1. PREMESSA 2. IL CONCETTO DI RISPARMIO ENERGETICO

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1 RELAZIONE TECNICA

2 INDICE 1. PREMESSA IL CONCETTO DI RISPARMIO ENERGETICO EFFICIENZA DELLE SORGENTI LUMINOSE SISTEMI FINALIZZATI AL CONTENIMENTO DEI CONSUMI ELETTRICI Funzionamento tutta notte - mezza notte Spegnimento di un settore d impianto Riduttori di tensione Alimentatori bipotenza ferromagnetici od elettronici Interruttori astronomici QUADRO NORMATIVO DEL PROGETTO ANALISI DEGLI INTERVENTI DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI Sostituzione di corpi illuminanti non efficienti Sostituzione di lampade ed accessori non efficienti Funzionamento tuttanotte/mezzanotte Spegnimento di un settore d impianto Alimentatori bipotenza Impianti sovradimensionati Interruttori astronomici RIEPILOGO DEGLI INTERVENTI QUADRO TECNICO PREGIO TECNICO ASPETTI MANUTENTIVI MISURE DI SICUREZZA E PROTEZIONE... 14

3 1. PREMESSA Gli effetti dei cambiamenti climatici e delle emissioni di CO 2 sul pianeta stanno imponendo alle economie maggiormente sviluppate una continua ricerca di metodi e sistemi sempre più efficaci per il contenimento e la riduzione dei consumi energetici, nell esigenza di mantenere inalterati, o addirittura migliorare ed estendere, servizi e prestazioni ritenuti indispensabili per gli attuali standard di vita. In questo quadro di necessità ambientali e sociali, il crescente fabbisogno energetico a livello mondiale e le sempre maggiori difficoltà nel reperimento e nell approvvigionamento delle risorse fossili utilizzate per la produzione di energia elettrica, concorrono ad un ulteriore aumento tendenziale dei costi economici da sostenersi per questo genere di consumi, vincolando le tariffe energetiche a logiche e dinamiche di mercato. Nella limitatezza delle risorse finanziarie disponibili per interventi di efficientamento energetico, una corretta valutazione del contenimento dei consumi elettrici e del relativo pregio ambientale conseguibile ci impone di valutare e pianificare al meglio questo tipo di investimenti con un attenta quanto pragmatica analisi dell effettivo contenimento dei costi complessivi di esercizio degli impianti nel medio-lungo periodo. Dal momento che qualsiasi investimento di efficientamento non potrà prescindere da una successiva conduzione e manutenzione delle installazioni, il monitoraggio tecnico e la costante analisi di verifica dei risultati attesi si rendono altrettanto indispensabili per qualsiasi programma di adeguamento e sviluppo, di razionalizzazione e ottimizzazione delle installazioni esistenti o da realizzare. In questa veduta d insieme consiste infatti il vero elemento qualificante di una gestione che voglia risultare efficace nei propri obiettivi, nell ottica di un concreto miglioramento della qualità del servizio reso ai cittadini e all ambiente. 2. IL CONCETTO DI RISPARMIO ENERGETICO Nell ambito della pubblica illuminazione, il concetto di risparmio energetico si fonda essenzialmente sull eliminazione degli sprechi di energia causati da impianti inefficienti o sovradimensionati a mezzo di una costante e mirata modifica o integrazione di sistemi a sempre maggiore efficienza energetica, siano essi sorgenti luminose, elementi ausiliari o corpi illuminanti. 2

