PROGETTO GREEN LIGHT DEL LABORATORIO ELETTRA

Ing. Mario GIANNINI

1) INTRODUZIONE

La presente relazione illustra le linee di sviluppo del Progetto GreenLight del Laboratorio di Luce di Sincrotrone "ELETTRA".

Nel corso del 2000 la Sincrotrone Trieste ha aderito al Programma Europeo GreenLight (http://www.eu-greenlight.org/partners.htm).

A seguito di ciò, sulla base dei programmi di sviluppo del Laboratorio di Luce di Sincrotrone “ELETTRA”, è stato sviluppato un progetto per adeguare alla tecnologia GreenLight gli impianti di illuminazione del Laboratorio stesso.

Tale Progetto prevede tre fasi di sviluppo. La prima comprende la progettazione e la realizzazione di un impianto pilota allestendo un edificio, che è in fase di costruzione, metà con tecnologia GreenLight e metà con tecnologia tradizionale. Su tale impianto pilota si faranno degli studi comparativi. La fase due prevede l’allestimento di un impianto GreenLight in un secondo edificio, anch’esso in fase di costruzione. Sulla base dei risultati delle fasi uno e due, nella terza fase si individuerà la tecnologia più adatta per trasformare a "GreenLight" gli impianti negli edifici esistenti.

2) INFORMAZIONI GENERALI

La Sincrotrone Trieste S.C.p.A. è una società di interesse nazionale ai sensi dell’articolo 10 della legge 370/99.

Lo scopo sociale preminente è di costruire e di esercire la macchina di luce di sincrotrone denominata “ELETTRA” e di promuovere con essa la ricerca scientifica.

Tale macchina consiste brevemente in :

• un acceleratore lineare

• un anello di accumulazione

• un insieme di linee di luce (10 aperte, 6 in collaudo e 6 in costruzione)

• gli impianti tecnologici asserviti

• le infrastrutture e le pertinenze asservite

La macchina permette di accumulare un fascio di elettroni fino alla energia di 2-2,4 GeV e fino alla corrente massima di 400 mA e di generare una radiazione elettromagnetica di elevata brillanza in uno spettro che va

dall’ultravioletto ai raggi X duri.

Le possibili applicazioni di tali radiazioni sono molteplici; i principali programmi di ricerca attualmente riguardano :

• stato solido e scienza delle superfici

• struttura dei metalli e dei materiali compositi

• struttura biologiche

• studio dei materiali magnetici

• microelettronica e micromeccanica

Tali applicazioni sono di interesse di numerose istituzioni scientifiche nazionali ed estere tra le quali:

CNR, INFM, Università di Trieste, Università di Udine, Accademia delle Scienze Austriaca e Ceca.

I programmi di ricerca sono selezionati da un apposito comitato che ammette quelli di maggiore interesse scientifico tra tutti quelli proposti.

Il laboratorio con la sua infrastruttura insiste su una area di circa 114.000 mq di cui circa 20.000 mq coperti. Impiega circa 240 dipendenti e sono presenti circa 150 utilizzatori. E’ situato nell’AREA Science Park in località Basovizza in Comune di Trieste.

Altre informazioni sono disponibili sul sito www.elettra.trieste.it

3) SITUAZIONE ENERGETICA

La macchina di luce di sincrotrone “ELETTRA” è da considerarsi, in rapporto alle sue dimensioni, un utilizzatore energivoro. Infatti gli acceleratori sono costituiti da un insieme coordinato di apparecchiature elettromeccaniche ed elettroniche che richiedono potenza elettrica per poter funzionare e acqua per potersi raffreddare. La fisica delle particelle e l’ottica richiedono inoltre un notevole grado di termostatazione ambientale per evitare disallineamenti dovuti a dilatazioni termiche.

Il tutto comporta un impegno di potenza elettrica di circa 5.000 kW, un impegno giornaliero di metano di 8000 Smc ed un impegno mensile di acqua di 9000 mc. Il prelievo annuale di tali fonti è rispettivamente

di circa 30.000.000 kWh, 2.000.000 Smc e di 100.000 mc.

