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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DELLA TUSCIA

Dipartimento di Economia e Impresa Corso di studi in Ingegneria Industriale

Tesi di Laurea

Gestione ottimale dei consumi energetici: Il caso di studio di "Cinecittà World"

Candidato Paolo Dello Vicario

Relatore Prof. Stefano Ubertini Correlatori Ing. Andrea L. Facci Ing. Alessandro Cracas

Anno Accademico 2014-2015


Indice 1 Introduzione 1.1 Finalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Possibilità di sviluppo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 5

2 La situazione energetica in Italia e l’energy management 2.1 L’energia in Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Gli incentivi in Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Introduzione all’energy management . . . . . . . . . . . . . 2.3 L’Audit di efficienza energetica . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 L’importanza della comunicazione . . . . . . . . . . 2.3.2 Tecniche di analisi dei consumi energetici . . . . . . 2.3.3 Tecniche di caratterizzazione energetica . . . . . . . 2.3.4 Le carte di controllo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3.5 Esempi di indici per il monitoraggio e il confronto . . 2.3.6 La metodologia AHP per la determinazione delle priorità di intervento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 SGE – Sistemi di gestione dell’energia . . . . . . . . . . . . 2.5 Il DL 102/2014 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Struttura della diagnosi energetica secondo il DL . .

7 11 13 14 17 20 21 22 25 27

3 Parchi divertimento in Italia e nel Mondo 3.1 I parchi negli Stati Uniti . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 I parchi in Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 I parchi in Italia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 La progettazione delle attrazioni dei parchi divertimento 3.4.1 La norma EN 13814:2004 . . . . . . . . . . . . . 3.5 Casi interessanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.5.1 Energy Center di Autani . . . . . . . . . . . . . .

39 40 41 41 42 42 43 44

. . . . . . .

. . . . . . .

28 31 34 36


ii

INDICE 3.5.2

Il caso di Europa Park, Germania . . . . . . . . . . . 44

4 Cinecittà World 49 4.1 Layout e aree del parco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.2 Le attrazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5 Il software per l’audit energetico 5.1 Tecnologie utilizzate . . . . . . . . . . . 5.1.1 I vantaggi di PHP e MySQL . . . 5.1.2 Codeigniter e il paradigma MVC 5.1.3 La libreria di regression analysis 5.2 Funzioni del software . . . . . . . . . . . 5.3 Possibilità di sviluppo del software . . . 5.3.1 Modularità del software . . . . . 5.3.2 Possibilità di sviluppo come SaaS

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57 58 58 59 60 62 66 68 68

6 Analisi dei consumi del parco 6.1 Strumenti di misura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.1 Le UPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.2 Misure con pinza amperometrica . . . . . . . . . . . 6.1.3 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Energia elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 Andamento giornaliero dei consumi . . . . . . . . . . 6.2.2 Regressione e dipendenza dai driver identificati. . . . 6.2.3 Suddivisione dei consumi per aree . . . . . . . . . . . 6.2.4 Caratterizzazione a partire dai dati di targa . . . . . 6.2.5 Caratterizzazione dei consumi notturni . . . . . . . . 6.2.6 Caratterizzazione dei consumi variabili con le ore di apertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 Gas metano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 Andamento giornaliero dei consumi . . . . . . . . . . 6.3.2 Regressione e dipendenza dai driver identificati . . . 6.4 Confronto con altri parchi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Stime di consumo di energia elettrica e confronto . .

71 72 72 73 74 84 85 88 92 95 99 105 108 108 109 111 115

7 Conclusioni e Proposte

123

8 Appendice di Aggiornamento

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INDICE

1

Abstract The Thesis aims at providing information about e the energy characterization of an amusement park; this topic has not been discussed yet in literature. The first section gives a general overview of worldwide energy consumptions and then of amusement parks in Italy and all over the world, leading to the study case of theme park "Cinecittà World". The alpha version of a web-based software for energy characterization and energy auditing is also presented. The software is characterized by its expandability and accessibility from any kind of device. It also gives the possibility to automatically obtain useful datas for the analysis from external data-sources, thus representing a useful support for the energy manager and the companies. Abstract - Italiano Il lavoro sviluppato con questa Tesi di Laurea ha come scopo quello di fornire indicazioni sulla caratterizzazione energetica di un parco divertimenti, argomento ancora mai trattato in letteratura. A una introduzione sui consumi dell’energia mondiali e sul settore dei parchi in Italia e nel Mondo, segue un approfondimento su alcune tecniche di energy management e di sviluppo di energy audit, che culmina nel caso studio sul parco a tema "Cinecittà World". Viene inoltre presentata la versione di prova un software web based - sviluppato per questo lavoro - per la caratterizzazione energetica e gli energy audit. Il software è caratterizzato dal fatto di essere facilmente espandibile e accessibile da qualsiasi tipo di piattaforma, oltre a dare la possibilità di ottenere automaticamente dall’esterno i dati utili per le analisi, rappresentando così un importante supporto per l’energy manager e le aziende.


Capitolo 1

Introduzione Il tema del risparmio energetico è sempre più importante sia in ambito industriale che civile: con il continuo aumento del costo al kWh dell’energia elettrica e del costo al metro cubo per il metano, è fondamentale per qualsiasi struttura capire come intervenire per ridurre al minimo tali costi. Basti pensare che il prezzo dell’energia elettrica per un consumatore domestico tipo è passato dal 0,124 e del Q4 del 2004 ai 0,193 e del Q4 del 2014, con un incremento del 55,6%, per rendersi conto dell’entità del problema. A delle valutazioni di pura convenienza economica si aggiungono considerazioni di tipo ambientale, che hanno portato a valorizzare: risorse prive di emissioni di CO2 e la riduzione dei consumi. L’Unione Europea inoltre nel 2009 ha formalizzato una serie di misure nella Direttiva 2009/29/CE, in vigore dal gennaio 2013 fino al 2020; gli obbiettivi fissati sono i seguenti: 1. riduzione delle emissioni di gas serra del 20 %; 2. innalzamento al 20 % della quota di energia prodotta da fonti rinnovabili; 3. incremento del 20 % del risparmio energetico. In questo panorama diventano fondamentali figure come quella dell’Energy Manager e soggetti come le ESCO (Energy Service Company), che realizzino degli Audit Energetici e propongano soluzioni per razionalizzare l’uso dell’energia e intervenire nei più grandi centri.


4

1.1

Chapter 1: Introduzione

Finalità

I parchi divertimento rappresentano una tipologia di struttura che non è stata particolarmente studiata dal punto di vista dell’Energy Management, sebbene i costi per l’acquisto di energia siano sicuramente considerevoli. Se ci si sofferma sulla struttura-tipo di un parco divertimenti risulta subito evidente come l’efficientamento energetico riguardi un’enorme quantità di aree: dalle centinaia di motori in uso per le attrazioni ai locali di ingresso per i visitatori, dall’illuminazione stradale alle UTA per il condizionamento dei ristoranti e delle attrazioni, dai locali dei servizi che servono l’intero parco alle palazzine uffici. Un parco divertimenti è una sorta di piccola città ed è caratterizzato da una notevole complessità, data dalla difficoltà di schematizzare qualsiasi processo ai minimi termini. Il presente studio di tesi di laurea triennale si pone l’obbiettivo di identificare i principali driver di consumo energetico del Parco Cinecittà World e di analizzarne i consumi al fine di trovare soluzioni di efficientamento energetico che possano essere applicati per migliorare la gestione dell’energia nel parco, portando a un effettivo risparmio. Durante il lavoro di tesi è stato inoltre sviluppato un software in collaborazione con 3BMeteo, che ha la funzione di monitorare i consumi del parco e generare automaticamente tutte le carte di controllo necessarie all’Energy Manager per poter trarre conclusioni relative alla gestione energetica del parco, passando per delle analisi di correlazione e di regressione rispetto ai principali driver identificati in fase di pre-analisi. Nel capitolo 2, "Energy management e audit energetici" viene analizzato l’andamento dei consumi energetici italiani negli ultimi anni e viene approfondito il tema della gestione dell’energia, sia dal punto di vista tecnico che normativo; in particolare viene trattato il tema degli SGE (Sistemi di Gestione dell’Energia) e viene analizzato il recente DL 102/2014 sull’efficienza energetica. Nel capitolo 3, "Parchi divertimento in Italia" si fornisce una panoramica sul settore dei parchi divertimento italiani; sono poi analizzati due casi di studio internazionali sul tema della gestione dell’energia nei parchi diverimento.


1.2 Possibilità di sviluppo

5

Nel capitolo 4, "Cinecittà World" l’attenzione è posta sul parco oggetto del caso di studio: Cinecittà World, presentando brevemente la storia del parco e studiandone la struttura e le caratteristiche principali. Segue un focus sulle quattro principali attrazioni. Nel capitolo 5, "Software per l’audit energetico" viene presentato il software per il monitoraggio dei consumi energetici, sviluppato appositamente per il presente lavoro di tesi. Il software, scritto in PHP e totalmente webbased, è un innovativo strumento di monitoraggio dei consumi energetici e di supporto all’analisi. Nello stesso capitolo vengono inoltre approfondite alcune possibilità di sviluppo del software stesso, sia a livello tecnico che commerciale. Nel capitolo 6, "Analisi dei consumi del parco" è illustrato il lavoro di analisi sul campo, introducendo la metodologia utilizzata e presentando i principali risultati del lavoro. In questo capitolo sono presenti la caratterizzazione dei consumi del parco, l’analisi di regressione che ha permesso - fra le altre cose - di stimare i consumi per l’anno 2015 e un benchmark con gli altri parchi divertimento in Italia. Nel capitolo 7, "Conclusioni" si riassumono le considerazioni fatte nel corso della tesi e vengono proposti alcuni possibili interventi, ponendo l’accento sul miglioramento del sistema di monitoraggio.

1.2

Possibilità di sviluppo

Il presente lavoro ha molteplici possibilità di sviluppo; alcune di queste sono state prese in considerazione e analizzate nelle conclusioni. Le due possibilità principali sono qui di seguito introdotte: Replicazione del prodotto - Servizio per altri parchi divertimento e parchi a tema - l’analisi dei consumi può essere agevolmente ripetuta su altri parchi italiani, perfezionando il software di analisi e centralizzando l’analisi dei dati in un’unica dashboard, che permetta confronti istantanei dei vari parchi con evidenti vantaggi - legati sostanzialmente a una maggiore conoscenza specifica della tipologia di impianto - in termini di possibilità di efficientamento su tutti i parchi che faranno parte di tale


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Chapter 1: Introduzione

iniziativa; Adattamento del prodotto - Servizio e incremento della scalabilità l’approccio utilizzato per questa analisi - supportata da un software installabile con budget ridotti - può essere adattato in modo da essere replicabile su vari tipi di impianti e a livello domestico. E’ possibile pensare a "moduli" aggiuntivi del software che permettano l’assolvimento di funzioni specifiche per l’analisi domestica e di specifici settori industriali.


Capitolo 2

La situazione energetica in Italia e l’energy management Prima di poter illustrare il lavoro di tesi è necessario introdurre la situazione energetica (a livello mondiale e nazionale) e il ruolo degli energy manager in questo contesto, approfondendo gli strumenti e le metodologie utilizzate. L’attenzione sul tema dell’energia è sempre maggiore, a causa di instabilità politiche negli stati esportatori di risorse e in virtù di un crescente interesse per la salvaguardia ambientale. Negli ultimi anni si è teso a valorizzare risorse energetiche prive di emissioni di CO2 , anche incentivando l’utilizzo diffuso delle cosiddette fonti rinnovabili e promuovendolo tramite campagne di sensibilizzazione che hanno portato queste tematiche in primissimo piano. Per avere un’idea della popolarità di queste tematiche in Italia negli ultimi anni si può analizzare il volume delle ricerche Google1 per parole collegate a esse. Tramite lo strumento per la determinazione dei volumi di ricerca AdWords Keyword Planner si scopre che: • 8100 persone al mese cercano la parola "risparmio energetico"; • 14800 persone al mese cercano la parola "fotovoltaico" e 18100 la combinazione di parole "pannelli fotovoltaici"; • 1900 persone al mese cercano la parola "minieolico" e 1000 la parola "microeolico" 1

Google è il principale motore di ricerca in Italia, con un market share del 96% [7]


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Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

Il risparmio energetico è un tema che deve essere necessariamento affrontato a livello mondiale; l’incremento di domanda di energia previsto nei prossimi anni per i paesi in via di sviluppo (Cina, India, Sud Est Asiatico e parti di Africa e America Latina) è secondo la IEA (International Energy Agency) in costante aumento (fig. 2.1).

Figura 2.1: Consumi previsti dalla IEA Affrontare questo tema solo a livello nazionale o europeo è sicuramente poco efficace; basti pensare che la sola Cina è al momento il primo paese al mondo per consumo interno lordo (2417,126 milioni di tep), prima ancora degli Stati Uniti (2216,32 milioni di tep) come mostrato in fig 2.2. Anche a livello di energia primaria prodotta la Cina sta diventando uno dei protagonisti a livello mondiale, anche con attenzione alle fonti rinnovabili: per l’anno in corso si prevede, secondo le stime della Deutsch Bank, che il Paese dovrebbe addirittura superare l’obiettivo dei 17,8 GW installati in impianti fotovoltaici per la fine dell’anno. A seguito di un lungo periodo in cui le emissioni di CO2 della Cina crescevano senza sosta, negli ultimi anni si sta assistendo infatti a un repentino cambio di politica energetica e ambientale del paese. Secondo la IEA il Paese soltanto nel 2014 ha tagliato le emissioni dello 0,8% ed è del 30 giugno 2015 la notizia dell’accordo con gli USA che prevede una ulteriore riduzione del 60-65% entro il 2030. L’aumento della domanda a livello mondiale e la crescente attenzione alle problematiche ambientali non possono essere però risolte solo con


9

Figura 2.2: Consumo interno lordo di energia nel mondo nel 2010, secondo ENEA

politiche di incentivazione delle fonti rinnovabili, che difficilmente possono riuscire da sole nell’intento di soddisfare la domanda mondiale, anche a causa della caratteristica aleatorietà di funzionamento. In aggiunta a questo risulta quindi necessario integrare lo sviluppo di nuove tecnologie per una produzione più efficiente e pulita di energia da fonti non rinnovabili con il risparmio energetico e la gestione ottimale dei consumi energetici. Un motivo in più per cui il risparmio energetico risulta fondamentale è il fatto che la crisi economico-finanziaria in alcuni paesi (fra cui l’Ita-


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Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

lia) abbia generato una flessione importante nella domanda di energia dal 2009 in poi; per paesi come l’Italia poter ridurre la domanda senza dover far ridurre la produzione e le attività è sicuramente fondamentale e può risultare una delle chiavi per evitare di entrare in un circolo vizioso e dannoso per l’economia del Paese. Un esempio virtuoso in questo contesto è sicuramente il Giappone, che risulta essere il paese più efficiente dal punto di vista energetico nel mondo industrializzato. Il Giappone infatti è riuscito ad aumentare la sua produzione del 40% consumando nel 2001 la stessa quantità di energia che consumava nel 1973 [16]. Il risparmio energetico può essere infatti ottenuto tramite diverse azioni, sia sul versante dell’utilizzo che della produzione [18].


2.1 L’energia in Italia

2.1

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L’energia in Italia

La situazione energetica in Italia è complessa e discussa e sta vivendo un sostanziale cambiamento a partire dai primi anni della crisi, che hanno indotto un repentino cambiamento dei trend di consumo soprattutto in ambito industriale. Per analizzare la situazione italiana ci si può rifare al Bilancio Energetico Nazionale (BEN) pubblicato ogni anno dal Ministero dello Sviluppo Economico (MiSE) [4]. Il Bilancio Energetico Nazionale permette di capire come viene prodotta l’energia e come viene utilizzata su base nazionale nell’arco di un anno; l’unità di misura utilizzata nel BEN, al fine di poter aggregare vettori energetici diversi, è il tep (tonellata di petrolio equivalente). 1 tep = 5347 kW h 1 tep = 1219, 51 m3gas−metano

(2.1)

Figura 2.3: Consumi Primari di Energia in Italia - BEN 2013 La principale informazione del BEN è il consumo primario di energia o di fonti primarie; altra informazione importante è costituita dai dati relativi ai consumi finali di energia. I consumi finali di energia comprendono i consumi del settore civile, dei trasporti, dell’agricoltura, dell’industria, gli usi non energetici e i bunkeraggi. L’attività di bunkeraggio consiste nel rifornimento dei prodotti petroliferi alle navi per i propri consumi (motore di propulsione e motori per la produzione dell’energia di bordo).


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Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

Come si nota nel grafico in fig 2.3 che segue il trend è stato crescente fino al 2005, con un calo repentino nel 2009 e un minimo nel 2013 (ultimo anno per cui è disponibile il BEN) L’Italia nel 2013 è tornata ai livelli dei primi anni ’90, anche se oggi si ha una maggiore differenziazione delle fonti di energia e delle tecnologie di produzione utilizzate, in virtù degli incentivi per l’installazione di impianti fotovoltatici e eolici che hanno portato l’Italia a essere uno dei paesi trainanti in Europa in quanto a potenza installata. Se poi analizziamo i consumi primari del 2013 per fonti (compresi quindi i consumi per la produzione di energia elettrica) si scopre che la situazione italiana è particolare (2.4).

Figura 2.4: Consumi Primari di Energia per Fonte in Italia - BEN 2013 Il petrolio e il gas naturale restano divisi equamente, a causa di precise scelte economico-politiche fatte negli anni in Italia; le rinnovabili sono ormai arrivate a coprire il 18% dei consumi primari, anche grazie alla grande tradizione dell’idroelettrico che il nostro paese ha dal secolo scorso. Risulta molto interessante poi prestare attenzione all’andamento dei consumi finali per fonte (fig. 2.5), che riescono a dare una panoramica


2.1 L’energia in Italia

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Figura 2.5: Consumi Finali di Energia per Fonte in Italia - BEN 2013 ancora più precisa dell’andamento delle rinnovabili. La prima cosa che salta all’occhio è il calo repentino dei consumi di petrolio a partire dagli anni della crisi energetica; la produzione interna e le importazioni di energia elettrica restano pressoché costanti nel tempo e le energie rinnovabili crescono a ritmi interessanti, ma restano marginali (circa il 5% del mix energetico complessivo) per la copertura dei consumi finali. In un panorama di flessione così accentuata come quello attuale la figura dell’energy manager e la gestione attenta dei consumi energetici risultano fondamentali, probabilmente chiavi per una competitività a livello internazionale.

2.1.1

Gli incentivi in Italia

A seguito di una politica di incentivazione del fotovoltaico, l’Italia ha intelligentemente spostato l’attenzione sul supporto al risparmio energetico, sia a livello domestico che aziendale. Con la legge di stabilità del 2015 (legge 23 dicembre 2014, n. 190) è stata prorogata fino al 31 dicembre 2015, nella misura del 65%, la detrazione fiscale per gli interventi di riqualificazione energetica degli edifici, estendendo inoltre l’agevolazione ad altre due tipologie di interventi:


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

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• schermature solari, nel limite di 60.000 e ; • impianti di climatizzazione invernale dotati di generatori di calore alimentati da biomasse combustibili, nel limite di 30.000 e Un altro importante strumento, introdotto con i decreti ministeriali del 20 luglio 2004, è costituito dai Titoli di Efficienza Energetica (TEE), noti come certificati bianchi. Il meccanismo prevede l’attribuzione di titoli in seguito alla realizzazione di interventi di efficienza eneretica. Secondo la normativa tutti i distributori di energia elettrica e gas con più di 50.000 clienti sono obbligati a dotarsi di certificati bianchi sulla base del loro consumo rispetto al totale nazionale; esistono 8 diversi tipi di TEE, in base al tipo di intervento di efficientamento corrispondente e il loro valore si attesta intorno ai 100 e a certificato, variabile sulla base della tipologia. Sul versante delle emissioni CO2 sono stati invece introdotti i certificati neri, titoli che danno diritto a quote di emissione di CO2 alle aziende che impiegano impianti di combustione con potenza calorifica di combustione superiore ai 20 MW. Un’importante tipologia di certificati è costituita dai RECS (Renewable Energy Certificate System); questi certificati sono legati alla produzione autonoma di energia elettrica e vengono emessi al raggiungimento di una produzione annuale di 1 MWh. I RECS hanno un mercato di 18 Paesi.

2.2

Introduzione all’energy management

Con l’art.19 della Legge 10/1991 (Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia [9]) viene introdotta in Italia la figura dell’Energy Manager, indispensabile per aziende di grandi dimensioni. L’articolo in questione, intitolato Responsabile per la conservazione e l’uso razionale dell’energia obbliga a comunicare annualmente al Ministero dell’Industria del Commercio e dell’Artigianato il nominativo del responsabile per la conservazione e l’uso razionale dell’energia: • tutte le industrie con consumi energetici annui superiori ai 10.000 tep;


2.2 Introduzione all’energy management

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• tutte la aziende di settore civile, terziario e trasporti che superino una soglia di consumo di 1.000 tep/anno; Un consumo annuo di 10.000 tep equivale a circa 1,2 milioni di m3 di gas naturale all’anno o 5,3 GWh di energia elettrica all’anno. Gli energy manager in Italia "[...] individuano le azioni, gli interventi, le procedure e quanto altro necessario per promuovere l’uso razionale dell’energia, assicurano la predisposizione di bilanci energetici [...] 2 ". L’energy manager può essere un consulente esterno, un dirigente a capo di un gruppo di persone di estrazione tecnica o un tecnico interno; l’unico caso in cui non è prettamente necessario che l’energy manager sia un tecnico è il secondo, in quanto potrebbe essere anche un dirigente di alto livello affiancato da tecnici che lo aiutino nelle scelte relative alle politiche energetiche.

Figura 2.6: Confronto fra consumi in ktep e energy manager per le regioni italiane 2

art.19 DL 10/91, comma 3


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

16

Gli energy manager attivi in Italia nel 2013 erano 2.736 [22] e sono maggiormente attivi in Lombardia, Emilia Romagna, Veneto, Piemonte, Toscana e Lazio; si può notare inoltre come il numero di Energy Manager sul territorio non corrisponda necessariamente ai consumi energetici della regione, come si evince dall’immagine in fig. 2.6. Nella tabella 2.1, ottenuta elaborando i dati delle due immagini di cui sopra, si può vedere come i consumi dei soggetti obbligati per legge ad assumere energy manager sia in relazione con il numero di energy manager per tali soggetti; il Lazio è la regione in assoluto con la maggiore mole di consumi per energy manager (186 ktep/energy manager, circa 122 ktep/energy manager in più della media nazionale). Il dato relativo ai consumi per ogni Energy Manager è poi visualizzabile in figura 2.7.

Consumi per Energy Manager in Italia 200

187 167

Consumi/EM [kTep]

150 114 100

100 65 50

65 49 38 34 34

25 22 21 19 17 15 15 15 14 14

6

4

L Sa azi rd o Lo egn m ba a rd ia Si ci Um lia br i M a ol ise Li gu To ria sc Pi an em a Fr iu on li Ve V te e n n e E e z Tr mili ia G to en a tin Ro iulia o ma Al g to na Ad ig Pu e gl Ab ia ru z M zo ar Ba ch si e Ca lica m ta pa n Va Cal ia lle abr d’ ia Ao st a

0

Figura 2.7: Gli energy manager in Italia

I soggetti nominati responsabili vengono inseriti nell’elenco gestito dalla FIRE, disponibile online sul sito http://em.fire-italia.org.


