0,18 1,06 27/11/2008 1,00 7,00 2,00 0,17 1,00 0,18 1,35 28/11/2008 2,00 8,00 3,00 0,33 1,14 0,27 1,75 29/11/2008 4,00 7,00 3,00 0,67 1,00 0,27 1,94 30/11/2008 3,00 6,00 4,00 0,50 0,86 0,36 1,72 01/12/2008 2,00 8,00 3,00 0,33 1,14 0,27 1,75 02/12/2008 3,00 8,00 7,00 0,50 1,14 0,64 2,28 03/12/2008 5,00 7,00 7,00 0,83 1,00 0,64 2,47 04/12/2008 4,00 7,00 5,00 0,67 1,00 0,45 2,12 05/12/2008 5,00 9,00 6,00 0,83 1,29 0,55 2,66 06/12/2008 7,00 7,00 7,00 1,17 1,00 0,64 2,80 07/12/2008 5,00 6,00 7,00 0,83 0,86 0,64 2,33 08/12/2008 6,00 5,00 6,00 1,00 0,71 0,55 2,26 09/12/2008 4,00 7,00 5,00 0,67 1,00 0,45 2,12 10/12/2008 2,00 4,00 3,00 0,33 0,57 0,27 1,18 11/12/2008 2,00 2,00 3,00 0,33 0,29 0,27 0,89 12/12/2008 1,00 1,00 3,00 0,17 0,14 0,27 0,58 13/12/2008 2,00 2,00 3,00 0,33 0,29 0,27 0,89 14/12/2008 1,00 1,00 3,00 0,17 0,14 0,27 0,58 15/12/2008 2,00 4,00 0,33 0,57

10

Figura 4. Andamento dei consumi giornalieri distinto nelle 3 diverse fasi del giorno in KW

Consumi energetici giornalieri espressi in potenza [kW]

0 ,00

0 ,10

0 ,20

0 ,30

0 ,40

0 ,50

0 ,60

0 ,70

0 ,80

0 ,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

data

Con

sum

i ene

rget

ici [

kW]

Consumi mattutini Consumi pomeridiani Consumi serali

11

Analisi delle percentuali di consumo da parte delle utenze Tale test, anche se non ci permette di valutare quale sia la fascia di maggior peso nella valutazione dei consumi (operazione già eseguita e visibile dai grafici riportati in precedenza) risulta di particolare importanza: esso, infatti, permette di proseguire lo studio dei medesimi consumi con un maggior grado di dettaglio, andando a ricercare le utenze attive nei diversi momenti della giornata. In Tabella 6 è riportato l’elenco delle utenze individuate nella prima fase dello studio: il loro uso risulta, in alcuni casi, essere collocato in una precisa fascia oraria, a seconda delle abitudini e delle esigenze.

Tabella 6. Uso delle utenze nelle diverse fasce

UTENZE Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3 Frigorifero X X X Forno elettrico X Televisori X X X Computer X X X Stufa Elettrica 1 X X X Stufa Elettrica 2 X X Asciuga capelli X Lampade Incandescenti(n.17) X X X Lampade Alogene (n.4) X X

Si noti come nella seconda fascia vengono utilizzate quasi tutte le utenze, mentre nella fascia oraria dalle ore 21.00 alle ore 8.00 del giorno successivo le utenze di maggior consumo, come il forno elettrico, l’asciugacapelli e la stufa elettrica sono largamente impiegate: ciò giustifica il maggior consumo nelle ore pomeridiane, seguite da quelle serali (oltre alla maggiore ampiezza della fascia oraria). In Figura 7 sono riportate le percentuali di consumi medi da parte delle utenze, relativa alla fascia oraria.

12

Figura 7. Consumi Medi per fascia oraria

Consumi Medi per fascia oraria

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3

Con

sum

i Med

i [kW

h]

Analizziamo, ora i consumi nelle singole fasce a partire dai valori delle potenze (istantanee o di target) precedentemente misurate. - FASCIA 1.

