Smart Village

L’esperienza del Centro Ricerche Casaccia

Marco Citterio – Direttore Centro Ricerche Casaccia

L’ENERGIA SMART: EFFICIENZA, INNOVAZIONE, SOSTENIBILITA’ Roma 14 maggio 2015

Cos’è la Casaccia

• A 15 km dal Raccordo Anulare, direzione Anguillara Sabazia

• il più grande Centro di Ricerca dell’ENEA, tra i più grandi d’Italia.

• Oltre 90 ettari

• 190 edifici , 720.000 m3, 210.000 m2

• 33.000 m2 di laboratori e hall tecnologiche

• 1055 dipendenti

• 250-300 ospiti giornalieri: borsisti e laureandi italiani, borsisti stranieri, visitatori italiani e stranieri, personale di ditte appaltatrici.

• 2 reattori nucleari di Ricerca

• Ospita impianti di SOGIN, Nucleco e laboratori di CNR e di vari spin off

Attività svolte nel Centro

Efficienza energetica: Supporto alla PA, informazione e formazione; Tecnologie avanzate per l'energia e l'industria

Fonti rinnovabili: Solare termodinamico; Solare fotovoltaico; Biomasse e biocombustibili; Solare termico; Idrogeno, celle a combustibile, accumulo

Fissione nucleare: Reattori di Ricerca TRIGA e RSV TAPIRO

Ambiente e clima: Caratterizzazione, prevenzione e risanamento ambientale; Tecnologie ambientali; Modellistica energetica ambientale; Supporto al Programma Nazionale di Ricerche in Antartide

Sicurezza e salute: Protezione sismica; Biologia delle radiazioni e salute dell'uomo; Radioprotezione; Metrologia delle radiazioni ionizzanti

Nuove tecnologie: Tecnologie dei materiali; Applicazioni delle radiazioni; Sviluppo sostenibile ed innovazione del sistema agro-industriale; ICT

Ricerca di sistema elettrico: Studi e ricerche finalizzate ad innovare il Sistema Elettrico per migliorarne l'economicità, la sicurezza e la compatibilità ambientale.

Consumi energetici

Anno

consumi Elettrici (kWh)

consumi Gas (Smc)

Delta elettrico Delta gas

Delta % elettrico

Delta % gas

2009 22.521.962 2.016.117

2010 20.755.325 1.902.541 - 1.766.637 -113.576 -7.8% -5.6%

2011 20.040.909 1.692.566 - 714.416 -209.975 -3.4% -11.0%

2012 19.819.079 1.615.836 - 221.830 -76.730 -1.1% -4.5%

2013 18.637.392 1.650.770 - 1.181.687 34.934 -6.0% 2.2%

2014 18.221.554 1.366.951 - 415.838 -283.819 -2.2% -17.2%

Costi energetici: gas

Anno Consumo [m3] Variazione % dei consumi rispetto

all'anno precedente

Importo IVA inclusa

[€]

Costo (medio

anno)

[€/m3]

Variazione % del costo al m3 rispetto all'anno precedente

2007 1,836,083 1,068,569.55 0.5820

2008 2,120,858 15.51% 1,090,648.77 0.5142 -11.64%

2009 2,016,117 -4.94% 1,039,918.68 0.5158 0.30%

2010 1,902,541 -5.63% 856,804.74 0.4503 -12.69%

2011 1,692,566 -11.04% 866,764.09 0.5121 13.71%

2012 1,615,836 -4.53% 873,403.93 0.5405 5.55%

2013 1,650,770 2.16% 886,769.55 0.5372 -0.62%

2014 1,366,951 -17.19% 648,500.00 0.4744 -11.69%

Anno Costo kWh (valore

del mese di giugno) delta costo

kWh % su anno

Consumo annuo kWh

Delta consumo %

su anno

Costo Annuo €

Delta costo % su anno

2009 € 0.125 22,521,962 € 2,806,236.47

2010 € 0.141 13% 20,755,325 -8% € 2,934,802.96 5%

2011 € 0.148 5% 20,379,642 -2% € 3,020,262.94 3%

2012 € 0.162 9% 19,819,079 -3% € 3,214,654.61 6%

2013 € 0.187 15% 18,637,392 -6% € 3,487,056.04 8%

2014 € 0.186 -1% 18,221,554 -2% € 3,389,209.04 -3%

Costi energetici: Energia Elettrica

Piattaforma ICT

Smart Building F40

8 smart buildings +

viale led e smart lighting

Torri Faro +

telecamere

Smart Mobility:

gestione mobilità

interna

SMART

STREET

Viali LED +

smart lighting

Smart Mobility:

