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Ottimizzazione energetico-ambientale dell’illuminazione pubblica in Val Pellice fase 2 – Definizione di linee guida di intervento per il risparmio energetico: - Quadro normativo di riferimento per l’illuminazione stradale e possibilità di risparmio energetico - Potenzialità connesse allo sviluppo delle tecnologie per l’illuminazione - Linee di intervento per i Comuni della Val Pellice

POLITECNICO DI TORINO DIPARTIMENTO DI ENERGETICA – Gruppo TEBE

gruppo di lavoro: Anna Pellegrino, Chiara Aghemo, Luca Rollino

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QUADRO NORMATIVO DI RIFERIMENTO PER L’ILLUMINAZIONE STRADALE E POSSIBILITA’ DI RISPARMIO ENERGETICO Il quadro normativo relativo all’illuminazione stradale comprende quattro Norme:

- UNI 11248 - UNI EN 13201-2 - UNI EN 13201-3 - UNI EN 13201-4

Di queste quattro norme, finite di pubblicare nell’ottobre 2007, la UNI 11248 propone una classificazione delle strade e definisce il metodo per determinare la classe illuminotecnica per ogni specifico tratto di strada in funzione di alcuni parametri di influenza (es. complessità del campo visivo, zone di conflitto, indice di rischio, luminosità dell’ambiente, tipo di sorgente, flusso di traffico, etc.). La UNI EN 13201-2 assegna ad ogni categoria illuminotecnica di progetto i valori di prestazione corrispondenti, in termini, a seconda dei casi, di luminanza, illuminamento, uniformità e controllo dell’abbagliamento. La UNI EN 13201-3 definisce le modalità di calcolo in fase di progettazione degli impianti, mentre la UNI EN 13201-4 specifica le modalità di verifica e collaudo degli impianti (metodi e strumenti di misura). UNI 11248/2007 Le caratteristiche fotometriche per la progettazione di un impianto di illuminazione stradale vengono definite sulla base di una o più categorie illuminotecniche in funzione di un insieme di parametri di influenza. La norma UNI 11248 fornisce le informazioni necessarie per identificare la classe illuminotecnica per il progetto dell’impianto. Innanzitutto deve essere individuata la categoria illuminotecnica di riferimento, che dipende esclusivamente dal tipo di strada; quindi la categoria illuminotecnica di progetto che definisce i requisiti rispetto ai quali dovrà essere progettato l’impianto e che può differire da quella di riferimento in relazione ad alcuni parametri di influenza. I parametri di influenza possono essere: caratteristiche di complessità del campo visivo, presenza di zone di conflitto, indice di rischio, luminosità dell’ambiente, tipo di sorgente, flusso di traffico etc. Infine, potranno essere individuate delle categorie illuminotecniche di esercizio, che specificano come potranno variare i requisiti illuminotecnici in funzione della variabilità nel tempo dei fattori di influenza, ad esempio di quanto si potrà ridurre la prestazione illuminotecnica in funzione di una riduzione del flusso di traffico in certi periodi o fasce orarie. La categoria illuminotecnica di riferimento viene definita in base al tipo di strada. La Norma identifica 6 classi stradali: per ogni classe sono inoltre introdotte delle sottoclassi in funzione della localizzazione della strada e del limite di velocità.

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La classificazione della strada deve essere comunicata al progettista dal committente o dal gestore della strada, valutate le reali condizioni ed esigenze. Nella tabella 1 sono riportate le classi stradali previste, le sottoclassi e le categorie illuminotecniche di riferimento corrispondenti. Tabella 1 – Classificazione delle strade e individuazione della categoria illuminotecnica di riferimento nelle condizioni dei parametri di influenza riportati a fianco (UNI EN 11248).

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Per individuare la/e categoria/e illuminotecniche di progetto e di esercizio è necessario fare un’analisi dei rischi tenendo conto delle caratteristiche specifiche, dell’area, della strada, dell’impianto etc. Nei casi normali questa analisi può essere basata sulla conoscenza dei parametri di influenza più significativi riportati in tabella 2, nei casi più complessi il progettista dovrà valutare l’importanza di ulteriori parametri locali, in accordo anche con il committente. Tabella 2 – Parametri di influenza per la determinazione delle categorie illuminotecniche di progetto ed esercizio (UNI EN 11248)

UNI EN 13201-2 Definita la classe o le classi illuminotecniche di progetto e di esercizio mediante la UNI 11248 i valori dei requisiti fotometrici possono essere ricavati mediante le tabelle riportate nella UNI EN 13201-2 UNI EN 13201-3 Stabilisce le modalità per il calcolo delle prestazioni fotometriche degli impianti di illuminazione stradale UNI EN 13201-4 Definisce le modalità di misura delle prestazioni illuminotecniche degli impianti di illuminazione stradale.

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CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE L’analisi della recente normativa per la progettazione degli impianti di illuminazione stradale evidenzia l’importanza attribuita alla necessità di progettare gli impianti tenendo conto sia delle fondamentali esigenze di sicurezza che delle esigenze di contenimento dei consumi energetici. Il complesso meccanismo della selezione delle categorie illuminotecniche di progetto e di esercizio consente infatti di definire in modo più puntuale e specifico i requisiti di progetto, dando la possibilità di incrementare o ridurre le prestazioni in funzione delle caratteristiche specifiche della zona considerata, a valle di una analisi di rischio sviluppata dal progettista in collaborazione con la committenza. In questo modo ad esempio, data una certa categoria di strada, è possibile ridurre le prestazioni richieste all’impianto in presenza di flussi di traffico ridotti (25% o 50% rispetto al normale flusso di traffico) o in assenza di zone di conflitto, così come invece risulta necessario incrementarle in presenza di indici di rischio elevato, di dispositivi rallentatori etc. In termini di contenimento dei consumi energetici questa norma consente sostanzialmente di definire diverse categorie illuminotecniche di esercizio in funzione di una riduzione del flusso di traffico, ad esempio nelle ore notturne (-1 classe per un flusso di traffico del 50% rispetto al normale e -2 classi per un flusso di traffico del 25%), così come consente di ridurre i requisiti di progetto nel caso si utilizzino lampade con resa del colore superiore a 60 (-1 classe illuminotecnica). Un incremento delle prestazioni rispetto a condizioni standard si ha invece in situazioni di maggior rischio: la presenza di incroci a raso, passaggi pedonali etc. implica un incremento della classe illuminotecnica (+1), così come l’utilizzo di lampade con resa del colore inferiore a 30 che rendono quindi teoricamente più difficile la discriminazione di oggetti e persone. Le caratteristiche della normativa per la definizione dei requisiti di progetto dell’illuminazione stradale evidenzia inoltre l’importanza della presenza della committenza nella fase di analisi dei rischi per la determinazione delle classi illuminotecniche di progetto e di esercizio. Un’attenta e ponderata definizione delle caratteristiche delle strade, a partire dal limite di velocità fino alla definizione delle possibili condizioni di rischio e variazioni del flusso di traffico nel tempo, diventa elemento fondamentale per assicurare che l’impianto venga progettato nell’ottica di garantire il massimo grado di sicurezza associato al massimo contenimento dei consumi energetici.

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POTENZIALITÀ CONNESSE ALLO SVILUPPO DELLE TECNOLOGIE PER L’ILLUMINAZIONE Di seguito vengono analizzate le potenzialità che i diversi elementi costituenti gli impianti di illuminazione pubblica possono offrire in un’ottica di ottimizzazione delle prestazioni energetico ambientali. In particolare viene svolta un’analisi critica delle caratteristiche di: - lampade - apparecchi di illuminazione - sistemi di controllo.

