Valutazione sull’applicabilità dell’Energy Performance Contracting nel settore della Grande Distribuzione Organizzata (GDO)

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MODELLO DI MISURA E VERIFICA DELLE
PERFORMANCE ENERGETICHE IN UN GRANDE
CENTRO COMMERCIALE
Valutazione sull’applicabilità dell’Energy Performance Contracting
nel settore della Grande Distribuzione Organizzata (GDO)
Ing. Vincenzo Carrarini, Mechanical & Energy Consultant
1 PREMESSA E OBIETTIVI
Il complesso edilizio in esame è sede di un importante Centro Commerciale (CC), ubicato nel Centro-Sud
Italia, in prossimità di una nota località turistico-balneare, che ospita al suo interno circa cinquanta esercizi
commerciali1
.
L’obiettivo dello studio è quello di fornire alla Proprietà una metodologia tecnico-scientifica, volta alla
valutazione rigorosa e indipendente dei benefici legati all’implementazione di Azioni per il Miglioramento
dell’Efficienza Energetica (“AMEE”), alla loro misura e verifica, nonché alla condivisione dei rischi attesi nei
risparmi (livello di incertezza) tra i vari attori coinvolti nell’iniziativa (la Proprietà e la ESCo che ha proposto
la realizzazione di interventi, individuati attraverso la Diagnosi Energetica, “DE”), durante la successiva
gestione pluriennale degli asset impiantistici in modalità Finanziamento Tramite Terzi (“FTT”) e Energy
Performance Contracting (“EPC”).
L’analisi è stata svolta anche attraverso controlli a campione sui dati raccolti ed elaborati dalla ESCo,
compendiati nella DE, mediante verifiche operative direttamente in situ, volte ad intercettare eventuali
asimmetrie informative nella proposta di progetto presentata dalla ESCo alla Proprietà del CC.
2 CARATTERIZZAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI NEGLI IMPIANTI DI
SERVIZIO
2.1 QUADRO DI RIFERIMENTO
2.1.1 Sistemi tecnici
La fornitura di energia elettrica avviene attraverso un allaccio alla rete in MT e la trasformazione in bassa
tensione nelle rispettive cabine MT/bt. La continuità della fornitura elettrica per le utenze privilegiate, in
caso di black out della rete di distribuzione, viene garantita dai gruppi elettrogeni collegati in parallelo alla
rete. La power quality e l’alimentazione elettrica dovuta alle mini/micro-interruzioni è garantita dai sistemi
statici di continuità (UPS).
1
Qualche dato dimensionale: 16.000 metri quadri di superficie (suddivisa su due livelli), 75 milioni di visitatori annui.

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Nella situazione ante operam, gli impianti tecnici di servizio delle aree comuni risultano sommariamente
caratterizzati al modo seguente:
 impianto illuminotecnico: lampade ad alta efficienza, con presenza di regolatori del flusso
luminoso;
 impianto di climatizzazione (estiva ed invernale): pompe di calore condensate ad aria, ubicate sulla
copertura piana dell’immobile, che alimentano il circuito idronico di distribuzione asservito alla
linea dei terminali di emissione dell’aria negli spazi comuni;
 impianto di ventilazione (ricambio di aria primaria): unità roof-top, integrate da sistemi termo-
frigoriferi ad espansione diretta sul canale di mandata.
2.1.2 Consumi storici
I consumi energetici storici, desunti dalla media dei dati di fatturazione relativi alle ultime tre annualità,
ammontano rispettivamente a circa 5 GWhe/anno (pari ad una spesa energetica complessiva di circa 650
k€/anno).
Il grafico seguente rappresenta l’andamento dei consumi elettrici mensili misurati al Point of Delivery
(POD), ripartiti per cluster di aggregazione omogenei.
