energy performance of public lighting systems: analysis of possible scenarios of intervention
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Tesi di Laurea di 1°livello
PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI IMPIANTI
DI ILLUMINAZIONE PUBBLICA:
analisi di possibili scenari di intervento
di
Rosalia Germana Borzellieri
Relatore: Prof.ssa Anna Pellegrino
POLITECNICO DI TORINO
I Facoltà di Architettura – Corso di Laurea in Disegno Industriale
La questione
energetica
aumento dei
consumi energetici uso di risorse
non rinnovabili
effetto serra
iper-fertilizzazione
buco nell’ozono
La soluzione Sviluppo sostenibile: soddisfare i bisogni del presente, senza
compromettere la capacità delle future generazioni di soddisfare i propri
bisogni.
Agire sull’illuminazione pubblica
- è il 25% delle spese energetiche di un ente locale - obblighi europei
- opinione pubblica - reale possibilità di miglioramento
- Sicurezza (livello pratico e percettivo)
Le esigenze
- Piacevolezza (livello percettivo)
- Contenimento dei consumi (livello energetico ed economico)
- Controllo dell’inquinamento luminoso
(luce intrusiva ed emissione di luce sopra l’orizzonte)
Utenze: automobilisti, pedoni, manutentori, Pubblica Amministrazione, ambiente
Uom
o a
l centro
del p
rogetto
- Sicurezza
- Comfort visivo - Risparmio economico
Luce bianca Luce gialla
comfort visivo
osservazione del cielo comfort visivo
sicurezza
sicurezza
cicli circadiani
osservazione del cielo
cicli circadiani
- Risparmio energetico
illuminazione stradale illuminazione urbana
- Sicurezza
- Comfort visivo
- Risparmio economico
- Risparmio energetico
- automobilisti
- pedoni - manutentori
cittadini abitanti di un
pianeta a rischio
-ambiente
- Pubblica Amministrazione
I requisiti
UNI 11248 – Illuminazione stradale – Selezione delle
categorie illuminotecniche
UNI EN 13201 – Illuminazione stradale
CEI 64-8 – Esecuzione degli impianti elettrici a tensione
nominale non superiore a 1000 V
UNI 10819 – Luce e illuminazione – Impianti di illuminazione
esterna – Requisiti per la limitazione della
dispersione verso l’alto del flusso luminoso
Leggi regionali e Protocollo d’Intesa
P.R.I.C.
massimizzare l’utilanza
e limitare il flusso disperso
verso l’alto
uso di vetri piani
riflettori ottimizzati
flora, fauna, salute dell’uomo
Controllo dell’inquinamento luminoso
osservazioni astronomiche danni culturali
Qual è la tipologia di lampada
che soddisfa al meglio le esigenze?
Parametri da considerare nella scelta delle lampade
Efficienza luminosa
Durata
Mantenimento del flusso luminoso
Indice di resa cromatica
Temperatura di colore qualità della luce
efficienza energetica ed
economica
Efficienza luminosa
Durata Mantenimento
del flusso luminoso
Resa cromatica
Temperatura di colore
130 lm/W 30 000 ore 70% 25 2000 K
95 lm/W 20 000 ore 60% 60 tra 3000 e
6000 K
100 lm/W 50 000 ore 70% fino a 95 tra 3000 e
8000 K
Lampade utilizzate nell’illuminazione pubblica
50 lm/W da 12 000 a 24 000 ore
55% 55-60 tra 3000 e
4000 K
Oggi sono ancora molto usate le lampade a vapori di mercurio.
Attenzione ai LED!
