Cos'è un sistema di gestione energetica per edifici (BEMS)?

Attraverso l'uso combinato di sensori, contatori intelligenti e automazione, la rete BEMS di un'azienda genera risparmi energetici e benefici aggiuntivi. Il BEMS è un sistema computerizzato che monitora e controlla l'attrezzatura meccanica ed elettrica di un edificio, come HVAC, illuminazione, energia, sistemi antincendio e sicurezza.

In particolare, un BEMS svolge le seguenti funzioni principali:

• Monitora in modo completo la quantità di energia consumata da un edificio in tempo reale
• Monitora le prestazioni energetiche di un edificio attraverso la raccolta di metriche chiave, individuando le inefficienze e riducendo i rifiuti
• Automatizza e gestisce compiti relativi al riscaldamento e raffreddamento, all'illuminazione e ad altri sistemi
• Genera report di conformità per audit energetici e controlli sulle emissioni.

Con l'implementazione di un sistema di gestione energetica dell'edificio (BEMS), sensori e misuratori in tutto l'edificio inviano dati a una piattaforma software centrale. I responsabili della struttura possono impostare regole, orari e soglie: il sistema gestirà quindi l'attrezzatura in modo automatico o avviserà il personale quando qualcosa non rientra nei parametri normali.

Analizzando più nel dettaglio, un BEMS svolge il suo lavoro attraverso quattro fasi:

1. Raccolta dati: innanzitutto, un BEMS raccoglie informazioni da sensori, contatori intelligenti (che forniscono dati sull'uso totale delle utility ai fornitori di servizi) e subcontatori (che misurano informazioni specifiche per i reparti all'interno di quell'edificio). Questi dati coprono una serie di misurazioni, come l'energia elettrica, la temperatura, l'umidità e i livelli di anidride carbonica. 
2. Analisi delle tendenze: il software di gestione energetica esamina poi i dati raccolti tramite monitoraggio in tempo reale e verifica come l'utilizzo si confronta con i dati storici e i parametri di riferimento per le prestazioni di picco. 
3. Processo decisionale: successivamente, vari algoritmi si mettono al lavoro, studiando le esigenze operative dell'edificio e utilizzando l'AI per calcolare un modo efficiente dal punto di vista energetico per far sì che i vari sottosistemi dell'edificio (come HVAC e illuminazione) continuino a funzionare come desiderato senza creare sprechi di energia.
4. Azione: infine, il BEMS adotta azioni correttive basate sull'analisi dei dati rilevanti in arrivo e sulla migliore linea d'azione prescritta dagli algoritmi. 

Questi passaggi avvengono in modo silenzioso e automatico. All'improvviso, l'ufficio che riceveva un po' di spifferi ora è più caldo di uno o due gradi e nessun dipendente ha dovuto alzare un dito per regolare il termostato. 

Ma come comunicano tra loro questi vari sistemi di attrezzature, tutte realizzate da produttori diversi? È qui che entra in gioco BACnet (rete di automazione e controllo degli edifici). BACnet è uno standard globale di comunicazione dati per l'automazione degli edifici e le reti di controllo. Serve come protocollo a linguaggio comune nella funzionalità BEMS, permettendo a diversi marchi e tipi di macchinari di "comunicare" tra loro. 

I vantaggi che un'azienda può ottenere utilizzando un BEMS possono essere piuttosto redditizi in termini di denaro, conformità governativa e prestigio aggiuntivo dell'azienda:

• Risparmi sui costi: il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha stimato che i costi energetici possano essere ridotti del 30% attraverso una gestione energetica attenta e l'adozione di iniziative di sostenibilità per le strutture.
• Reportistica conforme: un BEMS garantisce la conformità normativa generando report sulla contabilità dei gas serra (GHG), report sulla conformità alle normative sulle emissioni di carbonio e report sulla certificazione ambientale.
• Visibilità operativa: utilizzando i dashboard, un BEMS offre una visione utile e multiprospettiva su come l'azienda utilizza l'energia.
• Protezione dell'attrezzatura: utilizzando un BEMS, un'azienda può prolungare la vita della propria attrezzatura di riscaldamento e raffreddamento grazie a diagnostiche avanzate e manutenzione predittiva.
• Pubbliche relazioni: quando un'azienda può dimostrare il proprio sostegno al risparmio energetico, può rappresentarsi come una cittadina aziendale responsabile e degna della fiducia del pubblico. 

Sebbene ci sia molto da guadagnare per le aziende che adottano BEMS, il processo comporta anche investimenti consistenti e più di qualche ostacolo da superare: 

• Costi iniziali: le aziende devono affrontare alcune spese in conto capitale iniziali quando implementano un BEMS e questi investimenti possono essere ingenti, come ad esempio il costo dei sensori e dei contatori intelligenti.
• Integrazione complicata: spesso, un moderno BEMS è abbinato a attrezzatura HVAC o di illuminazione provenienti da sistemi legacy più vecchi, e la combinazione richiede spesso retrofitting hardware e aggiornamenti software.
• Problemi di sicurezza: molte aziende scelgono di utilizzare il proprio BEMS in ambienti cloud, il che le rende più suscettibili a violazioni dei dati e attacchi informatici.
• Partecipazione del personale: il sottoutilizzo del sistema può verificarsi quando il personale di una struttura non ha sufficiente esperienza con un sistema BEMS appena installato.
• Ritorno sull'investimento: un BEMS è un investimento intelligente per un'azienda, ma di solito non ripaga rapidamente. I proprietari di edifici potrebbero dover aspettare anni prima di ottenere un ROI significativo.