Figura 1 – Andamento e ripartizione dei consumi elettrici mensili per cluster di aggregazione omogeni
3 MODELLAZIONE DEI CONSUMI ENERGETICI
3.1 APPROCCIO METODOLOGICO
La modellazione di un profilo di consumo di baseline richiede l’applicazione di approcci metodologici
rigorosi. In particolare, il caso in questione pone le sue basi su una modellazione empirica ottenuta
mediante regressione lineare multipla, con il metodo dei minimi quadrati. Tale approccio fa riferimento
all’opzione “c” del protocollo IPMVP2
e conduce alle relazioni analitiche di seguito riportate:
2
International Performance Measurement and Verification Protocol (http://evo-world.org/en/).
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
EnergiaElettrica[kWh/mese]
Insegne luminose esterne Illuminazione esterna Illuminazione interna (aree comuni) Forza motrice
Ventilazione e Distribuzione Climatizzazione Illuminazione interna (negozi) Altro

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I grafici seguenti rappresentano la relazione lineare esistente tra i consumi elettrici misurati al POD e gli
energy driver gradi-giorno3
invernali ed estivi.
Figura 2 – Esempio di verifica di correlazione tra i consumi elettrici e i gradi-giorno (in valore assoluto)
Il grafico di correlazione dei consumi invernali evidenzia un andamento decrescente al diminuire della
temperatura esterna giornaliera, ovvero all’aumentare dei gradi giorno invernali. Tale aspetto,
apparentemente singolare, si giustifica con il fatto che in inverno una quota parte di aria proveniente dal
circuito aeraulico delle unità roof-top, viene prelevata direttamente dall’ambiente esterno.
3.2 COSTRUZIONE E VERIFICA DEL MODELLO EMPIRICO
Il modello empirico è stato implementato attraverso la particolarizzazione dell’equazione generale della
regressione multipla con tre variabili esplicative (y=A+Bx1+Cx2+Dx3), e cioè:
Dove A, B, C, D sono valori costanti desunti dalla costruzione del modello empirico, sulla base delle variabili
indipendenti costituenti i fattori di riferimento dei consumi: ore lavorative “OL”, gradi giorno invernali
“GGi”, gradi giorno estivi “GGe”.
In definitiva, il modello empirico risultante è rappresentato dalla seguente equazione, che costituisce la
baseline dei consumi elettrici:
3
GGi=∑ (Ti - Te), (>0) e GGe=∑ (Ti - Te), (<0), con Ti: temperatura interna e Te: temperatura esterna.
y = -329,43x + 453199
R² = 0,8026
250.000
270.000
290.000
310.000
330.000
350.000
370.000
390.000
410.000
430.000
450.000
470.000
490.000
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440
EnergiaElettrica[kWh]
Gradi Giorno Invernali [°C]
Giorni Lineare (Giorni)
y = 784,85x + 419379
R² = 0,8897
250.000
270.000
290.000
310.000
330.000
350.000
370.000
390.000
410.000
430.000
450.000
470.000
490.000
510.000
530.000
550.000
570.000
590.000
610.000
630.000
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260
EnergiaElettrica[kWh]
Gradi Giorno Estivi [°C]
Giorni Lineare (Giorni)
E_pod = E_heating + E_cooling + E_altro
E_cooling = f (Te_cool , Ti_cool , OL) E_heating = f (Te_heat , Ti_heat , OL)
E_pod = =A + (B·OL) + (C·GGi) + (D·GGe)
E_pod = = 764,5 + 1.130,0·OL+ (-224,0)·GGi + 678,9·GGe

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L’analisi statistica da cui è stato generato il modello empirico, fornisce una serie di parametri per la
valutazione della sua “bontà”, ovvero della sua significatività, e cioè: statistica della regressione
(coefficiente di correlazione R2
, ...); analisi della varianza (Fisher, Student, ...); analisi dei residui.
In altre parole, i valori specifici di interesse sono appunto R2
, l’errore standard e “t” di Student. Infatti, un
valore di R2
>0,7 indica che la maggior parte della variazione dei dodici dati mensili di consumo (misurati dal
contatore di energia elettrica, ovvero al POD) viene spiegato dal modello utilizzando i parametri ore
lavorative e gradi giorno (OL, GGi, GGe).