• Frigorifero = 0,61 kWh

• TV, videoregistratore e Stereo = (4*5)W*6h = 0,12 kWh

• Computer = 0,97 kWh 1°computer (6 ore) = 140W*6h = 0,84 kWh 2° computer (1 ora) = 130W*1h = 0,13 kWh

• Stufa Elettrica(1 ora) = 1200W*2h=1,2 kWh

• Gruppo lampade = 0,03 kWh 1 lampada cucina (30 min ) = 60W*0,5h = 0,03 kWh

(La potenza del frigorifero, di difficile identificazione, è stata calcolata come differenza della potenza media della fascia e le potenze dissipate dalle altre utenze attive; mentre le apparecchiature TV, lettore DVD e videoregistratore sono considerate in stand-by: in tale condizione la potenza consumata da ognuna di esse è di circa 5W.)

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- FASCIA 2.

• Frigorifero = 0,735 kWh

• TV, videoregistratore e Stereo = 0,445 kWh 2 TV (3 ore) = 2*50W*3h+ 2*5W*4h = 0,34 kWh 3 componenti (7 ore) = (5*3)W*7h = 0,105 kWh

• Computer = 0,98 kWh 1 computer (5 ore) = 140W*5h = 0,7 kWh 2 computer (1 ora) = 2*140W*1h = 0,28 kWh

• Stufa Elettrica1(1,5 ore) = 1200W*1,5h=1,8 kWh

• Stufa Elettrica2(10 min) = 1200W*0,16h=0,2 kWh

• Forno Elettrico (20 min) = 1200W*0,33h=0,4 kWh

• Gruppo lampade = 0,76 kWh 1 lampada cucina (3 ore) = 60W*3h = 0,18 kWh 2 lampade camere (2 ore) = 2*100W*2h = 0,4 kWh 3 lampade alogene (3 ore) = 3*20W*3h = 0,18 kWh

- FASCIA 3.

• Frigorifero = 0,445 kWh

• TV, videoregistratore e Stereo = 0,505 kWh 2 TV (3 ore) = 2*50W*3h+ 5W*8h = 0,34 kWh 3 componenti (11 ore) = (5*3)W*11h = 0,165 kWh

• Computer = 0,14 kWh 1 computer (1 ora) = 140W*1h = 0,14 kWh

• Stufa Elettrica1(1 ora) = 1200W*1,h=1,2 kWh

• Stufa Elettrica2(10 min) = 1200W*0,16h=0,2 kWh

• Forno/Asciuga capelli (30 min) = 1200W*0,5h=0,6 kWh

• Gruppo lampade = 0,88 kWh 1 lampada cucina (2 ore) = 60W*3h = 0,12 kWh 1 lampada bagno/corridoio (2ora) =60W*2h = 0,12 kWh 2 lampade camere (3 ore) = 2*100W*3h = 0,6 kWh 2 lampade alogene (1 ore) = 2*20W*1h = 0,04 kWh

I calcoli precedentemente sviluppati sono riassunti in Tabella 7 e tradotti, in termine di consumo percentuale, in Tabella 8.

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Tabella 7. Consumi distinti per utenza e fascia oraria in kWh

Consumi in kWh Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3 Giorno Frigorifero 0,61 0,735 0,445 1,79 Televisori 0,12 0,445 0,505 1,07 Computer 0,97 0,98 0,14 2,09 Stufa Elettrica 1 1,2 1,8 1,2 4,2 Stufa Elettrica 2 - 0,2 0,2 0,4 Forno/Asciuga capelli - 0,4 0,6 1 Gruppo lampade 0,03 0,76 0,88 1,67

Valori Medi [kWh] 2,93 5,32 3,97 12,22

Tabella 8. Consumi distinti per utenza e fascia oraria in termine percentuale

% consumi Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3 Giorno Frigorifero 21% 14% 11% 15% Televisori 4% 8% 13% 9% Computer 33% 18% 4% 17%

Stufa Elettrica 1 41% 34% 30% 34% Stufa Elettrica 2 - 4% 5% 3%

Forno/Asciuga capelli - 8% 15% 8% Gruppo lampade 1% 14% 22% 14%

I dati delle tabelle precedenti sono stati quindi riportati nel grafico in Figura 8 attraverso un istogramma: ogni utenza è rappresentata da un colore e occupa una certa percentuale dei consumi di ogni fascia. Figura 8. Consumi Percentuali per fascia oraria

Consumi per fascia oraria

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3

Gruppo lampade

Forno/Asciugacap

Stufa Elettrica 2

Stufa Elettrica 1

Computer

Televisori

Frigorifero

I consumi di ogni singola utenza sono stati quindi analizzati considerando il proprio consumo giornaliero pari alla somma dei consumi nelle 3 fasce. A partire da tali dati,