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LAMPADE La scelta della lampada rappresenta uno degli elementi fondamentali per l’ottimizzazione delle prestazioni energetico-ambientali degli impianti di illuminazione pubblica. In particolare, tra i parametri che caratterizzano le prestazioni delle lampade, risultano in questo senso significativi: - l’efficienza luminosa - la possibilità di regolazione del flusso luminoso - il decadimento del flusso luminoso - la durata di vita - la resa del colore L’efficienza luminosa, definita come rapporto tra il flusso luminoso emesso dalla lampada e la potenza elettrica assorbita, è il parametro che primo tra tutti definisce le potenzialità di consumo di energia elettrica di una lampada. Tra le lampade tradizionalmente usate per l’illuminazione pubblica quelle con maggior efficienza luminosa sono tuttora le lampade a Vapori di Sodio a Bassa pressione che possono raggiungere efficienze luminose dell’ordine di 180 lm/W, seguono le lampade a Vapori di Sodio ad Alta pressione, la cui efficienza varia tra 80 e 140 lm/W, quindi le lampade ad alogenuri metallici (o ioduri metallici) con efficienza fino a 100 lm/W. (figura 1) Attualmente nel settore della produzione e progettazione illuminotecnica si sta ampiamente diffondendo l’uso dei LED e i potenziali risparmi energetici conseguibili rispetto alle soluzioni tradizionali rappresentano uno dei motivi principali per i quali, commercialmente, viene spinta la diffusione di questo tipo di sorgente. Fino alla fine degli anni ’90 il LED era prevalentemente utilizzato come sorgente colorata per la segnalazione luminosa e solo con la realizzazione del LED a luce bianca è iniziato lo sviluppo di prodotti con caratteristiche funzionali all’illuminazione, ovvero sorgenti a luce anche bianca, e non solo colorata, e di elevata potenza luminosa. Trattandosi di un prodotto relativamente nuovo la tecnologia è ancora in forte evoluzione e risulta quindi difficile definire con precisione le caratteristiche di queste sorgenti, anche in termini di efficienza luminosa. Si è assistito in questi anni ad un continuo e rapido miglioramento delle prestazioni e il trend sembra essere tuttora in evoluzione. Se fino a qualche anno fa l’efficienza luminosa dei LED poteva essere confrontabile con quella della lampade alogene o poco più, oggi i valori raggiunti iniziano ad essere effettivamente confrontabili anche con le sorgenti a scarica e quindi con le sorgenti utilizzate per l’illuminazione stradale e di esterni in generale. Relativamente all’efficienza dei LED si trovano, a seconda della fonte dati non sempre concordanti. Studi recenti, su prodotti presenti sul mercato, indicano prestazioni variabili in funzione della temperatura di colore della luce prodotta e della Resa del Colore nei seguenti intervalli: - luce calda: efficienza luminosa variabile tra 40 e 90 lm/W (valori più alti nel caso di Resa del Colore inferiore) - luce fredda: efficienza luminosa variabile tra 45 e 95 lm/W (valori più alti nel caso di Resa del Colore inferiore)

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I valori riportati corrispondono a temperature di funzionamento realistiche (60°C). E’ importante infatti ricordare che le prestazioni dei LED e in particolare l’emissione del flusso luminoso sono fortemente influenzati dalla temperatura di funzionamento: aumentando la potenza o il numero dei LED presenti in un apparecchio di illuminazione la temperatura tende ad aumentare con conseguente riduzione nell’emissione del flusso luminoso. I datasheet dei produttori di LED (es Philips Lumileds) dichiarano per alcuni tipi di LED valori di efficienza luminosa anche di 100 lm/W e nel campo della ricerca si parla ormai di efficienze luminose dell’ordine di 120-150 lm/W (in condizioni di temperatura controllata). Nella tabella di figura 2 sono presentati i dati relativi ai LED Rebel di PhilipsLumileds. Dalla tabella si evince come la prestazione in termini di efficienza luminosa aumenti all’aumentare della temperatura di colore della luce del LED e diminuisca all’aumentare della Resa del colore garantita (CRI). Figura 1 – Valori di efficienza luminosa per diverse tipologie di lampade tradizionali in rapporto alla potenza della lampada

Figura 2 – Valori di Temperatura di Colore Correlata (CCT), Resa del Colore (CRI), flusso luminoso (flux) e efficienza luminosa (efficacy) per diversi modelli di LED Rebel (doc. PhilipsLumileds)

Potenza singola lampada ed efficienza luminosa

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Vapo

ri di m

ercu

rio - 50

W

Vapo

ri di m

ercu

rio - 80

W

Vapo

ri di

mercu

rio - 12

5 W

Vapo

ri di

mercu

rio - 25

0 W

Vapo

ri di

mercu

rio - 40

0 W

Vapo

ri so

dio alta

press

ione - 7

0 W

Vapo

ri so

dio alta

press

ione - 1

00 W

Vapo

ri so

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press

ione - 1

10 W

Vapo

ri so

dio alta

press

ione - 1

50 W

Vapo

ri so

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press

ione - 2

50 W

Vapo

ri so

dio alta

press

ione - 4

00 W

Vapo

ri so

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ione - 9

0 W

Vapo

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ione - 1

35 W

Vapo

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n alo

genu

ri - 7

0 W

Vapo

ri co

n alo

genu

ri - 1

00 W

Vapo

ri co

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genu

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50 W

Vapo

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50 W

Vapo

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ri - 4

00 W

Luce

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Alog

ena - 7

0 W

Alog

ena - 1

50 W

Alog

ena - 4

00 W

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Tipologia lampade

Potenza [W]

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Efficienza luminosa [lm/W]

Potenza [W] Efficienza luminosa [lm/W]

La possibilità di controllare il flusso luminoso rappresenta un’altra importante caratteristica delle sorgenti luminose nell’ottica della riduzione dei consumi di energia elettrica. Non tutte le sorgenti sono ugualmente regolabili. Oggi però anche le lampade a ioduri metallici per esterni di ultima

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generazione (ad esempio lampade CosmoWhite, CityWite e Master Color di Philips) con opportuni reattori elettronici, possono essere dimmerate. Sono invece facilmente regolabili i LED, quando dotati di adeguati alimentatori elettronici. La riduzione percentuale del consumo di energia elettrica al variare del flusso luminoso emesso varia inoltre in funzione del tipo di sorgente. Nella figura 3 è riportato un confronto relativo alla regolazione del flusso luminoso per LED e lampade a vapori di sodio ad alta pressione. Si evidenzia come, a pari regolazione del flusso luminoso (50%), la lampada a vapori di sodio abbia un consumo maggiore (circa 70% del totale) rispetto al LED (circa 50% del totale).

Figura 3 – Consumo energetico al variare del flusso luminoso: confronto tra LED e Lampada a vapori di sodio ad alta pressione

Il decadimento del flusso luminoso misura la riduzione del flusso luminoso emesso dalla lampada nel periodo corrispondente alla durata di vita media. Il decadimento del flusso luminoso della lampada è uno dei parametri in base ai quali viene definito il fattore di manutenzione per la progettazione degli impianti. Maggiore è il decadimento del flusso luminoso e maggiore sarà il sovradimensionamento dell’impianto da nuovo, in modo che possa essere garantito nel tempo il rispetto dei requisiti minimi di illuminazione definiti dalla normativa. La durata di vita della lampada rappresenta un’altra importante caratteristica delle sorgenti luminose ai fini della determinazione del costo complessivo di esercizio di un impianto di illuminazione pubblica.