Per ciascun parametro è stato poi definito l’errore standard ed il “t” di Student, che viene quindi
confrontato con il suo valore critico (funzione dei gradi di libertà del modello e del livello di confidenza
statistica, considerato pari al 95%) per confermare la significatività delle variabili indipendenti considerate
nel modello da impiegare per il calcolo del risparmio.
In conclusione, il grafico seguente riassume le considerazioni precedenti, rappresentando la verifica di una
distribuzione di probabilità normale per il percentile della media campionaria.
Figura 4 – Normal Probability Plot (NPP) – Verifica dell’ipotesi di distribuzione normale standardizzata
4 AZIONI DI MIGLIORAMENTO DELL’EFFICIENZA ENERGETICA E
VALUTAZIONE DEI RISPARMI
4.1 IMPRONTA ENERGETICA DEGLI INTERVENTI
L’analisi energetica effettuata sull’immobile ha evidenziato la fattibilità tecnico-economica e finanziaria di
alcuni interventi, ordinati secondo tempi di ritorno dell’investimento (PBT) crescenti. Tra questi, i più
interessanti si sono mostrati quelli relativi agli impianti di climatizzazione e ventilazione; pertanto, gli
interventi realizzativi prioritariamente proposti alla Proprietà risultano i seguenti:
 Sostituzione delle unità roof-top e delle annesse batterie integrative ad espansione diretta (pompe
di calore) con Unità di Trattamento Aria (UTA) e revamping della centrale termo-frigorifera
esistente e dei gruppi di circolazione.
Il profilo di assorbimento energetico del centro commerciale, simulando l’implementazione degli interventi
così come descritti nella DE, riporta il seguente andamento:
y = 3295,6x + 276103
R² = 0,9701
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
0 20 40 60 80 100 120
Osservazioni
Percentile campionaria

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Figura 5 – Andamento dei consumi energetici annuali nella condizione ante e post AMEE (valutazione DE, barra e tratto
continuo) e baseline (tratteggio)
Il beneficio energetico così calcolato ammonterebbe a circa 0,6 MWhe/anno, corrispondente ad una
riduzione complessiva dei consumi storici annuali di circa il 12,5%, considerando fissate le ipotesi (da DE) di
funzionamento annuale, i consumi storici di riferimento, e le condizioni termo-igrometriche, di
affollamento, e geometriche (superfici, volumi) di progetto.
Tuttavia, esso consente si di stimare la riduzione media dei consumi annuali, ma la valutazione riportata
sulla DE è da considerarsi “assoluta”, ovvero al netto dei fattori di influenza statici e dinamici connessi ai
consumi energetici, e dei livelli di incertezza, costituenti la base di un corretto Piano di Misura,
Monitoraggio e Verifica dei risultati attesi, più consoni per gestire previsioni di risparmio energetico
regolate da accordi contrattuali.
4.2 PIANO DI MISURA, MONITORAGGIO E VERIFICA
Il rispetto di quanto previsto dagli allegati tecnici al contratto EPC a risparmi garantiti, conduce
necessariamente alla definizione di un Piano di Monitoraggio e Verifica (“M&V”) conforme all’IPMVP, che
garantisca sia il calcolo corretto ed affidabile dei saving (incertezza e livello di confidenza), sia la stabilità del
contratto stesso. In altre parole, ciò consiste nell’effettuare un investimento con la logica del “buon
imprenditore”, i cui risultati operativi tangibili e oggettivi rappresentano il vero obiettivo da raggiungere,
annullando eventualmente l’asimmetria informativa e lo sbilanciamento dei vantaggi economici legati ad
iniziative similari.
Di seguito si riporta una tabella di sintesi con le principali informazioni che caratterizzano un M&V plan e lo
contestualizzano all’interno di un contratto EPC.