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riportati nella colonna 5 delle tabelle precedenti, è stato realizzato il diagramma a torta di Figura 9. Figura 9. Percentuale di consumo giornaliero di ciascuna utenza

Frigorifero15%

Televisori 9%

Computer 17%

Stufa Elettrica 134%

Stufa Elettrica 23%

Forno/Asciuga capelli8%

Gruppo lampade14%

Percentuale di consumo giornaliero

Le utenze di maggior consumo sono:

• Stufe elettriche (37%) • Computer (17%) • Frigorifero (15%) • Gruppo lampade (14%)

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Interventi Migliorativi Effettuata l’analisi dei dati e compresa la distribuzione dei consumi in relazione alle utenze e alle fasce orarie, è possibile passare agli step successivi, quali l’analisi dei costi e la proposta di eventuali interventi energetici. Noto il costo unitario del kWh, pari a 13,2 c€/kWh, è possibile studiare anche la distribuzione dei costi sulle singole utenze. In Tabella 9 vengono riportati i costi, espressi in c€, riferiti alle utenze impiegate nelle diverse fasce; essa è correlata con la Figura 10, in cui i costi vengono distribuiti in termini percentuali attraverso un grafico a torta. Tabella 9. Costi distinti per utenza e fascia oraria Costi Energia in c€ Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3 Giorno Frigorifero 8,052 9,702 5,874 23,628 Televisori 1,584 5,874 6,666 14,124 Computer 12,804 12,936 1,848 27,588 Stufa Elettrica 1 15,84 23,76 15,84 55,44 Stufa Elettrica 2 - 2,64 2,64 5,28 Forno/Asciuga capelli - 5,28 7,92 13,2 Gruppo lampade 0,396 10,032 11,616 22,044 Valori Medi [c€] 38,676 70,224 52,404 161,304

Figura 10. Distribuzione dei costi nelle 3 fasce

Fascia 1 24%

Fascia 244%

Fascia 332%

Distribuzione dei costi

Fascia 1

Fascia 2

Fascia 3

Essendo linearmente dipendenti, nella distribuzione dei costi in termine percentuale le utenze assumono lo stesso peso che nella distribuzione dei consumi precedentemente descritta. In relazione a tale distribuzione si valuteranno successivamente le seguenti 2 tipologie di interventi di efficienza energetica: 1. Risparmio energetico con l’illuminazione: il gruppo lampade costituisce infatti il 14%

dei consumi totali. 2. Intervento sugli elettrodomestici: il frigorifero rappresenta il 15% dei consumi totali.

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Risparmio energetico con l’illuminazione Data l’importanza dell’utenza “gruppo lampade” nei consumi generali, certamente risulta utile per il bilancio familiare valutare la convenienza di effettuare risparmio energetico attraverso degli interventi in tale ambito di non difficile realizzazione. Statistiche nazionali confermano che il settore dell’illuminazione domestica ha una notevole importanza energetica, anche se non è il settore che più incide sui consumi di elettricità: in Italia, la quota annua di energia elettrica destinata a tale uso è, complessivamente, superiore ai 7 miliardi di kWh, corrispondenti a circa il 13,5% del consumo totale di energia elettrica nel settore residenziale. Il Decreto Ministeriale del 20 luglio 2004 prende in esame possibili interventi sui sistemi di illuminazione quali oggetto di possibile efficienza energetica:

• Installazione di sistemi automatici di accensione, spegnimento e regolazione dell’intensità (sistemi di rilevazione presenze, di illuminazione naturale,ecc.)

• Aumento dell’efficienza degli impianti di pubblica illuminazione; • Installazione di sistemi e componenti più efficienti (corpi o apparecchi

illuminanti,alimentatori, regolatori) Riassumiamo brevemente i dati del caso studio elaborati a partire dalle rilevazione effettuate:

• Nell’abitazione sono presenti 17 lampade incandescenti distinte in 13 utenze da 60W e 4 utenze da 100W, per una potenza di targa totale pari a 1190W;

• Il gruppo lampade contribuisce ai consumi di energia con una quota pari al 14% ; • I consumi medi e percentuali sono riportati in Tabella 11.

