L’efficienza energetica è un principio guida ampiamente utilizzato nelle politiche dell’UE riguardanti l’ambiente e la sostenibilità, in quanto la sua applicazione contemporanea può garantire un consumo energetico primario più basso, minori perdite di distribuzione dell’energia, costi operativi ridotti e decarbonizzazione.

Innanzitutto, vale la pena sottolineare cosa significhi efficienza energetica. Secondo la norma EN ISO 50001:2018, l’efficienza energetica può essere definita come il rapporto tra un output (di prestazioni o energia, ecc.) e un input di energia. Quindi, l’efficienza può essere aumentata riducendo l’input, aumentando l’output o applicando una combinazione dei due.

Un concetto simile è chiaro quando si parla di macchine, poiché l’efficienza energetica coincide (più o meno) con l’efficienza del motore. Quest’ultima determina la differenza tra i valori di input e output.

Per quanto riguarda gli impianti di produzione, la complessità nel raggiungere l’efficienza energetica aumenta. Questo perché, sia i comportamenti del personale, che le operazioni delle attrezzature possono influenzare l’efficienza energetica dell’impianto e spesso, il consumo energetico non è accuratamente allineato con le effettive esigenze.

Questo aspetto può essere dovuto a sistemi di misurazione e controllo insufficienti e, di conseguenza, le operazioni non possono seguire istantaneamente i requisiti di utilizzo dell’energia. Inoltre, le attività controllate manualmente sono difficilmente riproducibili e il consumo correlato di solito non viene calcolato. Un’altra causa può essere il sovradimensionamento di impianti, macchinari e requisiti dell’utente.

Va notato che nel caso di sistemi di produzione di energia alimentati da combustibili fossili, un aumento dell’efficienza energetica promuove una riduzione delle emissioni di CO2 nell’atmosfera.

Dalla teoria alla pratica, riportiamo la strategia adottata per migliorare l’efficienza energetica in un progetto greenfield relativo a una struttura di produzione di farmaci sterili.

Sono state applicate tre misure principali: il miglioramento dell’isolamento dell’involucro edilizio, il recupero di calore da un chiller per la produzione di acqua calda e la riduzione del flusso d’aria di alimentazione in aree classificate.

In dettaglio, la prima misura riguarda il miglioramento dell’isolamento dell’involucro edilizio. La normativa locale riporta i requisiti minimi per la trasmittanza termica in edifici nuovi o rinnovati, ma non sono obbligatori per gli impianti di produzione. Tuttavia, tali valori sono usati come riferimenti nel design. Questa scelta porta a una diminuzione del consumo annuo del 3% per l’elettricità e del 12% per il gas naturale.

La seconda misura di miglioramento dell’efficienza energetica riguarda il recupero di calore da un chiller per generare acqua calda per i sistemi HVAC invece di installare una caldaia a gas naturale dedicata. Il beneficio di questa scelta progettuale è una diminuzione rilevante del consumo di gas naturale, cioè -54% all’anno. D’altra parte, il recupero di calore dal chiller comporta un aumento del 7% del consumo di elettricità. Anche se i due effetti sono opposti, il beneficio complessivo è chiaro in termini di risparmio energetico e, in questo caso, anche decarbonizzazione.

Infine, viene mostrata la diminuzione del flusso d’aria di alimentazione in aree classificate. Questa misura è composta da due diverse riduzioni: la riduzione durante le operazioni di produzione (periodi in funzione) e la successiva attenuazione nei periodi di riposo.

In dettaglio, durante la progettazione, il metodo generalmente adottato di impostare valori predeterminati di cambio d’aria per ora (ACH), basati sull’esperienza e considerazioni empiriche, viene sostituito da calcoli accurati dei flussi d’aria di alimentazione richiesti e dell’efficacia della ventilazione per ciascuna area. Quest’ultima viene valutata attraverso analisi di fluidodinamica computazionale (CFD) per gli spazi e le configurazioni più complessi.

Quindi, la riduzione e l’attenuazione del flusso d’aria risultano come conseguenza del metodo adottato e non implicano rischi di sicurezza o GMP. Tale misura determina benefici multipli: comporta non solo la diminuzione dell’energia per la ventilazione ma anche la riduzione del consumo energetico per il riscaldamento e il raffreddamento poiché il volume d’aria trattato diminuisce. Il risparmio energetico annuo dovuto a questa scelta progettuale ammonta al 8% del consumo complessivo di elettricità.

In sintesi, le misure di miglioramento dell’efficienza energetica riportate portano a una notevole riduzione del consumo di gas naturale e a una ulteriore diminuzione dell’energia elettrica utilizzata. Di conseguenza, si ottiene un risparmio complessivo del 32% del consumo energetico annuo.

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