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In generale le lampade a scarica ad alta pressione per l’illuminazione esterna hanno durata di vita, considerando le tecnologie più recenti, dell’ordine di 15000 – 30000 ore di vita. Valori significativamente più elevati vengono dichiarati per le nuove sorgenti LED: in questo caso la durata di vita riportata a catalogo raggiunge valori di circa 50000 - 70000 ore. Ancora una volta bisogna però ricordare che la durata di vita del LED, come anche l’efficienza luminosa, può ridursi sensibilmente in funzione della temperatura di funzionamento del diodo. La resa del colore di una lampada definisce il grado di fedeltà nella restituzione dei colori in rapporto ad una sorgente di riferimento. Come si è visto in precedenza dall’analisi della normativa per il progetto degli impianti di illuminazione stradale, oltre a rappresentare un parametro significativo della qualità della luce e quindi dell’ambiente illuminato, la resa del colore può incidere anche sul consumo di energia elettrica degli impianti. Infatti lampade con resa del colore superiore a 60 consentono di ridurre di 1 la classe illuminotecnica di progetto dell’impianto determinando quindi un minor consumo rispetto ad un impianto con lampade con resa del colore inferiore. Se la Resa del Colore è inferiore a 30 è previsto invece l’incremento di 1 classe illuminotecnica. In generale le lampade con più bassa resa del colore sono quelle a vapori di sodio a bassa pressione che, avendo uno spettro di emissione sostanzialmente monocromatico nel campo del giallo-arancio, non consentono la restituzione di nessun colore al di fuori del giallo. Questa tipologia di lampade, proprio per le scarse qualità nella restituzione dei colori non sono oggi più ammesse nella illuminazione dei centri urbani. Le lampade a vapori di sodio ad alta pressione hanno un comportamento migliore ma comunque piuttosto scadente in termini di Resa del Colore (Indice di Resa del Colore Ra variabile tra 25 e 65), mentre le lampade a ioduri metallici presentano generalmente una resa del colore migliore (Indice di Resa del Colore Ra 60 - 90) Anche i LED hanno una Resa del Colore migliore delle lampade a vapori di sodio. In generale i LED a luce bianca hanno resa del colore variabile tra 70 e 90 circa. Ulteriori considerazioni sul confronto tra lampade per illuminazione pubblica Alcune ulteriori considerazioni possono essere fatte in merito ad esempio alle caratteristiche di temperatura di colore correlata della luce e alla sua distribuzione spettrale, anche in rapporto ad eventuali considerazione di carattere ambientale. La luce delle lampade a vapori di sodio è tendenzialmente gialla, mentre quella delle lampade a ioduri metallici e a LED è generalmente bianco fredda (esistono anche LED con temperatura di colore correlata di circa 3300 K, ma in questo caso si riduce l’efficienza luminosa). Luci molto ricche di radiazione nel campo dei blu e quindi con temperatura di colore bianco fredda tendono ad essere maggiormente rifratte dall’atmosfera rispetto alle radiazioni nel campo dei gialli (fenomeno dello scattering) contribuendo quindi ad incrementare in maniera più significativa la luminanza del cielo di notte, anche ad elevate distanze dal punto di emissione (inquinamento luminoso). Per contro, in base alle recenti evoluzioni nel campo dello studio della visione mesopica, si potrebbe verificare che luci con un maggior contenuto di radiazione nel campo delle lunghezze d’onda più basse (nel campo dei blu), determinino, in condizioni di visione mesopica ovvero in condizioni in cui i valori di luminanza variano tra 0,01 cd/m2 e 3 cd/m2, illuminamenti e luminanze superiori rispetto a luci con maggior contenuto di radiazione nel giallo, con conseguenti possibili riduzioni dei consumi per garantire la stessa prestazione.

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APPARECCHI DI ILLUMINAZIONE L’apparecchio di illuminazione contribuisce a determinare il consumo di energia elettrica di un impianto in funzione del suo rendimento luminoso e delle sue caratteristiche di distribuzione spaziale della luce (indicatrice fotometrica). Il rendimento luminoso dell’apparecchio è dato dal rapporto tra il flusso luminoso emesso dall’apparecchio e il flusso luminoso prodotto dalla lampada. Di conseguenza apparecchi con rendimento luminoso inferiore determinano, a parità di prestazione illuminotecnica, un consumo di energia elettrica superiore. Le caratteristiche di rendimento di un apparecchio dipendono dalla conformazione dello stesso e dalle caratteristiche ottiche dei materiali utilizzati. Generalmente gli apparecchi di illuminazione stradale tradizionali hanno rendimento luminoso variabile tra il 60% e l’80%. Oggi prospettive nuove emergono in rapporto allo sviluppo di apparecchi di illuminazione con sorgenti LED. Le caratteristiche dimensionali di queste sorgenti, puntiformi nell’emissione luminosa ed estremamente miniaturizzate, hanno portato allo sviluppo di sistemi ottici nuovi, basati sull’uso di lenti che collimano il fascio di luce prodotto dal LED piuttosto che sull’uso di riflettori. Questi nuovi sistemi ottici tendono a ridurre l’assorbimento e la dispersione del flusso luminoso migliorando le prestazioni dell’apparecchio; ciononostante il rendimento luminoso di un apparecchio a LED difficilmente sembra essere superiore a 80% – 85% (pochi dati sono ad oggi disponibili). L’indicatrice fotometrica di un apparecchio di emissione è un diagramma che rappresenta la distribuzione dell’intensità luminosa in uno o più piani passanti per il centro luminoso (figura 4). Nell’ambito dell’illuminazione stradale l’indicatrice fotometrica di emissione rappresenta un dato essenziale nel determinare l’altezza e l’interdistanza di installazione degli apparecchi al fine di garantire un’adeguata uniformità di illuminazione sul piano utile.

Figura 4 – Rappresentazione della distribuzione dell’intensità luminosa di un apparecchio mediante l’indicatrice fotometrica

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In base alla posizione dell’apparecchio e alla sua indicatrice fotometrica si determina il coefficiente di utilizzazione del flusso luminoso che definisce la percentuale di flusso emesso che raggiunge il piano utile che è necessario illuminare. Apparecchi con sistemi ottici diffondenti (ad esempio globi opalini) tendono ad avere un basso coefficiente di utilizzazione del flusso luminoso in quanto la luce viene diffusa in tutte le direzioni. Apparecchi dotati di riflettori tendono invece ad indirizzare maggiormente la luce sui piani utili e, maggiore è l’accuratezza nella progettazione e realizzazione del sistema ottico, maggiore sarà il coefficiente di utilizzazione del flusso. Gli apparecchi a LED di ultima generazione consentono di avere un elevato coefficiente di utilizzazione del flusso luminoso. Infatti la possibilità di utilizzare un numero anche elevato di punti luce, singolarmente orientabili e dotati ciascuno di sistema ottico specifico, consente di realizzare apparecchi in grado di direzionare la luce nello spazio con un’elevata precisione, riducendo al minimo la dispersione del flusso luminoso al di fuori delle aree di interesse. Questa caratteristica contribuisce ad incrementare l’efficienza complessiva dei sistemi a LED rispetto ad apparecchi di illuminazione tradizionali, ma può cambiare, anche radicalmente, il risultato del progetto di illuminazione. Una scelta non ponderata dell’indicatrice di emissione in funzione delle reali esigenze di illuminazione dell’area può determinare situazioni ad esempio di forte contrasto tra illuminazione del piano stradale e quella delle aree immediatamente adiacenti, lasciando ad esempio quasi completamente al buio i marciapiedi o le facciate degli edifici ed andando quindi ad influire sulla sensazione di sicurezza degli utenti e sull’immagine del tessuto urbano. Di seguito si riportano a titolo di esempio alcune immagini relative a diverse indicatrici fotometriche associate a diversi ambiti di applicazione.

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SISTEMI DI CONTROLLO L’ottimizzazione dei consumi elettrici dovuti all’illuminazione stradale può essere realizzata attraverso l’utilizzo di tecnologie in grado di gestire accensione/spegnimento e regolazione del flusso luminoso emesso dagli apparecchi di illuminazione grazie all’utilizzo di alimentatori di tipo elettronico. Oggi inoltre queste funzioni sono sempre più frequentemente associate a sistemi di telegestione/telecontrollo che consentono la programmazione e il monitoraggio dell’impianto da remoto. I risparmi garantiti dall’uso di questo genere di soluzioni possono essere quantificabili sotto differenti aspetti:

• risparmi sui consumi reali di energia: la programmazione di accensione/spegnimento e regolazione del flusso luminoso permette di modificare le condizioni di esercizio dell’impianto in funzione delle esigenze, riducendo il livello di prestazione in rapporto, ad esempio, alla variazione del flusso di traffico nelle ore notturne (secondo quanto definito nella norma UNI 11248)

• risparmi in fase di gestione: il monitoraggio in remoto attraverso il telecontrollo permette di verificare in tempo reale, da un terminale informatico, lo stato di funzionamento dei singoli apparecchi di illuminazione, consentendo l’ottimizzazione dei piani di manutenzione sia da un punto di vista economico che di efficienza del servizio.

Affinché questo sia possibile, è necessario utilizzare soluzioni tecnologiche che diano la possibilità di controllare e regolare ogni singolo punto-luce, o gruppi di punti luce univocamente determinati. Soluzioni tecniche adottabili La telegestione e il telecontrollo possono applicarsi: All’intera linea (o a rami di linea):

i dispositivi in campo per il controllo e comando sono collocati esclusivamente all’interno del quadro elettrico di potenza a monte della linea e attuano le proprie funzioni di gestione e controllo sull’intera linea (o ramo di linea) (figura 5).