2.3 L’Audit di efficienza energetica

Lazio Sardegna Lombardia Sicilia Umbria Molise Liguria Toscana Piemonte Veneto Friuli Venezia Giulia Emilia Romagna Trentino Alto Adige Puglia Abruzzo Marche Basilicata Campania Calabria Valle d’Aosta TOTALE

Numero di EM in Soggetti Obbligati 116 30 418 44 25 6 33 104 136 139 59 187 43 45 32 26 12 52 13 11 1531

Consumi dei Soggetti Obbligati [ktep] 21670 5010 47497 4401 1222 228 1129 3496 3352 3111 1217 3466 725 697 481 390 169 729 84 39 99113

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Consumi / EM

Diff. dalla Media

186,81 167,00 113,63 100,02 48,88 38,00 34,21 33,62 24,65 22,38 20,63 18,53 16,86 15,49 15,03 15,00 14,08 14,02 6,46 3,55 64,74

122,07 102,26 48,89 35,29 -15,86 -26,74 -30,53 -31,12 -40,09 -42,36 -44,11 -46,20 -47,88 -49,25 -49,71 -49,74 -50,65 -50,72 -58,28 -61,19

Tabella 2.1: Energy manager per regione

2.3

L’Audit di efficienza energetica

Alla base di qualsiasi intervento volto a migliorare l’efficienza energetica di un’organizzazione deve esserci sicuramente un preciso audit di efficienza energetica. L’audit di efficienza energetica è uno strumento che permette di analizzare in modo più o meno approfondito la situazione al t0 di un’organizzazione, per quanto riguarda l’efficienza energetica; conoscere la base di riferimento e avere informazioni sul comportamento degli impianti rispetto ai diversi energy driver permette di programmare più facilmente interventi mirati e


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Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

di verificarne la reale efficacia, riducendo al minimo le sorgenti di interferenza. L’audit è un processo di verifica, monitoraggio e analisi dell’utilizzo dell’energia e prevede la realizzazione di un report tecnico finale che permetta di avere una panoramica completa e chiara dell’andamento dei consumi energetici dell’impresa, proponendo una serie di azioni che potrebbero essere effettuate nell’ottica di una razionalizzazione dei consumi. Gli audit possono essere di diversi tipologie, sostanzialmente in base al livello di approfondimento; Beretta, De Carlo, Introna e Saccardi ne identificano sostanzialmente tre: 1. Audit preliminare basato su dati esistenti e su valutazioni macroscopiche; 2. Audit dettagliato standard finalizzato a una quantificazione più precisa dei consumi energetici e basato su campagne di misura specifiche; 3. Audit basato sulla simulazione computerizzata che prevede lo sviluppo di un modello in grado di replicare il funzionamento del sistema energetico, nel quale si tenga conto di aspetti interni ed esterni Per far sì che l’audit porti i risultati sperati è fondamentale che ci sia la collaborazione delle parti interessate, in modo tale da ottenere velocemente i dati necessari a un’analisi del giusto grado di approfondimento e da poter effettuare test per validare le ipotesi elaborate nel corso dell’audit. Oltre alle campagne di misurazioni può essere infatti molto utile avviare campagne di interviste ai tecnici e al management dell’impresa, identificando in questo modo le esigenze dell’impresa in termini di energia e gli eventuali problemi di comunicazione/reperimento dei dati che si potrebbero incontrare in corso d’opera. Il report in cui culmina l’audit energetico deve, come già detto, presentare anche una serie di proposte di interventi volti a migliorare l’efficienza energetica del sito o dell’intera organizzazione; è importante in questo caso integrare un’analisi economica al report, classificando gli interventi in base alla reale fattibilità economica e evidenziando subito i risparmi ottenibili a fronte degli investimenti richiesti e le tempistiche di rientro.


2.3 L’Audit di efficienza energetica

19

Il processo per la realizzazione di un audit energetico deve avere un livello di approfondimento crescente, che parte da una valutazione d’insieme qualitativa e arriva a un’analisi approfondita e totalmente quantitativa, mediante un approccio top-down. E’ importante inoltre che l’audit sia il più possibile modulare, ovvero che possa comporsi in più parti non totalmente dipendenti l’una dall’altra; questa esigenza nasce dal fatto che in base all’impresa che si sta analizzando le tempisitiche per acquisire dati e condurre test possono essere totalmente diverse e tutto ciò rende impossibile definire una sequenza precisa di azioni; risulta quindi fondamentale definire una metodologia precisa e poi progettare le modalità operative per ogni singolo caso. Un esempio è relativo alle checklist e ai documenti di lavoro: gli schemi per questo tipo di documenti per gli audit energetici vengono preparati generalmente dopo una prima fase di avvio dell’audit durante la quale sono stati raccolti i primi dati qualitativi e sono state condotte le prime interviste e le prime analisi preliminari. L’auditor è inoltre chiamato a dialogare con una grande quantità di figure professionali diverse all’interno dell’impresa: dal top management ai tecnici, dal responsabile finanziario al responsabile degli acquisti; è quindi assolutamente fondamentale che sappia comunicare in modo chiaro e che produca documenti comprensibili anche a chi non è un tecnico esperto di energy management, definendo gli obbiettivi e la road map in modo che sia facilmente comprensibile da tutti e di semplice attuazione e monitoraggio. Per fare ciò l’auditor può comporre la sua analisi utilizzando grafici di facile interpretazione, per esempio: • grafici a radar per identificare le possibilità di intervento; • grafici a barre per la ripartizione dei consumi in fasce orarie; • diagrammi di Sankey per la visualizzazione dei flussi energetici; Può essere molto importante cercare di condensare già nelle prime pagine del report le conclusioni e un breve overview della metodologia e delle osservazioni fatte, in modo da semplificarne la lettura e rendere ancora più chiaro il documento. Anche le migliori analisi, se non comunicate corretta-


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

20

mente, rischiano di non portare i risultati sperati perché non comunicate correttamente.

2.3.1

L’importanza della comunicazione

Uno degli ostacoli più grandi nella realizzazione di un audit è senza dubbio la gestione della comunicazione interna al fine di ottenere i dati e le informazioni rilevanti velocemente e in modo preciso. Allo stesso modo la comunicazione risulta importante nella comunicazione dei risultati dell’audit per far sì che le proposte di intervento vengano prese seriamente in considerazione e implementate. A questo fine è importante sin da subito l’appoggio dei vertici aziendali o dei responsabili tecnici, in modo da poter avere sempre i dati necessari al momento giusto. Il lavoro di auditing deve essere caratterizzato da un continuio scampio di informazioni fra l’azienda e l’energy manager (o il team preposto a seguire l’audit). Sempre a livello comunicativo è importante assicurare una chiara comunicazione interna nel team per l’audit e far sì che ogni documento prodotto sia facilmente reperibile in un secondo momento e organizzato secondo degli standard. A questo fine è utile quindi definire dei protocolli di comunicazione chiari a tutto il team, preparando contestualmente dei documenti standard per la raccolta dei dati e per la visualizzazione di questi; un utile strumento a questo fine può essere un software dedicato come quello descritto in questo lavoro di tesi. L’ausilio di un software dedicato permette infatti di: • presentare i dati in maniera comprensibile e immediata mediante tecniche di data visualization3 ; • ottenere una struttura di dati coerenti fra loro; • rendere accessibili a tutti i dati in qualsiasi momento, con diversi livelli di permessi. 3

Le Data Visualization, oggi sempre più discusse grazie all’avvento dei Big Data, sono un insieme di tecniche per la rappresentazione di grandi moli di dati e per la creazione di cruscotti di controllo comprensibili e immediati


2.3 L’Audit di efficienza energetica

2.3.2

21

Tecniche di analisi dei consumi energetici

Una prima impostazione del lavoro di audit può essere condotta mediante tecniche di analisi che permettono di avere una visione d’insieme sul funzionamento dell’impianto e sui flussi energetici che lo caratterizzano. In seguito a una prima raccolta dei dati, che può essere effettuata mediante letture da contatore, telelettura, misure in situ con pinze amperometriche e altri strumenti preposti alla misurazione della corrente è possibile elaborare carte che permettano di avere una visione iniziale chiara dei consumi e dei flussi. Alcune importanti tipologie di tecniche che possono essere agevolmente performate in prima battuta sono: Analisi dei consumi per fascia oraria Ripartire i consumi per fascia oraria può essere un primo metodo di analisi per fornire indicazzioni di intervento e per valutare la struttura tariffaria del contratto in essere nell’azienda. L’analisi per fascia oraria (esempio in fig. 2.8 permette inoltre di individuare eventuali anomalie nei consumi e avere delle prime inforazioni su un eventuale carico di base molto altro (identificabile poi con precisione mediante delle analisi di regressione).

Figura 2.8: Esempio di analisi dei consumi per fascia oraria.

Mappe di consumo Sono uno strumento che permette di analizzare velocemente gli orari e del


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

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giorno o i giorni del mese in cui si registrano i maggiori consumi. Possono essere implementate facilmente mediante la formattazione condizionale di un foglio di calcolo. In fig. 2.9 è stato riportato un esempio di mappa di consumo, relativo al mese di gennaio 2015 nel parco Cinecittà World e utilizzata per valutare l’andamento dei consumi nella giornata.

Figura 2.9: Esempio di mappa di consumo, le aree più tendenti al rosso rappresentano gli orari a consumo maggiore.

2.3.3

Tecniche di caratterizzazione energetica

In ogni audit è importante impostare un’attività di monitoraggio e misura che segua uno standard e sia quindi implementabile sempre allo stesso modo. Per fare ciò si impostano modelli che prevedono solitamente i seguenti passi: 1. previsione dei consumi a partire dal passato e realizzazione di un modello; 2. controllo del modello su un passato recente a partire dagli scostamenti e valutazione dei risultati; 3. implementazione di soluzioni per il miglioramento del modello previsionale. L’obbiettivo della tesi consiste nel caratterizzare il sistema mediante un modello che permetta di prevedere il comportamento dello stesso e quindi i consui energetici futuri.


2.3 L’Audit di efficienza energetica

23

Sulla base di una prima analisi qualitativa del sistema si procede quindi a ipotizzare una serie di possibili energy driver4 . Ovviamente sarà tanto più facile determinare i possibili driver quanto il processo sarà determinabile dalla fisica di processo. Una volta ipotizzati alcuni possibili driver è possibile scegliere un set di principali valori da testare (qualora non siano facilmente determinabili) tramite analisi di correlazione con coefficienti come quello di Pearson. L’obbiettivo consiste poi nel ricondursi a un’equazione che leghi i consumi agli energy driver, per esempio: E = E0 + f1 (α) + f2 () + .. + fn (ω)

(2.2)

Per fare ciò ci si serve dell’analisi di regressione; questa può essere di più tipi, in base al tipo di equazione cercata: • lineare/non lineare; • a singola variabile/multivariata. Il caso più semplice è costituito dalla regressione lineare [24] a singola variabile, che permette per esempio di descrivere la relazione sistemi che abbiano per esempio una relazione semplice fra produzione e consumi o fra temperatura esterna e consumi. Il caso più classico si ha con le relazioni di consumo che si riscontrano spesso in strutture o aziende per le quali i consumi sono collegati essenzialmente alla climatizzazione; in quei casi i consumi sono generalmente facilmente riconducibili a un parametro, detto grado giorno. Il grado giorno GGj del giorno j-esimo è definito come: GGj = |Ti − Test,mid |

(2.3)

Dove Ti è la temperatura interna desiderata nell’edificio (es. 20o C) e Test,mid la temperatura esterna media per quel giorno. Sostanzialmente il grado giorno esprime la differenza di temperatura media fra interno ed esterno; si parla spesso inoltre di gradi giorno freddi (per il riscaldamento invernale) e gradi giorno caldi (per il raffrescamento estivo), visto che i sistemi di condizionamento posso avere rendimenti diversi in estate e inverno e quindi può essere conveniente condurre analisi separate, per una 4

parametri esprimibili in cifre a cui sono legati consumi energetici


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

24

migliore caratterizzazione energetica. L’energia richiesta dal sistema di riscaldamento è esprimibile in funzione dei gradi giorno come: X X X Qrisc = F · ( Ui Ai + Nl Vl ρl cp ) · 24h · GGj − Qsole − Qint (2.4) Dove: • Nl è il numero di ricambi d’aria orari; • Vl è il volume da condizionare; • ρl è la densità dell’aria; • Ui , il coefficiente globale di scambio termico dell’edificio; • Ai , la superficie delle pareti; • F, un fattore di corrispondenza dei gradi giorno, funzione del numero di ore di riscaldamento e dell’inerzia terica dell’edificio. Questo fattore è reperibile in tabella o mediante grafici; • Qsole il calore trasmesso per irraggiamento dal solo; • Qint il calore prodotto internamente al sistema. Il termine Nl , Vl ρl rappresenta la portata d’aria. Considerando costanti gli ultimi due termini, l’equazione di cui sopra è una retta e la caratterizzazione del sistema può essere effettuata mediante regressione lineare a singola variabile. In riferimento alla figura 2.10 si può pensare di avere in ascisse i gradi giorno e in ordinate l’energia consumata. L’intercetta a rappresenterà quindi il carico di base, ovvero l’energia richiesta nel caso in cui la differenza fra interno ed esterno sia nulla. Sarà compito del auditor dare una spiegazione fisica a questo fatto oppure performare una regressione che tenga conto anche di altri driver non presi in considerazione. Nel caso in cui invece la retta di regressione abbia un’intercetta negativa, quindi una parte di retta vada nel quarto quadrante, è bene non


2.3 L’Audit di efficienza energetica

25

Figura 2.10: Esempio di regressione lineare per la quale si ha intercetta negativa: in questo caso il tratto con gradi giorno da 0 a 1 viene ricondotto a una retta a consumo costante pari a 0 kWh. considerare tale parte di retta, poiché senza alcuni significato fisico. Si usa quindi trasformare tale parte di retta in una retta dall’equazione: Ec = 0

(2.5)

L’interpretazione diventa semplice: non è richiesta energia ai sistemi di condizionamento finché la differenza di temperatura non raggiunge una certa soglia e solo dopo tale soglia questi vengono accesi. L’analisi può essere poi estesa più variabili, come più esaustivamente spiegato nel capitolo relativo al software per il monitoraggio dei consumi.

2.3.4

Le carte di controllo

La caratterizzazione di un sistema energetico mediante analisi di regressione non è utilizzata solo per fini previsionali, ma anche con lo scopo di assicurare un sistema di monitoraggio e controllo efficiente e immediato. Una volta che si ha in mano un modello per la caratterizzazione di un sistema energetico è bene tenere a mente che questo può perdere efficacia


26

Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

nel tempo, per un cambiamento di funzionamento iniziale o semplicemente per errate assunzioni, che possonoe essere però corrette nel tempo. A questo fine vengono utilizzate generalmente due tipologie di carte di controllo. • carta CUSUM; • carta di controllo per scostamenti. La carta CUSUSM, o delle somme cumulate dei residui in funzione del tempo si costruisce considerando, per il j-esimo dato della serie temporale, la quantità: Sj =

j X (yi − yi,atteso ) = Sj−i + yi − yi,atteso

(2.6)

i=1

Dove yi è il valore assunto dai consumi e yi,atteso il valore atteso per quello stesso istante temporale secondo la regressione.

Figura 2.11: Esempio di CUSUM, generata con il software sviluppato per il presente lavoro di tesi. La CUSUM ha l’importante caratteristica di "tenere in memoria" gli scostamenti dalla regressione registrati nel tempo. Il grafico della CUSUM oscillerà intorno al valore medio nullo finché la regressione risulterà valida e si allontanerà da questi nel momento in cui la regressione non sarà più


2.3 L’Audit di efficienza energetica

27

valida. In figura 2.11 si vede una CUSUM che nel primo periodo ha validità e poi si allontana dallo zero. La carta degli scostamenti è concettualmente simile alla CUSUM, ma serve a notare i periodi in cui si hanno avute variazioni nel comportamento del sistema. Prevede di rappresentare gli scostamenti dal valore atteso per ogni intervallo temporale su un grafico in cui sia definita una "banda di controllo", ovvero una fascia degli scostamenti dai consumi attesi entro la quale non si ritiene che non sia necessario effettuare controlli. Si può pensare che sia di sicuro interesse implementare in un software, del tipo di quello presentato nel presente lavoro di tesi, una funzione per cui si attivino degli alert in corrispondenza dell’uscita dei consumi da tale banda di controllo. I già immediati cruscotti di controllo e monitoraggio dei consumi potrebbero essere così ancora più facili da consultare. Si potrebbe per esempio fare in modo che l’energy manager e il top management dell’azienda per cui il software sia attivo vengano automaticamente contattati via email nel momento in cui si esca dalla banda di controllo o nel momento in cui la CUSUM cambi improvvisamente pendenza, allontanandosi dalla linea dello zero.

2.3.5

Esempi di indici per il monitoraggio e il confronto

Tramite i dati raccolti nell’audit e tramite le tecniche già spiegate è sicuramente possibile formulare ipotesi e conclusioni che diano la possibilità di implementare miglioramenti nel rendimento del sistema energetico e portino a un risparmio energetico sostanziale. Tuttavia, al fine di: • avere una visione capillare del sistema; • monitorare l’andamento dello stesso; • permettere il confronto con altri sistemi dello stesso tipo è possibile definire degli indici caratteristici che permettano di avere un cruscotto di monitoraggio che sia allo stesso tempo immediato e dettagliato. Gli indici devono essere SMART, ovvero:


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

28

• Specific l’oggetto della misura dell’indice deve essere chiaro; • Measurable l’acquisizione del valore dell’indice deve essere semplice. Il processo di misura deve essere ben definito e ripetibile da altri operatori; • Achievable l’indice deve essere posto in modo tale da essere ottenibile con ciò che si ha effettivamente a disposizione; • Realistic gli obbiettivi di miglioramento sugli indici devono essere realistici e raggiungibili; • Time Related è preferibile poter collocare l’andamento dell’indice nel tempo in modo da valutarne l’andamento. Si riportano qui di seguito alcuni esempi di indici; è poi responsabilità dell’energy manager scegliere i più adatti o crearne di nuovi: E0 • incidenza della quota fissa di consumo: If issa = E0 +f (α) , generalmente si deve tendere ad avere un consumo che sia il più possibile legato a un parametro variabile e possiblmente connesso ai ricavi aziendali;

• indice di consumo nominale: VC = CV0 + c1 che esprime il consumo in relazione all’unità di prodotto. Può essere utilizzato per affiancare l’indice della quota fissa di consumo; • indicatore di budget: IBU DGET = (EC − EB )/EB che mette in relazione i consumi previsti (EB ) e i consumi a consuntivo (EC ) fornendo così indicazioni sulla bontà del modello assunto; • il rapporto fra consuo energetico e addetto: Iaddetti = EC /A; • l’indice di consumo elettrico per unità di superficie (ICES); • l’indice di consumo termico per unità di volume e grado giorno (ICTV).

2.3.6

La metodologia AHP per la determinazione delle priorità di intervento

Una volta definite le possibilità di intervento è importante definire una priorità. Questo può essere senza dubbio fatto per via assolutamente qualitativa, ma esistono strumenti analitici che permettono di ottenere una


2.3 L’Audit di efficienza energetica

29

valutazione delle priorità quando più oggettiva possibile. Un metodo classico e veloce consiste nel calcolare una sorta di ROI (Ritorno sull’Investimento) di ogni intervento in un arco di tempo accettabile; questo metodo rischia di essere però assolutamente parziale e limitato al singolo criterio economico. Inoltre è legato strettamente all’arco di tempo scelto e questo di solito viene fatto a valle di valutazioni soggettive, con ovvie ripercussioni sull’intera analisi. Si introduce così l’Analytic Hierarchy Process (AHP) [19], una metodologia per l’analisi multicriterio. In una prima fase si procede a scomporre il problema in obbiettivo finale, obbiettivi e sotto-obbiettivi, magari con una rappresentazione ad albero che permetta di effettuare considerazioni e successivamente comunicare il tutto nel report. Tramite l’identificazione degli obbiettivi è possibile definire con chiarezza i criteri, che potranno essere utilizzati per costruire una matrice di confronti a coppie: 

a11  ...   a1m   ... a1n

 ... an1 ... ...    ... anm   ... ...  ... ann

(2.7)

Dove i termini indicano il peso relativo di un fattore rispetto all’altro (es. aji rappresenta il peso del criterio j rispetto al criterio i). La valutazione dei pesi viene di solito ottenuta tramite la "Scala semantica di Saaty", in tab. 2.2. Ogni elemento può essere poi scritto come: aij = Per cui si ha aik akj =

wi wj

wi wj wi = = aij wk wj wj

(2.8)

(2.9)

La matrice può essere riscritta in questo modo con i pesi relativi w; per ottenere da questa il vettore w ~ dei pesi associati ai vari criteri è necessario risolvere il sistema: Aw = λw (2.10)


30

Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management aij 1 3 5 7 9 2,4,6,8

Definizione Uguale Importanza Importanza debole di uno rispetto all’altro Essenziale o forte importanza Importanza fortissima Importanza assoluta o subordinazione Valori intermedi

Tabella 2.2: Scala Semantica di Saaty ovvero ottenere l’autovalore massimo e l’autovettore associato a tale autovalore; normalizzando l’autovettore così ottenuto in modo che la somma dei valori sia uguale a 1 si ottiene il vettore delle priorità. Risulta poi necessario valutare la consistenza della matrice, poiché è facile che chi compila la matrice non mantenga una coerenza di giudizio durante tutta la valutazione; a tal fine si definisce l’indice di consistenza CI (Consistency Index ) che permette di ottenere gli scarti fra i rapporti wi e wj .ì e le stime aij . CI =

λmax − n n−1

(2.11)

L’indice di consistenza CI viene rapportato all’indice RI (Random Index ) ottenendo il rapporto di consistenza CR (Consistency Ratio): CR =

CI RI

(2.12)

I valori dell’indice RI sono tabulati e vengono calcolati al computer effettuando la media dei valori di CI di numerose matrici reciproche dello stesso ordine. Un valore di CR inferiore di 0,1 è considerato ammissibile, al di sopra di tale valore la valutazione deve essere ripetuta, anche solo parzialmente. Una volta determinati tutti i pesi locali si passa al calcolo dei pesi globali delle azioni, applicando il principio di composizione gerarchica (Saaty, 1980). I pesi locali di ogni elemento vengono moltiplicati per quelli dei


2.4 SGE – Sistemi di gestione dell’energia

31

corrispondenti elementi sovraordinati e i prodotti così ottenuti sono sommati. Le azioni preferibili saranno quelle con pesi globali maggiori.