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
EnergiaElettrica[kWh]
riferimento DE (storico) post AMEE (parità condizioni) Baseline

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Figura 6 – Quadro sinottico M&V plan
In estrema sintesi, l’errore standard della stima del risparmio annuale assume un valore di precisione pari a
±δx e a ±δx/x, che, riprendendo le considerazioni di cui al precedente paragrafo 4.1, conduce ad una
precisone assoluta pari a ±114.933 kWh/anno, ovvero ad una precisone relativa del ±17%, con un livello di
confidenza del 95%.
In conclusione, si evidenzia che un ulteriore intervento, di cui non sono stati volutamente stimati i benefici,
consiste nell’implementazione di un sistema di monitoraggio, telegestione e telecontrollo (Piano di Misura,
“PM”), funzionale soprattutto alla ESCo per implementare e gestire/manutenere correttamente i nuovi
asset impiantistici.
4.3 CONTRATTUALISTICA DI PERFORMANCE ENERGETICA
L’operazione in questione consiste nell’affidare completamente alla ESCo, attraverso la sottoscrizione di un
apposito contratto pluriennale (10 anni) di Energy Performance Contracting con risparmi energetici minimi
garantiti (10%), lavori e servizi di O&M sugli impianti HVAC4
asserviti alle aree comuni, senza alcun canone
fisso annuale (come remunerazione parziale o totale dell’investimento in impianti ed opere civili accessorie,
sostenuto dalla ESCo), mantenendo la Proprietà la titolarità dei contratti di fornitura con l’utility elettrica.
4
Heating, Ventilation and Air Conditioning
Obiettivi
Riduzione dei consumi elettrici globali
Incremento dell'affidabilità dei sistemi energetici HVAC
Revamping impianti di servizio
Protocollo M&V IPMVP - Opzione "c"
Confine di misura Consumo totale energia elettrica misurata al POD
Caratteristiche del contatore
Gruppo di misura del fornitore dell'energia elettrica
(fatturazione)
Riferimento Storico dei dati di fatturazione delle ultime annualità
Periodo di rendicontazione Annuale
Procedura di analisi
Equazione a più variabili
(regressione lineare multipla - metodo minimi quadrati)
Base di aggiustamento
Energia periodo riferimento adattata - Energia periodo
rendicontazione ± aggiustamenti straordinari (Consumo
energetico evitato)
Fattori di aggiustamento periodici
(variabili indipendenti)
Ore lavorative, gradi giorno invernali e estivi
Fattori di aggiustamento statici
("puntuali")
Variazione volumi di climatizzazione (aree comuni);
variazione dei livelli di servizio
Accuratezza attesa ± 17% con livello di confidenza del 95%
Responsabilità di controllo ESCo
Durata
Decennale
(prevista da contratto)
Risparmio garantito
Compreso tra 10% e 15%
(con un livello di confidenza del 95%)
Prezzo dell'energia Relativo alle fatture dell'ultima annualità
Azioni di miglioramento dell'efficienza energetica
Modello di consumo energetico
Energy Performance Contracting
PIANO DI MISURA E VERIFICA
(Allegato al contratto EPC)

7. Gennaio – 2018 7
Restano in capo alla ESCo il controvalore economico dei risparmi energetici e la monetizzazione dei Titolo di
Efficienza Energetica (“TEE”) eventualmente riconosciuti dal Gestore dei Servizi Energetici (“GSE”).