Al singolo punto luce :

il modulo di gestione presente nel quadro elettrico di potenza è connesso ad un dispositivo di controllo presente in ogni singolo apparecchio di illuminazione che consente quindi la diagnosi dello stato di funzionamento della singola lampada e il comando eventualmente differenziato di ogni singolo punto luce (figura 6). Con il sistema punto-punto, le operazioni attuabili normalmente a livello di quadro vengono estese anche alle singole lampade. È possibile, ad esempio, monitorare e registrare i parametri elettrici della lampada ed in base a questi generare eventuali messaggi di allarme relativi ad anomalie e guasti; è possibile spegnere, accendere o regolare l’intensità luminosa della lampada, tramite comandi manuali o pianificati affidati

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alle apparecchiature in campo. La comunicazione tra centro di controllo remoto (PC) e i singoli apparecchi di illuminazione avviene sempre tramite il quadro. Questo significa che i comandi rivolti ai singoli punti luce, vengono in realtà inviati dapprima al modulo di gestione all’interno del quadro che li smista verso i moduli punto-punto relativi; così pure le risposte da parte dei moduli passano attraverso il modulo di gestione del quadro che a sua volta li traduce e li inoltra al PC del centro di controllo. Inoltre il controllo punto a punto può essere realizzato con due differenti tecnologie: attraverso l’installazione di un modulo elettronico interno ad ogni singolo apparecchio illuminante, oppure attraverso un modulo esterno al corpo illuminante, a valle del quadro elettrico relativo (figura 7). La prima soluzione è impiegata essenzialmente in impianti di nuova realizzazione, la seconda meglio si sposa con impianti esistenti, poiché si opera esternamente ai corpi illuminanti e, utilizzando la tecnologia ad onde convogliate, risulta applicabile anche in presenza di impianti elettrici preesistenti.

Figura 5 – Schematizzazione dell’architettura di un sistema di tele gestione di linea (documentazione UMPI)

Figura 6 – Schematizzazione dell’architettura di un sistema di tele gestione del singolo punto luce (documentazione UMPI)

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Figura 7 – Possibili collocazioni del dispositivo di comando e controllo relativo al singolo punto luce (documentazione UMPI)

La comunicazione tra i dispositivi del sistema di controllo in campo può avvenire: Ad onde convogliate:

Il sistema ad onde convogliate permette la comunicazione bidirezionale di informazioni digitali tra il modulo installato in prossimità del punto luce ed il modulo di gestione, ubicato all’interno del quadro di comando o del regolatore. I dati digitali sono modulati sulla tensione di rete e quindi non sono necessari bus o conduttori aggiuntivi nell’impianto. Per alcuni comandi diretti in tempo reale, rivolti direttamente alle lampade, è necessario che l’impianto sia acceso: la comunicazione ad onde convogliate, infatti, non può avvenire in assenza di tensione di rete.

A radio frequenze: Il segnale tra i diversi componenti del sistema di controllo è trasferito mediante sistema wireless (figura 8)

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Figura 8 – esempio di architettura di sistema di controllo del singolo punto luce mediante comunicazione wireless

I sistemi di controllo oltre alla possibilità di regolare la potenza assorbita da ciascun elemento possono garantire la stabilizzazione della tensione evitando alle lampade lo stress dovuto alle sovratensioni. La riduzione della tensione, quando il regolatore funziona a regime normale, determina una sensibile diminuzione di calore. Risulta così possibile aumentare la durata delle lampade. Le operazioni di controllo e gestione comunemente svolte medianti i sistemi di telegestione sono: - accensione e spegnimento: o in base all’orologio astronomico o in risposta al segnale inviato da un sensore crepuscolare - regolazione del flusso luminoso per singola lampada o gruppi di lampade: è possibile regolare l’intensità luminosa delle lampade gestite

secondo orari o azioni personalizzabili. La regolazione può essere effettuata per singola lampada (in presenza di un sistema di controllo per singolo punto), o su gruppi univocamente determinati di lampade. La possibilità di regolazione del flusso luminoso può consentire un risparmio anche in relazione al fattore di manutenzione dell’impianto: l’impianto nuovo è normalmente sovradimensionato rispetto alla prestazione richiesta, al fine di garantire nel tempo (e quindi a valle del decadimento della prestazione dell’impianto) i requisiti normativi minimi. Una

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regolazione del flusso atta a garantire costantemente il valore minimo di prestazione consente una riduzione dei consumo anche in condizioni di esercizio standard (flusso di traffico al 100%).

- stabilizzazione della tensione di alimentazione: si evita in questo modo lo stress dovuto alle sovratensioni e la conseguente potenziale

riduzione di vita media delle lampade - monitoraggio funzionamento e guasti lampade: le misure elettriche registrate per ciascun punto luce (nei sistemi a singolo punto luce)

vengono confrontate con valori di soglia preimpostati per evidenziare eventuali anomalie. Generalmente le anomalie vengono registrate ed in presenza di una ripetitività del fenomeno vengono generati dei messaggi di allarme inviati all’utente.

Di seguito, a titolo indicativo, viene descritta la logica di funzionamento di un sistema specifico di telegestione per singolo punto luce (REVERBERI) Monitoraggio funzionamento e guasti lampade Il modulo nel quadro elettrico esegue due interrogazioni giornaliere ai moduli punto-punto, leggendo i parametri elettrici della lampada, durante il periodo di accensione dell’impianto. Nella prima vengono scaricate anche le misure eseguite autonomamente dal modulo punto-punto dopo alcuni minuti dall’accensione. Nel modulo LPM vengono così memorizzati, per ogni lampada e per ogni giorno, tre record di misure elettriche, che vi rimangono fino a quando la memoria non è piena. Una volta raggiunta la saturazione della memoria, i dati più recenti soppiantano quelli più vecchi. Gli orari di analisi vengono decisi dall’utente, e sarebbe opportuno che la prima chiamata cada in un orario in cui vi sia la luce piena, mentre il secondo in un momento in cui sia applicata una percentuale di riduzione. Le misure memorizzate vengono poi lette (scaricate) dal sistema di controllo, generalmente in modo automatico e pianificato. Al momento della lettura, ogni record di misura viene analizzato e confrontato con le soglie impostate per il modulo punto-punto cui appartengono: se esistono le condizioni per la generazione di una o più anomalie, secondo algoritmi di calcolo predefiniti, queste vengono registrate. Le anomalie sono una sorta di “preallarmi”, che non comportano nessun tipo di segnalazione all’utente. La generazione degli allarmi veri e propri, avviene qualora esistano più anomalie consecutive per lo stesso modulo punto-punto. Monitoraggio lampade spente In alternativa, oppure in combinazione, al monitoraggio del funzionamento e dei guasti delle lampade, è possibile utilizzare il sistema punto-punto per avere informazioni sulle lampade che si spengono. Per fare questo, il modulo LPM esegue l’interrogazione continua di tutti i moduli punto-punto gestiti, rilevando esclusivamente, da questi, l’informazione sullo stato della lampada (accesa / spenta). L’interrogazione avviene durante tutto l’arco di funzionamento dell’impianto, dall’accensione allo spegnimento. Se per un certo numero di volte consecutive la lampada risulta essere spenta, l’LPM invia autonomamente al sistema di controllo un allarme di lampada spenta. L’invio dell’evento avviene in modo istantaneo, non appena viene superato il limite di letture consecutive impostato.

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Monitoraggio manuale della singola lampada o di un gruppo di lampade Quando richiesto, ad esempio a causa di un guasto ripetitivo su una lampada che richieda una analisi accurata, oppure per un monitoraggio del comportamento di un particolare modello di lampada, diventa possibile collegarsi direttamente alla lampada per leggere, in tempo reale, le misure elettriche ed i contatori, nonché eseguire comandi come: regolazioni di intensità luminosa (dove possibile), spegnimento ed accensione, applicazione della funzione di minimo consumo, ecc. A completamento del monitoraggio in tempo reale di una singola lampada da parte dell’operatore, è possibile inviare, a tutte le lampade o gruppi di lampade svariati comandi, come, ad esempio, l’esecuzione delle misure in tempo reale come pure degli stati delle lampade e dei valori attuali di minimo consumo (in caso di abbinamento con moduli D/LPC). Inoltre è possibile eseguire su gruppi di lampade le stesse operazioni disponibili sulla singola lampada, quali: accensioni, spegnimenti e regolazione dell’intensità luminosa ad una certa percentuale. Cicli di riduzione per singola lampada o per gruppi di lampade E’ possibile, in assenza di regolatore di flusso centralizzato, applicare, direttamente sulle singole lampade, cicli di regolazione del flusso luminoso tramite i moduli punto-punto. In questo modo è possibile regolare l’intensità luminosa delle lampade gestite con il sistema puntopunto, secondo orari ed azioni, personalizzabili per singola lampada. In alternativa, è possibile effettuare le stesse operazioni non sulle singole lampade, ma su gruppi univocamente determinati di lampade. Costi economici e risparmi ipotizzabili Anche in questo caso i dati di seguito riportati sono stati forniti da uno specifico produttore, ma possono essere considerati rappresentativi di una tecnologia tipica di telegestione punto-punto basata sull’uso di onde convogliate I costi economici, nel caso di installazione del sistema su impianti esistenti, possono essere suddivisi in due gruppi: 1) costi indipendenti dalla potenza gestita, necessari all’acquisizione delle apparecchiature necessarie per implementare il sistema centrale di

controllo 2) costi funzionali al numero di punti luce che si intende gestire. I costi necessari per la realizzazione del sistema di controllo possono essere schematizzati come segue: 1) costi necessari ad acquisire il quadro di tele gestione: circa 1500 euro/una tantum 2) costi necessari ad acquisire il software funzionale al sistema di controllo: tra 7000 e 10000 euro