2.4

SGE – Sistemi di gestione dell’energia

L’energy manager può assumere il ruolo di responsabile del sistema di gestione dell’energia aziendale, introdotto con la UNI CEI EN ISO 50001:2011. Un sistema di gestione è un complesso di azioni gestionali programmate e coordinate e di documentazione chiara e comprensibile, inserito in una struttura organizzativa e gestionale in cui ruoli, risorse e processi sono ben definiti. La norma ISO (e di conseguenza la UNI) definisce diversi sistemi di gestione (per esempio 9001 per la qualità, 14001 per la gestione ambientale, 27000 per la sicurezza delle informazioni) e ha recentemente introdotto anche un sistema di gestione per l’energia (SGE). Come gli altri sistemi di gestione, anche il sistema di gestione per l’energia si basa su un approccio che nasce dal Ciclo di Deming (PDCA): 1. Plan: pianificazione delle azioni; 2. Do: implementazione delle azioni di cui al punto 1; 3. Check: verifica dei risultati delle azioni implementate; 4. Act: applicazione su più larga scala delle azioni testate e miglioramento delle stesse, seguita dall’inizio di un nuovo ciclo, in un processo di continuo miglioramento, supportato dal miglioramento delle conoscenze e dalla costruzione di uno storico. Lo standard ISO 50001 richiede la promozione dell’efficienza energetica lungo tutta la catena di produzione e di distribuzione e che venga richiesta anche ai propri fornitori; in questo modo il prodotto finale è idealmente frutto di una catena ad alta efficienza energetica. La norma si articola in 4 punti: Introduction 1 Scope 2 Normative References


32

Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

3 Terms and definitions 4 Energy management system requirements 4.1 General requirements 4.2 Management responsability 4.2.1 Top Management 4.2.2 Management Representative 4.3 Energy policy 4.4 Energy Planning 4.4.1 General 4.4.2 Legal obligations and other requirements 4.4.3 Energy review 4.4.4 Energy Baseline 4.4.5 Energy performance indicator 4.4.6 Energy objectives, energy targets and energy management action plans 4.5 Implementation and operation 4.5.1 General 4.5.2 Competence training and awareness 4.5.3 Communication 4.5.4 Documentation 4.5.5 Operational control 4.5.6 Design 4.5.7 Procurement of energy services, prducts, equipment and energy 4.6 Checking 4.6.1 Monitoring, measurement and analysis 4.6.2 Evaluation of compliance with legal requirements and other requirements 4.6.3 Internal audit of the energy management system 4.6.4 Nonconformity, corrective action and preventive action 4.6.5 Control of records 4.7 Management Review 4.7.1 General 4.7.2 Inputs to management review 4.7.3 Outputs from management review E’ interessante notare come vengano assegnati compiti specifici al Top Management (Punto 4.2.1 della ISO 50001 ), che deve assicurarsi di allocare alla gestione dell’energia le giuste risorse e sincerarsi che gli obbiettivi


2.4 SGE – Sistemi di gestione dell’energia

33

vengano stabiliti e controllati. La norma prevede inoltre la stesura dei documenti relativi alle Energy Policy e dell’Energy Planning, identificando gli elementi-chiave che devono essere toccati dalla pianificazione della gestione energetica dell’azienda. Sempre secondo la ISO 50001 viene identificato il ruolo delle ESCo (Energy Service Companies) in questo frangente; queste compagnie possono certificarsi tramite la norma italiana UNI CEI 11352 e devono operare seguendo un iter come quello che segue: 1. svolgimento di un audit energetico preliminare; 2. definizione delle azioni da svolgere per l’efficientamento; 3. verifica dell’esito di tali azioni. Le ESCo devono avere in organigramma un responsabile con adeguata competenza nella gestione dell’energia e dei mercati energetici e un tecnico con adeguata competenza di progettazione nelle aree di intervento della ESCo; queste due figure possono essere in realtà la stessa persona, che è idealmente un Esperto in Gestione dell’Energia (EGE), figura che ingloba tutti i requisiti di entrambi i ruoli, secondo la UNI CEI 11339. L’EGE è delineato dalla suddetta norma rispetto ai suoi compiti e competenze e può essere riconosciuto tale secondo tre modalità, elencate in ordine crescente rispetto alla garanzia sulla competenza offerta e fermo restando che l’EGE è certificato solo se riconosciuto mediante la terza modalità: 1. autovalutazione; 2. valutazione dell’azienda presso cui lavora; 3. processo di certificazione terzo. Come succede anche per altri sistemi di gestione (per esempio il noto sistema per la gestione della qualità definito dalla ISO 9001, che vede oltre 90.000 certificati in Italia), anche il SGE della ISO 50001 può essere applicato dall’organizzazione solo per conseguire benefici interni ed esterni che può portare, senza ottenere una vera e propria certificazione che ancora


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

34

non è imposta. Il processo per ottenere la certificazione ISO 50001 per un’azienda passa per i seguenti step 5 : • definizione dello scopo e del campo di applicazione del SGE; • nomina di un rappresentante della direzione e creazione di un gruppo di lavoro che possa essere supportato dal top management; • valutazione di eventuali fabbisogni formativi tecnici, normativi o gestionali; • sviluppo del SGE secondo i requisiti richiesti dalla norma; • sviluppo della documentazione necessaria a supportare il funzionamento del SGE e a comunicarlo all’interno dell’organizzazione; • applicazione del SGE per un primo periodo di prova; • valutazione della possibilità di sottoporsi a un’analisi preliminare dell’Organismo di Certificazione, per colmare eventuali carenze prima della valutazione formale; • richiesta dell’audit esterno di certificazione e eventuale implementazione di azioni correttive; • ottenimento del Certificato che attesta la certificazione del SGE aziendale; • revisione di controllo annuale e rinnovo triennale.

2.5

Il DL 102/2014

Il 19 luglio 2014 è entrato in vigore il Decreto Legge 102/2014 “Attuazione della direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, che modifica le direttive 2009/125/CE e 2000/30/UE e abroga le direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE ”, che prevede l’attuazione di una serie di misure per migliorare l’efficienza energetica delle organizzazioni, al fine di ridurre del 20% i consumi di energia primaria entro il 2020 (gli obbiettivi del cosiddetto pacchetto clima energia 20-20-20 varato dalla UE nel 2009). 5

Progettare e Gestire l’Efficienza Energetica – Vito Introna, Flavio Beretta, Filippo De Carlo, Daniele Saccardi


2.5 Il DL 102/2014

35

Alcuni articoli del decreto risultano particolarmente interessanti poiché introducono novità sostanziali per l’energy management e la gestione dei consumi energetici in Italia; in particolare gli articoli 5 e 6 sugli interventi per la Pubblica Amministrazione e l’Articolo 8 rivolto alle grandi imprese. Fra il 2014 e il 2020, secondo gli articoli 5 e 6, dovranno essere realizzati interventi sugli edifici coperti della PA che permettano il miglioramento dell’efficienza energetica di tali edifici di un valore del 3% annuo o che, in alternativa, portino a un risparmio totale fra il 2014 e il 2020 di almeno 40 ktep. Nell’acquisto di nuovi immobili le PA dovranno attenersi ai requisiti minimi descritti nell’Art. 1 del decreto. L’articolo 8, “Diagnosi energetiche e sistemi di gestione dell’energia”introduce invece obblighi per le grandi imprese, che dovranno realizzare diagnosi energetiche mediante soggetti certificati entro il 5 dicembre 2015 e successivamente ogni 4 anni. Le imprese che ricadono nell’obbligo di diagnosi energetica sono “[. . . ] le imprese iscritte nell’elenco annuale istituito presso la Cassa Conguaglio per il settore elettrico ai sensi del decreto interministeriale 5 aprile 2013 [. . . ] ”. Sono escluse dall’obbligo le imprese energivore che adottano un sistema di gestione dei seguenti: EMAS, ISO 50001, EN ISO 14001; tali imprese devono comunque prevedere degli audit energetici interni e resta fermo l’obbligo di comunicare a ENEA gli esiti delle diagnosi previste dal sistema di gestione adottato. Fino al 19 luglio 2016 le diagnosi possono essere commissionate a società di servizi energetici, esperti in gestione dell’energia o auditor energetici anche non in possesso di certificazioni specifiche; a decorrere da tale data invece le diagnosi dovranno essere eseguite da soggetti certificati “[. . . ] da organismi di certificazione accreditati ai sensi del regolamento comunitario n. 765 del 2008 [. . . ] ” 6 . La norma prevede la rilevazione dei consumi energetici dell’impresa, il calcolo degli indici di prestazione energetica e un’attività di confronto rispetto alle altre aziende dello stesso mercato (ove possibile), seguita dall’identificazione e l’implementazione di eventuali azioni correttive. L’audit deve essere condotto rispetto all’anno solare n-1esimo rispetto a quello in corso. La diagnosi dovrà essere trasmessa a ENEA secondo modalità che saranno comunicate da quest’ultimo ente tramite il suo sito istituzionale.

6

Art.8, comma 2 del DL 102/2014


Chapter 2: La situazione energetica in Italia e l’energy management

36

Sanzioni previste Il DL 102/2014, all’Art. 16 comma 1, identifica due possibili intervalli di sanzioni alle quali si può venire incontro se non si segue il decreto, pur ricadendo nelle imprese obbligate: • sanzione amministrativa pecuniaria dai 4.000 ai 40.000 euro, nel caso in cui non vengano effettuate le diagnosi previste; • sanzione amministrativa pecuniaria dai 2.000 ai 20.000 euro, nel caso in cui le diagnosi non vengano effettuate in conformità a quanto scritto nell’Art. 8; Sono previste sanzioni amministrative pecuniarie, meno elevate, anche per i responsabili delle misure e delle installazioni dei contatori utilizzati per analizzare e comunicare i dati a ENEA.

2.5.1

Struttura della diagnosi energetica secondo il DL

L’Allegato 2 del documento “Chiarimenti in Materia di Diagnosi Energetica nelle Imprese ai Sensi dell’Articolo 8 del Decreto Legislativo N. 102 del 204” spiega quali dati devono essere analizzati nell’ambito della diagnosi energetica e come questa deve essere strutturata. In particolare: • ogni vettore energetico deve essere analizzato separatamente; • la realtà aziendale deve essere rappresentata dividendola in aree funzionali; • devono essere presenti i dati generali dell’azienda (P.IVA, numero di dipendenti, classe di fatturato, ubicazione sede); • consumi energetici espressi in kWh e in tep; • indice prestazionale aziendale dato dal rapporto tra i consumi complessivi e la media della specifica destinazione d’uso dell’azienda, ovvero produzione o servizio; • organizzazione dell’attività aziendale; • planimetria aziendale;


2.5 Il DL 102/2014

37

L’analisi di dettaglio si ferma quando l’area funzionale in esame è inferiore al 5% dei consumi totali dell’azienda; in caso di assenza di contatori possono essere effettuate stime con strumenti di misurazione portatili. La norma prevede inoltre uno schema di rendicontazione ben preciso, che prevede sostanzialmente il confronto dei consumi energetici per ogni singolo vettore per un dato anno n-1 (dove n è l’anno in cui viene effettuato l’audit con i consumi per lo stesso vettore per l’anno n-2. Il calcolo dei risparmi rispetto alla produzione viene effettuato quindi con un’equazione del tipo: Cn−2 Cn−1 R= − Pn−1 (2.13) Pn−2 Pn−1 Dove (Cn−1 , Pn−1 ) e (Cn−2 , Pn−2 ) rappresentano rispettivamente consumi e produzione dell’anno rendicontato (n-1 ) e dell’anno precedente a quello rendicontato (n-2 ).


Capitolo 3

Parchi divertimento in Italia e nel Mondo L’analisi oggetto di questa tesi è concentrata sul parco divertimenti Cinecittà World; la realtà dei parchi divertimento in Italia è variegata e interessante e merita un approfondimento, anche nell’ottica di uno studio a livello di gestione ottimale dei consumi energetici, dal momento che non esiste una vera e propria letteratura di riferimento per l’energy management di questa tipologia di strutture e organizzazioni. I parchi di divertimento, ovvero un insieme di attrazioni spettacolari, giostre tradizionali, spettacoli, piscine ed attrazioni acquatiche, realizzato in uno spazio delimitato, con pagamento di biglietto d’ accesso, sono presenti in tutti i continenti. Sono classificati in parchi tematici - qualora ampiamente scenografati per evocare un tema o un personaggio di fantasia tratto da film, libri o fumetti, acquatici, se composti da piscine, scivoli acquatici ed attrazioni da fruire in costume da bagno, o faunistici, i quali prevedono la presenza di animali (delfinari, zoosafari ecc.). I parchi di divertimento si considerano nati con la realizzazione del parco danese Bakken nel 1583, ancora operativo [11], a 10 minuti da Copenhagen, ma non c’e’ dubbio sul fatto che le prime grandi attrazioni siano state presentate nel corso dei secoli, dai grandi scivoli ghiacciati, realizzati in legno ed alti fino a 20 metri, presentati in Russia a cavallo tra il XVI e XII secolo - che danno il nome alle - Montagne Russe - o presentate nel


40

Chapter 3: Parchi divertimento in Italia e nel Mondo

corso delle Esposizioni Universali dell’800, fino ai primi ottovolanti. Furono realizzati alberghi ed altre attrazioni nell’area, una sorta di primordiale resort turistico, il cui schema sara’ magistralmente emulato da Walt Disney nel 1956. Intanto sorgevano i primi parchi divertimento americani, come il ’Luna Park" di Coney Island a New York, del 1905, ancora operativo grazie alla piu’ grande azienda italiana della produzione di attrazioni, la Antonio Zamperla Spa, che lo ha riqualificato su commissione della Municipalita’ di New York. L’Italia e’ infatti leader europeo nella realizzazione di attrazioni, con circa 150 imprese che esportano all’estero oltre il 90% della loro produzione, fornendo i più grandi parchi di divertimento di tutti i continenti [30]. In tabella 3.1 a pag. 47 sono riportati i 20 parchi più visitati del mondo [28].

3.1

I parchi negli Stati Uniti

Negli Stati Uniti sono presenti oltre 400 parchi tematici, con 300 milioni di visitatori annui, e 1.200 parchi acquatici, visitati da 85 milioni di ospiti con volume d’affari di 60 miliardi di dollari. La nascita di questo settore imprenditoriale e’ fortemente legata al Nuovo Continente: si fa risalire la storia dell’Ottovolante al 1817, quando la Mauch Chunk Switchback Gravity Railroad, la seconda ferrovia costruita negli USA chee originariamente serviva per movimentare carbone dalle miniere, fu trasformata in attrazione turistica. Essa funzionava a vapore, per la salita, ed a gravita’ in discesa. Furono realizzati alberghi ed altre attrazioni nell’area, una sorta di primordiale resort turistico, il cui schema sara’ magistralmente emulato da Walt Disney nel 1955. Intanto sorgevano i primi parchi divertimento americani, come il ’Luna Park" di Coney Island a New York, del 1905, ancora operativo grazie alla piu’ grande azienda italiana della produzione di attrazioni, la Antonio Zamperla Spa, che lo ha riqualificato su commissione della Municipalita’ di New York. Con il genio di Walt Disney sorse il primo parco a tema, Disneyland, ad Anheim, vicino Los Angeles, seguito da Magic Kindom ad Orlando, in Florida, nel 1971. Attualmente Orlando ospita circa 200 tra parchi


3.2 I parchi in Europa

41

di divertimento ed attrazioni turistiche, visitate annualmente da oltre 50 milioni di persone. La Wald Disney Parks Resorts gestisce attualmnete sei parchi, in America, Europa ed Asia, visitati annualmente da 134 milioni di persone.

3.2

I parchi in Europa

In Europa il settore è presente con 307 parchi di divertimento, visitati annualmente da 1,2 miliardi di persone, che generano un volume d’affari di 10 miliardi di euro. Nel continente il settore si è sviluppato intorno alla metà dell’800 con parchi nelle Capitali, come il Prater di Vienna, la cui ruota panoramica fu installata nell’ambito della Esposizione Universale del 1865, ed il Tivoli di Copenhagen, del 1843. Tuttavia solo nel Dopoguerra sono sorte le prime realizzazioni di parchi di divertimento con biglietto d’ingresso, e non per singole attrazioni: i primi veri parchi a tema in Europa sono sorti nel 1975, anno in cui vennero inaugurati Gardaland, in Italia, Europa Park in Germania e Parc Asterix in Francia, seguiti negli anni ’80, con l’invenzione degli scivoli acquatici e delle piscine con onde artificiali, di decine di parchi acquatici in tutta Europa.

3.3

I parchi in Italia

Dall’evoluzione dei luna park itineranti, negli anni ’60 in Italia sorsero realizzazioni come Fiabilandia (RN) - che riproduce in scala, nella planimetria, la classica disposizione dei parchi Disney - Edenlandia a Napoli e Luneur a Roma. Furono il primo esempio di realizzazioni permanenti, con attrazioni da luna park ma con alcune tematizzazioni, a nascondere le strutture metalliche e gli impianti, come castelli fantastici, treni delle miniere ecc. Con alterne vicende, tali strutture sono in esercizio o torneranno ad esserlo a breve, dopo una riqualificazione. Le attrazioni dei parchi tematici ed i motori delle pompe dei parchi acquatici assorbono molta energia: il parco di divertimento più visitato


42

Chapter 3: Parchi divertimento in Italia e nel Mondo

d’Italia – Gardaland, con circa 2 milioni di visitatori – necessita annualmente di oltre 18 GWh, mentre i consumi di un parco acquatico – oltre 100 in Italia – si attestano mediamente sugli 0,5 GWh. Si stima che l’intero settore assorba annualmente 100 GWh. Per ulteriori approfondimenti sull’entità dei consumi energetici dei parchi divertimento in Italia, si rimanda alla sezione dedicata al benchmark con gli altri parchi divertimento in Italia, al paragrafo 6.4.1.

3.4

La progettazione delle attrazioni dei parchi divertimento

Nei parchi di divertimento sono presenti attrazioni complesse, vere "macchine da divertimento" capaci di portare il pubblico ad altezze elevatefino a 139 m di altezza (Kinda Ka, a Six Flags Great Adventure, USA) ,velocità elevate, fino a 240 Km/h (Formula Rossa, al Ferrari World, UEA) e accelerazioni di gravità fino a 6,3 G (Tower of Terror, al Gold Reef City, Jhoannesburg, Sud Africa). La progettazione di queste attrazioni, peraltro non soggette alla Direttiva 2006/42/CE (Direttiva Macchine), è soggetta a standard internazionali. Le norme tecniche vigenti sono la EN 13814:2004, norma europea, e la ASTM F24[13], per il mercato americano e sudamericano, di alcuni Paesi arabi, a Singapore e in Canada. sarà emanata nel corso del 2015 la norma ISO 17842-1:2015, sulla progettazione delle attrazioni, mentre a maggio 2015 è stata diffusa la norma ISO 17842-2:2015, relativa alla manutenzione, fase di test ed esercizio delle attrazioni. Tali standard, validi per 163 Paesi, rappresentano lo stato dell’arte riguardo alla buona tecnica per il settore.

3.4.1

La norma EN 13814:2004

La norma EN 13814 è anch’essa in corso di revisione e si prevede che la nuova stesura sia emanata entro il 2016. Essa differisce dalla norma del 2004, che il CEN, organismo europeo di normazione, rende operativa in 28 Paesi, per il nuovo approccio ai temi che riguardano progettazione ed esercizio. In particolare, lo standard sarà diviso in tre parti:


3.5 Casi interessanti

43

• Progettazione e costruzione • Gestione, uso e manutenzione • Ispezione Saranno inclusi anche capitoli relativi al Guest Behaviour, il comportamento degli utenti, che si è rivelato essere la causa di oltre il 87% degli incidenti occorsi sulle attrazioni nel mondo [12], ed alla Accessibilità delle attrazioni per gli ospiti diversamente abili. E’ interessante notare come quest’ultimo aspetto sia stato fortemente voluto dai produttori italiani di attrazioni, i quali hanno condotto uno studio sul campo ed emanato le "Linee Guida per l’accessibilità dei parchi di divertimento", recepite in maggio dall’Istituto Superiore di Sanità. Integrazione fondamentale del nuovo testo rispetto alla norma europea in vigore, peraltro già recepita nella norma ISO 17842-2:2015, è quella relativa al Design Risk Assessment (DRA), ovvero alla valutazione dei rischi di progetto, che deve essere effettuata in sede di progettazione e costruzione, e dell’Operation and Use Risk Assessment (OURA), o valutazione dei rischi residui, intendendosi per tali i rischi connessi ad aspetti legati al contesto, quali interferenze con altre attrezzature, catarretistiche del sito, tipologia ed abitudini del pubblico, che si comporta diversamente a seconda del Paese di origine. E’ stato infatti rilevato, ad esempio, che un indiano non accetterà mai di ricevere indicazioni da un operatore che appartenga a una casta inferiore (fonte ANCASVI), e questo ha un evidente impatto con la sicurezza dell’attrazione. La OURA è a cura del parco in cui l’attrazione viene installata e costituische una vera novità nell’ambito della proceduta di valutazione dei rischi, alla base di qualsiasi attività umana, resa obbligatoria da norme nazionali di molti Paesi, a tutella della sicurezza degli operatori e del pubblico.

3.5

Casi interessanti

Al momento non esistono veri e propri studi sulla gestione ottimale dei consumi energetici nei parchi divertimento e l’attenzione si concentra per lo più su studi a livello sociologico e/o di marketing. Uno studio approfondito di questa tipologia di strutture dal punto di vista energetico risulta


44

Chapter 3: Parchi divertimento in Italia e nel Mondo

essere quindi uno strumento utile per tutto il settore, poiché approfondisce un tema per cui si ha una sostanziale assenza di letteratura organizzata. Il presente lavoro potrebbe quindi trovare facilmente sbocco in successivi approfondimenti, che sicuramente potrebbero far emergere un quadro più chiaro sull’intero settore ed evidenziare possibilità di intervento caratteristiche ancora non individuate. Sono stati identificati e scelti due casi interessanti sull’argomento della gestione dei consumi energetici dei parchi divertimento. Il primo, rappresentato dall’Energy Center di Autani, è una piattaforma di monitoraggio dei consumi energetici testata su parchi divertimento. Il secondo è un caso di efficientamento energetico tramite il controllo della ventilazione sul parco "Europa Park" in Germania.

3.5.1

Energy Center di Autani

L’azienda statunitense Autani LLC commercializza un prodotto dal nome Energy Center che si occupa di "automatizzare il risparmio energetico su illuminazione, HVAC e fans per risparmiare tempo e denaro". Il caso di studio descritto nel breve documento in questione è relativo a un parco a tema negli Stati Uniti centrali di 240.000 mq e descrive a grandi linee in funzionamento del sistema venduto. Il sistema permette di controllare il condizionamento e le luci del parco con tecnologia wireless e il documento parla di un risparmio dovuto a questo sistema pari a 112.000 - 115.000 kWh al mese, che equivalgono a circa 12.000 e di risparmio al mese. Tramite una funzione di programmazione automatica del software sono stati risparmiati altri 4.000 e al mese. Il risparmio è imputabile non solo alla diretta diminuzione dei consumi, ma anche a una riduzione dei costi del personale che deve passare tempo a regolare manualmente le macchine presenti nel parco.

3.5.2

Il caso di Europa Park, Germania

L’Europa Park è il più grande parco divertimenti tedesco, con circa 850.000 mq di estensione. Il caso di studio è presentato da CentraLine in un suo documento del 2008 [5].