Il “fenomeno” LED
Il LED come componente elettronico
Il LED come semiconduttore
La direzionalità del fascio luminoso
Le dimensioni degli apparecchi
L’attuale migliore soluzione
Basso impatto ambientale
Robustezza
Piccole dimensioni
Possibilità di produrre luce colorata
senza filtri
Guasti rari
Potenza e flusso luminoso bassi
Parametri da considerare nella scelta dell’apparecchio
Indicatrice di emissione
Rendimento luminoso
Grado di protezione
Classe di protezione
Protezione termica
Efficienza globale
SLEEC
Classificazione energetica
Apparecchi utilizzati nell’illuminazione pubblica
Apparecchio a LED
Apparecchio SAP (vetro piano)
Apparecchio SAP (coppa prismatica)
Apparecchio a vapori di mercurio
Potenza sorgente 82 W 100 W 100 W 125 W
Efficienza sorgente (efficienza apparecchio per i LED)
71 lm/W 105 lm/W 105 lm/W 50 lm/W
Rendimento alimentatore
- 91% 91% 89%
Dlor (Dff per i LED)
100% 80% 71% 65%
Efficienza globale 71 lm/W 76 lm/W 68 lm/W 29 lm/W
Ipotesi di sostituzione di un impianto
a vapori di mercurio con uno a LED
La strada-tipo e la disposizione dei centri luminosi
h = 8 m
i = 15 m
s = 1 m
Corsia = 3,5 m
Marciapiede = 1 m
b = 6 m
Strada urbana di quartiere a 2 corsie
6 punti luce
Tipologia E
Categoria illuminotecnica ME3c
Apparecchio a vapori di mercurio
Verifica di conformità (Relux)
ELLISSE VP 125 HG classe II
Apparecchio a LED
ESTREMA 72 60 LED 530 mA
Vapori di mercurio
LED normativa
Luminanza media mantenuta 1,22 cd/m² 1,72 cd/m² min 1 cd/m²
Uniformità generale 0,53 0,7 min 0,4
Uniformità longitudinale 0,87 0,87 min 0,5
Indice TI per la limitazione dell’abbagliamento 5% 4% max 15%
Illuminazione delle fasce esterne alla carreggiata 0,55 0,58 min 0,5
Confronto in termini energetici
Confronto in termini economici
Flusso luminoso
Energia assorbita
Efficienza globale
SLEEC Classe
energetica
Vapori di mercurio
6300 lm 584 kWh/anno 31 lm/W 1,08 W/cd/m²·m² G
LED 6925 lm 420 kWh/anno 69 lm/W 0,55 W/cd/m²·m² D
Costo energetico
Costo manutentivo
Costo totale di esercizio
Acquisto di 6 apparecchi
Vapori di mercurio
420 €/anno 210 €/anno 630 €/anno 1650 €
LED 302 €/anno 60 €/anno 362 €/anno 6930 €
Tempo di ritorno dell’investimento: 26 anni
Risparmio per 6 punti luce: 268 €/anno
Parzializzare il flusso luminoso
con il TELECONTROLLO
Manutenzione meno dispendiosa
rispetto ai sistemi di controllo
tradizionali
Riparazione quasi immediata
del guasto
Monitoraggio continuo
Maggiore sicurezza
Costi elevati
Tempo di ritorno dell’investimento: 49 anni
Risultati in termini energetici
Risultati in termini economici
Costo energetico
Costo manutentivo
Costo totale di esercizio
Acquisto per 6 apparecchi
LED 302 €/anno 60 €/anno 362 €/anno 6930 €
LED + telecontrollo 277 €/anno 42 €/anno 319 €/anno 15250 €
Risparmio su 6 punti luce: 311 €/anno
Il telecontrollo riduce del 25% il flusso luminoso emesso, dalle 23.00 alle 8.00
Periodo annuo di funzionamento: 4200 ore
Periodo annuo di funzionamento a potenza piena (100 W): 2800 ore
Periodo annuo di funzionamento a potenza ridotta (75 W): 1400 ore
Energia assorbita: 385 kWh/anno VS 420 kWh/anno
Ipotesi più realistica
- sconto del 40% da parte dell’azienda fornitrice
- sostituzione di 300 punti luce, non solo di 6, quindi
maggiore ammortamento del costo del software
Costo energetico Costo
manutentivo Costo totale di esercizio
Acquisto di 300 apparecchi
Vapori di mercurio
21 016 €/anno 10 500 €/anno 31 516 €/anno 82 500 €
LED + telecontrollo
13 860 €/anno 2 100 €/anno 15 960 €/anno 241 300 €
Tempo di ritorno dell’investimento: 15 anni
Risparmio su 300 punti luce: 15 556 €/anno
Soluzioni per gli enormi costi
Ricorso a enti terzi
Società ESCO
Project financing
Autofinanziamento
Debito-finanziamento Certificati bianchi
Sconti da
parte delle aziende
Le spese sono affrontabili
e il risparmio energetico è assicurato