20

I costi delle apparecchiature elettroniche che devono essere collegate all’impianto dipendono dal numero di apparecchi illuminanti che si intende gestire, e la loro stima è più difficile perché risente di un inevitabile effetto di scala (man mano che cresce la potenza elettrica che si deve gestire, il costo specifico per kW gestito si riduce). Indicativamente, si possono stimare i seguenti oneri minimi: 1) costo per l’acquisizione del regolatore di potenza: circa tra 500 e 1000 euro/kW 2) costo per l’acquisizione dei moduli da installare esternamente per ogni singola lampada: circa 120 euro/cad I risparmi economici ipotizzabili attraverso l’uso della tecnologia del telecontrollo possono essere stimati secondo tre differenti ambiti, singolarmente analizzabili: 1) risparmio di energia consumata, funzione della potenza installata, del numero di ore a funzionamento ridotto e del tipo di lampade utilizzate 2) risparmio sulla manutenzione, funzione del numero di lampade installate e tele gestite (un maggior numero di lampade tele gestite equivale ad un

numero di lampade per le quali la vita media si allunga) 3) risparmio ottenuto grazie alla stabilizzazione della tensione attuata dal regolatore, funzione della potenza.

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LINEE DI INTERVENTO PER I COMUNI DELLA VAL PELLICE Di seguito vengono riportate alcune ipotesi di intervento e valutazioni comparative per l’ottimizzazione energetico-ambientale dell’illuminazione pubblica dei Comuni della Val Pellice. Tali proposte nascono dall’analisi della situazione attuale (consistenza degli impianti e corrispondenti caratteristiche tecniche) e dall’insieme delle considerazioni sulle tecnologie esistenti svolte nelle parti precedenti della presente relazione. Le ipotesi di intervento descritte sono così articolate: - sostituzione di lampade in impianti esistenti - sostituzione di apparecchi in impianti esistenti - realizzazione di impianti nuovi - installazione di sistemi di telecontrollo e telegestione Per ciascuna ipotesi viene verificata l’entità del risparmio energetico/economico ottenibile facendo riferimento alla realtà specifica di ciascun Comune.

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SOSTITUZIONE DI LAMPADE IN IMPIANTI ESISTENTI Di seguito si riporta una tabella in cui vengono presentate possibili alternative alle lampade a Vapori di Mercurio ad Alta Pressione attualmente impiegate negli impianti dei Comuni della Val Pellice. Le alternative sono state individuate, tra i prodotti attualmente sul mercato, nell’ottica di garantire un flusso luminoso uguale o superiore, una potenza assorbita inferiore o uguale e lo stesso attacco per consentire la sostituzione della sola lampada in impianti esistenti. Tra le alternative proposte solo le lampade di tipo SON H utilizzano lo stesso alimentatore delle lampade a vapori di mercurio. Negli altri casi si deve quindi prevedere anche la sostituzione dell’alimentatore installato, con una spesa aggiuntiva variabile in base alla taglia e al modello di alimentatore ma che si aggira intorno a 50 euro/cad. I valori del canone annuo riferito ad ogni singola lampada son stati desunti dall’allegato alla convenzione in essere per il Comune di Torre Pellice. Qualora non fosse presente nell’elenco della convenzione il tipo di lampada proposto, si è riportata una cifra indicativa, desunta per analogia con modelli di taglia superiore. Nella tabella sono inoltre riportati i dati di Temperatura di Colore Correlata e Resa del Colore della luce.

Lampada Potenza [W]

Flusso luminoso

[lm]

Efficienza luminosa [lm/W]

Ra TCC [K]

Durata [h]

Bulbo Costo [euro]

Canone annuo [euro]

Vapori di mercurio 50 W 1800 36 50-60 4200/3400 16000 opalino 18,50 32,94

Sodio Alta Pressione SON

50 W 3500 70 25 2000 24000 opalino 34,66 53.80

Sodio Alta Pressione Master SON-T PIA Plus

50 W 4400 88 25 2000 28000 chiaro 24,99 53,80*

Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-ET

50 W 4000 80 80 2800 18000 opalino 61,00 72,24*


Sodio alta Pressione SON H

68 W 4300 63 25 2000 28000 opalino 45,00 41,72*

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Sodio Alta Pressione Master SON-T PIA Plus

50 W 4400 88 25 2000 28000 chiaro 24,99 53,80*

Sodio Alta Pressione Master SON PIA Plus

70 W 5900 84 25 2000 28000 opalino 26,70 45,57


50 W 4000 80 80 2800 18000 opalino 61,00 72,24*


70 W 5600 80 80 2800 18000 opalino 61,50 72,24*


Sodio Alta Pressione SON H

110 W 8100 74 25 2000 20000 opalino 47,00 41,72

Sodio Alta Pressione Master SON PIA Plus

100 W 10200 102 25 2000 32000 opalino 28,14 41,72*

Sodio Alta Pressione Master SON T PIA Plus

70 W 6600 94 25 2000 28000 chiaro 26,97 41,72*

Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-TT

70 W 6300 90 83 2800 18000 chiaro 61,50 72,24*


100 W 8300 83 80 2800 20000 opalino 62,80 71,92*

Vapori di mercurio 250 W 12700 51 50 4200 16000 opalino 17,12 35,68


220 W 20000 91 25 2000 20000 opalino 50,00 42,27*

Sodio Alta Pressione SON-T Comfort

150 W 13000 87 65 2150 20000 chiaro 60,39 41,72*

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Sodio Alta Pressione MASTER SON PIA Plus

150 W 17000 113 25 2000 32000 opalino 49,06 41,72*


150 W 13500 90 80 2800 20000 chiaro 62,80 78,51

Vapori di mercurio 400 W 22000 55 50 3800 16000 opalino 32,83 38,98


350 W 34000 97 25 2000 20000 opalino 52,00 49,41

Sodio Alta Pressione MASTER SON PIA Plus

250 W 31300 125 25 2000 32000 opalino 51,14 42,27*

Sodio Alta Pressione SON-T Comfort

250 W 22000 88 65 2150 20000 opalino 64,52 42,27*


250 W 22500 90 85 2800 12000 chiaro 123,00 67,53*

Sulla base delle possibili alternative individuate per le lampade a vapori di mercurio si è realizzato un confronto tra i costi di esercizio degli impianti con le attuali lampade a vapori di mercurio rispetto a quelli ottenibili a seguito della sostituzione con lampade a maggior efficienza. Come ipotesi di sostituzione sono stati identificati tre possibili scenari: - IPOTESI A: si prevede la sostituzione con lampade a Vapori di Sodio ad Alta Pressione prevalentemente del tipo SON H (mantenendo quindi lo

stesso reattore) - IPOTESI B: si prevede la sostituzione con lampade a Vapori di Sodio ad Alta Pressione con maggior efficienza luminosa o maggior resa

cromatica - IPOTESI C: si prevede la sostituzione con lampade a Ioduri Metallici con Resa del Colore migliorata Nella tabella seguente sono riportate le lampade selezionate in sostituzione di quelle a Vapori di Mercurio per le tre diverse ipotesi.