Tabella 11. Consumi relativi al Gruppo Lampade

Gruppo lampade Fascia 1 Fascia 2 Fascia 3 Giorno Periodo Consumi Medi [kWh] 0,03 0,76 0,88 1,67 48,43 % Consumi totali 0,01024 0,14286 0,22166 0,13666 - Costi [c€] 0,396 10,032 11,616 22,044 639,276

Esistono diversi tipi di lampade, a seconda delle diverse necessità di illuminazione e della possibilità di impiego. L’intervento consiste nel sostituire le lampade incandescenti da 60 W con lampade fluorescenti da 13W; le incandescenti da 100 W con fluorescenti da 25W. La scelta della tipologia di sostituzione viene riportata in Tabella 12 per tutte le utenze in esame. Tabella 12. Intervento proposto Stanza ILLUMINAZIONE

ATTUALE LIVELLO DI ACCENSIONE

ATTIVITA’ [h/a] INTERVENTO PROPOSTO

Camera 1 Camera 2 Camera 3 Camera 4

1*100W+1*60W 1*100W+1*60W 1*100W+1*60W

2*60W

Medio Medio Medio Medio

Illuminazione Illuminazione Illuminazione Illuminazione

500+800 500+800 500+800 1300

Lampada Fluorescente a

risparmio energetico

Cucina 1*100W Medio Illuminazione 1100 Fluorescente Compatta

Bagno 2*60W Medio Illuminazione 800 Risp. Energ. Ingresso/corrid 3*60W Medio Illuminazione 300 - Salone 3*60W Medio Illuminazione 100 - • Le lampade fluorescenti, appartenenti alla famiglia delle lampade a scarica a gas, sono

per lo più impiegate in ambito industriale tuttavia, negli ultimi anni, proprio per gli usi domestici e commerciali sono state realizzate miscele di polveri di alta qualità che

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consentono di equipararle, in termine di comfort visivo, alle lampade ad incandescenza. In particolar modo, le lampade fluorescenti compatte: - hanno un’efficienza luminosa che varia dai 40 ai 60 lumen/watt; - hanno una durata di 10000 ore, 10 volte superiori a quella delle lampade ad

incandescenza; - possono essere sostituite direttamente alle lampade ad incandescenza di cui

conservano la leggerezza, le ridotte dimensioni e la semplicità di attacco . • Nessun intervento nei settori “Balcone” e “Corridoio/Ingresso” è spiegabile a causa del

basso livello di accensione dell’utenza in esame. In Tabella 13 sono riportati i calcoli relativi all’Analisi dell’Investimento studiata: detta analisi è stata condotta guardando alla realizzazione degli interventi sia nei singoli settori dell’abitazione, sia considerano gli stessi come un unico intervento. Tabella 13. Analisi di Investimento

anno Incandescenti Fluorescenti Flussi di cassa PVsp Fk' ΣFk' Tpb

Acquisto Energia Acquisto Energia Ei+Ai-Ef-Af i=10%

Cucina 1 € 2,00 € 14,30 € 15,00 € 3,57 € -2,27 0,90909 € -2,06 € -2,06 1,196

2 € 2,00 € 14,30 € - € 3,57 € 12,73 0,82645 € 10,52 € 8,46

3 € 2,00 € 14,30 € -

€ -

€ 3,57 € 12,73 0,75131 € 9,56 € 18,02

4 € 2,00 € 14,30 € 3,57 € 12,73 0,68301 € 8,69 € 26,72

5 € 2,00 € 14,30 € - € 3,57 € 12,73 0,62092 € 7,90 € 34,62

Camere 1 € 8,00 € 58,50 € 100,00 € 13,32 € -46,82 0,90909 € -42,56 € -42,56 1,968