Trasporto casa lavoro:

car pooling

Smart Building

F64

Smart lighting indoor

F 40

SMART MOBILITY

SMART LIGHTING

SMART BUILDING

ICT

Smart Village C.R. Casaccia Premio Smau Roma 2014

Torri faro

• 8 torri faro altezza 25 m • 69 lampade SAP da 400 W • Potenza totale installata 27,6 kW • Ore di funzionamento annuo 4000

• Sistema di telegestione p.to p.to su linea plc • 2 quadri di telecontrollo • 2 telecamere per l’analisi dei flussi di traffico • Piattaforma di monitoraggio e controllo

remoto c/o F40

EX ANTE INTERVENTO

Potenza totale

media oraria

Ore

funzionamento

Consumo

energia

annuo

costo kWh Costo annuo Comfort

KW h kWh €/ kWh €

A- EX ante-accensione

notturna costante 27,60 4000 110.400 0,18 € 20.534 elevato

B - Ex ante - spegnimento

parziale 20,04 4000 80.171 0,18 € 14.912 insufficiente

C - Intervento – dimmerazione

secondo un profilo statico 14,12 4000 56.480 0,18 € 10.505 adeguato

Risparmio annuo

kWh € % Kg di CO2

Confronto tra A-B - 30.228 € - 5.622 -27,4% - 17.986

Confronto tra A-C -53.920 € - 10.029 -48,8% - 32.082

TABELLA RIEPILOGATIVA DEI RISULTATI Investimento impianto pilota 29.234 €

Periodo di sperimentazione Dal settembre 2012 al maggio 2014 (21 mesi)

% risparmio energetico annuo -49%

Risparmi conseguiti al maggio 2014 17.551 €

Confronto tra le differenti modalità di funzionamento:

Payback time semplice = 2.9 anni

Sviluppo di un profilo di controllo adattivo sincronizzato con la rilevazione della presenza dei dipendenti

tramite badge

Sviluppi futuri:

Torri faro

Torri faro

• 15 p.l. con lampade ai vapori di mercurio da 125W

• Potenza totale installata 1,2 kW • Ore di funzionamento annuo 4000

EX ANTE INTERVENTO

• Sostituzione lampade con 12 led da 40W e 3 da 60W • Potenza installata 0,54 kW • Sistema di telegestione p.to p.to su linea plc • 1 quadri di telecontrollo e nuovo cablaggio della linea

di alimentazione dei p.l. • 1 sensore ottico per analisi dei flussi di traffico

Sensore

ottico

Viale Led

Confronto tra le differenti modalità di funzionamento:

Payback time semplice della soluzione finora implementata = 7,4 anni

Sviluppo di un profilo di controllo adattivo sulla base dell’elaborazione dei dati provenienti dal sensore ottico

Smart eye

Sviluppi futuri:

Potenza totale media

oraria

Ore

funzionamento

Consumo

energia annuo costo kWh Costo annuo

KW h kWh €/ kWh €

A- EX ante-

lampioni ai vapori di mercurio 1,2 4000 7280 0,18 € 1354

B - Intervento 1

sostituzione con Led 0.54 4000 2165 0,18 € 402

Intervento 2

dimm. profilo statico 0,167 4000 668 0,18 € 124

Risparmio annuo kWh € % Kg di CO2

Confronto tra A-B - 5.115 € - 951 -70% - 3044

Confronto tra A-C -6.612 € - 1.260 -91% - 3934

Investimento impianto pilota: Sostituzione P.L. con led 6058 €

Impianto di telegestione 3008 €

Periodo di sperimentazione

Sostituzione led Da settembre a dicembre 2012

(4 mesi)

Sostituzione led + telegestione Dal dicembre 2013 al maggio 2014

(16 mesi)

% risparmio energetico annuo 91%

Risparmi totali conseguiti dal maggio 2014 1.957 €

Viale Led

Smart Buildings

Smart Buildings

Smart Buildings

Livello Monitoraggio/ parametro misurato

Ubicazione Controllo/Attuazione

Edificio Elettrico:

• tensione,

• corrente,

• potenza,

• energia

Quadro elettrico generale

Generale di edificio Generale illuminazione Generale Forza motrice

Quadro elettrico della Centrale Termica

Generale centrale termica Generale ventole fan-coil Gruppo frigo On/off

Termico:

