AIDI ASSOCIAZIONE ITALIANA DI ILLUMINAZIONE Delegazione Campania SOFTWARE s.r.l. Cattedra di illuminotecnica Università di Napoli Federico II www.pubblicailluminazione.it Pubblica Illuminazione L. Di Fraia Università di Napoli Federico II Delegato AIDI Campania Benevento, 26 maggio 2005
Sommario Importanza della P.I. Normative Ammodernamento energetico ESCo Indagini sul territorio Strategie innovative per il risparmio energetico
Importanza della pubblica illuminazione Sicurezza stradale notturna: riduzione incidenti stradali di oltre il 40% nelle aree urbane (fonte CIE) Riduzione della microcriminalità (>50%) Vivibilità delle città
Pubblica illuminazione Normative
PUBBLICA ILLUMINAZIONE Norme 1. UNI EN 13201/2004: Road Lighting 2. Norma UNI 10439/2001: Requisiti illuminotecnici delle strade con traffico motorizzato 3. Norma UNI 10819/1999: Inquinamento luminoso 4. Legge Regione Campania del 25/7/2002 (contenimento dell'inquinamento luminoso e del consumo energetico da illuminazione esterna)
PUBBLICA ILLUMINAZIONE Norme 5. Pubb. CIE 154/2003: The maintenance of outdoor lighting systems 6. UNI EN 40 Requisiti di sicurezza pali per illuminazione pubblica (entrata in vigore dal 1 febbraio 2005) 7. Norma CEI 64-8, sezione 714: Impianti elettrici di pubblica illuminazione (in vigore dal 1 giugno 2005)
Incidenza della P.I. sul consumo totale di energia elettrica in Italia:? 2% (fonte: GRTN)
Incidenza della P.I. sul consumo totale di energia elettrica di un Comune: > 60% (fonte: GRTN)
Ammodernamento energetico e gestionale di impianti di P.I.
Principali azioni di ammodernamento energetico e gestionale di un impianto esistente Impianto a norma (UNI 10439/01 o UNI EN 13201/2004) rifasamento sostituzione delle lampade con sorgenti più efficienti impiego di regolatori di flusso luminoso (nel rispetto delle norme) sostituzione degli apparecchi di illuminazione con altri più efficienti per il caso in esame sostituzione completa dell impianto con altro progetto ottimizzato (minimo costo complessivo) adozione di una strategia di manutenzione ottimizzata impiego di sistema telecontrollo automatico e telecomando (a onde convogliate, bus, etc)
Impianto non a norma Azioni adeguamento alla norma + ammodernamento energetico
Valutazione economica dell intervento : rapporto costo/beneficio costo: costo annuo dell impianto beneficio: per l Amministrazione: risparmio dei costi annui di energia + manutenzione per la Società: risparmio annuo dovuto alla riduzione degli incidenti (> 40%, fonte CIE); (750.000 /morto) altri benefici per i cittadini: città più sicure per gli Amministratori: credibilità e immagine per gli operatori commerciali: turismo notturno nella città
L intervento energetico è l occasione per effettuare l adeguamento normativo, spesso a costo 0
Comportamenti errati da evitare (responsabilità civili e penali) Eseguire interventi di ammodernamento energetico su impianti non a norma illuminotecnica (UNI 10439/2001, UNI EN 12301/2004) Occorre prima mettere a norma l impianto Eseguire interventi di ammodernamento che mandano fuori norma l impianto
Tipi di contratti di ammodernamento L impresa esegue solo opere di ammodernamento senza gestirle. Contratto non consigliato perché essa ha interesse ad abbassare i costi delle apparecchiature, anche a scapito dei costi di gestione (energia e manutenzione), il che è contro l interesse del Comune. L impresa cura anche la gestione pluriennale (es.: concessione) degli impianti ad un canone concordato, con la responsabilità dei risultati energetici. Contratto consigliato perché l impresa ha interesse a conseguire elevati risparmi energetici, poiché ne beneficia per tutto il tempo del contratto. Tuttavia, l impresa può trascurare la manutenzione perché i costi sono a suo carico (i risultati della stessa non sono facilmente misurabili). Perciò, è utile anche il collaudo in corso d opera della manutenzione.