4 3. EFFICIENZA DELLE SORGENTI LUMINOSE Negli impianti di pubblica illuminazione le caratteristiche tipologiche delle lampade installate rappresentano uno degli elementi fondamentali da analizzare prima di dare inizio a qualsiasi valutazione dei consumi energetici e dei parametri di efficienza complessiva associabili all erogazione del servizio. La quantità di energia elettrica necessaria all ottenimento dell intensità luminosa necessaria al confort visivo è infatti legata, oltre che alla qualità ed alle caratteristiche fotometriche del corpo illuminante, alla tipologia della sorgente luminosa impiegata, come viene evidenziato nella successiva tabella: Tabella 1. EFFICIENZA LUMINOSA Lumen/Watt Miscelate Alogene Vapori di mercurio Fluorescenti Ioduri metallici Led 1 Vapori di sodio alta pressione Vapori di sodio bassa pressione Trascurando per il momento ogni ulteriore, per quanto importante, considerazione tecnica (temperatura di colore, resa cromatica, costi di manutenzione) ciò che emerge nella tabella in esame è principalmente la possibilità di ottenere un equivalente intensità di luce emessa (p.e. passando dai vapori di mercurio al sodio alta pressione) riducendo sensibilmente la potenza elettrica impiegata. 1 Valori effettivi su apparecchi dotati di ottica. Fonte RUUD Lighting 3

5 Nell ambito della pubblica illuminazione, le possibilità di riduzione dei consumi elettrici ottenibili con un semplice cambio di tipologia di lampada si risolvono generalmente nelle opzioni riportate nella successiva tabella di riepilogo: Tabella 2. RISPARMIO CONVERSIONE LAMPADE A SCARICA Potenza Impianti insufficienti/adeguati Impianti sovradimensionati da a riduzione a riduzione Hg 250W Sap 150W 40% Sap 100W 60% Hg 125W Sap 100W 20% Sap 70W 44% Hg 125W JM 100W 20% JM 70W 44% da cui, sostituendo alla potenza il flusso luminoso, si ottiene: Tabella 3. VARIAZIONE DEL FLUSSO LUMINOSO Flusso Impianti insufficienti/adeguati Impianti sovradimensionati da Lm a Lm variazione a Lm variazione % % % % % % Negli ultimi anni il mercato di settore ha visto anche un significativo incremento degli apparecchi di illuminazione equipaggiati con lampade a LED. Questo tipo di sorgente luminosa - su cui ricerca e sviluppo sono tuttora in piena evoluzione - viene tuttavia proposta in modo costruttivamente ancora troppo disomogeneo e con costi piuttosto elevati. Su questo aspetto, occorre pertanto procedere ad un attenta valutazione tecnica dell intera gamma degli apparecchi messi a disposizione dal produttore, ponendo particolare attenzione sia ai criteri costruttivi e manutentivi che agli anni di garanzia ed ai termini specifici della stessa. A titolo indicativo si fornisce un riepilogo di massima dei risultati energetici conseguibili con l impiego di lampade a LED: 4

6 Tabella 4. RISPARMIO CONVERSIONE LAMPADE A LED 2 Potenza da a Hg 250W Led 80W- 60W 68% - 76% Hg 125W Led 40W 68% Sap 150W Led 80W - 60W 47% - 60% Sap 100W Led 40W - 60W 40% - 60% Sap 70W Led 40W 43% 4. SISTEMI FINALIZZATI AL CONTENIMENTO DEI CONSUMI ELETTRICI Al fine di evitare inutili sprechi di energia nelle ore notturne, quando il traffico veicolare e la presenza di pedoni sulle strade sono ridotti, è possibile ricorrere a vari sistemi di riduzione del flusso luminoso. La stessa LEGGE REGIONALE 24 febbraio 2005, n 39 ( Disposizioni in materia di energia, All.to A) prevede che dopo le ore si possa procedere ad una riduzione del flusso di luce emessa e, in casi di palese inutilità, allo spegnimento totale di settori inutilizzati dell impianto di illuminazione. Il tutto, com è intuibile, salvaguardando i livelli minimi di illuminamento e di uniformità luminosa richiesti dalla vigente normativa in materia. I principali sistemi dei contenimento dei consumi elettrici attualmente disponibili sono i seguenti: - tutta notte - mezza notte; - spegnimento di un settore di impianto; - impianti centralizzati di riduzione della tensione di uscita; - alimentatori bipotenza, tradizionali od elettronici, indipendenti o telegestiti. - interruttori astronomici. Nell adottare una strategia di contenimento dei consumi e degli sprechi di energia, è quindi indispensabile approfondire la reale rispondenza dei sistemi adottati - o che si intendono adottare - con i criteri di efficienza impiantistica, di affidabilità e durata (anche tecnologica) nonché di contenimento dei costi generali di gestione, valutando infine i tempi effettivi di ammortamento degli investimenti che si andranno a sostenere. 2 In rapporto alle lampade con basso indice cromatico, è importante valutare non solo il dato fotopico ma anche quello scotopico. 5