2 € 8,00 € 58,50 € - € 13,32 € 53,18 0,82645 € 43,95 € 1,39

3 € 5,00 € 58,50 € - € 13,32 € 50,18 0,75131 € 37,70 € 39,09

4 € 8,00 € 58,50 € - € 13,32 € 53,18 0,68301 € 36,32 € 75,41

5 € 4,00 € 58,50 € - € 13,32 € 49,18 0,62092 € 30,54 € 105,95

Bagno 1 € 2,00 € 12,48 € 22,00 € 2,70 € -10,22 0,90909 € -9,29 € -9,29 1,954

2 € 2,00 € 12,48 € - € 2,70 € 11,78 0,82645 € 9,74 € 0,44

3 € 2,00 € 12,48 € - € 2,70 € 11,78 0,75131 € 8,85 € 9,30

4 € 2,00 € 12,48 € - € 2,70 € 11,78 0,68301 € 8,05 € 17,34

5 € 2,00 € 12,48 € - € 2,70 € 11,78 0,62092 € 7,31 € 24,66

Casa 1 € 12,00 € 85,28 € 137,00 € 19,59 € -59,31 0,90909 € -53,92 € -53,92 1,840

2 € 12,00 € 85,28 € - € 19,59 € 77,69 0,82645 € 64,21 € 10,29

3 € 9,00 € 85,28 € - € 19,59 € 74,69 0,75131 € 56,12 € 66,40

4 € 12,00 € 85,28 € - € 19,59 € 77,69 0,68301 € 53,06 € 119,47

5 € 8,00 € 85,28 € - € 19,59 € 73,69 0,62092 € 45,76 € 165,22

I calcoli effettuati hanno permesso di determinare i Pay-Back Time inseriti nell’ultima colonna della tabella: certamente risulta vantaggioso realizzare la sostituzione ipotizzata in “Cucina” e nelle “Camere”; nel complesso l’intervento sull’illuminazione della “Casa” presenta un Tpb accettabile. Il tempo di ritorno dell’investimento sulla “Casa” è stato analizzato anche graficamente: in Figura 11 si riporta l’andamento dei Flussi di Cassa e la loro cumulata. Figura 11. Andamento dei flussi di cassa attualizzati e della loro cumulata

19

-€ 50,00

€ -

€ 50,00

€ 100,00

€ 150,00

€ 200,00

1 2 3 4 5

[€]

Calcolo dal tempo di Pay-Back

Può risultare infine interessante stimare il risparmio economico legato al consumo di energia in un orizzonte temporale di 5 anni. Si è quindi calcolato il consumo dell’energia e il relativo costo mettendo a confronto l’attuale configurazione del gruppo lampade (Old) e la configurazione proposta (New): i risultati ottenuti sono riportati in Tabella 14. In Figura 12 è invece riportato il confronto dei Costi nelle 2 configurazioni. Tabella 14. Confronto tra le 2 configurazioni

Hattività Ptarget,OLD EOLD COLD Ptarget,NEW ENEW CNEW [h/anno] [W] [kWh/anno] [€/anno] [W] [kWh/anno] [€/anno] Camere 1300 600 780 101,4 140 182 23,66 Cucina 1100 100 110 14,3 25 27,5 3,575 Bagno 800 120 96 12,48 26 20,8 2,704 Salone 100 180 18 2,34 39 3,9 0,507 Corrid/Ingr 300 180 54 7,02 39 11,7 1,521 € 137,54 € 31,97

Figura 12. Confronto costi di illuminazione nel periodo di 5 anni

€ -

€ 100,00

€ 200,00

€ 300,00

€ 400,00

€ 500,00

€ 600,00

€ 700,00

€ 800,00

1 2 3 4 5

[€]

anni

Contronto Costi

Cold

Cnew

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Intervento sugli elettrodomestici: il frigorifero Un altro possibile intervento di efficienza energetica è stato scelto guardando al consumo giornaliero per utenza: una percentuale non irrilevante, infatti, è rappresentata dal frigorifero. Ribadendo, come già precedentemente evidenziato, la mancanza di elettrodomestici di tipo familiare, il frigorifero (con vano congelatore) è uno degli elettrodomestici che consuma di più all’interno dell’abitazione. Si vuole, quindi, valutare la convenienza economica della sostituzione dello stesso: il primo step di tale analisi consiste nella scelta dell’apparecchio sostitutivo. Questo è stato selezionato da un catalogo disponibile on-line, inserendo i seguenti parametri di filtraggio: • Tipologia: frigorifero con vano congelatore a cassetti • Capacità media : 280 – 300 litri; [La capacità del frigorifero è funzione dell’ampiezza

del nucleo familiare: per una famiglia 2-4 persone è stimata una capacità media di 220-280 litri (Fonte: www.enea.it)]