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Potenza Potenza con alimentatore

Flusso luminoso

Durata Ipotesi di sostituzione

Lampada

[W] [W] [lm]

Ra

[h] Vapori di mercurio 50 W 59 1800 50 16000

A – B Sodio Alta Pressione Master SON-T PIA Plus 50 W 59 4400 25 28000 C Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-ET 50 W 59 4000 80 18000 Vapori di mercurio 80 W 90 3600 50 16000 A Sodio alta Pressione SON H 68 W 78 4300 25 28000 B Sodio Alta Pressione Master SON-T PIA Plus 50 W 60 4400 25 28000 C Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-ET 50 W 60 4000 80 18000 Vapori di mercurio 125 W 139 6200 50 16000 A Sodio Alta Pressione SON H 110 W 124 8100 25 20000 B Sodio Alta Pressione Master SON T PIA Plus 70 W 83 6600 25 28000 C Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-TT 70 W 86 6300 83 18000 Vapori di mercurio 250 W 274 12700 50 16000 A Sodio Alta Pressione SON H 220 W 244 20000 25 20000 B Sodio Alta Pressione SON-T Comfort 150 W 169 13000 65 20000 C Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-TT 150 W 168 13500 80 20000 Vapori di mercurio 400 W 426 22000 50 16000 A Sodio Alta Pressione SON H 350 376 34000 25 20000 B Sodio Alta Pressione SON-T Comfort 250 W 274 22000 65 20000 C Ioduri metallici MASTER CityWhite CDO-TT 250 271 22500 85 12000

Per ciascuna delle tre ipotesi di sostituzione sono state calcolate le variazioni percentuali relative ai consumi annui di energia elettrica e le variazioni percentuali relative ai costi complessivi di esercizio (costi per consumo energetico e costi di manutenzione su base annua). Per i costi di manutenzione i dati sono stati ipotizzati confrontando il costo medio annuo per i servizi di base relativo alle lampade a vapori di mercurio con il costo medio annuo relativo alle lampade a vapori di sodio e a ioduri metallici riportato nelle convenzioni attualmente in vigore con Enel Sole (in particolare si sono assunti i costi riportati nella convenzione proposta per Torre Pellice). Non sono stati considerati nell’analisi i costi per l’acquisto e l’installazione dei nuovi alimentatori. L’analisi è stata condotta per ciascun Comune, tenendo cioè conto della diversa consistenza e tipologia di lampade a vapori di mercurio presenti.

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ANGROGNA

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

4,82 153 4,74 342,5 4,609 343,2 4,61 312

-2% 124% -4% 124% -4% 104%

Consumi energetici [euro]

Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

2.449 2.554 2.406 3.456 2.342 3.456 2.342 5.369Variazione

percentuale -2% 35% -4% 35% -4% 110%

Totale [Euro]Variazione

percentuale sul totale 17% 16% 54%

Vapori di Sodio Alta Pressione - Ipotesi A

Vapori di Sodio Alta Pressione - Ipotesi B

Ioduri Metallici - Ipotesi C

5.003 5.862 5.798 7.712

Vapori di mercurio

Vapori di mercurioVapori di Sodio Alta Pressione

- Ipotesi AVapori di Sodio Alta Pressione - Ipotesi B


Variazione percentuale

28

BIBIANA

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

13,14 507,4 12,23 832,2 9,995 763,4 10,14 708,1

-7% 64% -24% 50% -23% 40%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

6.676 4.878 6.214 6.601 5.079 6.601 5.151 10.255Variazione

percentuale -7% 35% -24% 35% -23% 110%


percentuale sul totale

Vapori di mercurio





11.554 12.815 11.680 15.406

11% 1% 33%




29

BOBBIO PELLICE

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

8,58 307,4 8,21 582,7 7,257 550 7,32 506,6

-4% 90% -15% 79% -15% 65%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

4.360 3.736 4.174 5.056 3.688 5.056 3.722 7.856Variazione

percentuale -4% 35% -15% 35% -15% 110%




Vapori di Sodio Alta Pressione - Ipotesi B Ioduri Metallici - Ipotesi C

8.096 9.230 8.744 11.577

Vapori di mercurio





30

BRICHERASIO

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

56,11 2471,9 49,93 3213,6 34,033 2679,4 35,10 2544,3

-11% 30% -39% 8% -37% 3%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

28.517 13.789 25.373 18.659 17.296 18.659 17.838 28.990Variazione

percentuale -11% 35% -39% 35% -37% 110%



Vapori di mercurio




Variazioen percentuale

42.306 44.033 35.955 46.828

4% -15% 11%




31

LUSERNA S. GIOVANNI

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

80,28 3546,2 71,69 4744,7 49,21 3878 50,66 3704,1

-11% 34% -39% 9% -37% 4%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

40.797 19.302 36.434 26.120 25.009 26.120 25.747 40.580Variazione

percentuale -11% 35% -39% 35% -37% 110%



Vapori di mercurio





60.099 62.554 51.128 66.327

4% -15% 10%




32

LUSERNETTA

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

4,03 129,7 3,96 292,5 3,83 285,8 3,83 261,5

-2% 126% -5% 120% -5% 102%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

2.046 2.071 2.012 2.803 1.946 2.803 1.946 4.355Variazione

percentuale -2% 35% -5% 35% -5% 110%






4.117 4.815 4.749 6.301

Vapori di mercurio





33

RORA’

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

2,34 77,4 2,26 157,7 2,131 158,4 2,13 144

-4% 104% -9% 105% -9% 86%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

1.190 1.170 1.147 1.584 1.083 1.584 1.083 2.461Variazione

percentuale -4% 35% -9% 35% -9% 110%



Vapori di mercurio




2.360 2.731 2.667 3.544

16% 13% 50%




34

TORRE PELLICE

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

81,54 3542,1 73,41 4864,3 51,418 4049,2 52,98 3845,8

-10% 37% -37% 14% -35% 9%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

41.438 21.107 37.305 28.564 26.131 28.564 26.922 44.377Variazione

percentuale -10% 35% -37% 35% -35% 110%


percentuale sul totale 5% -13% 14%




62.545 65.869 54.694 71.299

Vapori di mercurio




35

VILLAR PELLICE

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

Potenza [kW]Flusso

luminoso [klm]

1,12 42,3 1,06 76,3 0,903 68 0,91 63,8

-6% 80% -20% 61% -19% 51%


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]


Servizi base [Euro]

571 426 536 576 459 576 460 896Variazione

percentuale -6% 35% -20% 35% -19% 110%



Vapori di mercurio




997 1.113 1.035 1.356

12% 4% 36%




36

Complessivamente dall’analisi svolta si evidenzia che la sola sostituzione delle lampade negli impianti esistenti determina a seconda del tipo di sostituzione effettuata e della consistenza e tipologia di lampade sostituite una riduzione dei consumi di energia elettrica variabile tra -2% e -39% e un incremento nella prestazione fotometrica (incremento del flusso luminoso emesso) compreso tra 3% e 126%. Per contro in termini di costo complessivo di esercizio i risparmi energetici non sempre risultano sufficienti a compensare i maggiori costi di gestione, corrispondenti, nelle convenzioni esistenti, ai costi per i servizi di base per le lampade a vapori di sodio ad alta pressione e a ioduri metallici rispetto a quelli per le lampade a vapori di mercurio. Sulla base dei dati assunti nel calcolo (da confermare da parte dei gestori del servizio) l’intervento di sostituzione delle lampade risulta economicamente conveniente solo nei comuni in cui il numero delle lampade a vapori di mercurio risulta elevato (potenza complessiva superiore a 50 kW). Anche in questo caso l’intervento risulta economicamente vantaggioso solo usando lampade a vapori di sodio ad alta pressione con maggior efficienza luminosa (IPOTESI B che prevede la sostituzione degli alimentatori). La sostituzione con lampade a ioduri metallici non produce mai un risparmio economico a causa degli alti costi dei servizi di base. In tutti i casi è comunque possibile ottenere un incremento della prestazione fotometrica, sia in termini di quantità di luce che di qualità della luce.

37

SOSTITUZIONE DI APPARECCHI IN IMPIANTI ESISTENTI La sostituzione di apparecchi in impianti esistenti, ovvero un intervento che preveda il mantenimento del numero complessivo e della posizione dei punti luce, può comportare un miglioramento delle prestazioni energetico-ambientali sia in rapporto al contemporaneo utilizzo di lampade a maggior efficienza energetica, sia in rapporto all’uso di apparecchi con sistemi ottici con maggior rendimento luminoso. Questo tipo di intervento può risultare particolarmente significativo quando si pensi alla sostituzione degli apparecchi più obsoleti o fuori norma in termini di contenimento della dispersione del flusso luminoso, quali ad esempio i globi luminosi o le lanterne di vecchia concezione con lampada collocata nella parte bassa. In impianti esistenti un incremento del rendimento luminoso dell’apparecchio (circa + 10% o + 20%) e un miglior controllo del flusso luminoso verso le superfici utili può contribuire a migliorare la prestazione luminosa dell’impianto quando questa risulti insufficiente rispetto ai requisiti normativi, o ridurre ulteriormente la potenza delle lampade impiegate quando invece la prestazione risulti essere già a norma. Ovviamente è importante selezionare correttamente l’apparecchio verificando, attraverso opportune simulazioni illuminotecniche, che le caratteristiche fotometriche dei nuovi corpi illuminanti, installati in posizioni esistenti, risultino coerenti con le esigenze di illuminazione e consentano quindi un’effettiva ottimizzazione tanto degli aspetti energetici quanto di quelli ambientali (illuminamenti o luminanze a terra, uniformità di distribuzione della luce, controllo della dispersione del flusso luminoso).