7 4.1 Funzionamento tutta notte - mezza notte Per quanto di estrema semplicità concettuale, il sistema di spegnimento alternato dei punti luce, definito comunemente tutta notte - mezza notte, presenta oggi una serie di controindicazioni che lo rendono sempre meno attuabile e proponibile. L aumento della mobilità veicolare notturna ed il crescente senso di insicurezza generato dalla diffusione di fenomeni criminosi che investono nono solo i beni materiali ma anche la persona, lo rendono uno strumento sempre meno adeguato a conciliare i criteri di tutela della sicurezza pubblica con quelli di risparmio energetico. Tranne rare eccezioni, le estensioni delle reti di distribuzione succedutesi nel corso degli anni, in modo talora disorganico, rendono inoltre difficilmente applicabile un sistema tutta notte - mezza notte che sia al contempo razionale e funzionale sulla totalità del tessuto urbano, vale a dire, che non comporti ingiustificate situazioni di discontinuità quantitativa e qualitativa nel servizio reso ai cittadini. Negli impianti che ancora oggi ne consentono l utilizzo, il risparmio massimo conseguibile è comunque, in linea teorica, nell ordine del 30%, (spegnimento alle ore 24.00), con le variazioni riportate nella successiva tabella. Tabella 5. RISPARMIO COMPLESSIVO SISTEMA TN/MN Potenza totale impianto Potenza linee TN Potenza linee MN fino alle dopo le effettiva consumi annui 100% 90% 10% % 100% 80% 20% % 100% 70% 30% % 100% 60% 40% % 100% 50% 50% % 4.2 Spegnimento di un settore d impianto Lo spegnimento di interi gruppi di punti luce non indispensabili alla sicurezza stradale o a quella dei pedoni può dare un piccolo contributo, in parte poco più che simbolico, al risparmio energetico. Senza pregiudicare gli standard di servizio, illuminazioni d accento (chiese, facciate, monumenti), piste ciclabili e verde pubblico (aree sostanzialmente non utilizzate dopo le 24.00) possono essere dotate di un proprio sistema di spegnimento indipendente dal sistema di alimentazione a cui sono collegate. 6

8 Il risparmio conseguibile è mediamente dell ordine del 60% in termini assoluti. In rapporto alla totalità dei consumi elettrici, occorre tuttavia tener conto dell esiguità del numero di installazioni rispondenti, in genere, alle caratteristiche sopra descritte. 4.3 Riduttori di tensione Presenti da molti sul mercato del risparmio energetico, i riduttori o stabilizzatori di tensione rappresentano una delle risposte tecnologiche alla domanda di contenimento dei consumi elettrici. Il criterio di riduzione della tensione di uscita - che ha come effetto una riduzione del flusso luminoso e della potenza complessiva assorbita - sembrerebbe ad un primo esame la soluzione ideale al problema del contenimento dei costi di esercizio dovuti ai consumi elettrici. Pur riconoscendo tali potenzialità, l esperienza manutentiva consiglia tuttavia un attenta valutazione del reale rapporto tra costi e benefici nel medio-lungo periodo, rapporto che si rivela indispensabile al fine di non incorrere in erronee aspettative in termini di benefici economici. Un altro aspetto che occorre valutare è che ogni tipologia di lampada ha una sua specifica soglia di tensione minima tollerata, superata la quale essa non è più in grado di funzionare. In linee di distribuzione sottodimensionate o molto estese questo valore di fondo rete riveste infatti un ruolo determinante sul risultato realmente conseguibile. Tabella 6. VALORE DELLA RIDUZIONE DELLA TENSIONE DI LINEA RIFERITO AL TIPO DI LAMPADA Tipologia V nom V min Potenza Fluorescenti % Vapori di mercurio % Ioduri metallici % Sodio alta pressione % Sodio bassa pressione % Nella tabella 4a. sono riportati i valori massimi di risparmio conseguibile con la riduzione della tensione di alimentazione. Detti valori, per quanto effettivi, sono da intendersi tuttavia come prestazioni limite in condizioni ideali di impianto, nonché di piena efficienza della lampada. Inoltre, non bisogna dimenticare che tali risultati sono conseguibili solo dopo le ore 24.00, raramente dopo le ore Adeguando i valori massimi con quelli medi annui si ottiene infatti: 7