3.5 Casi interessanti

45

CentraLine si è occupata di impostare un sistema di regolazione automatica della ventilazione che ha permesso al parco di ottenere importanti risultati dal punto di vista dell’efficienza energetica, soprattutto per quanto riguarda il su cinema 4D, un’attrazione importante e costosa. Per avere un’idea delle dimensioni di Europa Park basta pensare che dal 1975 è stato visitato da 74 milioni di persone ed è attualmente costituito da oltre 100 attrazioni, che danno lavoro a 3.500 persone nella stagione di massima affluenza. Nel 2014 ha superato per la prima volta i 5 milioni di presenze annue. L’attrazione "4-D Magic Cinema" è stata installata nel 2004 e unisce le potenzialità di un cinema 3D ad alcuni effetti speciali aggiuntivi, quali il movimento delle sedie degli spettatori o la gestione dei profumi e degli spruzzi di acqua per creare sensazioni che portino lo spettatore più a contatto con la scena. L’attrazione è attiva dalle 10 del mattino fino alla chiusura del parco, tutti i giorni.

Figura 3.1: Rappresentazione schematica del sistema di ventilazione del Cinema 4D di Europa Park Il sistema di ventilazione del cinema 4D, schematizzato in fig. 3.1 comprende delle valvole di miscelazione dell’aria (1) e un sistema diretto di riscaldamento dell’aria nel canale di ventilazione (2) che è sostanzialmente uno scambiatore di calore aria-aria. Un dispositivo di raffreddamento a espansione diretta in cinque stadi (3) è utilizzato per il raffrescamento. Le velocità dell’aria di mandata (4) e dell’aria di ritorno (5) sono regolate da alcuni inverter (6).


46

Chapter 3: Parchi divertimento in Italia e nel Mondo

Il sistema di controllo installato da CentraLine serve a regolare in ogni momento tutto il sistema di ventilazione e lavora variando il set point (che viene stabilito dinamicamente in base alla temperatura esterna, in modo da assicurare il comfort e massimizzare allo stesso tempo il risparmio energetico) e le portate di aria, oltre al ricircolo in base alla qualità dell’aria. Quando si ha l’intervallo fra una proiezione e l’altra viene utilizzato maggiormente il ricircolo (mixed-air mode) essendo meno importante la qualità dell’aria. Durante la notte inoltre il sistema attinge aria dall’esterno per mantenere fresca la stanza per la mattina successiva. Il documento si conclude con il calcolo dei risparmi ottenuti grazie a questo sistema di regolazione automatica della ventilazione, rispetto a un sistema di regolazione tradizionale, stimati essere di circa il 27%, con un risparmio annuo di 10.000e˙ Il sistema è particolarmente interessante in virtù della totale automazione della regolazione sulla base in una vasta quantità di parametri rilevati; non ci si limita a un semplice termostato che regola un inverter, ma si controlla anche la qualità dell’aria e il set-point è impostato dinamicamente.


3.5 Casi interessanti

47

Parco

Luogo

Visitatori [2014]

Lake Buena Vista, Florida, USA

19,332,000

Tokyo, Japan

17,300,000

Anaheim, California, USA

16,769,000

Tokyo, Japan

14,100,000

Osaka, Japan Lake Buena Vista, Florida, USA

11,800,000

13 14 15

Magic Kingdom at Walt Disney World Resort Tokyo Disneyland at Tokyo Disney Resort Disneyland at Disneyland Resort Tokyo DisneySea at Tokyo Disney Resort Universal Studios Japan Epcot at Walt Disney World Resort Disney’s Animal Kingdom at Walt Disney World Resort Disney’s Hollywood Studios at Walt Disney World Resort Disneyland Park at Disneyland Paris Disney California Adventure at Disneyland Resort Universal Studios Florida at Universal Orlando Resort Islands of Adventure at Universal Orlando Resort Ocean Park Hong Kong Lotte World Hong Kong Disneyland

16

Everland

# 1 2 3 4 5 6

7

8

9

10

11

12

17 18 19

Universal Studios Hollywood Songcheng Park Nagashima Spa Land

11,454,000

Lake Buena Vista, Florida, USA

10,402,000

Lake Buena Vista, Florida, USA

10,312,000

Marne-la-Vallée, France

9,940,000

Anaheim, California, USA

8,769,000

Orlando, Florida, USA

8,263,000

Orlando, Florida, USA

8,141,000

Hong Kong Seoul, South Korea Hong Kong Yongin, Gyeonggi-Do, South Korea Universal City, California, USA Hanghzou, China Kuwana, Japan

Tabella 3.1: I 20 parchi più visitati al mondo

7,792,000 7,606,000 7,500,000 7,381,000 6,824,000 5,810,000 5,630,000


Capitolo 4

Cinecittà World Cinecittà World è un parco divertimenti italiano che ha visto l’apertura al pubblico il 24 luglio 2014. Le attrazioni del parco sono circa 20 e le principali risultano essere: Altair, Erawan, Darkmare, Aktium e Cinecitram; le prime tre sono costruite e installate dalla casa svizzera Intamin, la quarta è opera della tedesca Mack Rides. Le altre macchine sono prodotto da Antonio Zamperla S.p.A. (Italia), Simworx Ltd. (UK), Preston & Barbieri Srl (Italia). Sono inoltre presenti 3 ristoranti e un bar (la più grande struttura è quella che ospita il ristorante Roma - Apicius e 6 negozi), oltre ad alcuni stabili per gli spettacoli. Il parco è aperto al pubblico da aprile a inizio gennaio, con un picco di aperture e un maggior flusso di visitatori nei mesi di luglio e agosto, come mostrato in figura 4.1.

Figura 4.1: Orari di apertura del parco.


50

4.1

Chapter 4: Cinecittà World

Layout e aree del parco

Figura 4.2: Planimetria del parco.

Nella planimetria in figura 4.2 sono state riportate le principali aree indicando i nomi delle principali attrazioni presenti; per la corrispondenza fra la denominazione delle aree più importanti e i codici identificati in planimetria si rimanda alla lista 5.

Il parco è distribuito su una superficie di 160.000 mq; dal punto di vista dei consumi energetici le attrazioni più rilevanti sono sicuramente Aktium (per le pompe per il movimento dell’acqua e per il ricircolo) e tutte quelle al chiuso principalmente le grandi strutture, ovvero i teatri, identificati dalla lettera "T", e Darkmare (per le UTA per il condizionamento dell’aria).

Importanti dal punto di vista dei consumi teorici sono anche gli edifici dei ristoranti (es. R - Ristorante Roma), per via delle UTA, delle cappe e delle cucine.


4.2 Le attrazioni

4.2

51

Le attrazioni

Nel parco sono presenti circa 20 attrazioni, ognuna con caratteristiche diverse sia in termini di funzionamento che di massimi consumi istantanei; la maggior parte delle macchine è azionata mediante pompe e motori elettrici (asincroni trifase). Le 5 attrazioni principali sono: Altair, Erawan, Darkmare, Aktium e Cinecitram. Altair

Figura 4.3: Altair - photo credits: diariodelweb.it Altair CCW-0204 (foto in fig 4.3) è un roaller coaster prodotto dalla casa costruttrice Intamin Transportation Ltd ed è caratterizzata dall’alto numero di inversioni (10), con il caratteristico tracciato a spirale nella parte terminale del percorso - i cosiddetti Hearthline Rolls. Un intero ciclo di Altair dura approssimativamente 2’40" (compresi 60 s di sbarco e imbarco) trasportando fino a 56 persone (2 treni da 28) a una velocità massima di 66 km/h. I carrelli vengono prima di tutto sollevati in cima alla rampa di salita tramite un cavo in acciaio tirato da un sistema costituito da un tamburo e un motore asincrono trifase da 355 kW; la salita dura c.ca 23 s.


52

Chapter 4: Cinecittà World

Il treno effettua tutto il percorso per sola inerzia (il punto più alto dell’intero percorso è la rampa stessa); quando è prossimo all’arrivo viene quindi frenato da alcuni magneti permanenti e riportato nel punto dedicato alla salita dei passeggeri da 20 motori asincroni trifase da 5,5 kW.

Parte meccanica Motore di sollevamento per tamburo e tendifune Motori di ingresso in arrivo

Numero 1 20

Potenza Nominale 355 kW 5,5 kW

E’ interessante notare che tutti i motori non sono accesi per tutta la durata di un ciclo dell’attrazione, per cui il consumo medio di Altair si mantiene abbastanza contenuto. Erawan Erawan è la torre di caduta libera del parco; alta 54 metri e caratterizzata dal fatto di essere una delle torri con più metri in caduta libera in assoluto. Si sviluppa a partire dalla scenografia raffigurante un elefante, alta 16 metri, e disegnata, come altre aree del parco dal premio Oscar Dante Ferretti, ed è composta da 4 sezioni che si muovono indipendentemente fra loro. Il funzionamento è assicurato da 4 diversi motori di sollevamento da 75 kW. All’inizio del ciclo i sistemi di aggancio vengono abbassati dalla cima della torre fino ai seggiolini; una volta che questi ultimi sono stati agganciati, i motori li portano a 54 m, altezza da cui parte poi la caduta libera. Il sistema di frenatura è basato anche in questo caso su dei magneti permanenti. Darkmare Darkmare (in fig. 4.4) è senza dubbio l’attrazione più affascinante di tutto il parco, soprattutto dal punto di vista ingegneristico; consiste in una montagna russa indoor mossa da un sistema di coppie motori asincroni trifase attivati sequenzialmente lungo il percorso e funzionanti come una sorta di laminatoio. Il carrello viene lanciato da una serie di motori che vengono attivati al momento giusto grazie a dei sensori ottici lungo il percorso e riacquista velocità grazie ad altri motori dello stesso tipo quando necessario (in totale sono presenti 84 motori asincroni trifase da 5,5 kW lungo tutto il percorso); il sistema di frenata è sempre assicurato da alcuni magneti permanenti.


4.2 Le attrazioni

53

Figura 4.4: Schema di Darkmare

La caratteristica dell’attrazione è il Free Fall verso la fine del ciclo; una parte del binario è mobile, con 1 grado di libertà (traslazione verticale). Questa parte del binario può essere collegata al binario da cui arriva il treno (in alto) o al binario che porta alla fine del percorso (5 metri più in basso). Il sistema per alzare e abbassare il tratto di binario mobile è costituito da un circuito di olio (Renolin Unisyn OL 32 - ISO VG 32) mantenuto in pressione (220 bar) da una pompa da 165 kW e da una valvola parzializzatrice, che permette di utilizzare l’olio in pressione per i martinetti che tengono alto il binario. In un primo momento il binario è mantenuto in alto; quando il treno arriva su di esso viene frenato, la valvola si chiude e si ha un effetto di caduta libera. Immediatamente dopo il treno riprende la parte finale della sua corsa grazie ad alcune coppie di motori da 5,5 kW, identici a quelli utilizzati in fase di lancio.


54

Chapter 4: Cinecittà World

Aktium Aktium è la principale attrazione acquatica del parco e rappresenta sicu-

Figura 4.5: Schema di Aktium ramente uno dei centri di consumo di energia elettrica più importanti di tutto Cinecittà World. Consiste in un percorso nell’acqua (fig. 4.5) affrontato con due barche e caratterizzato da 2 salite (lift) rispettivamente di 19 m e 22 m, 2 discese (drop) e una gobba (camelback) 4.6. Per farlo funzionare vengono utilizzate 6 idrovore da 25 kW l’una (per muovere l’acqua e spingere le barche, dando inoltre un senso di mare mosso), 2 motori asincroni trifase da 75 kW per il sollevamento delle barche lungo le due salite e 35 motori asincroni trifase con potenza nominale fra i 2,2 kW e i 3 kW, per il trascinamento delle barche in prossimità delle salite e nella fase iniziale del percorso. Questa attrazione consuma molta energia perché, a differenza di quanto accade con le altre tre (nelle quali i motori sono accesi per pochi secondi o per poche frazioni di secondo), in questo caso le 6 idrovore sono continuamente accese per tutto l’orario di apertura del parco. Inoltre vengono utilizzate pompe di filtraggio per evitare il ristagno dell’acqua, facendo in modo che l’acqua possa bagnare le persone (secondo il D.lgs. 31/2001 sui requisiti delle acque potabili, il D.lgs. 116/2008 sulle acque balneabili e


4.2 Le attrazioni

55

Figura 4.6: Schema di Aktium semplificato l’Allegato 1 dell’Accordo Stato-Regioni 2003 sulle piscine). Le acque scenografiche utilizzate per le attrazioni quali Aktium sono infatti spesso assimilate ad acque balneabili e discende l’applicazione di una serie di precise normative tecniche [21]. Riepilogo I motori e le pompe utilizzati per il funzionamento delle attrazioni sono riportati in tab. 4.1.


56

Attrazione Erawan Aktium

Chapter 4: CinecittĂ  World

Parte Meccanica Motori di sollevamento Motori di trascinamento barca

Num. 4 35

Aktium

Lifter

2

Aktium

Idrovore

6

Altair Altair Darkmare

Motore di sollevamento per tamburo e tendifune Motori di ingresso in arrivo Motori di spinta (pseudo laminatoi)

1 20 84

Darkmare

Pompa principale

1

Darkmare

Pompa secondaria

1

Tipo Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase Asincroni trifase

Tabella 4.1: Motori e pompe delle attrazioni.

Potenza Assorbita 75 kW 2,2 - 3 kW 75 kW 25 kW 355 kW 5.5 kW 5.5 kW 160 kW 45 kW


Capitolo 5

Il software per l’audit energetico Condurre un’audit energetico è un compito complesso e lungo, che richiede anche una serie di calcoli e di operazioni di raccolta dati che si presterebbero facilmente a un’automatizzazione. A partire da questo ragionamento è stato sviluppata una bozza di software per la gestione degli audit energetici e l’analisi dei dati che servono per questo scopo. L’obbiettivo del programma consiste nel facilitare la raccolta dati e l’identificazione dei driver energetici, aiutando l’auditor a mettere in correlazione i dati focalizzandosi sull’analisi vera e propria e riducendo al minimo la fase di raccolta e di elaborazione dei dati. Il software è stato sviluppato anche grazie al prezioso supporto di 3B Meteo, che ha messo a disposizione le chiavi API (Application Programming Intarface), tramite le quali è stato possibile ottenere i dati meteo giornalieri per la località di Castel Romano, mettendoli automaticamente in relazione con i dati di consumo energetico del parco. In questa sezione si porrà l’attenzione sul software e sulle tecnologie con le quali è stato realizzato, verranno proposti alcuni esempi di utilizzo e spiegati i vantaggi che può apportare; nell’ultima parte saranno inoltre inserite alcune possibilità di sviluppo del software stesso, che potrebbe in un prossimo futuro essere espanso con alcune interessanti implicazioni in diversi campi applicativi.


58

5.1

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

Tecnologie utilizzate

Si è scelto di sviluppare il software (chiamato Energy CCW) mediante il linguaggio di programmazione web PHP 5, appoggiandosi a un database MySQL. Per velocizzare il lavoro e rendere più facilmente modificabile il codice scritto, oltre ad assicurarsi una gestione degli URL più immediata, si è deciso di ricorrere a Codeigniter, framework basato sul paradigma MVC (Model-View-Controller) e svilppato da EllisLab inc. L’interfaccia grafica è stata sviluppata in linguaggio di markup HTML5 e CSS3, appoggiandosi al template per pannelli di amministrazione todo Web Application and Admin Template, distribuito dall’utente Flatfull sul portale Themeforest. Todo è un template sviluppato a partire dal framework Boostrap 3 e che permette di sviluppare siti web e web app responsive, che si adattano quindi alle diverse dimensioni dello schermo permettendo l’utilizzo da perifichiche mobile. Le animazioni e i grafici sono stati generati tramite diverse librerie Javascript, su framework jQuery. Le regressioni multivariate sono state elaborate tramite la libreria di regressione distribuita dall’Ing. Shankar Manamalkav. Lo spazio web utilizzato per il test della versione di prova del software è stato acquistato dal provider Netsons; per poter avviare giornalmente lo script per il retrieval dei dati meteo da 3BMeteo è stato necessario utilizzare un servizio di CronJob esterno, dal momento che non è possibile impostare cronjob su hosting condivisi Netsons.

5.1.1

I vantaggi di PHP e MySQL

PHP, acronimo ricorsivo di "PHP: Hypertext Preprocessor " è un linguaggio di programmazione interpretato molto utilizzato nel campo dello sviluppo di applicazioni web lato server. MySQL è un sistema di gestione di database relazional (RDBMS - Relational Database Management System) supportato da decine di linguaggi di programmazione, fra cui PHP.


5.1 Tecnologie utilizzate

59

Si è scelto di utilizzare il linguaggio di programmazione PHP, appoggiandosi a MySQL per la gestione dei dati, in virtù della loro diffusione e della semplicità di integrazione con codice HTML / Javascript e di interazione con altre applicazioni web. Tramite PHP è stato possibile interfacciarsi velocemente con le API di 3B Meteo, erogate in formato XML (eXtensible Markup Language), portando i dati forniti in degli array facilmente manipolabili per una successiva immissione in database. PHP e MySQL sono supportati dalla maggioranza degli hosting economici su base server Linux (e spesso anche su base Windows); tramite l’applicativo visuale phpMyAdmin, pre-installato su molte soluzioni di hosting, è possibile poi gestire velocemente il database MySQL. Il software può essere fatto funzionare anche in locale tramite l’utilizzo di distribuzioni di server Apache quali XAMPP (Windows, Linux e OS X), MAMP (OS X) e easyPHP (Windows).

5.1.2

Codeigniter e il paradigma MVC

Codeigniter è un framework open-source scritto in PHP per lo sviluppo di applicativi web, caratterizzato da una velocità superiore alla media degli altri framework equivalenti in PHP. Codeigniter è scritto in stile OOP (Object Oriented Programming) e adotta il paradigma MVC, che prevede tre sezioni ben distinte del framework per la gestione del funzionamento del software: 1. Model che si occupa dell’interazione con i dati, mettendo a disposizione i metodi per avere accesso ad essi; 2. View che si occupa di far visualizzare all’utente i dati messi a disposizione dal Model, favorendo l’interazione con essi; 3. Controller si occupa di elaborare le richieste dell’utente, alterando lo stato degli altri due componenti. L’utilizzo di un framework MVC permette di tenere ben separate le diverse funzioni che deve assolvere un programma e si presta particolarmente a tutti quei software che prevedono una manutenzione successiva da


60

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

parte di altre persone. Si è deciso di iniziare a sviluppare il software tramite Codeigniter proprio per far sì che questo sia più facilmente espandibile in un secondo momento.

5.1.3

La libreria di regression analysis

La libreria PHP utilizzata per ottenere le regressioni multivariate e analizzare la dipendenza dei consumi rispetto ai diversi energy driver è stata sviluppata dall’Ing. Shankar Manamalkav della University of Florida e resa disponibile gratuitamente sul suo blog. La libreria si basa su concetti di base dell’algebra delle matrici per calcolare il vettore dei coefficienti della regressione a partire da alcuni array in input. Dato X l’array a 2 dimensioni (matrice) delle variabili indipententi (predictors) e Y l’array della variabili dipententi, si può dire che l’array dei coefficienti b è determinato dalla: b = (X 0 X)−1 X 0 Y

(5.1)

Per risalire alla formula di cui sopra: • L’equazione semplificata per una regressione lineare semplice in termini matriciali è Y = bX+e; • Assumiamo che l’intercetta (e) sia uguale a 0. L’equazione diventa Y=bX e dobbiamo trovare b; • Moltiplichiamo entrambe le parti per l’inversa di X (X’) e otteniamo YX’=bXX’; • Moltiplichiamo ora tutto per l’inverso di XX’ per togliere XX’; • Otteniamo la relazione: (X 0 X)−1 X 0 Y = Ib • Ib = b = (X 0 X)−1 X 0 Y La libreria parte da questo procedimento per restituire tutti i parametri relativi alla regressione in un array di output alla funzione richiamabile. Un esempio viene riportato qui sotto:


5.1 Tecnologie utilizzate

61

$x = a r r a y ( array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 , array (1 ,

8 , 2) , 40.5 , 24.5) , 4.5 , .5) , .5 , 2) , 4.5 , 4.5) , 7 , 8) , 24.5 , 40.5) , 4.5 , 2) , 32 , 2 4 . 5 ) , .5 , 4.5) ,

); // dependent v a r i a b l e s $y = a r r a y ( a r r a y ( 4 . 5 ) , array ( 2 2 . 5 ) , array (2) , array ( . 5 ) , array (18) , array (2) , array (32) , array ( 4 . 5 ) , array ( 4 0 . 5 ) , array ( 2 ) ) ; $ r e g = new L i b _ R e g r e s s i o n ( ) ; $reg−&g t ; setX ( $x ) ; $reg−&g t ; setY ( $y ) ; //NOTE: p a s s i n g t r u e t o t h e compute method g e n e r a t e s standardized c o e f f i c i e n t s $reg−&g t ; Compute ( ) ; // go ! var_dump ( $reg−&g t ; getSSE ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getSSR ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getSSTO ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getRSQUARE ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getF ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getRSQUAREPValue ( ) ) ;


62

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

var_dump ( $reg−&g t ; g e t C o e f f i c i e n t s ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; g e t S t a n d a r d E r r o r ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; g e t T S t a t s ( ) ) ; var_dump ( $reg−&g t ; getPValues ( ) ) ;

5.2

Funzioni del software

Il software è pensato per permettere all’utente di analizzare velocemente i consumi del parco, performare analisi di regressione sui dati ottenuti e confrontarli con quelli reali tramite le carte di controllo quali la carta CUSUM e la carta degli scostamenti. Nella prima pagina della dashboard, in alto a destra, è possibile vedere velocemente i consumi degli ultimi 30 giorni e la variazione rispetto al mese precedente, come si vede in fig. 5.1.

Figura 5.1: Visualizzazione dei consumi degli ultimi 30 giorni.

Sempre nella prima pagina della dashboard è possibile visualizzare gli andamenti dei consumi di gas ed energia elettrica giorno per giorno e lasciarsi messaggi con gli altri utenti che hanno accesso alla dashboard (fig. 5.2, in modo da poter annotare osservazioni e considerazioni su cui discutere in un secondo momento. La funzione per le discussioni si ripete in diverse pagine, accompagnata a volte dalla funzione per le note; in questo modo tutto resta direttamente sul software ed è possibile accedervi da ogni tipo di dispositivo, senza installare nulla.


5.2 Funzioni del software

63

Figura 5.2: Tagboard della prima schermata. Nella sezione dello Storico Dati, (fig. 5.3 è possibile visualizzare l’andamento dei consumi di energia elettirca e di gas metano giorno per giorno e confrontare due periodi diversi.

Figura 5.3: Schermata storico dati. Nella schermata Storico Dati viene selezionata la data finale e il numero di giorni da visualizzare a partire da tale data; lo stesso può essere fatto per quanto riguarda il confronto fra periodi. Sempre nella stessa schermata vengono visualizzati gli spaccati dei consumi ottenuti dai dati dei contatori secondari (fig. 5.4):


64

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

Figura 5.4: Suddivisione dei consumi.

