Analisi tecnico-economica di un modello Smart Lighting per l illuminazione pubblica Bucci F. Annunziato M. Iacobone F.A. Meloni C.

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1 CONGRESSO NAZIONALE AICA 2011 Smart Tech & Smart Innovation La strada per costruire futuro Torino, Analisi tecnico-economica di un modello Smart Lighting per l illuminazione pubblica Bucci F. Annunziato M. Iacobone F.A. Meloni C. Ing. Fabrizio Bucci - ENEA

2 Comune scelto e situazione pre-intervento Castelnuovo Magra (SP) Abitanti: ab Estensione: 14,93 km 2 Densità: 533 ab/km 2 Informazioni % proprietà ENEL: 68 % Punti luce: 868 PL PL HG: 615 (71 %) PL SAP: 141 (16 %) PL FLO: 15 (1 %) % potenza HG: 69 % Potenza e energia Potenza totale: 134 kw Ore anno: 4200 h/y Energia: 562 MWh/y 105 TEP/y 332 tco 2 /y 69% Potenza totale 0% 3% 24% 4% HG FLO LED SAP ALTRO Costi Spesa potenza impegnata: /y + Spesa componente energia: /y + Spesa manutenzione: /y = Spesa totale: /y

3 Parametri economici S IP : s. totale; S EN.tot : s. componente en.; S MAN : s. man.; S EN : s. en.; S POT : s. pot. impegnata; E:en. annua C EN :c.u. en.; P c : pot. controllata; h en.eq : o. eq. per l en.; P nc : pot. non controllata; h: o. accensione; P en.s :risp.% sulla pot. grazie alla st.; P en.r :risp.% sulla pot. grazie alla reg.; h r+s :o. in reg. e stab.; h s :o. in stab.; P :pot. Installata; C P : c.u. per potenza impegata; i: tipo i-esimo di PL k: numero di tipi di PL N sost :numero di sost.; C sost :c.u. a sost.; h man.eq : o. eq. per la man.; PL c :numero di PL controllati; d: duata della vita; PL nc : numero di PL non controllati; P man.s : risp.% sulla man. grazie alla st.; P man.r :risp.% sulla man. grazie alla reg.; C mano : c.u. per manodopera; C mat : c.u. per materiale. s.:spesa; en.:energia; man.:manutenzione; pot.: potenza; c.u.: costo unitario; eq.:equivalenti; risp.: risparmio; st.: stabilizzazione; reg.:regolazione; PL: punto luce; sost.: sostituzioni.

4 Le strategie di intervento 1 - Sostituzione delle lampade al mercurio con le SAP 2 - Controllo di linea Stabilizzazione: -10% - Regolazione: -20% - Ore regolazione: 45% Non abilitanti (non portano segnale digitale al palo) 3 - Telegestione punto-punto basata sulla PLC Stabilizzazione: -10% - Regolazione: -33% - Ore regolazione: 45% Abilitante 4 - Illuminazione di tipo adattivo (Smart Lighting) Stabilizzazione: -10% - Regolazione: -45% - Ore regolazione: 93% È uno smart service

5 L illuminazione adattiva PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Basato sulla integrazione del sistema della mobilità con quello della illuminazione pubblica; Attraverso un sistema di acquisizione immagini si ricava l entità del flusso del traffico; Il sistema di ottimizzazione consente di predire l'evoluzione a breve del flusso di traffico; Questo indice permette di regolare l impianto IP. VANTAGGI Maggior efficienza energetica e maggior qualità del servizio; Possibilità di adattarsi punto punto alle condizioni di fruizione in modo da massimizzare sicurezza e risparmio energetico; Energy on demand - consumare energia soltanto nella misura in cui è effettivamente richiesta. FUNZIONALITÀ SMART IMPLEMENTABILI Gestione di reti di edifici Infomobilità urbana Gestione della flotta di mezzi pubblici Rilevamento qualità dell aria Servizi informativi per turisti Videosorveglianza

6 Logiche di gestione 1 0,9 0,8 P/P nominale in funzione di T/T nominale 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 NORMATIVA SMART LIGHTING 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 P: potenza; T: flusso di traffico. La normativa di riferimento e la declassificazione delle strade

7 Logiche di gestione Predizione del traffico 2 - Controllo di linea 1,2 3 - Telegestione punto-punto basata sulla PLC 4 - Illuminazione di tipo adattivo (Smart Lighting) 1,1 1 0,9 0,8 P/P nominale T/Tnominale 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, ora

8 Analisi tecnico-economica su un caso reale 1 Sostituzione lampade HG Situazione normale Costo voce [ ] Sostituzione armature HG con SAP Costo di investimento Situazione anomala Potenza installata (P) Durata lampade (d i ) Convenzionale Start Variazione Variazione % Potenza 119 kw 134 kw -15 kw -11 % Energia 499 MWh/y 562 MWh/y -63 MWh/y Emissioni 295 tco tco 2-37 tco 2 /y -11 % Spesa manutenzione /y /y /y -16 % Spesa totale /y /y /y -12 %

9 Analisi tecnico-economica su un caso reale 2 Controllo di linea Situazione normale Costo voce [ ] Sostituzione armature HG con SAP Orologio astronomico Regolatore quadro 15 kw Regolatore quadro 75 kw Costo di investimento Situazione anomala Controllo di linea Potenza installata (P) Ore accensione (h) Durata lampade (d i ) Ore equivalenti (h eq ) Proposta Start Variazione Variazione % Potenza 119 kw 134 kw -15 kw -11 % Ore annue h/y 4200 h/y -200 h/y -5 % Risparmio stabilizzazione 10 % - Risparmio regolazione 20 % - Energia 389 MWh/y 562 MWh/y -154 MWh/y Emissioni 230 tco tco 2-91 tco 2 /y -27 % Spesa manutenzione /y /y /y -36 % Spesa totale /y /y /y -29 %