9 Tabella 7. RISPARMIO EFFETTIVO RIFERITO AL TIPO DI LAMPADA Tipologia max Potenza annue a pieno regime a regime ridotto effettiva consumi Fluorescenti 39% % Vapori di mercurio 35% % Ioduri metallici 35% % Sodio alta pressione 55% % Sodio bassa pressione 35% % Come è possibile osservare, i valori di risparmio energetico finale risultano fortemente ridimensionati, pur rientrando in una scala di valori più che apprezzabili. Il costo medio 3 di investimento e di gestione resta tuttavia particolarmente elevato in rapporto ai risparmi economici conseguibili e dunque ai tempi di rientro del capitale investito. Altro aspetto da tenere presente è infine la estrema vulnerabilità di questo tipo di apparecchiature, soggette a guasti piuttosto complessi, per sovratensioni di rete o semplice usura. Il costo delle riparazioni specialistiche può comportare molto spesso la perdita di ogni risparmio economico conseguito e, in alcuni casi, ad un aggravio della spesa corrente. 4.4 Alimentatori bipotenza ferromagnetici od elettronici Ai già noti alimentatori ferromagnetici bipotenza, poco utilizzati in passato per la necessità di inserire un ulteriore cavo pilota nella linea di distribuzione, gli alimentatori bipotenza di nuova generazione presentano molte innovazioni che sono in grado di farne un valido quanto flessibile strumento per il contenimento dei consumi energetici. Le modifiche tecniche recentemente apportate, tra cui la possibilità di essere controllati a distanza, consentono al singolo punto luce di eseguire un programma autonomo di risparmio energetico, rendendolo di fatto un unità completa e autosufficiente dal punto di vista dell efficienza energetica. Questa caratteristica funzionale consente inoltre di pianificare con razionalità i punti che dovranno ridurre il loro regime di luminosità e quelli che dovranno restare invece a pieno regime, senza incorrere negli inconvenienti già menzionati nel paragrafo relativo al sistema tutta notte - mezza notte, e senza ridurre il flusso luminoso in modo indifferenziato come avviene con i regolatori di tensione. 3 Alcuni produttori introducono nel computo del risparmio economico conseguibile un fattore di risparmio manutenzione lampade il cui apporto è molto spesso superiore al risparmio energetico conseguito. 8

10 Di semplice installazione ed esenti da manutenzione, gli alimentatori bipotenza possono inoltre essere facilmente integrati nel parco lampade esistente con investimenti economici contenuti. Tabella 8. RISPARMIO COMPLESSIVO RIFERITO AL TIPO DI LAMPADA Ferromagnetici Tipologia e Potenza (W) Potenza ridotta (W) Ore 4 a regime pieno a regime ridotto effettiva 5 dei consumi annui Sap % Sap % Sap % Tabella 9. RISPARMIO COMPLESSIVO RIFERITO AL TIPO DI LAMPADA Elettronici Tipologia e Potenza (W) Potenza ridotta (W) Ore a regime pieno a regime ridotto effettiva dei consumi annui Sap % Sap % Sap % 4.5 Interruttori astronomici Gli interruttori astronomici sono dei componenti elettrici di comando, in grado di gestire l accensione e lo spegnimento degli impianti sulla base del naturale andamento degli orari corrispondenti di alba e tramonto. Programmabili e adeguabili per latitudine, predisposti per funzioni di on/off intermedie e differenziabili per giorno della settimana, a differenza dei sistemi di accensione e spegnimento con elemento fotosensibile (crepuscolare), garantiscono un controllo puntuale delle ore annue di e un buon sincronismo nell accensione di impianti limitrofi. 4 5 ore x 365 gg. 5 Per gli alimentatori elettronici, con ridotte perdite per dissipazione termica, i valori di riduzione si incrementano fino ad un ulteriore 10% 9