Nella schermata sulla carte di controllo è possibile impostare manualmente dei nuovi coefficienti assegnati alla regressione multivariata (fig. 5.5):

Figura 5.5: Impostazione della regressione. Nel database MySQL vengono inseriti automaticamente e manualmente i valori che assumono gli energy driver selezionati; i dati meteo vengono sincronizzati da 3BMeteo e i dati relativi alle ore di apertura del parco vengono inseriti manualmente all’inizio dell’anno, nel momento in cui viene definito il calendario degli orari del parco. Grazie alla conoscenza di questi valori e dei valori dei coefficienti della regressione multivariata il software può elaborare velocemente le carte di controllo quali CUSUM (carta degli scostamenti cumulati) e carta degli scostamenti (fig. 5.6), approfondite nel capitolo introduttivo.


5.2 Funzioni del software

65

Figura 5.6: Le carte di controllo. L’inserimento dei dati avviene invece per tre vie: automatica - da 3BMeteo tramite API, manuale da phpMyAdmin (tramite caricamento di file .csv) e manuale da pannello. Si riporta uno screenshot della schermata d’inserimento delle letture da contatore, utilizzabile da mobile (fig. 5.7):

Figura 5.7: Inserimento dei dati. Un’ultima nota è relativa alla regressione (fig. 5.8 e fig. 5.9), una delle funzioni più utili del software; appoggiandosi alla già citata libreria


66

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

vengono calcolati i coefficienti della regressione in qualsiasi intervallo di date scelto e tramite questi vengono immediatamente calcolati i consumi previsti in base ai driver in database, confrontandoli con i dati reali.

Figura 5.8: Output della regressione.

Figura 5.9: Confronti dei dati dalla regressione.

5.3

Possibilità di sviluppo del software

Il software si presta attualmente ad analisi veloci relative al solo parco Cinecittà World, ma potrebbe essere facilmente migliorato sia nell’ottica di diventare più facilmente gestibile per lo stesso parco in questione, sia per essere utilizzato in altri parchi o per altre organizzazioni. Il primo passo in assoluto consisterebbe senza dubbio in un miglioramento delle prestazioni e in una pulizia del codice, volti a favorirne un successivo sviluppo a da parte di diverse persone. A seguire sarebbe importante rendere il software più adattabile, riorganizzando le strutture relazionali del database e facendo in modo che sia


5.3 Possibilità di sviluppo del software

67

l’utente stesso da pannello a definire tutti i possibili energy driver da analizzare, oltre al formato di input dei dati di consumo energetico. Una volta fatto ciò il software potrebbe essere facilmente migliorato con funzioni di integrazione diretta sia per applicazioni di tipo B2C che di tipo B2B, con una possibilità di sviluppo sul mercato come SaaS (Software as a Service). Integrando le funzioni già esistenti con dei sistemi di monitoraggio dei consumi che siano più puntuali possibili o che si integrino con i contatori esistenti in azienda, potrebbe essere possibile avere una dashboard continuamente aggiornata sullo stato di salute di una qualsiasi struttura, con un’evidente miglioramento del processo di raccolta dei dati. Reti Neurali Un’altra interessante opportunità, proposta dall’Ing. Alessia Scanzani[25], prevede l’implementazione di reti neurali artificiali in un software per la caratterizzazione e il monitoraggio automatico di un sistema energetico. Le reti neurali artificiali sono modelli matematici sviluppati per simulare i neuroni biologici e il cervello umano, cercando di riprodurne tutte le principali caratteristiche (quali quella di essere fault tolerant, ovvero in grado di continuare a funzionare anche se uno o più neuroni vengono danneggiati [15]. Il metodo più utilizzato per l’addestramento di una rete neurale consiste nel fornirgli degli esempi (i cosiddetti training set) e confrontare le risposte fornite dalla rete per un dato input con l’output atteso, valutando così l’errore e migliorando il sistema di conseguenza. L’applicazione delle reti neurali all’energy management è un argomento quanto mai attuale perché può risultare un ottimo metodo per la modelizzazione di sistemi energetici; sarà quindi interessante sviluppare questa funzione all’interno del software, in un secondo momento. Sistemi di sensori wireless Un’ulteriore importante possibilità si trova nell’ideazione di un sistema di monitoraggio capillare che permetta di avere una panoramica completa del sistema in tempo reale. Una delle tecnologie ora in fase di sviluppo prevede l’adozione di sensori wireless che permettano il monitoraggio dei consumi energetici in aree piuttosto ampie in modo automatico [10]. Il collegamento fra piattaforma software e sensori hardware potrebbe permettere di avere un controllo capillare e completo.


68

5.3.1

Chapter 5: Il software per l’audit energetico

Modularità del software

Grazie alla base su framework Codeigniter e alla presenza di script jQuery potrebbe essere facile percorrere la strada dello sviluppo delle funzioni modulari del software. Le tabelle del database iniziali dovrebbero essere costruite in seguito a una breve fase di setup automatico delegato all’utente finale o all’auditor; si potrebbero scegliere le fonti da cui attingere per ottenere dati circa i driver energetici, il tipo di collegamento per l’inserimento di dati di consumo energetico e altre funzioni di integrazione con software e dati esterni. Sarebbe poi particolarmente interessante avere, fra le diverse possibilità di inserimento dei dati di consumo, anche quella relativa alla sincronizzazione automatica con contatori e periferiche di monitoraggio delle prese domestiche dell’energia elettrica.

5.3.2

Possibilità di sviluppo come SaaS

Il tema dell’efficienza energetica e del risparmio energetico è sempre più sentito, sia in Italia che all’estero; sia le aziende che i privati cercano costantemente soluzioni economiche per poter abbassare i costi della bolletta ed eventualmente accedere a incentivi. Su Google ogni mese in Italia vengono effettuate oltre 6.500 ricerche relative alle tematiche dell’energy auditing, dell’energy management e dei software per la gestione dell’auditing, senza contare tutte le ricerche affini al tema del risparmio, ormai sempre più sentite (basti pensare che vengono effettuate 8.100 ricerche al mese per la sola parola chiave "risparmio energetico", con un trend in continua crescita e che per esempio i volumi di ricerca totali per i led sono molte di più di quelle di tutte le altre tipologie di lampadine). Un software venduto a costi accessibili e che permetta di fare efficientamento energetico anche senza competenze in materia, magari con degli strumenti di supporto e un sistema che sviluppi consigli per l’utente in automatico e che combini il tutto con un sistema di profilazione e indicazioni operative automatiche, potrebbe essere un prodotto interessante da vendere sotto forma di Software as a Service, con piani di abbonamento differenziati in base alla tipologia di utente.


5.3 PossibilitĂ  di sviluppo del software

69

Il prodotto potrebbe essere proposto in una versione base agli utenti finali e in una versione avanzata agli energy manager a agli auditor. Il vantaggio di essere totalmente web based e accessibile da qualsiasi piattaforma lo renderebbe sicuramente piĂš facilmente accessibile, abbattendo i costi di installazione e manutenzione del software e fornendo al proprietario del software anche una buona banca dati per eventuali studi, profilazioni e implementazioni aggiuntive.


Capitolo 6

Analisi dei consumi del parco L’analisi dei consumi del parco divertimenti è stata in larga parte condotta con l’ausilio del software sviluppato per questo scopo. Tramite il software è stato possibile elaborare le principali carte di controllo e ottenere velocemente i risultati delle analisi di regressione sui diversi periodi, assicurando allo stesso tempo una migliore organizzazione dei dati, rispetto a un classico foglio di calcolo in Excel. L’obbiettivo consiste nell’indentificare i possibili energy driver e caratterizzare l’intero parco dal punto di vista dei consumi energetici. Cinecittà World si approvvigiona di energia elettrica e gas metano dall’esterno; inoltre è presente, immediatamente all’esterno del parco, un impianto di coogenerazione gestito dalla società Ecogena S.p.A., del gruppo ACEA. L’impianto fornisce energia elettrica, acqua calda e acqua fredda a condizioni economiche migliori di quelle offerte degli attuali contratti, coprendo parte del fabbisogno energetico del parco tramite motori alimentati a gas e biodiesel. In questo modo il parco può assicurarsi energia e condizioni assolutamente vantaggiose rispetto alla media, grazie ad avanzati impianti di cogenerazione. I dati analizzati sono basati su quattro tipologie diverse di letture: 1. Letture dei Consumi Elettrici dati al quarto d’ora ottenuti mediante tele-lettura dal portale del fornitore di energia elettrica; 2. Letture del Contatore del Gas prese mattina e sera manualmente dal contatore. Il consumo è dato dalla differenza delle letture fra due giornate successive;


72

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco 3. Letture dei Consumi per Area letture dei consumi elettrici e del gas dai contatori interni del parco, divisi per aree. 4. Misure con Pinza Amperometrica 5. Misure Istantanee da UPS per le luci perimetrali

6.1 6.1.1

Strumenti di misura Le UPS

Figura 6.1: Schermo di una UPS per la luci perimetrali. Le UPS (Uninterrupted Power Suppply, esempio in fig 6.1) anche dette Gruppi di Continuità, sono delle apparecchiature che servono a evitare che un qualsiasi apperecchio elettrico si trovi senza energia elettrica. Hanno la caratteristica di lavorare in corrente alternata. Le UPS sostanzialmente si occupano di convertire corrente alternata dalla rete in corrente continua (tramite un raddrizzatore e un filtro), utilizzata per ricaricare una batteria. La corrente continua dalla batteria viene poi riconvertita in corrente alternata tramite un inverter e utilizzata per l’apparecchio elettrico terminale. Le UPS sono spesso dotate di un display per la lettura della corrente erogata e della tensione alla quale viene erogata (oltre all’eventuale sfasamento), dalle quali è possibile risalire immediatamente alla potenza erogata.


6.1 Strumenti di misura

73

A Cinecittà World le UPS sono utilizzate, tra le altre cose (controllo dei nodi e linee preferenziali per esempio), per le luci perimetrali e tramite la lettura degli schermi è stato possibile stimare l’energia assorbita la notte da tali luci.

6.1.2

Misure con pinza amperometrica

La pinza amperometrica è uno strumento di misura della corrente elettrica che non richiede l’interruzione del circuito. Un normale amperometro deve essere infatti messo in serie al circuito per poter effettuare la misura; la pinza amperometrica invece permette di misurare la corrente senza tale interruzione sfruttando l’effetto Hall (in caso di corrente continua) o l’induzione elettromagnetica causata dalla variazione di campo elettrico tipica della corrente alternata.

Figura 6.2: Misura con pinza amperometrica. Per misurare la corrente elettrica con pinza amperometrica basta far passare il cavo su cui si vuole prendere la misura nella "spira" di cui è composta la pinza, come mostrato in fig. 6.2 ; tale "spira" è infatti apribile come una pinza (particolare 3 della fig. 6.3). Lo strumento ha generalmente un fondo scala variabile, che può essere cambiato tramite una manopola (particolare 1 della fig. 6.3); si parte dal fondo scala più alto e si scende fino al momento in cui non si ha la misura corretta (leggibile dallo schermo digitale, particolare 2 della fig. 6.3). Una volta ottenuta la misura di corrente, conoscendo la tensione e il tipo di linea (monofase o trifase) è possibile risalire alla potenza erogata. Nel caso di Cinecittà World la pinza amperometrica è stata utilizzata per verificare la corrispondenza fra i dati di targa e quelli reali, oltre che per verificare alcuni assorbimenti non deducibili in altro modo.


74

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Figura 6.3: Rappresentazione della pinza amperometrica.

6.1.3

Metodologia

In una prima del lavoro si è proceduto ad analizzare il layout del parco, individuando le principali possibili aree di consumi elettrici e di gas. Sono stati presi sul posto i dati di targa dei motori e delle pompe delle principali attrazioni, unitamente a informazioni sul funzionamento delle stesse e sugli orari di utilizzo. La stessa operazione è stata ripetuta per le UTA del principale ristorante (Ristorante Roma). Si è poi proceduto a tabulare tutti i dati relativi ai consumi giornalieri e mensili di energia elettrica e di gas metano, analizzandoli poi con il software per l’Audit Energetico sviluppato ad-hoc per il lavoro e che ha permesso di performare velocemente le regressioni per ogni periodo. Sono stati inoltre ipotizzati i possibili driver energetici presi in esame, in particolare (dati relativi al singolo giorno - in maiuscolo è indicato il nome dato al driver da questo punto in avanti): • GG giorno della settimana; • GG MID gradi giorno medi; • GG MIN gradi giorno minimi; • GG MAX gradi giorno massimi; • UMIDITA umidità; • VENTO velocità media del vento;


6.1 Strumenti di misura

75

• VENTO MAX velocità massima del vento; • ORE APERTURA ore di apertura del parco; • VISITE numero di visitatori totali; • PRESENTI MAX numero massimo di presenze contemporanee; • PERMANENZA MEDIA permanenza media; • ORE TOTALI DI PERMANENZA ore totali di permanenza E’ stato poi calcolato l’indice di correlazione di Pearson fra il vettore dei valori di ogni driver (un valore per ogni giorno) e il vettore dei consumi (sia di energia elettrica che di gas). L’indice di correlazione di Pearson serve a esprimere relazioni di linearità fra due variabili statistiche ed è così definito: ρXY =

σXY σX σY

(6.1)

dove X e Y sono le due variabili statistiche (in questo caso la variabile di consumo di energia elettrica/gas metano e la variabile relativa al singolo driver energetico), σXY è la covarianza tra X e Y e σX e σY le varianze di X e Y. Valori di ρXY prossimi allo 0 indicano che le variabili sono incorrelate, mentre valori prossimi a +1 e -1 indicano che le variabili sono correlate positivamente o negativamente. Grazie ad alcuni ragionamenti sui grafici di consumo, a interviste sul campo e alla conferma data dall’indice di correlazione, si è così scelto di prendere in considerazione i seguenti driver per energia elettrica e gas metano: • Energia Elettrica: Ore di Apertura e Gradi Giorno Medi • Gas Metano: Gradi Giorno Medi Una volta identificati i driver rispetto ai quali procedere con l’analisi è stato possibile quindi condurre un’analisi di regressione per i due vettori energetici, mettendo in relazione i consumi con i driver energetici scelti e identificando il carico di base. Mediante l’analisi di regressione è possibile ottenere dei coefficienti che mettono in relazione le variazioni dei consumi con le variazioni dei valori dei driver energetici, ipotizzando che le relazioni siano di tipo lineare. Inoltre è così possibile identificare il carico di base del parco, inteso come consumo


76

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

di energia elettrica/gas metano che si ha nel caso in cui il valore dei driver energetici scelti sia nullo. A seguito di un’analisi di regressione il sistema sarà caratterizzato quindi da un’equazione del tipo: y = y0 + α1 x1 + .. + αn xn

(6.2)

dove y è in questo caso il consumo di energia elettrica/gas metano giornaliero [kWh o m3 ], y0 il carico di base [kWh o m3 ], xn il valore del driver preso in esame [U] (dove [U] è la generica unità di misura del driver) e αn il coefficiente che mette in relazione il valore del driver in esame e il consumo di energia elettrica/metano [kWh/U o m3 /U]. L’analisi di regressione è stata condotta sia per i consumi di gas metano che di energia elettrica; nel primo caso ci si è serviti di una semplice regressione lineare a una variabile indipendente (i gradi giorno medi), mentre nel secondo caso è stata applicata una regressione lineare multivariata (rispetto ai gradi giorno medi e alle ore di apertura del parco). Si è proceduto poi ad analizzare i consumi del parco divisi per aree, effettuando una stima mediante le letture mensili dei contatori interni al parco; analizzando i dati di questo tipo e i dati giornalieri di consumo è stato così possibile imputare con più precisione i consumi e le variazioni degli stessi alle varie aree del parco. Una volta imputati i consumi alle singole aree del parco si è passati a una più specifica caratterizzazione dei consumi; sono stati raccolti i dati di targa delle principali attrazioni del parco, delle UTA installate per la climatizzazione dei vari edifici e di qualsiasi altro possibile utilizzatore di energia. In particolare: 1. motori delle attrazioni 2. lampadine e impianti di illuminazione delle attrazioni; 3. pompe di spinta dei circuiti secondari dell’acqua potabile; 4. pompe per la movimentazione di acqua nelle attrazioni; 5. pompe per l’olio delle attrazioni con impianti pneumatici; 6. UTA per la climatizzazione degli edifici (tab. 6.1);


6.1 Strumenti di misura

77

7. lampadine e impianti di illuminazione degli edifici. Le UTA sono state riportate in fig. 6.4, dove sono visibili come riquadri rossi. La tabella con i dati di tutte le UTA e i riferimenti agli edifici è la tab. 6.1.

Figura 6.4: Planimetria con le posizioni approssimative delle UTA, segnate in rosso. In seguito alla caratterizzazione è stato possibile ipotizzare e effettuare alcuni test per identificare i possibili interventi di efficientamento energetico per il parco Cinecittà World. Tabella 6.1: Dati di targa delle UTA e delle Cappe. M= Mandata e R=Ripresa

Edif.

Nome

G G G

UTA G02 UTA G02 UTA G01 G03

Tabella con i Dati delle UTA Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

AZ 1 17500 AZ 1 17500 AZ40 40000

5,5 11 15

R M R

3,28 7,05 8,85

Freq. Ottimale (Hz) 55 58 42


78

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Edif.

Nome

G

UTA G01 G03 UTA G02.1 CORRIDOIO ATTESA UTA G02.1 CORRIDOIO ATTESA CVX G02 ATTRAZIONE CVX G01 WC UTA UN1 SALOON UTA UN1 SALOON UTA UN2 SALA GIOCHI UTA UN2 SALA GIOCHI

G

G

G

G UN

UN

UN

UN

Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

AZ40 40000

M

14,88

22

Freq. Ottimale (Hz) 51

AZ 10

10000

R

3

3

50

AZ 10

10000

M

4,7

4,7

50

AZ 2

2000

M

0,41

0,41

50

AZ 2

2500

M

0,71

0,71

50

AZ 14

13000

R

1,9

3

50

AZ 14

13000

M

7,5

5,19

50

AZ 10

10000

R

2,05

3

50

AZ 10

10000

M

4,52

7,5

50


6.1 Strumenti di misura

79

Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

Edif.

Nome

UN

UTA UN3 - PREPARAZIONE LAVAGGIO REC S01 REC S01 UTA TMV WC PUBBLICO

AZ 4

4500

M

1,86

4,1

Freq. Ottimale (Hz) 50

AZ 1 AZ 1 AZ 6

1000 1000 6800

R M M

0,24 0,5 1,22

2,2 2,2 3,6

50 50 50

CVX WC PUBBLICO

AZ 6

8000

M

1,26

3,8

50

UTA R01 UNA R02 RISTORANTE UTA R01 UNA R02 RISTORANTE UTA R03 PENSILINA UTA R03 PENSILINA

AZ 10

10000

R

3

3

50

AZ 10

10000

M

4,7

4,7

50

AZ 14

15000

R

2,63

5,5

50

AZ 14

15000

M

7,13

11

50

S S R Bagno Pubblico R Bagno Pubblico R

R

R

R


80

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Edif.

Nome

R

UTA R05 DISPENSA UTA R06 CUCINA UTA R04 DEPOSITO UTA R04 DEPOSITO REC Q01 REC Q01 UTA M02

R R

R

Q Q M P P A3 A2

A2

K

UTA PB01 UTA P01 UTA A3 01 UTA 001 A2 LATO NORD UTA 001 A2 LATO NORD UTA K1 UTA K2

Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

AZ 8

7600

M

2,73

2,73

Freq. Ottimale (Hz) 50

AZ 10 AZ 10

11000

M

4,7

4,7

50

9800

R

3

3

50

AZ 10

9800

M

4,7

4,7

50

AZ 1 AZ 1 AZ 30 AZ 45 AZ 45 AZ 3

1600 1600 30000

R M M

0,45 0,75 11,8

2,2 2,2 15

50 50 50

45000

R

10,84

15

50

45000

M

20,13

30

50

3000

M

1,05

2,2

50

AZ 4

3650

R

0,38

1,1

50

AZ 4

3650

M

1,43

2,2

50

AZ 30

30000

M

11,8

15

50


6.1 Strumenti di misura

Edif.

Nome

C1 e C2

UTA C01 RISTORANTE E MEETING ROOM UTA C01 RISTORANTE E MEETING ROOM UTA C02 SHOP UTA C02 SHOP UTA C03 PRONTO SOCCORSO UTA C04 TMV WC PUBBLICO CVX C01 WC PUBBLICO CVX C02 WC RISTORANTE

C1 e C2

C1 e C2 C1 e C2 C1 e C2

C1 e C2

C1 e C2 C1 e C2

81

Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

AZ 14

15000

R

2,79

4

Freq. Ottimale (Hz) 50

AZ 14

15000

M

6,8

11

50

AZ 14 AZ 14 AZ 1

15500

R

2,98

4

50

15500

M

6,91

11

50

1500

M

0,72

2,2

50

AZ 1

1600

M

0,44

2,2

50

AZ 1

1800

M

0,5

2,2

50

AZ 1

500

M

0,45

0,45

50


82

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW)

Pot. Installata (kW)

Edif.

Nome

C1 e C2 CUCINA C1 e C2 CUCINA C3

CVX C03 CUCINA RISTORANTE

AZ 1

2000

M

0,54

2,2

Freq. Ottimale (Hz) 50

CVX C04 CUCINA RISTORANTE

AZ 3

3500

M

0,69

2,5

50

UTA C05 RISTORANTE UTA C05 RISTORANTE UTA C06 SHOP C3 UTA C06 SHOP C3 UTA C07 CUCINA CVX C04 CAPPE CUCINA CVX C05 CUCINA LAVAGGIO CVX C06 WC RIFIUTI

AZ 12

12000

R

2,28

3

50

AZ 12

12000

M

5,57

7,5

50

AZ 16 AZ 16 AZ 4

16500

R

3,54

5,5

50

16500

M

7,76

11

50

3600

M

1,1

2,5

50

AZ 2

3000

M

0,94

2,2

50

AZ 1

1000

M

0,35

2,2

50

AZ 1

900

M

0,33

2,2

50

C3

C3 C3 C3 C3

C3

C3


6.1 Strumenti di misura

Edif.