La società perciò pone particolare attenzione al risparmio energetico, sia perché i costi relativi incidono sul conto economico per una cifra di circa 4.000.000.000 di lire (2.000.000 di Euro) per anno (circa 8% del fatturato societario), sia perché la Società vuol essere leader non solo nella ricerca scientifica ma anche sui temi dell’ambiente, della sicurezza e igiene del posto di lavoro, dello sviluppo tecnologico e della ricaduta industriale.

Importanti iniziative sono già state attuate, tra le quali la realizzazione di un ciclo di produzione combinata di energia elettrica e calore da 1.500 kW elettrici che ha permesso di risparmiare circa 500 tep per anno.

Il consumo per illuminazione incide marginalmente sui consumi globali; la Società ha scelto di aderire al programma GreenLight poiché ha valutato l’esistenza di margini di miglioramento negli impianti già realizzati ed in quelli da realizzare e soprattutto perché persegue una politica etica sul tema dell’ambiente.

4) SITUAZIONE ILLUMINOTECNICA

I dati di sintesi, che derivano dall'analisi effettuata dall'Energy Manager, sono riportati nella scheda di progetto GreenLight allegata alla presente relazione.

Tale scheda di progetto riporta nel dettaglio i tempi ed i modi di intervento. Secondo le previsioni, alla fine del 2003 si dovrebbe raggiungere l’obiettivo di riduzione del 30% del consumo energetico a seguito di interventi su 80% delle aree illuminate.

5) PROGETTO GreenLight

Il progetto, si sviluppa secondo il piano tempi sotto riportato, in tre fasi principali:

a) Progetto Pilota nell'Edificio ES4;

b) Allestimento Edificio ES3;

c) Modifica impianti edifici Esistenti.

La planimetria degli edifici è riportata in allegato 2

a) Progetto Pilota (allegati 3, 4 e 5)

Il progetto pilota consiste nella progettazione, realizzazione e monitoraggio dell'impianto di illuminazione del nuovo edificio ES4 attualmente in fase di costruzione ed ultimazione nel Laboratorio Elettra.

Tale edificio è suddiviso in due piani: il piano superiore adibito ad uffici e laboratori leggeri, il piano inferiore adibito a laboratori scientifici.

Ai fini della sperimentazione del programma GreenLight entrambi i piani verranno suddivisi in due sezioni con caratteristiche simili cioè con quasi la stessa estensione e lo stesso utilizzo.

Le due sezioni si diversificheranno per la tipologia dell'impianto di illuminazione, in particolare:

- una sezione costituita da metà edificio definita "tradizionale" sarà caratterizzata da un impianto di illuminazione costituito da lampade fluorescenti a singolo fosforo e reattori magnetici;

- l'altra sezione definita "GreenLight sarà caratterizzata da un impianto di illuminazione di tipo innovativo costituito da lampade fluorescenti a trifosforo ad alta efficienza con reattori elettronici dimmerabili con regolazione a illuminazione costante.

La fase di premonitoraggio, necessaria per il confronto tra l'utilizzo di un sistema ad alta efficienza energetica e un sistema tradizionale e per la valutazione degli effettivi risparmi energetici viene sostituita nel nostro caso specifico in un monitoraggio parallelo. Infatti l'impianto non esiste ancora ma va realizzato ex novo e la valutazione dell'efficienza del sistema innovativo di illuminazione va eseguita monitorando contemporaneamente le due sezioni suindicate con più contatori di energia.

Sarà previsto un periodo di monitoraggio lungo 6 mesi - 1 anno durante il quale verranno rilevate le misure dei contatori di energia collegati sui circuiti forza luce di entrambe le sezioni.

b) Allestimento Edificio ES3 (allegato 6)

Parallelamente alla messa in esercizio, è in fase di realizzazione l'edificio ES3.

La tipologia e l'utilizzo di tale edificio è simile all'edificio ES4. Tale edificio sarà allestito completamente con un impianto GreenLight.

Si cercherà di definire una tipologia di impianto estensibile alla fase successiva.

c) Modifica impianti edifici Esistenti (allegati 2 e 6)

Sulla base dei risultati del monitoraggio dell'esercizio degli Edifici ES3 ed ES4, una volta individuata la tipologia di impianto più adeguata, si avvierà la terza fase che prevede l'adeguamento a GreenLight degli impianti esistenti.