11 5. QUADRO NORMATIVO DEL PROGETTO Nella stesura del presente progetto, si è tenuto conto delle indicazioni contenute nella LEGGE REGIONALE 24 febbraio 2005, n 39 (Disposizioni in materia di energia), nelle LINEE GUIDA per la progettazione, l esecuzione e l adeguamento degli impianti di illuminazione esterna (Attuazione della D.G.R.T. n 815 del 27/08/2004), con riferimento alla DELIBERA n 1000 del 27/12/2007 (Stazioni astronomiche Approvazione elenchi e cartografia aree di protezione). La scelta tipologica, la disposizione dei punti luce e della potenza delle lampade, è stata risolta nel rispetto delle indicazioni delle norme UNI (Illuminazione stradale Selezione delle categorie illuminotecniche) ed UNI EN /3/4 (Requisiti prestazionali / Calcolo delle prestazioni / Metodi di misurazione delle prestazioni fotometriche). 6. ANALISI DEGLI INTERVENTI Al fine di valutare l applicabilità e l efficacia, ma anche eventuali effetti negativi o non pienamente soddisfacenti, derivanti dall adozione dei vari sistemi di riduzione dei consumi elettrici, si è proceduto ad un attenta verifica degli impianti presenti sull intero territorio comunale. I sopralluoghi preliminari e le successive analisi effettuate con l ausilio di mappatura del parco lampade su supporto informatico hanno fornito le necessarie indicazioni sullo stato di conservazione e sulle caratteristiche tipologiche ed energetiche delle istallazioni. Gli impianti di proprietà comunale sono risultati caratterizzati come segue: Tabella 10. CARATTERISTICHE DEL PARCO LAMPADE N Miscelate e Alogene Vapori di mercurio Fluorescenti Ioduri metallici LED Vapori di sodio alta pressione Vapori di sodio bassa pressione Tabella 11. CARATTERISTICHE DEL PARCO LAMPADE Altre Vapori di mercurio Sodio alta pressione / Ioduri metallici - 80W 125W 250W 70W 100W 150W 250W N

12 7. DESCRIZIONE DEGLI INTERVENTI Lo stato di conservazione degli impianti e la loro collocazione nel contesto urbano, le verifiche di fattibilità, di opportunità e di convenienza d intervento, hanno condotto alle scelte di priorità, di cui ai punti successivi. 7.1 Sostituzione di corpi illuminanti non efficienti Si ritiene opportuna la sostituzione di n 510 vecchi corpi illuminanti deteriorati o non efficienti, di cui n 492 con armature stradali di tipo cut-off e n 18 apparecchi di arredo urbano sempre di tipo cut-off. Dei nuovi corpi illuminanti previsti, i corpi illuminanti a tecnologia LED con temperatura di colore K (luce diurna) saranno n 161. L installazione di corpi illuminanti a LED sarà concentrata nel Capoluogo, nella viabilità principale. L intervento di sostituzione, nel suo complesso, interesserà il 20,7% dei corpi illuminanti attualmente installati, e permetterà di raggiungere, al netto dell intervento di sostituzione precedentemente citato, quota 97,2% per quanto attiene la presenza sul territorio di apparecchiature di proprietà comunale con adeguate prestazioni illuminotecniche. Armatura stradale Armatura stradale a LED Arredo urbano 7.2 Sostituzione di lampade ed accessori non efficienti Si ritiene opportuno il ricablaggio di n 8 corpi illuminanti ancora in buono stato di conservazione, da Hg125W a Sap100 o 70W. L intervento di ricablaggio, nel suo complesso, interesserà il 0,3% dei corpi illuminanti di proprietà comunale. 7.3 Funzionamento tuttanotte/mezzanotte Si prevede la soppressione del sistema tuttanotte/mezzanotte nei pochi impianti attualmente funzionanti con tale sistema, grazie all opportuno inserimento di alimentatori elettronici biregime. 11