38

REALIZZAZIONE DI IMPIANTI NUOVI Nella valutazione delle possibili linee di intervento per l’ottimizzazione energetico ambientale degli impianti di illuminazione stradale sono stati verificati i risultati ottenibili, nella realizzazione di impianti nuovi, con l’installazione di tipologie di lampade e apparecchi differenti. In particolare il confronto è stato fatto assumendo come IMPIANTO DI RIFERIMENTO un impianto con apparecchi tradizionali a coppa curva e lampada a vapori di mercurio da 125 W e come soluzioni alternative le seguenti: - IPOTESI 1: apparecchi a LED con ottica stradale asimmetrica (Archilede 39) - IPOTESI 2: apparecchi a LED con ottica stradale asimmetrica (Archilede 59) - IPOTESI 3: apparecchi con lampada a Vapori di sodio alta pressione SON PIA T, ottica stradale asimmetrica e vetro leggermente curvato (SAP

PIA T 100 W) - IPOTESI 4: apparecchi con lampada a Vapori di sodio alta pressione SON PIA T e ottica stradale asimmetrica e vetro leggermente curvato

(SAP PIAT 70 W) - IPOTESI 5: apparecchi con lampada a Ioduri Metallici di tipo Cosmopolis e ottica stradale asimmetrica (Master CPO 90 W) Il confronto è stato fatto progettando, per ciascuna alternativa considerata, un impianto in grado di soddisfare, nel miglior modo possibile, i requisiti normativi relativi ad una strada urbana interquartiere o di quartiere (categoria illuminotecnica ME3c) e assumendo come riferimento una strada costituita da una carreggiata di 7 m e fiancheggiata da entrambi i lati da un marciapiede di 2 m. In prima battuta non si è tenuto conto delle eventuali variazioni di categoria illuminotecnica in funzione della resa del colore delle sorgenti.

Inoltre, tenendo conto del decadimento del flusso luminoso delle diverse tipologie di lampade, si sono assunti per il calcolo illuminotecnico i seguenti valori di Fattore di Manutenzione:

39

- vapori di mercurio: 0,8 - LED: 0,7 - vapori di sodio alta pressione 100 W: 0,88 - vapori di sodio alta pressione 70 W: 0,83 - ioduri metallici Cosmopolis: 0,57. Di seguito vengono descritte le caratteristiche delle diverse ipotesi di progetto e i risultati ottenuti. IMPIANTO DI RIFERIMENTO (pali unilaterali, apparecchi stradali con lampade a vapori di mercurio ad alta pressione)

40

Risultati illuminotecnici

41

IPOTESI 1 : apparecchi a LED con ottica stradale asimmetrica (Archilede 39)

42


43

IPOTESI 2: apparecchi a LED con ottica stradale asimmetrica (Archilede 59)

44


45

IPOTESI 3: apparecchi con lampada a Vapori di sodio alta pressione SON PIA T, ottica stradale asimmetrica e vetro leggermente curvato

46


47

IPOTESI 4: apparecchi con lampada a Vapori di sodio alta pressione SON PIA T e ottica stradale asimmetrica e vetro leggermente curvato

48


49

IPOTESI 5: apparecchi con lampada a Ioduri Metallici di tipo Cosmopolis e ottica stradale asimmetrica (Master CPO 90 W)

50


51

Per confrontare le prestazioni delle diverse soluzioni rispetto ad un impianto tradizionale con lampada a vapori di mercurio è stato calcolato un indice di valutazione energetica determinato come consumo energetico annuo dell’impianto rapportato all’unità di lunghezza della strada e all’unità di prestazione illuminotecnica [kWh/m*cd/m2]. L’indice di valutazione è stato calcolato considerando la prestazione illuminotecnica sulla sede stradale della carreggiata considerata e non tiene pertanto conto delle diverse prestazioni ottenute sui marciapiedi. Nella tabella e nel grafico seguenti sono riportati i risultati ottenuti.

Potenza specifica

indice di valutazione energetica

Variazione dell'indice di valutazione

[W/m] [kWh/m*cd/m2] [%] IMPIANTO DI IFERIMENTO 9,07 38,08 -

IPOTESI 1 4,26 17,90 -53%

IPOTESI 2 4,23 17,78 -53%

IPOTESI 3 3,41 14,33 -62%

IPOTESI 4 4,15 17,43 -54%

IPOTESI 5 4,95 20,79 -45%

Successivamente si è ripetuta la simulazione tenendo conto che nelle IPOTESI 1,2 e 5 la Resa del Colore della lampada è superiore a 60 e quindi consente una riduzione di una categoria illuminotecnica di riferimento (il requisito di luminanza media mantenuta della carreggiata passa da 1 cd/m2 a 0,75 cd/m2 e quello dell’illuminamento del marciapiede da 7,5 lux a 5 lux). Sono state riviste le interdistanze degli apparecchi in modo da garantire il

-70,00%

-60,00%

-50,00%

-40,00%

-30,00%

-20,00%

-10,00%

0,00%

Ipote

si 1 (LED

39 W

)Ipote

si 2 (LED

59 W

)Ipote

si 3 (S

AP 100

W)

Ipote

si 4 (S

AP 70 W)

Ipote

si 5 (C

PO 90 W

)

Ipotesi 1 (LED 39 W) Ipotesi 2 (LED 59 W) Ipotesi 3 (SAP 100 W)

Ipotesi 4 (SAP 70 W) Ipotesi 5 (CPO 90 W)

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nuovo requisito stabilito. Nella tabella seguente sono riportati i nuovi risultati ottenuti in termini di potenza per unità di lunghezza della strada e di variazione percentuale rispetto all’impianto di riferimento.

Potenza specifica

Variazione della potenza specifica

[W/m] [%] IMPIANTO DI IFERIMENTO 9,07 -

IPOTESI 1 3,26 -64%

IPOTESI 2 3,18 -65%

IPOTESI 3 3,41 -62%

IPOTESI 4 4,15 -54%

IPOTESI 5 3,81 -58% Mentre nel primo caso l’impianto con sorgenti a vapori di sodio ad alta pressione risultano essere, anche se di poco, vantaggiosi rispetto alle altre ipotesi simulate, nel secondo caso gli impianti a LED risultano, in termini energetici, convenienti, mentre per quanto riguarda le prestazioni illuminotecniche restano confermati i risultati ottenuti in precedenza: gli impianti con gli apparecchi Archilede non garantiscono completamente il requisito assunto per l’illuminazione dei marciapiedi, anche in seguito alla riduzione di una categoria illuminotecnica di riferimento e presentano le maggiori intensità luminose.

53

INSTALLAZIONE DI SISTEMI DI TELECONTROLLO E TELEGESTIONE DEGLI IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE PUBBLICA Al fine di ridurre le spese connesse alla gestione degli impianti di illuminazione pubblica e per contenere le spese economiche per l’approvvigionamento di energia elettrica, si può pensare di impiegare dei sistemi di telecontrollo e tele gestione del tipo “punto a punto”, in grado di gestire e monitorare il funzionamento di singole lampade o di gruppi di più lampade. Viene proposta una valutazione del risparmio economico conseguente alla installazione di sistemi di telecontrollo per gli impianti esistenti. Al proposito vengono considerati due possibili scenari: - installazione di sistema di telecontrollo in grado di gestire le lampade a vapori di sodio ad alta pressione degli impianti attualmente esistenti - sostituzione delle lampade a vapori di mercurio attualmente presenti con lampade a vapori di sodio e installazione di sistema di telecontrollo Questi scenari sono stati analizzati considerandone l’applicazione ad un singolo ramo di impianto (costituito a titolo di esempio da 40 lampade) e all’insieme degli impianti di ciascun Comune aventi le caratteristiche sopra descritte. La convenienza economica dell’intervento è stata valutata attraverso il calcolo del Simple Pay Back Period. Per ciascuno dei precedenti casi son stati calcolati i risparmi energetici conseguenti all’installazione del sistema di telecontrollo e i collegati risparmi economici. Il risparmio energetico è stato stimato ipotizzando che il sistema di telecontrollo garantisca una riduzione pari al 30% della potenza impiegata per un numero di ore pari alla metà delle ore di funzionamento giornaliero dell’impianto. Complessivamente si è quindi stimato che il sistema di tele gestione sia in grado di garantire una riduzione pari al 15% dei consumi energetici complessivamente derivati da un uso delle lampade pari a 4200 ore all’anno. Nel caso di sostituzione delle lampade a mercurio si è inoltre considerato il risparmio energetico derivante dall’utilizzo delle nuove lampade a vapori di sodio ad alta pressione. Come specificato in precedenza in questa valutazione sono stati considerati esclusivamente i risparmi derivanti da una possibile riduzione del flusso luminoso, non sono stati invece considerati i possibili vantaggi economici ottenibili in relazione ad altre caratteristiche tipiche dei sistemi di telecontrollo e tele gestione quali: - i risparmi economici connessi a differenti contratti di gestione che l’uso di un sistema di telecontrollo rende possibile attivare - i vantaggi connessi ad una minore attività manutenzione che tale sistema può garantire grazie ad una regolarizzazione della tensione elettrica