• Classe: A+ . Questa rappresenta un’informazione di notevole importanza nell’analisi sviluppata: a partire dal luglio 2004, la tradizionale etichetta energetica (che distingue classi di efficienza energetica da A a G), è parzialmente cambiata, con l’introduzione di due nuove classi (A+ e A++). Esse sono caratterizzate da un valore inferiore di consumo kWh/anno e di conseguenza i relativi costi annui per l’energia elettrica diventano inferiori. Inoltre, in base alle disposizioni della nuova finanziaria 2008, se si cambia il vecchio frigorifero con uno classe A+ o A++ entro il 31 dicembre 2010, si avrà diritto a una detrazione fiscale (sull’IRPEF) pari al 20% del costo dell'elettrodomestico acquistato, fino ad un massimo di 200 euro. Il frigorifero scelto in funzione dei parametri prima elencati è un INDESIT TAAN 2 V, il cui costo è di: €379,00 (fonte: www.unieuro.it); l’elettrodomestico scelto possiede le seguenti caratteristiche: ________________________________________________________________________ Principali informazioni Classe di efficienza energetica: A+ Classe climatica: N/T da 16 a 43° C Capacità di congelamento: 2 Kg/24 h Autonomia di conservazione in assenza di elettricità: 13 h Consumo energia giornaliero 0,69 kWh Consumo di energia annuale: 251,85 kWh Livello di rumore: 40 dB(A) re 1 pW Gas refrigerante: R600 Prestazioni congelatore: **** Refrigerazione: Statico

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Reparto frigorifero Capacità netta: 200 lt 3 Ripiani regolabili in vetro 1 Cassetto per la frutta e verdura 3 Ripiani nella controporta Reparto congelatore Capacità netta: 57 lt 1 Ripiano 1 Vaschetta per il ghiaccio Caratteristiche strutturali 1 Compressore 2 Piedini regolabili Porta reversibile Dimensioni Larghezza: 540 mm Altezza: 1444 mm Profondità: 535 mm ________________________________________________________________________

Tabella 15. Dati tecnici INDESIT TAAN 2 V

In base allo studio dei dati condotto al paragrafo 3.4, il frigorifero attuale presenta un valore di consumo giornaliero pari a 1,79 kWh/giorno, ovvero avremo un consumo annuo:

== 365*79,1iofrigovecchConsumo 653,35 kWh/anno

E’ necessario quindi valutare il consumo annuo relativo al nuovo apparecchio: il consumo energetico, in base ai test standard effettuati, è di 0,78 kWh al giorno.

=nuovofrigoConsumo 251,85 kWh/anno

=−=∆ CnuovoCvecchioConsumi 401,5 kWh/anno

Utilizzando i tali dati e considerando un tasso di attualizzazione pari al 15%, è stato considerato il possibile investimento; i dati elaborati sono riportati in Tabella 16 e Figura 13:

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Tabella 16. Valori del Flusso di cassa riguardanti l’investimento

Anno Investimento Ricavi Fk PVsp Fk' ΣFk'

[€] [€] [€] [€] [€] 0 229 52,195 -176,805 1 -176,81 -176,81 1 52,195 52,195 0,869565 45,39 -131,42 2 52,195 52,195 0,756144 39,47 -91,95 3 52,195 52,195 0,657516 34,32 -57,63 4 52,195 52,195 0,571753 29,84 -27,79 5 52,195 52,195 0,497177 25,95 -1,84 6 52,195 52,195 0,432328 22,57 20,73 7 52,195 52,195 0,375937 19,62 40,35 8 52,195 52,195 0,326902 17,06 57,41 9 52,195 52,195 0,284262 14,84 72,25

10 52,195 52,195 0,247185 12,90 85,15 11 52,195 52,195 0,214943 11,22 96,37 12 52,195 52,195 0,186907 9,76 106,12 13 52,195 52,195 0,162528 8,48 114,61 14 52,195 52,195 0,141329 7,38 121,98 15 52,195 52,195 0,122894 6,41 128,40

Figura 13. Grafico su valutazione investimento

Pay back time e NPV

-200,00

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

anni

[€] Fk'

ΣFk'

L’analisi è stata effettuata valutando la possibilità di comprare un frigorifero della stessa classe di quello posseduto e uno di classe superiore, e quindi considerando come somma ai fini dell’ammortamento la differenza di prezzo tra i due elettrodomestici. L’intervento migliorativo ha dato esito positivo considerando un orizzonte temporale superiore ai 5 anni.