4.4 RIEPILOGO DEGLI ASPETTI CHIAVE
Di seguito si riporta una sintesi degli aspetti analizzati, volta a fissare i principali passaggi che hanno
condotto ad uno studio siffatto, e cioè:
 Verifica a campione dei dati raccolti ed elaborati dalla ESCo nella DE;
 I risparmi desunti dalla DE riportano un valore “puntuale”, essendo il frutto di una valutazione
media, ottenuta peraltro a parità di condizioni di riferimento tra ante e post operam;
 Una valutazione rigorosa del risparmio richiede la definizione di un range di variabilità, soprattutto
per rientrare negli accordi di un EPC a risparmi garantiti;
 Inoltre, il risparmio dipende fortemente anche da altri fattori, che non risultano affatto costanti tra
ante e post operam;
 Ciò richiede la definizione di un modello di consumo empirico, ovvero un’equazione formulata con i
fattori di riferimento dei consumi, capace di fungere da baseline dinamica, ovvero capace di
aggiornarsi alle condizioni di riferimento specifiche del periodo di rendicontazione dei consumi, a
valle delle AMEE;
 Il modello di consumo così individuato, attraverso analisi di regressione statistica sui dati storici,
richiede una sua verifica, ovvero occorre valutarne la significatività statistica dei parametri ottenuti;
 Una volta validato il modello, a questo è possibile associare la precisione ed il livello di confidenza
in cui contestualizzare le misure dei risparmi, ottenibili dalla differenza tra la baseline aggiustata al
periodo di rendicontazione ed i consumi del periodo medesimo;
 Dunque, rispetto a quanto ottenuto dalla DE, già in questa sede (ovvero ipotizzando i consumi
energetici post operam stimati dalla DE, supponendo invarianti le condizioni al contorno) è
possibile impiegare la baseline per misurare i risparmi energetici e associargli un grado di precisione
ed un livello di confidenza;
 Infatti, la DE conduce ad una stima di 656.789 kWh/anno, mentre il modello di baseline consente di
affermare che “è possibile ottenere un risparmio compreso tra 542.059 kWh/anno e 771.924
kWh/anno, con un livello di confidenza del 95%”;
 Su tale base è possibile strutturare l’articolato contrattuale EPC in cui la ESCo garantisce alla
Proprietà un risparmio economico di 85.400 €/anno ±17%, con un livello di confidenza del 95%,
fissato il prezzo lordo dell’energia a 0,13 €/kWh;
 La definizione del risparmio energetico richiede altresì un piano di M&V, che costituisce uno degli
allegati tecnici al contratto EPC.
5 CONSIDERAZIONI FINALI
Il Progetto consiste in un affidamento di lavori e servizi ad una ESCo certificata UNI 11352 (rapporto
pluriennale), al fine di annullare l’impatto economico legato all’investimento in house ed i rischi tecnici
connessi all’esercizio e alla gestione delle nuove consistenze impiantistiche individuate in sede di DE.
Tale modalità di realizzazione “win win”, alternativa al finanziamento tramite mezzi propri, è rappresentata
sinteticamente come segue, e cioè:

8. Gennaio – 2018 8
 la Proprietà sottoscrive un contratto di Energy Performance Contracting di durata pari a dieci anni
con la ESCo;
 la ESCo sostiene integralmente l’investimento (valutato in circa 0,7 M€) per la fornitura e posa in
opera degli impianti HVAC, a fronte della cessione completa dei saving netti ottenibili dall’esercizio
decennale (valutati in circa 85.400±14.900 €/anno, con un prezzo lordo dell’energia fissato a 0,13
€/kWh e confidenza del 95%, per complessivi dieci anni) da parte della Proprietà;
 la Società beneficia della proprietà degli asset impiantistici e delle opere accessorie, mantenute in
efficienza dalla ESCo nei dieci anni contrattuali, oltre a godere direttamente dei risparmi energetici
in bolletta, decorsi i termini e le tempistiche contrattuali.
L’applicazione di un contratto EPC a risparmi garantiti, comprensivo di un rigoroso sistema di Misura e
Verifica, può senz’altro aumentare il risparmio minimo atteso e la sua persistenza nel tempo, grazie ai
controlli preventivi e periodici, e alle misure di assicurazione di qualità proprie del protocollo IPMVP
utilizzato. Inoltre, M&V plan agevola l’accesso alla richiesta di finanziamenti, oltre agli eventuali meccanismi
incentivanti spettanti all’Efficienza Energetica(TEE, Conto Termico).
In generale, lo svolgimento dello studio offre soprattutto una serie di risposte concrete sull’applicabilità di
strumenti fruibili e sempre più consolidati per il perseguimento di obiettivi di efficientamento energetico,
anche in un settore articolato ed in continuo cambiamento come quello della GDO.