fornita Non sono stati inoltre considerati i costi dovuti alla sostituzione delle lampade, né come costo del materiale né come costo legato all’attività. Trattandosi di uno scenario teorico non sono state inoltre prese in considerazione la presenza di criticità specifiche, né le eventuali problematiche legate alla cantierizzazione dell’installazione del sistema. I costi relativi alla realizzazione dell’impianto di tele gestione son stati derivati dalle informazioni di mercato raccolte (riportate nel paragrafo precedente sui sistemi di controllo). Il costo dell’energia è stato quantificato pari a 0,121 €/kWh, valore derivato dalla documentazione fornita dalle varie amministrazioni comunali. Per il secondo scenario di installazione del sistema di telecontrollo, si è ipotizzato di sostituire le lampade ai vapori di mercurio con quelle a vapori di sodio ad alta pressione secondo lo schema di seguito riportato: - lampada a vapori di mercurio da 50 W (59 W se si considera anche l’alimentatore) sostituita con lampada a vapori di sodio ad alta pressione

tipo Master SON-T PIA Plus da 50 W (59 W con alimentatore)

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- lampada a vapori di mercurio da 80 W (90 W se si considera anche l’alimentatore) sostituita con lampada a vapori di sodio ad alta pressione tipo Master SON-T PIA Plus da 50 W (60 W con alimentatore)

- lampada a vapori di mercurio da 125 W (139 W se si considera anche l’alimentatore) sostituita con lampada a vapori di sodio ad alta pressione tipo Master SON-T PIA Plus da 70 W (83 W con alimentatore)

- lampada a vapori di mercurio da 250 W (274 W se si considera anche l’alimentatore) sostituita con lampada a vapori di sodio ad alta pressione tipo Master SON-T Comfort da 150 W (169 W con alimentatore)

- lampada a vapori di mercurio da 400 W (426 W se si considera anche l’alimentatore) sostituita con lampada a vapori di sodio ad alta pressione tipo Master SON-T Comfort da 250 W (274 W con alimentatore)

Di seguito sono riportati i risultati ottenuti con i due possibili scenari di sostituzione nei vari Comuni e per il singolo ramo di impianto.

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ANGROGNA

Installazione di sistema di tele gestione e controllo su impianti esistenti dotati di lampade a vapori di sodio ad alta pressione Lampade a vapori di sodio da 70 W presenti 0 Lampade a vapori di sodio da 100 W presenti 4 Lampade a vapori di sodio da 150 W presenti 0 Lampade a vapori di sodio da 250 W presenti 0 Lampade a vapori di sodio da 400 W presenti 0 Potenza complessiva delle lampade oggetto di gestione e controllo [W] 464

Costo energetico annuo stimato senza sistema di controllo [euro] 236 Costo complessivo installazione sistema di controllo [euro] 9444

Risparmio annuo conseguibile sul consumo di energia elettrica [euro] 35 Tempo di ritorno semplice dell'investimento solo per telegestione [anni] 267

Sostituzione di lampade a vapori di mercurio con lampade a vapori di sodio ad alta pressione e installazione di sistema di tele gestione e controllo Lampade a vapori di sodio da 50 W da installare al posto di 50 W vapori di mercurio 71 Lampade a vapori di sodio da 50 W da installare al posto di 80 W vapori di mercurio 7 Lampade a vapori di sodio da 70 W da installare al posto di 125 W vapori di mercurio 0 Lampade a vapori di sodio da 150 W da installare al posto di 250 W vapori di mercurio 0 Lampade a vapori di sodio da 250 W da installare al posto di 400 W vapori di mercurio 0 Potenza complessiva lampade oggetto di gestione e controllo [W] 4609


Risparmio annuo complessivo conseguibile sul consumo di energia elettrica [euro] 458 Risparmio annuo derivato dalla regolazione del flusso col sistema di telegestione [euro] 351

Risparmio annuo derivato dalla sostituzione delle lampade [euro] 107

Tempo di ritorno semplice complessivo dell'investimento [anni] 49

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BIBIANA Installazione di sistema di tele gestione e controllo su impianti esistenti dotati di lampade a vapori di sodio ad alta pressione

Lampade a vapori di sodio da 70 W presenti 22 Lampade a vapori di sodio da 100 W presenti 296 Lampade a vapori di sodio da 150 W presenti 58 Lampade a vapori di sodio da 250 W presenti 6 Lampade a vapori di sodio da 400 W presenti 1 Potenza complessiva delle lampade oggetto di gestione e controllo [W] 48039








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BOBBIO PELLICE

Installazione di sistema di tele gestione e controllo su impianti esistenti dotati di lampade a vapori di sodio ad alta pressione Lampade a vapori di sodio da 70 W presenti 0 Lampade a vapori di sodio da 100 W presenti 19 Lampade a vapori di sodio da 150 W presenti 3 Lampade a vapori di sodio da 250 W presenti 1 Lampade a vapori di sodio da 400 W presenti 0 Potenza complessiva lampade oggetto di gestione e controllo [W] 2985








58

BRICHERASIO

Installazione di sistema di tele gestione e controllo su impianti esistenti dotati di lampade a vapori di sodio ad alta pressione Lampade a vapori di sodio da 70 W presenti 14 Lampade a vapori di sodio da 100 W presenti 103 Lampade a vapori di sodio da 110 W presenti 148 Lampade a vapori di sodio da 150 W presenti 127 Lampade a vapori di sodio da 250 W presenti 77 Lampade a vapori di sodio da 400 W presenti 12 Potenza complessiva lampade oggetto di gestione e controllo [W] 79195








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LUSERNA









60

LUSERNETTA









61

RORA'









62

TORRE PELLICE









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VILLAR PELLICE









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RAMO DI IMPIANTO ESISTENTE (40 punti luce)

Installazione di sistema di tele gestione e controllo su impianto esistente dotato di lampade a vapori di sodio ad alta pressione Potenza singola lampada installata tipo sodio alta pressione[W] 100 Potenza assorbita dall'alimentatore [W] 16 Potenza totale assorbita dalla lampada [W] 116 Numero lampade 40 Potenza complessiva lampade oggetto di gestione e controllo [W]] 4640



Sostituzione di lampade a vapori di mercurio (125W) con lampade a vapori di sodio AP e installazione di sistema di tele gestione e controllo Potenza complessiva con lampade a vapori di mercurio da 125 W [W] 5560 Potenza complessiva in seguito alla sostituzione con lampade a vapori di sodio AP da 70 W e oggetto di gestione e controllo [W] 3440



Risparmio annuo derivato dalla sostituzione delle lampade [euro] 1077 Tempo di ritorno semplice complessivo dell'investimento [anni] 12

Anche in questo caso si evidenzia come l’intervento presenti dei tempi di ritorno semplici molto lunghi nel caso venga applicato ad un numero piuttosto limitato di punti luce. E’ importante peraltro ricordare che nell’analisi svolta sono stati considerati solo i risparmi ottenibili sui consumi energetici per la regolazione del flusso luminoso. A questi andrebbero associate, in un’analisi più di dettaglio, le economie realizzabili sui costi di gestione o per la stabilizzazione della tensione di alimentazione.

Ottimizzazione energetico-ambientale dell’illuminazione ... · Di queste quattro norme, finite di...

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