10 Analisi tecnico-economica su un caso reale 3 Telecontrollo punto-punto Situazione normale Costo voce [ ] Sostituzione armature HG con SAP Orologio astronomico Regolatore punto luce Regolatore quadro per telegestione 600 Software telegestione Costo di investimento Situazione anomala Telecontrollo punto-punto Potenza installata (P) Ore accensione (h) Durata lampade (d i ) Ore equivalenti (h eq ) Costo ricerca guasti (C mano ) Avanzata Start Variazione Variazione % Potenza 119 kw 134 kw -15 kw -11 % Ore annue h/y h/y -200 h/y -5 % Risparmio stabilizzazione 10 % - Risparmio regolazione 30 % - Energia 364 MWh/y 562 MWh/y -176 MWh/y Emissioni 215 tco tco tco 2 /y -31 % Spesa manutenzione /y /y /y -44 % Spesa totale /y /y /y -33%

11 Analisi tecnico-economica su un caso reale 4 Illuminazione Adattiva Situazione normale Costo voce [ ] Sostituzione armature HG con SAP Orologio astronomico Regolatore adattivo punto luce Regolatore quadro per telegestione Software per telegestione adattiva Situazione Innovativa Start Variazione Variazione % Telecamera da esterno Potenza kw anomala 134 kw -15 kw -11 % Costo di investimento Ore annue h/y 4200 h/y -200 h/y -5 % Risparmio stabilizzazione 10 - Illuminazione Risparmio adattiva regolazione 40 - Potenza installata Energia (P) 331 MWh/y 562 MWh/y -231 MWh/y -41 % Ore Spesa accensione manutenzione (h) /y /y /y -49 % Durata lampade Spesa totale (d i ) /y /y /y -37 % Ore equivalenti (h eq ) Costo ricerca guasti (C mano ) Innovativa Start Variazione Variazione % Potenza 119 kw 134 kw -15 kw -11 % Ore annue h/y h/y -200 h/y -5 % Risparmio stabilizzazione 10 % - Risparmio regolazione 40 % - Energia 331 MWh/y 562 MWh/y -274 MWh/y Emissioni 196 tco tco tco 2 /y -49 % Spesa manutenzione /y /y /y -51 % Spesa totale /y /y /y -48 %

12 Risultati e conclusioni VAN = VAN (t) 270 k VAN [ ] anni k TRA alto VAN basso k t [anni] Sostituzione HG-SAP Controllo di linea Telecontrollo pto-pto Smart Lighting Sostituzione HG Controllo di linea Controllo pto-pto Illuminazione adattiva I 0 = 121 k TRA = 11 y 6 m E = - 11% Livello comfort = 3 VAN = 27 k I 0 = 148 k TRA = 5 y 5 m E = - 27% Livello comfort = 1 VAN = 199 k I 0 = 231 k TRA = 7 y 6 m E = - 31% Livello comfort = 2 VAN = 172 k I 0 = 308 k TRA = 6 y 11 m E = - 49% Livello comfort = 3 VAN = 267 k

13 14,0 Risultati e conclusioni T.R.A. [anni] 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 Sostituzione HG E basso Non abilitante Rischio alto Controllo di linea E alto Abilita Smart Controllo pto-pto E molto alto È smart Sicurezza alta Illuminazione adattiva 2,0 0, Risparmio energetico [%] Sostituzione HG Controllo di linea Controllo pto-pto Illuminazione adattiva I 0 = 121 k TRA = 11 y 6 m E = - 11% Livello sicurezza = 3 VAN = 27 k I 0 = 148 k TRA = 5 y 5 m E = - 27% Livello sicurezza = 1 VAN = 199 k I 0 = 231 k TRA = 7 y 6 m E = - 31% Livello sicurezza = 2 VAN = 172 k I 0 = 308 k TRA = 6 y 11 m E = - 49% Livello sicurezza = 3 VAN = 267 k

14 Ripercussioni della Smart Lighting sul sistema paese Ipotesi Ipotesi Potenza SAP rispetto HG: Ore 25% accensione: 4200 h/y Potenza telegestita: 76% Potenza SAP rispetto HG: 25% Potenza telegestita: 76% Lampade HG: 40 % Comuni del Network Lumière Comuni: 68 Proiezione Italia Abitanti: Superficie: km 2 Comuni: 8092 Potenza installata: 14 MW Abitanti: Lampade HG: 40 % Superficie: km 2 Potenza installata: -1,5 Potenza MW installata: MW Ore accensione: h/anno Potenza installata: -148 MW Energia: 61,7 GWh/anno Ore accensione: h/anno Energia: -48 % Energia: 6100 GWh/anno Energia: -29 GWh/anno Energia: -48 % Emissioni: tco Energia: GWh/anno 2 /anno Spesa energetica: -4,0 Emissioni: MLN tco 2 /anno Costo investimento: 29,5 Spesa MLN energetica: -413 MLN Costo investimento: 2,8 MLD

15 Conclusioni Illuminazione adattiva Sfrutta ICT Trasmette dati digitali Ripercussioni molto positive sul sistema paese e e per tutte le le PA PA Altissimi E Notevoli vantaggi economici Riduzione delle emissioni di di CO 2 2 Indotto di di tecnologie Porta di di ingresso per la la SMART CITY

16 Grazie per l attenzione! Ing. Fabrizio Bucci bucci.fabrizio@gmail.com fabrizio.bucci@enea.it