Nome

J

UTA J01

Prosecuzione della tabella 6.1 Mod. Portata Pot. Assorbita (kW) AZ 1 1200 M 0,43 Fine della Tabella sulle UTA

83

Pot. Installata (kW) 2,2

Freq. Ottimale (Hz) 50


84

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

6.2

Energia elettrica

Quando si analizzano i consumi di energia elettrica è importante esaminare sia l’andamento complessivo dei consumi complessivi, cercando di correlarli con alcuni driver energetici e di identificare eventuali anomalie, sia la suddivisione di tali consumi per aree, in modo da avere un quadro completo che permetta di passare alla vera e propria caratterizzazione dell’impianto (in questo caso del parco). Per quanto riguarda l’energia elettrica il periodo preso in esame è stato quello che va dal 1 dicembre 2014 al 22 aprile 2015, poiché per tale periodo sono disponibili letture al quarto d’ora comunicate dal fornitore. Sono inoltre stati ottenuti dati medi per i mesi precedenti (da agosto in poi) tramite letture da contatore; è da sottolineare la parziale affidabilità di tali dati, dovuta essenzialmente a due fattori: 1. la giovane età del parco, aperto nell’estate 2014 e soggetto a modifiche sostanziali dei primi periodi - con conseguenti variazioni nei consumi e improvvisi carichi non previsti; 2. test tipici del periodo di vita iniziale di un parco divertimenti e test collegati all’impianto di coogenerazione mantenuto da Ecogena S.p.A e citato nei paragrafi introduttivi. L’analisi è affidabile di conseguenza per il solo periodo in esame e andrebbe ripetuta al terzo anno, passato un normale periodo di stabilizzazione. I dati relativi a questi mesi non sono stati quindi considerati nell’analisi dei consumi giornalieri (anche perché ottenuti con due metodi diversi - telelettura e lettura manuale dell’operatore e con frequenza di completamento totalmente diverse) ma sono stati analizzati nell’analisi di dettaglio sui consumi del parco, condotta su dati presi con campionamento a cadenza mensile. Per quanto riguarda l’energia elettrica, il parco Cinecittà World dispone di una serie di contatori interni che permettono di avere informazioni di maggior dettaglio rispetto a quelle ottenibili tramite la sola lettura globale: 1. Ricezione 1: prima linea di ricezione, il cui dato di mensile corrisponde generalmente con quello comunicato dal titolare del contratto della fornitura elettrica;


6.2 Energia elettrica

85

2. Ricezione 2: la seconda linea di ricezione, utilizzata raramente e solo nel periodo fra agosto 2014 e dicembre 2014. Anche in tale periodo ha contato il 3, 8% dei consumi totali (la restante percentuale è stata gestita in prima ricezione). Questa ricezione viene utilizzata in caso di test e di emergenze 1 ; 3. Palazzina V: la palazzina degli uffici, che restano aperti anche nel periodo di chiusura del parco; 4. Utenza Mensa - Pal.na Uffici: sotto-contatore della Palazzina V, tiene conto dei consumi della sola mensa; 5. Gruppi Frigo: divisi in Gruppo 1, Gruppo 2 e Gruppo 3, sono i 3 gruppi frigo del parco, situati nel cogeneratore (edificio Z0, fig. 6.4); 6. Semisbarra: sono i consumi complessivi degli impianti di Ecogena S.p.A., al netto dei consumi per acqua calda e acqua fredda; Per quanto riguarda i consumi giornalieri invece si è proceduto a graficare l’andamento nel tempo e ad analizzare poi la differenza dei consumi fra giorno e notte. Ci si è infine soffermati sui giorni in cui sono state riscontrate anomalie rispetto alla regressione ottenuta come spiegato nei precedenti paragrafi; per fare ciò, oltre al confronto sul campo, sono stati analizzati i dati al quarto d’ora relativi alle singole giornate in modo da identificare il periodo di tempo nel quale, all’interno della giornata, si è effettivamente verificata l’anomalia.

6.2.1

Andamento giornaliero dei consumi

Osservando il grafico (fig. 6.5) si notano immediatamente tre aspetti importanti, che saranno poi confermati dall’analisi di regressione condotta sui due driver energetici presi in esame (Gradi Giorno e Ore di Apertura del Parco): 1. nei periodi di chiusura del parco i consumi si abbattono e c’è una forte dipendenza fra ore di apertura del parco e consumi totali della giornata; 1

In caso di emergenza anche la centrale di cogenerazione può comportarsi da gruppo elettrogeno


86

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Andamento dei consumi di energia elettrica 26,000 24,000 22,000 20,000

Consumi [kWh]

18,000 16,000 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000

15- 0 4- 20 15

01- 0 4- 20 15

15- 0 3- 20 15

01- 0 3- 20 15

15- 0 2- 20 15

01- 0 2- 20 15

15- 0 1- 20 15

01- 0 1- 20 15

15- 1 2- 20 14

01- 1 2- 20 14

2,000

Data

Figura 6.5: Consumi giornalieri di energia elettrica dal 1 dicembre 2014 al 22 aprile 2015 2. il carico di base è molto elevato: anche nei periodi di chiusura del parco permane un consumo giornaliero di circa 10.000 kWh; 3. una limitata dipendenza si ha anche rispetto al periodo dell’anno (probabilmente rispetto ai gradi giorno). Dopo la riapertura del parco (aprile 2015) a seguito del periodo di chiusura invernale i consumi si stabilizzano infatti a un livello leggermente più alto rispetto a quello precedente (dicembre 2014). L’altra operazione importante, come già detto, è stata quella di analisi dei consumi giornalieri con suddivisione degli stessi in consumi notturni (dalle 23.00 alle 07.00 del giorno successivo) e diurni (viceversa). E’ emerso così un consumo notturno medio di circa 5.000 kWh/notte per il periodo di apertura e di circa 3.000 kWh/notte per il periodo di chiusura. Questo dato ci induce da subito a pensare che un buon margine di intervento sia proprio su questa porzione di consumi, controllabile tramite


6.2 Energia elettrica

87

un avanzato sistema di gestione dei consumi installato al parco. Ci si è poi soffermati sull’andamento medio dei consumi all’interno della giornata, per i mesi presi in esame (tab. 6.2).

Dicembre Gennaio Febbraio Marzo Aprile MEDIA

Media Notturna (kWh)

Media Diurna (kWh)

Media Totale (kWh)

5142 4132 3523 3794 5367 4320

13657 8891 6640 7447 15364 10074

18799 13023 10163 11241 20731 14394

Tabella 6.2: Andamento dei consumi di energia elettrica nella giornata.

Il consumo notturno diventa come ci si poteva aspettare più importante nei mesi invernali; ciò che salta subito all’occhio osservando la fig. 6.6 è la variazione modesta di incidenza dei consumi notturni su quelli totali fra estate e inverno.


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Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Consumi medi giornalieri di energia elettrica per mese

Consumo giornaliero [kWh]

20,000

15,000

10,000

5,000

giorno

M

Ap ril e

ar zo

o br ai Fe b

ai o nn Ge

D

ice

m

br e

0

notte

Figura 6.6: Consumi medi e confronto giorno/notte da dicembre ad aprile. I consumi riepilogati nella tabella 6.2 diventano più facilmente comprensibili nel grafico con i consumi al quarto d’ora (fig. 6.7). Si nota subito come si abbiano picchi all’apertura del parco, per l’accensione delle macchine; questi picchi non sono però così più alti del consumo a regime da giustificare l’accensione continua delle macchine anche di notte (uno dei possibili motivi del consumo notturno che rimane elevato nei periodi di apertura del parco). Anche in questo caso, anticipando i risultati della regressione, si nota come non ci sia sostanziale dipendenza dal numero di persone che visitano il parco (e quindi dal numero di cicli delle macchine), mentre vi è forte dipendenza rispetto al numero di ore di apertura e una leggera dipendenza rispetto ai gradi giorno (nelle ore più calde, durante le quali paradossalmente l’afflusso di persone è minimo, il consumo è massimo).

6.2.2

Regressione e dipendenza dai driver identificati.

Tramite il software per gli audit energetici già descritto nel precedente capitolo è stata condotta l’analisi di regressione multivariata rispetto ai


6.2 Energia elettrica

89

Figura 6.7: Consumi medi al giornalieri per i mesi presi in esame.

due driver identificati: gradi giorno medi e ore di apertura. Le ore di apertura sono state inserite nel database MySQL manualmente, mentre i gradi giorno sono stati calcolati come (GG = Tamb − 20), ipotizzando quindi una temperatura degli ambiente mantenuta a 20o C. I dati di temperatura sono stati ottenuti grazie alle API (Application Programming Interface) concesse da 3BMeteo. Per il periodo che va dal 1 dicembre 2014 al 22 aprile 2015, l’analisi di regressione ha condotto ai seguenti risultati: Intercetta - Carico di Base: 12.801,8 kWh al giorno; Coefficiente rispetto ai Gradi Giorno: 55,3 kWh/gradogiorno al giorno; Coefficiente rispetto alle Ore di Apertura: 1.075,7 kWh/h al giorno. In pratica ogni ora di apertura in più durante la giornata costa a Cinecittà World circa 161e in energia elettrica, sempre considerando un costo di 0,15ekWh. Il modello rischia però di non essere molto affidabile nel periodo intermedio preso in esame e ciò si nota tramite due carte di controllo: la carta degli scostamenti e la carta CUSUM (fig. 6.8).


90

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Carta CUSUM per il modello con CO = 12801, 556, α1 = −54, 523 e α2 = 1076, 7

Scostamento Cumulato dalla Regressione [kWh]

1.4 · 105 1.2 · 105 1 · 105 80,000

60,000

40,000

20,000

0

15- 0 4- 20 15

01- 0 4- 20 15

15- 0 3- 20 15

01- 0 3- 20 15

15- 0 2- 20 15

01- 0 2- 20 15

15- 0 1- 20 15

01- 0 1- 20 15

15- 1 2- 20 14

01- 1 2- 20 14

−20,000

Data

Figura 6.8: Carta CUSUM per l’analisi di regressione sull’intero periodo.

La carta degli scostamenti consiste in un grafico che mostra quanto i consumi reali si discostino da quelli previsti con un determinato modello, giorno per giorno. La carta CUSUM invece mostra la somma degli scostamenti ottenuti giorno per giorno a partire da un giorno in cui si fissa t = 0; i cambiamenti di pendenza della carta CUSUM permettono di capire se il modello perde di validità in determinati periodi. Il grafico in fig. 6.8 mostra quindi come il modello sia poco affidabile nel periodo iniziale; si ha infatti un’inversione di tendenza degli scostamenti il 12 gennaio. Probabilmente ciò è dovuto al fatto che cambia radicalmente il carico di base in quel periodo, le quali nel periodo di apertura vengono lasciate accese anche nelle ore di chiusura. Il grafico poi cambia nuovamente pendenza il 16 marzo 2015 (data in cui gli scosamenti si attestano su valori molto bassi) e il 31 marzo 2015 (nuovo cambio di pendenza, dovuto all’avviamento delle macchine). Si possono distinguere diversi periodi all’interno della CUSUM, per i quali possono essere performate diverse regressioni (fig. 6.9).


6.2 Energia elettrica

91

Figura 6.9: Carta CUSUM divisa in periodi.

Per ogni periodo identificato si è proceduto quindi a performare un’analisi di regressione separata, in modo da stabilire le dipendenze in ogni periodo e avere una panoramica più chiara delle eventuali problematiche. I coefficienti che descrivono la relazione dei consumi con i gradi giorno e con il numero di ore di apertura sono stati chiamati α1 e α2 . ID

Data Inizio

Data Fine

1 2 3 4 5 6

01-12-2014 21-12-2014 01-01-2015 10-01-2015 31-03-2015 10-04-2015

20-12-2014 31-12-2014 09-01-2015 30-03-2015 09-04-2015 22-04-2015

Carico di Base (kWh) 17.771,75 13.800,98 7.928,31 12850,20 15.248,32 13.151,60

α1 (kWh/GG) -57,51 143,89 899,40 -228,365 27,28 15,12

α2 (kWh/h) 475,93 536,25 0 0 930,37 892,42

Tabella 6.3: Coefficienti delle regressioni su energia elettrica


92

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

E’ interessante notare come nel periodo di chiusura del parco diventi molto più marcata la dipendenza dai gradi giorno, indice del fatto che la parte più importante dei consumi variabili è sicuramente legata al condizionamento. Anche il carico di base varia, abbassandosi a circa 8.000 kWh/giorno, un valore comunque importante e da tenere in considerazione.

6.2.3

Suddivisione dei consumi per aree

Una prima caratterizzazione può essere fatta grazie allo spaccato ottenibile dai diversi contatori del parco, con letture prese mese per mese; tramite queste letture è possibile capire a grandi linee l’andamento generale dei consumi del parco e scendere nel dettaglio dell’analisi del carico di base (fig. 6.10).

Figura 6.10: Spaccato dei consumi di energia elettrica fra agosto 2014 e aprile 2015. Come è facile intuire il grosso dei consumi del parco è dovuto all’insieme qui denominato "Resto del Parco" e a cui fanno riferimento: • motori delle attrazioni; • pompe e filtri delle attrazioni; • cappe dei ristoranti;


6.2 Energia elettrica

93

• UTA delle attrazione e dei ristoranti; • illuminazione delle strutture; • illuminazione stradale Gli altri consumi sono attribuibili in gran parte alla Palazzina V (palazzina degli uffici e della mensa aziendale); un contributo importante lo hanno anche la voce "Semisbarra" a cui si attribuisce il 7,3 % dell’energia elettrica consumata dell’intero parco. Per analizzare meglio la situazione la stessa analisi è stata condotta anche su singoli periodi e mesi, in modo da capire come variasse la composizione dei consumi di energia elettrica in funzione della stagione e dell’apertura del parco. Risulta particolarmente interessante mettere a confronto un periodo di apertura (dal 24 aprile 2015 al 2 maggio 2015) con uno in cui l’unico edificio aperto del parco è stato quello degli uffici (dal 3 febbraio 2015 al 2 marzo 2015)(6.11):

Figura 6.11: Confronto degli spaccati dei consumi di energia elettrica fra apertura e chiusura. Il dato più evidente è l’aumento della percentuale attribuibile al resto del parco (79,87% nel periodo di chiusura e 86,73% nel periodo di apertu-


94

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

ra). Importante è la quasi totale assenza del contributo dei gruppi frigo, che risultano praticamente inutilizzati nel periodo di chiusura (fig. 6.12).

Figura 6.12: Consumi giornalieri medi in kWh. La situazione diventa ancora più chiara esaminando i valori dei consumi medi giornalieri nei diversi periodi, espressi in kWh (6.4). Nei due periodi presi in esame (quarta e quinta colonna della tab 6.4) risulta subito evidente la differenza nei consumi tra periodo di apertura del parco e periodo di chiusura: si passa da un consumo di energia elettrica complessivo di 9.297 kWh/giorno a un consumo di 15.484 kWh/giorno (+66,5%). L’incremento nel consumo (+6170 kWh/giorno) è attribuibile per la quasi totalità (99,5%) alla voce "Resto del Parco". Sul contatore della palazzina V si misura invece un calo del consumo registrato da contatore - ciò è dovuto al fatto che i consumi della palazzina uffici sono verosimilmente collegati nella quasi totalità al condizionamento. E’ poi interessante analizzare anche i dati relativi al periodo che va da agosto 2014 a dicembre 2014 compresi. Sommando i valori delle due ricezioni si ottiene un consumo di energia elettrica medio di (24.874 kWh/giorno); ad alzare tale valore è senza dubbio il mese di agosto 2014 (37.556 kWh/giorno). In tale mese infatti il parco è stato sempre aperto molte ore e si sono registrati gradi giorno caldi medi elevati, con un conseguente aumento dei consumi medi di energia elettrica del parco; i due driver presi in esame (ore di apertura e gradi giorno, in questo caso caldi) sono quasi


6.2 Energia elettrica

95

08-2014-> 02-2015-> 02 24-04-2015-> 12-2014 04-2015 2015 02-05-2015 ENERGIA ELETTRICA RICEZIONI ACEA RICEZIONE 1 23921 12108 9297 15484 RICEZIONE 2 953 PALAZZINA E MENSA PALAZZINA V 2575 1484 1572 1174 GRUPPI FRIGO GRUPPO 1 486 161 23 193 GRUPPO 2 816 80 21 6 GRUPPO 3 834 97 25 241 ECOGENA SEMISBARRA 1309 469 364 441 RESTO DEL PARCO RESTO DEL 18854 9817 7291 13429 PARCO Tabella 6.4: Consumi medi giornalieri di energia elettrica in kWh. fra loro correlati, soprattutto prendendo in esame set di dati estivi. Ciò si traduce in trend di consumi elettrici in salita e in discesa in corrispondenza del periodo estivo. I consumi elettrici medi giornalieri si sono infatti così evoluti nel periodo da agosto 2014 a novembre 2014 2 : • Agosto 2014 37.556 kWh/giorno • Settembre 2014 26.356 kWh/giorno (-29%) • Ottobre 2014 22.477 kWh/giorno (-14,7%) • Novembre 2014 19.136 kWh/giorno (-14,9%) Rispetto a quanto riportato nella tabella 6.2 è facile constatare come questo trend si interrompa intorno al mese di dicembre.

6.2.4

Caratterizzazione a partire dai dati di targa

Risulta a questo punto fondamentale cercare di caratterizzare il più possibile le due "aree di consumo" principali, ovvero "Resto del Parco" e 2

Dati ottenuti dalle letture mensili da contatore


96

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

"Palazzina V". Per fare ciò sono stati presi tutti i dati di targa delle UTA, delle pompe e delle attrazioni; in aggiunta a questo sono state inserite in tabella anche le lampadine installate nel parco, lasciando al di fuori del "censimento" solo l’illuminazione stradale e i consumi difficilmente inseribili in una caratterizzazione (piccoli split, consumi di computer, schermi, cucina, etc). Il totale della potenza teorica assorbita dalle UTA e dalle Cappe (tab. 6.1) è di 199 kW circa e la suddivisione della potenza per edificio è riassunta nel grafico (fig. 6.13) e in tab. 6.5.

Figura 6.13: Potenze assorbite teoriche di UTA e cappe. Il valore maggiore di potenza installata relativa a UTA e cappe è quindi relativo agli edifici che seguono: 1. Edificio G - 22%: nome relativo agli edifici L1, L2 e L3, adibiti alla mostra, all’attrazione Immersive Tunnel (spettacolo in 3D) e all’attrazione Velocità della Luce (attrazione-videogame per bambini);


6.2 Energia elettrica Edificio Edificio G Edificio U-N Edificio S Edificio R - Bagno Pubblico Edificio R Edificio Q Edificio M Edificio P Edificio A3 Edificio A2 Edificio K Edifici C1 e C2 Edificio C3 Edificio J TOTALE

97 Potenza Assorbita (kW) 42,88 17,83 0,74 2,48 32,59 1,2 11,8 30,97 1,05 1,81 11,8 21,59 21,87 0,43 199,04

Tabella 6.5: Potenze assorbite teoriche di UTA e cappe. 2. Edificio R - 16%: nome relativo al ristorante Roma - Apicius, il self service principale; 3. Edificio P - 16 %: Darkmare, una delle attrazioni principali già descritte, è il roller coaster al chiuso; 4. Edifici C1, C2 e C3 - 22%: il terzo edificio ha la metà della potenza installata; si tratta di due edifici di servizio ai lati della strada d’ingresso e ospitano due ristoranti; 5. Edificio U-N - 9 %: il Saloon, set di "Ennio’s Creek"; Per quanto riguarda le pompe relativi ai servizi invece si riscontra un totale di 938,4 kW di potenza installata, suddivisa come mostrato in tab. 6.6 e in fig 6.14. Si sottolinea che il dato in questione, per motivi di effettiva reperibilità dei dati, è parziale. Bisogna tenere in considerazione che restano sempre attive tutte le notti 3 pompe di Aktium (per assicurare che non si formino alghe nell’acqua della vasca) e 1 pompa dell’attrazione Sognolabio, che ha una vasca per la quale è fondamentale il ricircolo allo stesso modo.


98

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Categoria Antincendio Antincendio Servizi Attrazioni Aktium - Ricircolo Giochi d’Acqua Sognolabio - Ricircolo Fontana Fontana Pompe per Servizi Acqua Fredda - Spinta Acqua Calda - Spinta Acqua Potabile - Spinta Acque Chiare Acque Nere Irrigazione Reintegro WC Totale complessivo

Pot. Tot. (kW) 56,1 56,1 82,2 41,2 11 30 295,1 295,1 505 270 111 46,5 17,5 11 8 11 30 938,4

% sul Totale 5,79% 5,79% 11,59% 4,25% 1,14% 3,10% 30,47% 30,47% 52,15% 27,88% 11,46% 4,80% 1,81% 1,14% 0,83% 1,14% 3,10% 100,00%

# 2 2 14 4 2 4 28 28 23 3 3 4 5 2 2 2 2 67

Tabella 6.6: Pompe per i servizi nel parco e potenza installata delle stesse A questo si aggiungono: • n. 1720 lampadine per locali interni, per un totale di 46 kW di potenza installata; • n. 6 condizionatori per i chioschi, per un totale di 21,6 kW di potenza installata; • n. 16 celle frigo "grandi", per un totale di 20 kW di potenza installata; • n. 2 celle frigo "medie", per un totale di 1,68 kW di potenza installata.


6.2 Energia elettrica

99

Principali pompe dei servizi del parco 505

Potenza installata [kW]

500

400

295.1

300

200

100

82.2 56.1

er viz i

a Ac

qu

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de

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Fo nt an

rv izi At t Se

Se

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io

An

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ni

di o

0

Figura 6.14: Principali pompe per i servizi del parco.