Finanziamento con capitale privato dell intervento di ammodernamento Possibile attuatore dell intervento: ESCo (società di servizi energetici) Le ESCo sono accreditate dall Autorità per l Energia Elettrica e il Gas (AEEG)
La ESCo sostiene il costo dell intervento di ammodernamento e della gestione di un impianto. Essa si ripaga con il risparmio economico prodotto dall intervento
Interventi di ammodernamento Capitale di terzi (ESCo) Ammodernamento impianto Utente Vantaggio economico (differenza tra costo gestione prima dell investimento e dopo l investimento)
Vantaggi per il Comune: non impegna proprie risorse dopo il periodo di payback, il risparmio sarà tutto a suo vantaggio la ESCo rischia in proprio, per cui se sbaglia ci rimette di tasca propria
Altri vantaggi gli amministratori acquistano credibilità e immagine agli occhi dei cittadini; non incorrono in possibili sanzioni civili (e penali); non è necessario che il Comune disponga del know-how occorrente per ottimizzare la gestione tecnico-economica dell impianto
Principali fasi iniziali operative di una ESCo diagnosi energetica dell impianto individuazione del tipo di intervento e valutazione dei costi di realizzazione e di gestione valutazione dei benefici potenziali stima del tempo di ritorno dell intervento
Requisiti di una società ESCo capacità finanziaria capacità tecnica capacità di progettare interventi ottimali
Possibile composizione di una ESCo: imprenditori professionisti produttori e/o operatori commerciali banche altri
Conclusioni Impianti esistenti Il ricorso alle ESCo favorisce la realizzazione di interventi per migliorarne l efficienza energetica e di gestione degli impianti e, spesso, per riportarli a norma
Conclusioni In corso di studio la possibilità di ricorrere a tecniche ESCo o di PF per la realizzazione di nuovi impianti innovativi
In corso di sviluppo un SW per la valutazione economica ed energetica di interventi di ammodernamento energetico e gestionale, anche con alimentazione fotovoltaica
Alcuni esempi di oltre 50 indagini sul territorio
Impianto di recente installazione in Battipaglia Caratteristiche : cat. strada: C4; lampada HPS 250W; apparecchi di illuminazione di un noto costruttore Italiano; interdistanza:28m impianto fuori norma (Lm <1.4 cd/m 2 Uo<0.2 Ul<0.5) strategia attuale di manutenzione: sostituzione delle lampade bruciate e contemporanea pulitura degli apparecchi di illuminazione fattore di manutenzione risultante: MF= 0.53
Battipaglia Interventi : sostituzione app. illuminazione riassetto dei parametri geometrici (b,t) ottimizzazione del piano di manutenzione regolazione del flusso luminoso entro i limiti della norma UNI 10439 altri interventi Impianto a norma (Lm=2cd/m 2 Uo=0.4 Ue=0.77 TI=7%) Payback :? 5 anni per km di strada
Università degli Studi di Napoli Federico II Facoltà d Ingegneria Cattedra di Illuminotecnica Prof. Ing. Luciano Di Fraia Gruppo 20 Rivisitazione dell impianto di pubblica illuminazione esistente di viale S. Francesco (Nocera( Inf.) Giordano Domenico 44/55 Nervo Gaetano 44/1442 Ruotolo Vincenzo 44/1000 Anno Accademico 2003-20042004
Impianto esistente Disp. Interd. (m) Nr pali App/ palo Nr App. Tipo App. Lampade H (m) Bifilare affacciata 20 39 2 78 Decostyle1 Decostyle2 70 W 150 W 4 8 Impianto a norma Costi energetici e di manutenzione annui = 3723 /anno Soluzione proposta Disp. Interd. (m) Nr pali App/ palo Nr App. Tipo App. Lampade H (m) Bifilare affacciata 20 39 1 39 Decostyle1 70 W 8 Costi energetici e di manutenzione annui = 1354 /anno Risparmio = 2369 Payback: 5 mesi
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Facoltà di ingegneria II Corso di Illuminotecnica Prof. Ing. Luciano Di Fraia Rivisitazione del progetto dell impianto di illuminazione stradale di Via G. Matteotti a S. Giorgio a Cremano Gruppo 5 Ascione Ciro Mat.. 44/1046 De Rosa Rosario Mat. 44/736 Piccolo Francesco Mat.. 44/1045 Anno Accademico 2003-20042004
Impianto esistente apparecchio NERI, lampada HPS da 250 W H [m] b [m]? [ ] s [m] L m [cd/m 2 ] U 0 U l TI % SR 6,2-0,2 0 15,5 4,2 0,4 0,5 13,0 0,3 Impianto fuori norma Costo energetico [ /anno] 3300 Costo manutenzione [ /anno] 1002
Soluzione proposta apparecchio NERI, lampada HPS da 100 W H [m] b [m]? [ ] s [m] L m [cd/m 2 ] U 0 U l TI % SR 7,5-0,2 0 15,5 1,4 0,5 0,5 7,7 0,5 Impianto a norma Costo intervento [ ] 1694 Costo energetico [ /anno] 1320 Costo manutenzione [ /anno] 726 Risparmio [ /anno] 2256 Pay Back [mesi] 9 Valutazioni economiche effettuate sulla base di costi desunti dai cataloghi dei costruttori, dal Prof. Di Fraia e da ditte di installazione