Tale fase del progetto sarà programmata definendo una sequenza di interventinei vari edifici sulla base delle analisi preliminari riportate nella tabella allegata e definendo una sequenza di interventi che terrà conto delle

priorità di intervento tenendo conto delle varie attività svolte negli edifici stessi.

2000

2001

2002

2003

2004

PROGETTO PILOTA: EDIFICIO ES4

PROGETTO

ALLESTIMENTO

I PIANO

LABORAT

MONITORAGGIO

ESERCIZIO

EDIFICIO ES3

PROGETTO

ALLESTIMENTO

MONITORAGGIO

ESERCIZIO

ADEGUAMENTO IMPIANTI ESISTENTI

PROGETTO

ALLESTIMENTO

ESERCIZIO

PIANO TEMPI REALIZZAZIONE PROGETTO GREENLIGHT

Allegato 1

SCHEDA ANALISI PER AVVIO PROGETTO GREENLIGHT

(analisi effettuata dell’ing Verità-Energy Manager)

DENOMINAZIONE di EDIFICIO o di PARTE di EDIFICIO	note	superficie illuminata (mq)	Potenza media installata (W)	Stima energia consumata per anno (kWh)	Destinazione di uso della zona	Tipo di corpo illuminante impiegato	Riduzione di consumo attesa (per unit)	Riduzione di consumo attesa (kWh/anno)

Espansione 4 edificio principale	0	950	10.450	47.025	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0.40	18.810
Espansione 3 edificio principale	1	950	10.450	47.025	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,40	18.810
Espansione 2 edificio principale	1	700	7.700	34.650	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,40	13.860
Espansione 1 edificio principale	1	500	5.500	24.750	Laboratorio leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,40	9.900
Magazzino	1	548	6.028	27.126	Logistica	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,40	10.850
Edificio MM	2	1.865	20.511	92.301	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,25	23.075
Edificio T1	2	5.931	65.243	293.595	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,25	73.399
Edificio T2	2	5.639	62.033	279.148	Laboratori leggeri e uffici	Plafoniere ottica parabolica, lampade fluorescenti	0,25	69.787
Sala sperimentale	3	6.212	43.484	380.920	Laboratorio principale di ricerca	Proiettori industriali, lampade a ioduri	0,00	0
Sala pompe	4	424	2.970	26.017	Impianti tecnologici	Proiettori industriali, lampade a ioduri	0.10	2.602
Corpi aggiunti edificio principale	5	667	10.009	87.677	Laboratorio leggeri e uffici	Proiettori con lampada allogena	0.50	43.838
Sala klystron	6	711	14.221	124.579	Impianti tecnologici	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.50	62.290
Tunnel acceleratore lineare	7	927	13.902	121.782	Generazione fascio di elettoni a 2 GeV	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.60	73.069
Tunnel anello di accumulazione	7	1.082	16.230	142.175	Accumulazione fascio di elettroni e generazione radiazione	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.60	85.305
Sala convertitori AC/DC e impianti radiofrequenza	7	2.127	42.531	372.572	Impianti tecnologici	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.60	22.543
Edificio X cabina elettrica	4	1.949	29.228	175.368	Impianti tecnologici	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.10	17.537
Edificio V macchinari vari	4	884	6.187	54.200	Impianti tecnologici	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.10	5.420
Edificio R torri evaporative	4	445	3.117	27.306	Impianti tecnologici	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.10	2.731
Edificio W	5	1.670	33.391	200.346	Laboratorio ausiliario di potenza e officina	Plafoniere stagne, lampade fluorescenti	0.25	50.087

Totale		34.180	403.186	2.558.560				804.912

Allegato 1

SCHEDA ANALISI PER AVVIO PROGETTO GREENLIGHT

(analisi effettuata dell’ing. Verità-Energy Manager)