Un BEMS inizia con l'incorporazione di un sistema di gestione degli edifici (BMS), che utilizza un sistema di controllo computerizzato per tracciare le attrezzature elettriche, meccaniche e di sicurezza degli edifici commerciali. Tutte queste funzioni monitorate, come HVAC, illuminazione e dispositivi di sicurezza, alimentano un dashboard, dove gli utenti possono seguirle tutte in un solo sguardo. L'uso di sistemi di controllo favorisce una riduzione del consumo energetico, mentre i dashboard aiutano ad aumentare l'efficienza operativa.

Anche se il BMS è in grado di fare molte cose in modo meccanico, ha dei limiti. Ad esempio, il BMS non è propriamente progettato per il pensiero di livello superiore. Per questo serve un BEMS, che raccoglie tutte le informazioni raccolte e applica algoritmi complessi per analizzare i dati delle utility e dei sensori ed estrapolare modi per ridurre i costi energetici. 

Un BEMS utilizza anche la potenza del software di gestione energetica (EMS), che mantiene un controllo costante del consumo energetico tramite il monitoraggio in tempo reale delle attività ad alta intensità energetica. Un EMS supporta il benchmarking delle prestazioni della struttura e l'istituzione di standard di prestazione di base. Semplifica inoltre il monitoraggio per la reportistica ambientale, sociale e di governance (ESG ).

In questo modo, i sistemi di gestione energetica aziendale svolgono una funzione di controllo. Attraverso l'automazione e il monitoraggio costante delle fonti di energia, sono pronti ad avvisare i responsabili delle strutture quando un BEMS inizia a rilevare comportamenti anomali all'interno dei modelli di consumo energetico. Attraverso l'applicazione della diagnostica ai dati energetici, il BEMS può individuare inefficienze ed eliminare l'energia sprecata. Dal punto di vista operativo, l'uso di dati in tempo reale aiuta a favorire decisioni più informate.

L'edificio per uffici statunitense medio consuma circa 22,5 kWh di energia ogni anno. Ecco i vari modi in cui un tipico edificio per uffici utilizza l'energia, che possono essere suddivisi in cinque operazioni generali dell'edificio:

• Raffreddamento e riscaldamento: il raffreddamento e il riscaldamento rappresentano solitamente la quota maggiore dei costi energetici operativi di un edificio per uffici (30–40%), a seconda della dimensione dell'edificio e dell'occupazione del personale.
• Ventilazione e trattamento dell'aria: ventilatori sovradimensionati e altra attrezzatura HVAC forniscono riscaldamento e aria condizionata in tutto l'edificio, che rappresentano il 10–20% dei costi energetici dell'edificio. 
• Illuminazione: un altro segmento di attrezzature essenziali riguarda l'illuminazione installata dalla struttura, una spesa che rappresenta il 10–15% del budget energetico di un edificio.
• I costi operativi aggiuntivi: circa il 5-10% dei costi energetici è riconducibile a spese energetiche varie relative ad ascensori, sanitari, scaldabagni e alcune attrezzature ausiliarie. 
• Prese per elettrodomestici: tra il 15 e il 30% del fabbisogno energetico di un edificio riguarda tutto ciò che potrebbe essere collegato a prese a muro all'interno di un ufficio. Questi apparecchi includono attrezzatura informatica personale, lampade, "servizi" per ufficio (ad esempio, distributori automatici, macchine per il caffè e forni a microonde) e alimentazione per dispositivi Internet of Things (IoT). 

Le aziende e gli stakeholder lungimiranti che vogliono ridurre la propria impronta ed elevare i loro sforzi di conservazione dell'energia al livello successivo stanno attualmente sfruttando le opportunità offerte dalle energie rinnovabili.

Molte aziende ottimizzano queste opportunità progettando e costruendo edifici intelligenti che utilizzano al meglio i principi di sostenibilità. Nel frattempo, gli uffici esistenti possono essere ristrutturati con sistemi di raccolta di energia rinnovabile, come i pannelli solari. L'energia prodotta da quei pannelli può essere convogliata in modo efficiente verso lo storage, che può essere richiamata e utilizzata in periodi successivi per sostituire costose ore di rete.

Le aziende desiderose di imparare come usare l'energia ora e come affrontare l'uso dell'energia in modo più strategico in futuro dispongono di strumenti proprio per questo scopo. Uno di questi strumenti si chiama Constellation Business Utility Estimation Guide, mentre un altro, Energy Elephant Energy Budgeting Resource, aiuta le aziende a migliorare le prestazioni degli edifici, a definire obiettivi di sostenibilità raggiungibili e a stabilire sistemi che mostrino una scalabilità ottimale man mano che la loro attività si sviluppa e prospera.