• Delta Temperatura

• Portata

• Energia termica

Centrale Termica Fluido termovettore Set point temperatura di mandata del fluido termovettore in funzione algoritmi di ottimizzazione implementati

Ambientale:

• Temperatura aria esterna

• Umidità relativa aria esterna

• Velocità del vento

• Direzione del vento

• Livello di piovosità

Centralina meteo Esterna all’edificio

Smart Buildings

Livello Monitoraggio/ parametro misurato

Ubicazione Controllo/Attuazione

Piano/zona Elettrico:

• tensione,

• corrente,

• potenza,

• energia

Quadro elettrico di piano/zona

Linea illuminazione corridoio

on/off linea illuminazione in funzione del numero di presenti al piano rilevati dai dati del badge

Linea ventole fan coil on/off Linea forza motrice

Stanza • Ambientale:

• T. interna,

Termostato Temperatura aria

Temperatura set point

Velocità ventole

Set point temperatura termostati ambiente per ottimizzazione della temperatura indoor On/off ventole fan coils in funzione della presenza o meno dell’occupante

• illuminamento,

• presenza

Sensore ad infrarossi On/off illuminazione in funzione della presenza degli occupanti e del livello di luminosità naturale

Elettrico:

• potenza,

• energia

Smart plug Postazione di lavoro Monitoraggio/Attuazione remoto

Smart Buildings

solo monitoraggio controllo di

edificio controllo di

zona controllo di

stanza

Investimento 172.384 277.784 627.882 1.034.282

Risparmio Elettrico (kWh) - 430.133 520.133 852.458

Risparmio Gas (m3) - 6.930 9.009 11.781

Opex 18.972 36.262 37.762 37.762

Totale Risparmio Manutenzione

20.275 20.275 29.419 45.043

Smart Buildings: simulazione di un intervento su 10 edifici

PBP (Payback Period) VAN TIR ROI

solo monitoraggio -153455,8442 -20% -89%

controllo edificio 2,8 1500004,636 37% 540%

controllo di zona 4,6 1693322,265 22% 270%

controllo di stanza 5,3 2255620,183 18% 218%

Smart Buildings

… non solo energia..

1. Progetto zero rifiuti • Raccolta differenziata in tutti gli ambienti

• Compostaggio dell’umido della mensa

• Accordo Quadro di collaborazione con AMA per sperimentazione su compostatori di comunità

2. Mobilità sostenibile • Trasporto casa lavoro

• Integrazione con sistema di trasporto pubblico

• Car pooling

3. Gestione integrata della manutenzione del verde • Progetto Equus Sostenibile

• 20 ettari di terreni in concessione per uso agricolo, sottratti alla manutenzione

Impianto pilota a due camere comunicanti, con aspi di

rivoltamento e svuotamento in automatico dell’impianto.

Scarti

mensa Totale Compost Resa

kg kg kg kg

Pellets 133,9 592,7 726,6 167 23%

Pellets 37,45 454,9 492,35 115 23%

Carta cartone 14,3 297,1 311,4 98 31%

Ramaglie 57,9 367,2 425,1 129 30%

Ramaglie Carta e cartone 43,95 587,5 631,45 103 16%

Ramaglie Carta e cartone 26,95 317 343,95 84 25%

Compost II prova 117,5 427,5 545 145 27%

Pellets e buste di mater-bi 29,3 379,5 408,8 163 40%

Strutturante

• Tecnologia innovativa per la valorizzazione della frazione organica da varie utenze (condomini, alberghi, ristoranti, villaggi turistici, mense, ecc…);

• Assenza di particolari criticità tecnico-gestionali; • Flessibilità ed efficienza di utilizzo di strutturanti

alternativi agli scarti di manutenzione del verde; • Parametri chimico/fisici e microbiologici del compost

secondo normativa vigente (D.Lgs 75/2010).

Intervento pilota nelle Egadi: sviluppo ed implementazione

di modelli di gestione sostenibile dei rifiuti

(I anno – sperimentazione su rifiuti della mensa di Casaccia)

Progetto “ASTRO”

21

Tutto questo e molto altro…

25 Settembre 2015

Notte Europea dei Ricercatori in Casaccia

Acknowledgment

Grazie a Sabrina Romano e a tutto il Gruppo UTTEI Smart

Grazie per l’attenzione

marco.citterio@enea.it

@DirCasaccia