DENOMINAZIONE di EDIFICIO o di PARTE di EDIFICIO	Tipo di intervento	Periodo di esecuzione	Adozione della regolazione della intensità luminosa	Utilizzo di lampade a basso consumo	Adozione della accensione elettronica	Adozione di provvedimenti per migliorare l’ottica	Accensione subordinata alla presenza di persone

espansine 4 edificio principale	impianto pilota	2.000	si	si	si	si	no
espansione 3 edificio principale	impianto nuovo	2.001	si	si	si	si	no
espansione 2 edificio principale	impianto nuovo	2.001	si	si	si	si	no
espansione 1 edificio principale	impianto nuovo	2.001	si	si	si	si	no
magazzino	impianto nuovo	2.001	si	si	si	si	no
edifico MM	retrofit	2.003	subordinato	subordinato	subordinato	no	no
edificio T1	retrofit	2.003	subordinato	subordinato	subordinato	no	no
edifico T2	retrofit	2.003	subordinato	subordinato	subordinato	no	no
sala sperimentale	nessuno		no	no	no	no	no
sala pompe	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
corpi aggiunti edificio principale	retrofit	2.002	si	si	si	si	si
sala klystron	retrofit	2.002	no	si	si	si	no
tunnel acceleratore lineare	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
tunnel anello di accumulazione	retrofit	2.02	no	no	no	no	si
sala convertitori AC/DC e impianti radiofrequenza	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
edificio X cabina elettrica	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
edificio V macchinari vari	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
edifico R torri evaporative	retrofit	2.002	no	no	no	no	si
edificio W	retrofit	2.002	si	si	si	si	si

totale

Allegato 1

NOTE RELATIVE ALLA

SCHEDA ANALISI PER AVVIO PROGETTO GREENLIGHT

nota “0" l’edificio è oggi in esecuzione; ivi viene realizzato l’impianto pilota descritto nella relazione allegata

nota “1” trattasi di edifici di prossima realizzazione in cui si intende attuare tutti i provvedimenti suggeriti dalle linee guida del programma GreenLight; si assume che su realizzazioni nuove tali provvedimenti abbiano sicura efficacia tecnica ed economica; il risparmio energetico schedulato si intende comparato con impianti realizzati con tecnologia “ tradizionale “ quali quelli degli edifici già realizzati

nota “2” trattasi di edifici ad uso ufficio o laboratorio leggero normalmente occupati durante l’orario di lavoro diurno e dotati di luce solare; con la dizione “subordinato” indicata nella scheda si intende che il provvedimento sarà attuato a valle di positivi riscontri rinvenienti dall’impianto pilota

nota “3” trattasi di un unico vano a forma di corona circolare ( vedi schizzo allegato ) in cui si svolge la ricerca scientifica che utilizza la radiazione di sincrotrone; non ha luce naturale ed il lavoro si svolge in turni durante tutte le 24 ore giornaliere festivi inclusi; essendo l’ambiente principale della società i provvedimenti relativi al risparmio energetico sono già stati ottimizzati; attualmente l’intera area è illuminata da 108 proiettori con lampade a ioduri metallici da 400 W posti a 9 metri di altezza che assicurano una intensità luminosa media di circa 400 lux a 1 metro da terra con un coefficiente di uniformità superiore a 0,6; le lampade hanno una vita media superiore alle 6000 ore; la luce è bianca. Abbiamo valutato tale soluzione ottimale sia dal punto di vista energetico che ergonomico. Una precedente soluzione che adottava lampade allogene assicurava una qualità di luce più calda, ma si è dimostrata dispendiosa per gli alti consumi e ingestibile per la bassa durata delle lampade.

nota “4” trattasi di edifici ove sono sistemati le apparecchiature ed i macchinari che consentono l’alimentazione ed il raffreddamento della macchia di luce; hanno luce solare e non sono normalmente presidiati

nota “5” trattasi di edifici ove si svolgono attività di supporto, anche occasionali

nota “6” trattasi di una sala lunga e stretta con presidio diurno, senza luce solare ove sono installate le apparecchiature che alimentano ed accelerano il fascio nell’acceleratore lineare; per eccesso di requisito tecnico sono state installate armature stagne di cui non c’è effettiva necessità e che hanno un rendimento illuminotecnico basso

nota “7” trattasi di ambienti che si sviluppano in lunghezza, normalmente non presidiati, senza luce naturale; per eccesso di requisito tecnico sono sempre accese; di ciò non vi è una effettiva necessità