6.2.5

Caratterizzazione dei consumi notturni

Vista la già citata importanza del carico di base e dei consumi notturni sono stati condotti alcuni test specifici per la caratterizzazione dei consumi notturni nel parco, a macchine spente. Un primo test è stato fatto la notte fra il 26 e il 27 maggio 2015; alle ore 16:30 del 26 giugno ci si è accertati che fossero spente tutte le UTA del parco e la maggior parte delle pompe ed è stata presa la lettura generale e la lettura relativa alla sola palazzina uffici. La mattina seguente sono state prese nuovamente le letture alle ore 10:00. Dai consumi ottenuti per differenza delle letture è stato necessario eliminare i seguenti contribuiti: • 3 pompe dell’attrazione Aktium attive pertutta la durata del test (17 ore e 30 minuti);


100

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

• 1 pompa dell’attrazione Sognolabio attiva per tutta la durata del test; • Le pompe della fontana attive dalle 9:15 alle 10:00 (0.75 ore); • 2 pompe per l’acqua fredda attive dalle 8:00 alle 10:00; • 1 pompa per l’acqua calda attiva dalle 8:00 alle 10:00; • tutte le pompe di ricircolo attive. Generale Parco Palazzina Uffici Aktium Fontana Sognolabio Pompe Caldo Freddo Pompe di Ricircolo Parte non Caratterizzata Consumo Orario non Caratterizzato Consumo Notturno Ipotizzato

9600 kWh 1000 kWh 540,75 kWh 221,25 kWh 131,25 kWh 328 kWh 218,75 kWh 7160 kWh 413,8728 3310,983

Tabella 6.7: Risultati del primo test per la caratterizzazione dei consumi notturni Si sottolinea ancora una volta come i risultati della tab. 6.7 sono legati alla situazione di collaudo e test del parco e che tutti i presenti studi andranno ripetuti al terzo anno di attività per avere un quadro più chiaro della situazione. Vista l’entità dei consumi totali registrati e il rapporto basso fra i consumi ipotizzabili dalle pompe rimaste accese si è preferito, per il calcolo dei consumi ipotizzati in tabella 6.7, immaginare che tutte le pompe considerate lavorassero a potenza di targa. Si è ottenuta così una parte finale dei consumi non caratterizzata (il 74% dei consumi notturni), che ha permesso di calcolare - nell’ipotesi di consumo costante fra le 16:30 e le 10:00 - un consumo orario medio e un consumo notturno (si intende "consumo notturno" il consumo registrato fra le 23:00 di un giorno e le 7:00 del giorno successivo). Tale consumo notturno ipotizzato è pari a 3.310,98 kWh, che giustificherebbe un carico di base giornaliero pari a 9.932,94 kWh. Probabilmente in questo primo test


6.2 Energia elettrica

101

potrebbe esserci stato qualche problema con lo spegnimento delle UTA, che ha causato dati lievemente falsati. In un ulteriore test si è voluto andare a verificare che i consumi della palazzina uffici (palazzina V) fossero effettivamente costanti nel tempo. Nella notte fra il 24 e il 25 giugno 2015 sono state prese le misure di consumo del parco ed è risultato che la palazzina uffici, in 9 ore (dalle 23:00 alle 8:00 della mattina dopo) ha consumato 555 kWh di energia elettrica. Il dato conduce a un consumo orario di circa 62 kWh, molto vicino ai 57.14 kWh/h riscontrati nel precedente test. Dei circa 3310 kWh/notte non caratterizzati è stato possibile poi caratterizzare un’ulteriore parte: • 54kWh/notte di luci perimetrali; • 6 kWh/notte di gruppi frigo; • 62 kWh/notte assorbiti da coogeneratore gestito da Ecogena S.p.A. I quali portano la parte non caratterizzata a circa 3189 kWh/notte. L’ultimo test è quello che ha dato in assoluto i migliori risultati. Nella notte a cavallo fra il 3 luglio 2015 e il 4 luglio 2015 si è proceduto a spegnere tutte le UTA e le cappe del parco, a eccezione delle UTA dei locali di servizio Altair e Aktium, più difficilmente accessibili, ma di piccole dimensioni. Sono state presi poi i dati circa gli assorbimenti istantanei delle luci interne di un’area del parco tramite lettura da UPS, ricavando così il parametro di potenza assorbita per metro quadrato e ottenendo un consumo teorico delle luci interne di tutto il parco, con l’ipotesi di un consumo per metro quadrato a causa delle luci costante. Sono state prese le letture generali e della palazzina V e sono stati ipotizzati gli altri dati, arrivando a ipotizzare i dati in tab. 6.8 e in fig 6.15. In particolare sono stati ipotizzati i seguenti consumi:


102

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Figura 6.15: Spaccato dei consumi notturni con l’ultimo test. • Gruppi frigo - media sulla base dei consumi storici orari notturni 0,71 kW; • Luci perimetrali - media sulla base dei consumi storici orari notturni - 13,8 kW; • Semisbarra - media sulla base dei consumi storici orari notturni - 7,4 kW; • Filtraggio Aktium - si è ipotizzato che le 3 pompe attive assorbissero l’80% del dato di targa - 24,7 kW; • Filtraggio Sognolabio - si è ipotizzato che la pompa attiva assorbisse l’80% del dato di targa - 6 kW; • Pompe di ricircolo - 1,2 kW; • Luci Interne - Outdoor - è stato proiettato il consumo per metro quadrato sull’intera superficie del parco. Il consumo per metro quadro è stato ottenuto misurando l’assorbimento istantaneo in un nodo e dividendo la potenza assorbita per la superficie in metri quadrati servita da quel nodo - 152,4 kW;


6.2 Energia elettrica

103

• Celle frigo dei ristoranti -21,7 kW; • Lampadine interne - si è ipotizzato che fossero rimaste accese il 30% delle lampadine - 13,8 kW; Sono stati inoltre considerati i consumi delle attrazioni che vengono accese alle ore 6:00 del mattino e per le quali vengono effettuati i primi 10 lanci di prova della giornata, prima dell’apertura. Le attrazioni che vengono provate in questo modo sono Erawan, Altair e Darkmare e carico di base e consumo dovuto al lancio di tali attrazioni possono essere trovati in tab 6.9. I dati delle celle frigo dei ristoranti sono stati ottenuti tramite le misurazione degli assorbimenti istantanei da quadro elettrico; fanno parte del "non caratterizzato" invece tutti i frigoriferi da bar e i congelatori presenti nei chioschi e nei ristoranti, oltre a eventuali altre piccole utenze attive all’interno del parco nel periodo di apertura. La parte di consumi non caratterizzata è scesa così a un consumo orario non caratterizzato di 39,8 kW, che potrà essere oggetto di successivi testi e analisi. Una possibilità di miglioramento dell’analisi sarà sicuramente costituita dai sistemi di monitoraggio in corso di installazione, supportati dal software sviluppato per questo lavoro di tesi. Il consumo è stato poi suddiviso in base alla tipologia di macchina o utenza, per una comprensione più veloce del dato, riportato in fig. 6.16. Si nota immediatamente come una parte determinante sia occupata dall’illuminazione, seguita dal condizionamento dei locali tecnici. Una possibilità di efficientamento potrebbe quindi trovarsi proprio nell’illuminazione, possibilità da valutare però in relazione alle esigenze di immagine e di sicurezza del parco, aspetti non trascurabili per un parco divertimenti. Per un lavoro di rifinitura si potrebbe inoltre pensare di diminuire la quota dovuta al condizionamento dei locali tecnici, impostando temperature interne ai locali più alte di quelle impostate durante il giorno, in modo tale da ridurre ulteriormente il carico di base dovuto al condizionamento


104

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco RIEPILOGO DEI CONSUMI Palazzina V 60 kW Pompe di Aktium 24,7 kW Pompe di Sognolabio 6 kW Illuminazione Esterna 152,4 kW Celle Frigo 21,7 kW Split dei Chioschi 21,6 kW Lampadine Interne 13,8 kW Luci Perimetrali 13,8 kW Gruppi Frigo Ecogena 0,8 kW Semisbarra Ecogena 7,8 kW Attrazioni 28 kW Illuminazione Parcheggio 20 kW Condizionatori Nodi 46,8 kW Condizionatori Cabine 13,1 kW Pozzi Neri 9 kW Split Sottomarino 15 kW Non Caratterizzato 39,8 kW

Tabella 6.8: Consumi ipotizzati dalle ore 23.21 del 3 luglio alle ore 7.45 del 4 luglio. dei locali tecnici nei momenti in cui si ha una frequenza di accesso minore agli stessi.


6.2 Energia elettrica

105

Figura 6.16: Spaccato dei consumi notturni con l’ultimo test, suddivisi per tipo.

6.2.6

Caratterizzazione dei consumi variabili con le ore di apertura

Lo sforzo si è concentrato soprattutto sulla caratterizzazione del carico di base, che risulta sicuramente la principale criticità in un’analisi di questo tipo, poiché resta totalmente scollegato dalle possibilità di fatturato del parco e, come si vedrà nella sezione del benchmark, risulta anomalo anche rispetto ad altri parchi italiani di dimensioni comparabili a quelle di Cinecittà World. Di sicura importanza è però anche la caratterizzazione della parte "variabile" dei consumi; ci si aspetta una relazione forte con le ore di apertura e meno con il numero di cicli delle macchine. Inoltre è importante capire quanta di questa energia venga consumata per far funzionare le attrazioni e quanta per la climatizzazione e gli impianti di servizio.


106

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Le UTA e le pompe sono sicuramente la fetta più importante, visto che da sole vedono una potenza installata di 1167 kW. Se si sceglie di adottare i risultati della regressione con carico di base a 13.151,6 kWh/giorno, come spiegato anche nel capitolo relativo al benchmark, si può procedere a caratterizzare la restante parte di consumi elettrici "variabili", che oscilla fra i 6.850 kWh/giorno e gli 11.850 kWh/giorno (fra i 20 MWh/giorno e i 25 MWh/giorno di consumo di picco, come si nota in fig. 6.5). Si è proceduto così ad analizzare i consumi delle quattro principali attrazioni, riportati in tab. 6.9

-

Consumo da Carico di Base [kWh]

Erawan Altair Aktium Darkmare

63,0344 16,9 3352,788105 1624,5736

Consumo da Cicli [kWh] 260,3611111 431,6 0 448,24

TOT

5057,30

1140,20

Consumo Totale [kWh]

Incidenza Carico di Base

323,3955111 448,5 3352,788105 2072,8136

19% 4% 100% 78%

6197,50

82%

Tabella 6.9: Consumi delle singole attrazioni Il rapporto fra carico di base e carico dovuto a cicli in un’ipotetica giornata da 13 ore è più facilmente comprensibile tramite la figura 6.17. Si nota immediatamente la grande differenza di consumo totale fra attrazioni come Aktium e Darkmare e come questo sia dovuto in gran parte a un altissimo carico di base dovuto al sistema di funzionamento proprio della macchina. Per tutte le attrazioni sono stati stimate 13 ore di funzionamento. In dettaglio poi: • Erawan: 5 cicli/ora in media, con 4,85 kW di carico di base e 4,01 kWh consumati a ciclo; • Altair: 8 cicli/ora in media, con 1,30 kW di carico di base e 4,15 kWh consumati a ciclo; • Aktium: 8 cicli/ora in media, con 257,91 kW di carico di base e consumo a ciclo ininfluente;


6.2 Energia elettrica

107

Figura 6.17: Consumi ipotizzati delle 4 principali attrazioni. • Darkmare: 8 cicli/ora in media, con 124,97 kW di carico di base e consumo a ciclo di 4,31 kWh; I dati di cui sopra sono stati ottenuti registrando gli assorbimenti istantanei delle suddette attrazioni con frequenza di campionamento di 5 secondi; sono poi stati agevolmente identificati i consumi dovuti al singolo ciclo e alla semplice accensione giornaliera della macchina. Si nota immediatamente come le 4 attrazioni principali, lavorando con la frequenza indicata, coprirebbero buona parte dei consumi variabili (dal 52% al 90%), che ricordiamo oscillano fra i 6.850 kWh/giorno e gli 11.850 kWh/giorno. L’analisi su questa parte dei consumi risulta comunque estremamente complessa, perché collegata al numero di ore di apertura e in parte anche al numero di cicli; una buona parte dell’analisi sulla parte "variabile" sarebbe inoltre da condurre rispetto all’apertura dei vari edifici e ristoranti, non sempre conoscibile a priori.


108

6.3

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Gas metano

Per il gas metano vale lo stesso discorso generale fatto per l’energia elettrica, anche se in questo caso si vedrà che i risultati sono sostanzialmente diversi e collegati a un solo driver energetico. Il gas metano viene utilizzato sostanzialmente per le tre caldaie gestite dalla società esterna Ecogena S.p.A., la mensa degli uffici. Cinecittà World dispone di una serie di contatori interni che permettono di avere informazioni di maggior dettaglio rispetto a quelle ottinibili tramite la sola lettura globale: 1. Mensa: relativo al gas utilizzato dalla mensa della palazzina uffici, aperta insieme a questi e quindi anche nei periodi di chiusura del parco; 2. Caldaie Ecogena: relativo all’acqua calda viene prodotta tramite le tre caldaie in gestione Ecogena, per ognuna delle quali è presente un contatore separato, oltre alle caldaie della Pallazina V; 3. Cogeneratore: relativo al gas necessario all’impianto di cogenerazione gestito da Ecogena S.p.A., attivato giugno 2015; 4. Generale Parco: il contatore generale del parco. Il periodo preso in esame in questo caso è quello che va dal 25 settembre 2014 al 30 maggio 2015; anche per l’analisi dei consumi giornalieri ci si è avvalsi di letture dal contatore generale, a differenza di quanto è stato fatto con l’energia elettrica; i dati tabulati forniti dal fornitore alla fine del mese non sono reperibili per tutti i mesi e presentano spesso imprecisioni, che li rendono difficilmente analizzabili volendo avere stime giornaliere precise. Si è in questo modo riusciti ad avere dati per un maggiore lasso di tempo ma con campionamento irregolare, che porta ad avere un grafico degli andamenti dei consumi nel tempo più difficilmente decifrabile. Come nel caso dell’energia elettrica è stato possibile realizzare grafici di suddivisione dei consumi per aree, grazie ai valori letti mensilmente sui singolo contatori interni.

6.3.1

Andamento giornaliero dei consumi

Osservando il grafico in fig. 6.18 si nota immediatamente come si registri un saldo modesto in corrispondenza della fine di novembre 2014, più


6.3 Gas metano

109

Andamento dei consumi di gas 2,200 2,000 1,800

Consumi [m3 ]

1,600 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200

01- 1 1- 20 14 15- 1 1- 20 14 01- 1 2- 20 14 15- 1 2- 20 14 01- 0 1- 20 15 15- 0 1- 20 15 01- 0 2- 20 15 15- 0 2- 20 15 01- 0 3- 20 15 15- 0 3- 20 15 01- 0 4- 20 15 15- 0 4- 20 15 01- 0 5- 20 15 15- 0 5- 20 15

16- 1 0- 20 14

01- 1 0- 20 14

0

Data

Figura 6.18: Consumi giornalieri di gas metano dal 25 settembre 2014 al 30 maggio 2015

esattamente il 21-11-2014. Un abbattimento dei consumi si ha verso gli ultimi giorni presenti del grafico (dal 22 aprile in poi), dove si nota un’importante calo dei consumi, che si attestano nuovamente su valori simili a quelli precedenti al 21 novembre.

6.3.2

Regressione e dipendenza dai driver identificati

Sempre mediante il software per gli audit energetici è stata condotta l’analisi di regressione rispetto ai gradi giorno. Per il periodo che va dal 25 settembre al 30 maggio, l’analisi di regressione ha condotto ai seguenti risultati: Intercetta - Carico di Base: 514,967 m3 al giorno


110

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Coefficiente rispetto ai Gradi Giorno: 65,724 m3 /gradogiorno Anche in questo caso si analizza poi il modello con la carta CUSUM (fig. 6.19): Carta CUSUM per il modello con CO = 514, 96, α1 = 65, 72 2,500

Scostamento cumulato dalla Regressione [m3 ]

2,000 1,500 1,000 500 0 −500 −1,000 −1,500

01- 1 0- 20 14 16- 1 0- 20 14 01- 1 1- 20 14 15- 1 1- 20 14 01- 1 2- 20 14 15- 1 2- 20 14 01- 0 1- 20 15 15- 0 1- 20 15 01- 0 2- 20 15 15- 0 2- 20 15 01- 0 3- 20 15 15- 0 3- 20 15 01- 0 4- 20 15 15- 0 4- 20 15 01- 0 5- 20 15 15- 0 5- 20 15

−2,000

Data

Figura 6.19: Carta CUSUM per il gas metano dal 25 settembre 2014 al 30 maggio 2015 Così come per la carta CUSUM dell’energia elettrica, anche la CUSUM del gas metano è caratterizzata da alcuni cambi di pendenza che aiutano a identificare 7 periodi, per cui si riportano i nuovi valori dei coefficienti: 1. Dal 29 settembre 2014 al 25 ottobre 2014, 524,36 m3 di carico di base e 11,52 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno; 2. Dal 26 ottobre 2015 al 20 novembre 2015, 727,53 m3 di carico di base e 14,39 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno; 3. Dal 21 novembre 2015 al 23 dicembre 2015, 841,84 m3 di carico di base e 83,34 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno;


6.4 Confronto con altri parchi

111

4. Dal 24 dicembre 2015 al 26 gennaio 2015 pochi dati disponibili (3 letture); 5. Dal 27 gennaio 2015 al 25 febbraio 2015 , 1088,01 m3 di carico di base e -3,88 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno; 6. Dal 26 febbraio 2015 al 11 aprile 2015, 1226,42 m3 di carico di base e 6,15 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno; 7. Dal 21 aprile 2015 al 30 maggio 2015, 335,99 m3 di carico di base e 58,41 m3 /GG di coefficiente rispetto ai gradi giorno; Si nota quindi in modo netto l’inizio del periodo invernale e l’uso maggiore delle caldaie; anche in questo caso probabilmente una soluzione per una gestione più flessibile del tutto potrebbe trovarsi in un sistema di autoregolazione, che eviti balzi così improvvisi dovuti alla stagione invernale e si regoli dinamicamente rispetto alla effettiva richiesta (d’inverno si ha un improvviso aumento del carcio di base, legato a un drastico calo del coefficiente relativo ai gradi giorno).

6.4

Confronto con altri parchi

La situazione di Cinecittà World è stata confrontata con quella di altri parchi per cercare di valutare le prestazioni del parco rispetto ad altre organizzazioni dello stesso settore; è stato possibile ottenere i dati relativi ai parchi di: • Rainbow Magicland - Valmontone • Miragica - Molfetta • Leolandia - Capriate San Gervasio Dei parchi in questione sono stati richiesti i consumi di energia elettrica3 e i consumi di gas metano nel periodo gennaio 2015 - aprile 2015; i consumi dei parchi non possono però così essere direttamente confrontati perché molto diversi fra loro. I principali motivi possono essere identificati in: • un numero di ore di apertura diverso fra un parco e l’altro; 3

Tutti i dati sono stati forniti dalle singole società e non sono stati oggetto di misure sul campo.


112

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

• mancanza di conoscenza dei reali driver energetici rispetto ai quali variano i consumi degli altri parchi; • diversa estensione dei parchi; • diverso numero di attrazioni nei parchi; • diverso numero di visitatori; • diversa tipologia di impianti; • diversi vettori energetici utilizzati (solo energia elettrica oppure energia elettrica e gas metano). Per risolvere questo problema è stato fondamentale costruire degli indici che potessero essere rappresentativi della situazione di ogni singolo parco; i consumi sono stati inoltre convertiti in tep (Tonnellate Equivalenti di Petrolio). Gli indici che ne escono servono a dare un’idea di massima delle prestazioni dei singoli parchi, almeno rispetto a un obbiettivo economico; bisogna però sottolineare che questi indici, per poter essere davvero utilizzati in un confronto più approfondito, dovrebbero essere stati elaborati solo a seguito di: • una campagna di misure più estesa nel tempo. Sarebbero necessari almeno 12 mesi di misure, in modo da non tener conto dell’influenza specifica che le stagioni possono avere sugli impianti (effetto che può essere compensato durante l’anno) e in modo da avere un campione di dati più ampio (alcuni parchi hanno un totale di giorni di apertura, su cui sono state calcolate le ore di apertura, che è molto minore del totale dei giorni di chiusura); • la reale conoscenza dei driver energetici che regolano i consumi dei parchi; • l’eventuale conoscenza di altri driver energetici a disposizione. Si sottolinea inoltre che i ristoranti e i negozi di alcuni parchi sono di diversa natura ed estensione rispetto a quelli di parchi come Cinecittà World e Rainbow Magicland. Con i dati a disposizione è stato possibile comunque strutturare la tab. 6.10; i dati presi in considerazione sono:


6.4 Confronto con altri parchi

113

• Ec [tep] i consumi valutati in tep (energia elettrica e gas metano, ove presente); • Ec /mq [tep / mq] il consumo stimato di cui al primo punto diviso per l’estensione del parco in mq; • Ec /aa [tep] il consumo stimato di cui al primo punto diviso per il numero di attrazioni del parco.

Miragica Leolandia CCW Rainbow

EE [MWh] 254 540 1659 1813

Gas [m3 ] 0 30000 135586 0

Cons. [tep/aa] 47,6 125,6 421,4 339,1

Ec / aa [tep] 2,64 3,22 21,07 11,30

Ec / mq [tep/m2 ] 0,001 0,010 0,003 0,002

Tabella 6.10: Benchmark di alcuni parchi di riferimento nel periodo gennaio - aprile 2015. Le colonne di costo totale stimato e di consumo in tep non rappresentano sicuramente indici rappresentativi, perché non tengono in considerazione in nessun modo le caratteristiche del parco. Analizzando la tabella e il grafico in fig. 6.20 si nota però immediatamente come i consumi di Cinecittà World siano più alti rispetto agli altri parchi presi in considerazione, questo fatto viene però presumibilmente bilanciato da un’efficiente gestione contrattuale e dalla presenza del cogeneratore che permette a Cinecittà World di abbattere i costi per l’energia elettrica; la prestazione di Cinecittà World è migliore di quella degli altri parchi è quella relativa al consumo orario, probabile indice di un’ottima gestione del consumo variabile, che incide enormemente sul consumo complessivo di un parco. La differenza su questi indici è giustificata inoltre dalla differente tipologia di strutture e dall’attenzione alla climatizzazione di Cinecittà World. Un indice importante sarebbe quello dei consumi rispetto alla cubatura degli edifici, dato che però non è calcolabile a causa dell’assenza di dati di cubatura. Il parco con i maggiori consumi minimi assoluti rispetto agli altri, al di là di Cinecittà World, è senza dubbio Rainbow Magicland. Rainbow Magicland si estende su 185.000 m2 , contro i 160.000 m2 di Cinecittà


114

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Figura 6.20: Consumi in tep di alcuni parchi di riferimento. World e ha all’attivo 30 attrazioni, contro le 20 di Cinecittà World. La potenza di picco assorbita nel mese di Agosto 2014 è stata di 272 tep, contro i 223 tep di Cinecittà World. Rainbow Magicland è quindi una struttura più grande di Cinecittà World, con più attrazioni e con dei carichi di nei mesi di massima affluenza confrontabili con quelli della struttura qui analizzata. Ci si aspetterebbe di trovare quindi un carico di base leggermente più alto di quello di Cinecittà World; per rilevare tale dato si è scelto il mese di Febbraio 2015, minimo di consumo per entrambi i parchi e con una media giornaliera di consumo totale circa uguale al carico di base. Il consumo totale di Rainbow Magicland risulta invece essere di circa 52 tep e quello di Cinecittà World di circa 84 tep (+61%); per Rainbow Magicland il consumo nel mese di febbraio 2015 corrisponde al 19,1% del consumo nel mese di agosto 2014. Per Cinecittà World rappresenta invece il 37,6%; la differenza si fa ancora più accentuata con parchi come Leolandia, dove il consumo di febbraio 2015 rappresenta l’11% del consumo di agosto 2014.


6.4 Confronto con altri parchi

115

La gestione oculata degli impianti permette infatti a Cinecittà World di avere una crescita dei consumi durante il giorno non molto accentuata, nonostante la giovane età del parco; in questo modo Cinecittà World riesce a evitare picchi di consumo troppo accentuati, che renderebbero altrimenti di difficile gestione il parco nei mesi estivi, quando già i costi dovuti al personale aumentano. I dati provenienti dal benchmark, uniti alle considerazioni fatte in sede di audit, confermano il fatto che una priorità di intervento assoluta per il parco si trova proprio nel carico di base, che ogni giorno equivarrebbe con un normale contratto di fornitura a una spesa di circa 2000 e (fra gas metano ed energia elettrica, sempre considerando un prezzo di 0.15 e /kWh per l’energia elettrica e di 0.58 e /m3 per il gas metano. Tale costo è però sensibilmente più basso grazie alla scelta di avvalersi della centrale di cogenerazione interna, che permette un sostanziale abbattimento dei costi in approvvigionamento di energia.