13 7.4 Spegnimento di un settore d impianto Non sono risultati tecnicamente disattivabili altre parti d impianto oltre a quelle attualmente funzionanti con tale sistema. 7.5 Alimentatori bipotenza Si ritiene opportuno l inserimento di n 445 alimentatori bipotenza, di cui n /100W e n /75W per lampade Na 150W, n /70W e n /50W per lampade Na 100W, e n 79 70/35W per lampade Na70W, con inserimento automatico del regime ridotto (mezzanotte virtuale). L intervento di ricablaggio, nel suo complesso, interesserà il 44,6% dei corpi illuminanti di proprietà comunale. 7.6 Impianti sovradimensionati Non sono stati rilevati impianti sovradimensionati. 7.7 Interruttori astronomici I quadri di comando risultano già dotati di interruttore astronomico. 8. RIEPILOGO DEGLI INTERVENTI Rif. Tipologia intervento n 3.1 Sostituzione corpi illuminanti Ricablaggi 1, Inserimento TN/MN Spegnimento totale dopo le Alimentatori bipotenza (di cui al Rif. 3.2) (838) 3.6 Impianti sovradimensionati (di cui al rif. 3.2) - Totale

14 9. QUADRO TECNICO Rif. Tipologia intervento kwi kwh annui Tep 3.1 Sostituzione corpi illuminanti 48, ,3 3.2 Ricablaggi 34, ,8 3.3 Inserimento TN/MN Spegnimento totale dopo le Alimentatori bipotenza (di cui al Rif. 3.2) (25,9) ( ) (20,4) 3.6 Impianti sovradimensionati (di cui al rif. 3.2) Totale 83, ,1 10. PREGIO TECNICO DATI GENERALI Parco lampade n PL intervento n Incidenza intervento % 65,7 Consumi storici kwh consumi annui kwh Risparmio medio sui punti luce di cui all'intervento % 30,5 Risparmio sul totale dei consumi annui % ASPETTI MANUTENTIVI I materiali indicati nel progetto sono conformi all impiego e vengono dichiarati dai costruttori rispondenti alle normative vigenti in materia, in particolare per quanto riguarda la resistenza alla corrosione, la resistenza dei materiali, la resistenza alla radiazione UV e la resistenza all umidità (UNI ISO 9227 ; UNI EN ISO 2409 ; ISO ; UNI EN ISO ). I corpi illuminanti sono in pressofusione di alluminio e lamiera di alluminio, con 6 Da misure strumentali quadri di comando. 13

15 grado di protezione IP67. A titolo di buona regola, sarà da prevedersi la pulitura dell ottica e dello schermo in fase di sostituzione programmata della lampada. I punti luce saranno equipaggiati di lampada al sodio ad alta pressione da 70/100/150W, temperatura di colore pari a K, indice di resa cromatica 25 Ra, flusso luminoso 6.000/9.600/ Lm, efficienza 85/96/100 Lm/W e durata media ore, o con lampade agli ioduri metallici 70W, temperatura di colore pari a K, indice di resa cromatica 70 Ra, flusso luminoso Lm, efficienza 70 Lm/W e durata media ore. Per questi punti luce sarà richiesta una manutenzione programmata ad intervalli di 5 anni per le lampade sodio alta pressione e di 3 anni per le lampade agli ioduri metallici. I punti luce a LED, dotati di specifiche ottiche stradali, saranno alimentati a 530mA ed avranno temperatura di colore pari a K. I prodotti saranno garantiti per 10 (dieci) anni dal costruttore. Non sono previste attività manutentive oltre eventuali pulizie esterne delle protezioni ottiche. Per le caratteristiche di dettaglio dei materiali e dei corpi illuminanti si rimanda all allegato tecnico. 12. MISURE DI SICUREZZA E PROTEZIONE I corpi illuminanti, le morsettiere ed i cavi saranno tutti in classe II di isolamento, evitando così la realizzazione dell impianto di terra e la relativa manutenzione. La scelta di realizzare impianti impiegando materiali in classe II di isolamento è stata compiuta in linea con i moderni standard. 14