6.4.1

Stime di consumo di energia elettrica e confronto

Al fine di avere una panoramica d’insieme più ampia possibile, si è proceduto a effettuare un benchmark di consumi di energia elettrica con altri 41 parchi divertimento italiani. Dal set di dati grezzo si è provveduto poi a estrarre un sub-set di dati relativi ai soli parchi tematici e meccanizzati, sui quali è stato possibile calcolare degli indici che svincolassero i consumi dall’effettiva dimensione del parco, in modo da rendere più consistente il confronto. I dati ottenuti sugli altri parchi sono relativi all’anno 2010. La difficoltà nel confronto sorge da momento che Cinecittà World non ha ancora un’intera annualità di apertura utile per avere un dato di questo tipo; per questo motivo è stato necessario confrontare i consumi degli altri parchi con la stima di consumi per il 2014, ottenuta sommando ai dati forniti dal fornitore anche delle previsioni elaborate in vario modo, per i mesi mancanti. Una prima stima, che vede i consumi del parco in energia elettrica per il 2015 a circa 6.5 GWh, è stata fornita dal parco Cinecittà World stesso. Si è poi proceduto a effettuare una stima dei consumi del parco tramite i coefficienti della regressione multipla effettuata al paragrafo 6.1. I coefficienti scelti sono stati quelli relativi all’ID 6 della tabella 6.3, poiché si è verificato che con gli ultimi dati parziali è la regressione che più si


116

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

avvicina al comportamento attuale del parco. Si riportano di seguito i coefficienti della regressione utilizzata per le stime: • Carico di Base: 13.151,6 kWh • Coefficiente di dipendenza dai gradi giorno medi: 15,15 kWh/GG • Coefficiente di dipendenza dalle ore di apertura: 892,42 kWh/h Le ore di apertura sono già state previste da un calendario fissato all’inizio dell’anno e sono state semplicemente riportate. Per ogni mese si è poi proceduto ad elaborare il dato "Gradi Giorno Medi"; per fare ciò sono stati scaricati dal portale "Il Meteo" i dati storici relativi a Roma, per l’anno 2014 e dove presenti, per l’anno 2015. Per ogni giorno sono stati calcolati i gradi giorno, fissando la temperatura interna degli edifici a 20 o C, come: (6.3) GG = |Tmido C − 20o C| Per ogni mese poi è stato calcolato lo scostamento medio giornaliero; per ogni mese sono poi state calcolate le ore di apertura totali. Dati: • C0 , carico di base giornaliero; • α1 , il coefficiente rispetto ai gradi giorno medi; • α2 ,il coefficiente rispetto alle ore di apertura totali del mese; • h, il numero totale di ore di apertura nel mese; • GGmid , i gradi giorno medi sul mese; • d, il numero di giorni nel mese; il consumo di energia elettrica espresso in kWh su ogni mese è stato calcolato come: Consumoee = C0 d + α1 GGmid d + α2 h

(6.4)

Si ottiene quindi la seguente proiezione, in tabella 6.11. Si sottolinea il fatto che i gradi giorno sono relativi all’anno 2015 fino al 25 giugno e a seguire sono relativi all’anno 2014; i gradi giorno sono comunque un fattore che influenza i consumi di energia elettrica del parco sensibilmente meno delle ore di apertura. Per completezza si riporta in tab. 6.12 il confronto fra i dati previsti mediante la regressione e quelli realmente


6.4 Confronto con altri parchi

Gennaio Febbraio Marzo Aprile - Fino al 22 Aprile - dal 23 Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre TOTALE [MWh] M ediagiornaliera Prevista [MWh]

Ore Apertura 0 0 0 160 64 184 312 403 403 217 130 12 112

117 GG Medi 11,77 11,57 9,13 6,96 4,50 2,10 2,77 2,71 4,84 1,67 2,87 5,20 10,55

Numero Giorni 31 28 31 22 8 31 30 31 31 30 31 30 31

Consumi Previsti [kWh] 413199,8 373126,88 411959,96 434355,36 162840,32 572791,8 674088,96 768427,08 769425 588850 524986,68 407592,72 512529,24

6614,1738 18,12

Tabella 6.11: Previsione dei Consumi di Energia Elettrica per il 2015 misurati dal fornitore dal 1 gennaio 2015 al 22 aprile 2015; l’errore totale sui consumi è del 5,46%. Una volta ottenuti questi dati è possibile confrontarli con i dati degli altri parchi per collocare Cinecittà World nel panorama dei parchi divertimento in Italia. Nella tabella generale dei parchi presi in esame (tab, 6.13, in una pagina a seguire, nella qualche mancano alcuni nomi, fra i quali Gardaland) si nota immediatamento come Cinecittà World sia uno dei parchi che in Italia consumano più energia elettrica in assoluto. Il fatto è ancora più evidente nell’immagine 6.21, che sintetizza i dati della tabella. Il 60% dei consumi di energia elettrica dei parchi divertimento analizzati è attribuibile a 4 parchi e il 9% a Cinecittà World. Le stime di consumo sono state condotte su un campione che rappresenta circa il 71% della totalità nazionale in quanto a consumi complessivi (secondo le stime di consumi totali nazionali di ANESV), si può quindi asserire che a


118

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

Gennaio Febbraio Marzo Aprile - Fino al 22 Totale Differenza [kWh] Differenza Percenutale

Consumi EE Consumi EE Previsti Reali [kWh] [kWh] 413200 582784 373127 403711 411960 284569 434355 456078 1632642 1727142 -94501 -5,46%

Tabella 6.12: Consumi Reali e Consumi Previsti per il 2015

Figura 6.21: Suddivisone dei consumi dei parchi analizzati


6.4 Confronto con altri parchi

119

Cinecittà World è attribuibile circa il 6% dei consumi di energia elettrica dei parchi divertimento in Italia. A questo bisogna aggiungere il fatto che Cinecittà World, a differenza di altri parchi (fra i quali Rainbow Magicland), fa uso di gas metano. Questo fatto rende ancora più marcata l’importanza di Cinecittà World nel panorama italiano dei parchi divertimento, in quanto a consumi complessivi. Il consumo di gas è dovuto in questa fase al collaudo in corso degli impianti e del coogeneratore e sarebbe interessante rivedere le misure in un periodo successivo. Si è proceduto con l’estrazione di un set di parchi tematici più importanti, rappresentando tutto rispetto a numero di attrazioni e estensione del parco in fig. 6.22.

Figura 6.22: Consumi di Energia Elettrica dei Parchi Tematici Rispetto a Estensione e Numero di Attrazioni


120

Chapter 6: Analisi dei consumi del parco

La dimensione della bolla rappresenta l’entità dei consumi di energia elettrica, in ascisse si ha il numero di attrazioni e in ordinate l’estensione in mq. Si nota come Cinecittà World abbia consumi di energia elettrica più bassi di quelli dei principali parchi divertimento in Italia. Il carico di base alto viene quindi probabilmente compensato da un’attenta gestione dei consumi variabili nell’arco della giornata. Il grafico in fig. 6.22 è particolarmente interessante perché evidenzia e conferma quanto detto fino a questo momento. Una volta appurato che i consumi, almeno per quanto riguarda il caso di studio Cinecittà World, non siano fortemente correlati al numero di visitatori ci si aspetterebbe di trovare una relazione forte con il numero di attrazioni (maggior potenza installata) o con l’estensione del parco, per una serie di motivi fra i quali: • maggior numero di edifici e volumi più grandi per cui è necessario condizionare l’aria; • maggiore potenza installata relativa agli impianti di illuminazione; • presenza di pompe a prevalenza maggiore o di un numero di pompe maggiore, per sopperire alle perdite di carico; Il parco è inoltre dimensionato per la futura espansione e crescita, motivo per il quale le linee idrauliche e l’impiantistica non sono al momento nelle condizioni ottimali per minimizzare il consumo energetico. Si nota invece come i consumi non siano necessariamente legati all’estensione e al numero di attrazioni del parco, evidenziando probabilmente come in realtà questi siano più strettamente collegati alle scelte impiantistiche e di controllo dei consumi. Osservando il grafico bisogna ricordare inoltre che questo è riferito ai soli consumi di energia elettrica, che per alcuni parchi (Rainbow Magicland e Miragica) non sono affiancati dall’utilizzo di gas metano.


6.4 Confronto con altri parchi

GARDALAND

CONS. [MWh] 18000

MIRABILANDIA (RA)

10153

PARCO

RAINBOW MAGICLAND (RM) CINECITTA’ WORLD (RM) LE NAVI (RN) PARCO LE NAVI (RN) ZOOSAFARI (BR) MIRAGICA (BA) LE CARAVELLE (SV) MAGIC WORLD (NA) ITALIA IN MINIATURA (RN) MINITALIA (BG)

121

PARCO

CONS. [kWh]

1640 1260 1200 1200

EUROPARK ROCCELLA (CL) PARCO LE VELE (BS) PARCO VALLE DELL’ ORSO (NA) ONDALAND (NO) CASTELLANA PARK (RG) MIAMI BEACH (LT) PARCO PARADISE SCIVOSPLASH (LT) AQUADREAM (SS)

390 390 390 380

1100

PERSICUM PARK

380

1000

370

120

8361 6614 5400 5000

430 420 410 400 400

FIABILANDIA (RN)

638

AQUAFELIX (RM)

564

HYDROMANIA (RM)

556

ZOOMARINE

550

PARCO SPLASH PARCO ATLANTICA (RN) PARCO AQUATICA (MI) CUPOLE VILLAGE (BS)

530

BLUFAN (SS) AQUAVILLAGE FOLLONICA SAFARI PARK (NO) AQUAVILLAGE CECINA DELFINARIO DI RIMINI PARCO CONTE (CL)

480

CENTER PARK (BS)

104

450

MOKART

100

450

COWBOYLAND

25

AQUAPIPER (RM)

450

ODISSEA2000 (CS)

430

SARDEGNA IN MINIATURA PARCO PREISTORICO (PI)

SOMMA Tabella 6.13: Consumi dei Parchi in Italia

330 255 240 180

22 15 71358


Capitolo 7

Conclusioni e Proposte La gestione ottimale dei consumi energetici di un parco divertimenti in Italia è un tema assolutamente attuale e ancora non molto approfondito, per lo meno in letteratura accademica. Sapendo che l’intero settore "vale" circa 100 GWh all’anno, di cui una buona parte da parchi tematici e meccanizzati come Cinecittà World, è immediato pensare che è un settore su cui è possibile studiare e sviluppare protocolli d’intervento mirati e specifici. Se ipotizzassimo che una buona parte dei parchi abbia un carico di base di energia elettrica così rilevante (che per Cinecittà World equivale a circa 4,8 GWh annui di sola energia elettrica, circa il 73% dei consumi complessivi di quel vettore), allora risulta anche più immediato pensare che sia possibile intervenire soprattutti su tali consumi, visto che sul versante della gestione del carico variabile è stato già fatto praticamente tutto ciò che poteva essere implementato; è stato particolarmente interessante notare come il numero di cicli delle attrazioni sia poco influente sui consumi complessivi del parco e quanto siano importanti invece le ore di apertura e il carico di base. I consumi molto alti del parco, soprattutto in fase di avvio, sono sicuramente un fattore critico, poiché svincolati dall’effettivo flusso di visitatori. La soluzione si ha probabilmente nel cercare di ridurre il più possibile il carico di base e nel ridurre al minimo l’intervento di UTA e pompe, grazie a sistemi come quello installato (e di prossima operatività) presso il parco analizzato. Ovviamente ciò è possibile solo a seguito di scelte progettuali precise che permettano di ridurre i consumi


124

Chapter 7: Conclusioni e Proposte

variabili e assicurino contratti di fornitura vantaggiosi per quanto riguarda i vettori energetici (è il caso dell’impianto di cogenerazione presente a Cinecittà World, all’interno del quale trova tra l’altro posto un gruppo frigo ad adsorbimento al Bromuro di Litio, che permette un ulteriore risparmio collettivo). Per fare tutto ciò in modo razionale è però fondamentale sviluppare un sistema di monitoraggio puntuale e centralizzato, che permetta di identificare velocemente le aree nelle quali si concentrano i consumi principali e che permetta di correlarli in tempo reale agli energy driver scelti. Potrà essere di sicuro interesse lo sviluppo di software dedicati che permettano di acquisire dati in modo automatico e capillare, permettendo così un monitoraggio in real-time di tutto il sistema energetico in questione e una sua caratterizzazione immediata e sempre aggiornata. Sarà sicuramente interessante migliorare il software sviluppato per questo progetto e inserire nuove funzioni per rendere totalmente automatico il monitoraggio e permettere un monitoraggio sempre più completo del sistema. A questo risulta importante affiancare un sistema di accensione/spegnimento e regolazione da remoto delle principali macchine responsabili dei consumi (come il sistema installato presso Cinecittà World, uno dei sistemi più utilizzati del settore, sviluppato da un’azienda leader nel settore dell’elettronica), in modo tale da ridurre al minimo i tempi gestione ordinaria degli impianti e da evitare che le macchine restino accese per un periodo superiore a quello effettivamente richiesto. L’unione delle competenze specifiche dell’energy management e delle nuove tecnologie di controllo e monitoraggio centralizzato possono rappresentare un importante punto di forza per le organizzazioni di domani.


Capitolo 8

Appendice di Aggiornamento Successivamente a questa e altre analisi che il parco ha condotto internamente e che erano già state avviate da tempo, con la chiusura della stagione si è passati all’implementazione di soluzioni per minimizzare i consumi del parco (es. parzializzazione dell’accensione delle luci, miglioramento del sistema di gestione dello spegnimento delle UTA), ottenendo risultati eccellenti. Su versante dell’energia elettrica si è giunti a una situazione che porta a un modello caratterizzato dai seguenti coefficienti (calcolato dal 1 settembre 2015 al 20 ottobre 2015): • Carico di Base 5.657,03 kWh • Coefficiente Rispetto ai Gradi Giorno 433,99 kWh/GG • Coefficiente Rispetto alle Ore di Apertura 1.501,93 kWh/h Il dato è confrontabile con quello che si era riscontrato in un altro periodo prossimo al periodo di chiusura, che portava ad avere un carico di base di 7.928,31 kWh. Tale dato rappresentava il best case, poiché era il minimo carico di base riscontrabile, che si alzava nel periodo di apertura. Nel periodo analizzato ora invece si sono avuti diversi giorni di apertura del parco, quindi ci si sarebbe attesi un carico di base decisamente più alto, probabilmente paragonabile con quello del periodo dal 10 aprile 2015 al 22 aprile 2015, che vedeva un carico di base di 13.151,60 kWh/GG.


126

Chapter 8: Appendice di Aggiornamento

Nel primo periodo analizzato si ha quindi una riduzione del carico di base di 2.271,28 kWh; nel secondo si ha invece una riduzione di ben 7.494,57 kWh, che equivalgono rispettivamente a 340,69 ee 1.124,19 erisparmiati ogni giorno sul carico di base. Analizzando i dati relativi al primo periodo di chiusura e notando che anche il coefficiente rispetto ai gradi giorno è più basso (circa la metà), è possibile affermare che tramite queste operazioni messe in atto dai responsabili tecnici del parco si ha un risparmio stimato minimo sui soli giorni di chiusura del parco (giorni sui quali la componente più rilevante è il carico di base) di oltre 68.000 e, considerando i circa 200 giorni di chiusura previsti per il parco nel 2016 e ipotizzando un costo medio al kWh di circa 0,15 e. Questo dato è assolutamente sotto-stimato e sarebbe interessante valutare a consuntivo gli effetti dell’intervento, o comunque condurre analisi più approfondite. In fig. 8.1 uno screenshot della carta Cusum (in ordinata si hanno gli scostamenti cumulati in kWh e in ascissa la data) elaborata dal software di analisi sviluppato per il presente lavoro di tesi. Si nota come, dopo un primo periodo di assestamento e test, il comportamento dell’impianto cambia notevolmente con riduzione continua dei consumi.

Figura 8.1: Cusum di confronto fra la vecchia regressione e i nuovi dati.


Ringraziamenti I miei ringraziamenti vanno innanzitutto al Prof. Stefano Ubertini, per avermi permesso di conoscere un mondo che mi era sinceramente sconosciuto e che mi ha appassionato e intrigato, trasmettendomi allo stesso tempo l’entusiasmo di lavorare su progetti di questo tipo. Un grazie va anche all’Ing. Andrea Luigi Facci, per il supporto sin da prima che questo lavoro iniziasse e per gli spunti operativi fornitomi durante l’anno durante il quale ho approfondito questo tema. Poi sicuramente a tutte le persone che a Cinecittà World mi hanno permesso di scoprire un mondo, una vera e propria città del divertimento affascinante e caratterizzata da una complessità difficilmente immaginabile: in primis il mio correlatore Ing. Alessandro Cracas, continuamente pronto a correggermi e ad aiutarmi nell’interpretare i dati, venendo incontro anche a qualche personale difficoltà. Ma un enorme grazie lo devo anche a Marco Pellecchia, Andrea Cognetti e Christian, che hanno avuto la pazienza di accompagnarmi nel parco a più riprese. Grazie anche allo staff di 3BMeteo, che mi ha permesso di ottenere dati meterologici per il software, dimostrando enorme disponibilità. Un grazie di cuore a tutta la mia famiglia e ai miei amici, che in questo ultimo periodo, nonostante le difficoltà, mi hanno aiutato a gettare il cuore al di là dell’ostacolo anche questa volta. Prima di tutto Gazzella Grintosa (la mia benzina), Castoro Laborioso, Koala Tenero e Ghepardo Allegro, che hanno saputo darmi una mano, giorno per giorno. Poi Giaguaro Impulsivo, Libellula Felice, Stambecco Pensatore, Capriolo Determinato, Faraona Solare, Cerbiatto Gentile, Luca, Simone, Jacopo e Francesca. Grazie a Gufo Disponibile, per la sua costante presenza; e a tutto il Reparto Aldebaran e alla Comunità Capi di Manziana. Infine grazie a tutta ByTek Marketing, che ha saputo pormi grandi sfide per un anno e darmi un attimo di pausa nel momento del bisogno. Insieme arriveremo lontano. Lupo Temerario


Bibliografia [1]

“Andamento del prezzo dell’energia elettrica per un consumatore domestico tipo”. In: (2015).

[2]

Università di Bergamo. Lezione 8 di Statistica Industriale, le Carte CUSUM. ND. url: http://www00.unibg.it/dati/corsi/8910/ 13607-lez_08_05.pdf.

[3]

Stefano Bianchini. Codeigniter.. a modo mio. 2014. url: http:// www.stefanobianchini.net/codeigniter- a- modo- mio/guidacodeigniter-a-modo-mio-1.1.pdf.

[4] Bilancio Energetico Nazionale. 2013. [5]

CentraLine. Energy efficiency.. in Europa-Park through intelligent ventilation control. 2008. url: https : / / www . centraline . com / uploads/tx_clbuildingexperts/paper/cl-energy-europapark0908-en_02.pdf.

[6]

ENEA. Rapporto sulle rinnovabili. 2012. url: http://www.enea.it/ it/per-la-stampa/le-parole-dellenergia/fonti-rinnovabiliscenari-e-politiche/tabelle.

[7]

FindSDM. “Search in Italy”. In: (2014). url: http://www.findsdm. it/report/FIND-Search-in-Italy-2014-download.

[8]

Vito Introna e Daniele Saccardi Flavio Beretta Filippo De Carlo. Progettare e Gestire l’Efficienza Energetica. 2012.

[9]

Autorità per l’energia elettrica e il gas. Legge 10-91: Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. 1991. url: http://www.autorita.energia.it/ it/docs/riferimenti/legge_10_91.htm.


130

BIBLIOGRAFIA

[10]

Hon-Chung Lee Hung-Chin Jang. Efficient Energy Management to Prolong Lifetime of Wireless Sensor Network. A cura di Francisco Macia Perez. 2010.

[11]

IAPAA. Amusement Park and Attractions Industry Trivia. 2015. url: http://www.iaapa.org/resources/by-park-type/amusementparks-and-attractions/trivia.

[12]

IAPAA. Ride Safety Reporting System. 2013. url: http : / / www . iaapa.org/docs/handout-archive---ops/2012-iaapa-europeride-safety-report.pdf?sfvrsn=0.

[13]

IAPAA. Safety Standards in Amusement Rides. 2014. url: http : / / www . iaapa . org / docs / eas - 2014 - conference / har - kupers vekoma-rides-manufacturing-bv-the-netherlands-nbsp-.pdf? sfvrsn=0.

[14]

Governo Italiano. Le agevolazioni fiscali per il risparmio energetico. 2015. url: http://goo.gl/dkwuuv.

[15]

Prof. Beatrice Lazzerini. Introduzione alle reti neurali artificiali. 2002.

[16]

Stefano Ubertini Luca Andreassi. “Optimal Management of Power Systems”. In: a cura di Francisco Macia Perez. Vol. "Energy Management". InTech Open, 2010. Cap. 9.

[17]

Shankar Manamalkav. Regression Analysis with PHP. 2011. url: https://mnshankar.wordpress.com/2011/05/01/regressionanalysis-using-php/.

[18]

Alan K. Meier. “Observed energy savings from appliance efficiency standards”. In: (1997).

[19]

Chiara Mocenni. Il Metodo di analisi multicriterio. 2006. url: http: //www.dii.unisi.it/~mocenni/AHPdescrizione.pdf.

[20]

Andrea Nassi. “Operazioni di verifica e di manutenzione straordinaria dell’impianto elettrico di unparco divertimenti”. Tesi di laurea mag. Universita’ degli Studi di Padova, 2010.

[21]

Rossana Prola. Le acque scenografiche: quali i parametri e la disciplina da applicare. 2013. url: http://www.parksmania.it/articolitecnici/le- acque- scenografiche- quali- i- parametri- e- ladisciplina-da-applicare/.

[22] Rapporto FIRE 2013. 2013.


BIBLIOGRAFIA

131

[23]

Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana. Chiarimenti in materia di diagnosi energetica nelle impresa ai sensidell’articolo 8 del decreto legislativo n. 102 del 2014. 2014. url: http://www.gazzettaufficiale. it/eli/id/2014/07/18/14G00113/sg.

[24]

Germano Rossi. Appunti sulla regressione lineare e semplice. 2004. url: http://www.germanorossi.it/mi/file/pdf/Regression. pdf.

[25]

Alessia Scanzani. “Studio progettuale di sistemi peril monitoraggio ed il controllo automatico dei consumi energeticibasatisu reti neurali”. Tesi di laurea mag. Universita’ degli Studi di Roma Tor Vergata, 2011.

[26]

Paolo Senni. La filosofia di Deming e il ciclo PDCA. 2011. url: http://www.aicqer.it/download/11_La\%20filosofia\%20di\ %20Deming\%20e\%20il\%20ciclo\%20PDCA.pdf.

[27]

Ministero dello Sviluppo Economico. Decreto Legislativo 4 luglio 2014, n. 102. 2015. url: http : / / www . sviluppoeconomico . gov . it / images/stories/documenti/Efficienza_energetica_CHIARIMENTI_ DIAGNOSI_IMPRESE_19_05_15.pdf.

[28]

AECOM e TEA. Global attractions attendance report. 2014. url: http://www.aecom.com/deployedfiles/Internet/Capabilities/ Economics/_documents/Theme\%20Index_2014_v1_5.PDF.

[29] UNI 13814 - Fairground and amusement park machinery and structures - Safety. UNI. 2004. [30]

Lo Spettacolo Viaggiante. Euroshow 2001: la fiera londinese. 2001. url: http://web.tiscali.it/anesv/page29.htm.

[31] World Energy Outlook. 2014.


Tesi di Paolo Dello Vicario