Università degli studi di Napoli Federico II Facoltà di ingegneria A.A. : 2003 / 04 Prof. Ing. L. Di Fraia D. De Stefano C. Fraddanno F.G. Spinelli
Rivisitazione del progetto di un impianto di illuminazione di una superstrada in provincia di Napoli
Tronco di strada principale MF = 0.8 larghezza carreggiata: 21 m lunghezza strada: 1600 m Apparecchio di illuminaz.: 1136 Disano Sella 2, Lampada: HPS 250 W Apparecchio di illuminaz.: 1212 Disano Aprica, Lampada: HPS 150 W H B? D Lm U0 Ul TI% Rn% Ci Cm/a Ce/a m m m cd/m 2 Payback time 10,5 1 17 27,5 1,5 0,6 0,8 3,0 0,2 112556 1651 12597 3 anni
Bretella MF = 0.8 Larghezza carreggiata: 17.5 m Lunghezza strada: 1000 m Apparecchio di illuminaz.: 1136 Disano Sella 2, Lampada: HPS 250 W Apparecchio di illuminaz.: 1212 Disano Aprica, Lampada: HPS 150 W H B? D Lm U0 Ul TI% Rn% Ci Cm/a Ce/a m m m cd/m 2 Payback time 10,5 0 15 33,0 1,5 0,5 0,7 2,9 0,0 57700 865 6596 0
Studio su Viale Carlo III Caserta
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia Progetto ammodernamento energetico e funzionale e adeguamento normativo per l impianto di pubblica illuminazione del comune di Sepino (CB)
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia IMPIANTI IN ESAME Zona Petrillo ponte di tavole Contrada Rio raiago Contrada Marrago Contrada Guado cavalli Centro storico Strada provinciale Zona Convento Contrada Colli Zona Scavi archeologici Altilia Strada di collegamento per contrada di Guado
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia Analisi impianti esistenti Informazioni inerenti all impianto esistente Ufficio tecnico Comune di Sepino Rilievi in loco Rilievi aereofotogrammetrici Centro di ricerca cartografica regione Molise CONFIGURAZIONE IMPIANTISTICA ATTUALE
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia ANALISI TECNICA Larghezza della strada Tipologia della pavimentazione stradale Per ogni impianto sono stati identificati i seguenti parametri: Altezza dei centri luminosi Sporgenza sulla carreggiata Inclinazione sulla carreggiata Interdistanza Sbraccio N centri luminosi Disposizione Tipo e potenza della lampada Tipo di apparecchio di illuminazione Tipologia della strada secondo EN12464-1/2003 Tipologia della strada secondo UNI 10439/2001
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia Quadro riassuntivo Numero di impianti in esame: 10 Numero di centri luminosi: 258 Lampade: Vapori di mercurio, 80-125 W Tipo di apparecchio di illuminazione: non noto Interdistanze: varie
Tesi di laurea (in corso) di G. Di Natale relatore prof. L. Di Fraia Fase successiva Diagnosi energetica Individuazione degli interventi di ammodernamento energeticamente ottimizzati nel rispetto della norma UNI EN 12301/2004 Calcolo pay back
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II FACOLTA DI INGEGNERIA CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRICA ILLUMINOTECNICA Prof. L. Di Fraia Rivisitazione dell impianto di pubblica illuminazione stradale sito in Via Ignazia del comune di Paduli (BN) A.A. 2003/2004 All. Albanese Michele mat. 44/1321 Saccone Dario mat. 44/1332 Sorrentino Gianpaolo mat. 44/1098
Impianto Esistente Apparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, lampada Philips SON PLUS 100W Impianto a norma H [m] b [m]? [ ] s [m] L m [cd/m 2 ] U 0 U l TI % Rn % 8.5 0 0 28.5 1.09 0.74 0.74 4.7 16 Costo energetico [ /anno] 1404 Costo manutenzione [ /anno] 1105 Costo Totale Gestione [ /anno] 2509 Valutazioni economiche effettuate sulla base di costi desunti dai cataloghi dei costruttori, dal Prof. Di Fraia e da ditte di installazione
Soluzione proposta Apparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, lampada Philips SON PLUS 100W H [m] b [m]? [ ] s [m] L m [cd/m 2 ] U 0 U l TI % Rn % 8.5 0 0 36.5 1.00 0.41 0.77 9.5 44 Costo intervento proposto [ ] 7336.89 Costo energetico [ /anno] 1096 Costo manutenzione [ /anno] 406.57 Risparmio [ /anno] 1006.12 Pay Back [anni] 7.2 Valutazioni economiche effettuate sulla base di costi desunti dai cataloghi dei costruttori, dal Prof. Di Fraia e da ditte di installazione
Project Financing - Caso di Caserta Ammodernamento energetico e gestionale dell impianto di pubblica illuminazione n.8000 centri luce gara: appalto integrato costo di gestione annuo ante intervento: 2070 milioni Proposta vincitrice: -esecuzione delle opere senza onere per il comune -corrispettivo per l impresa: canone annuo di gestione di 1870 milioni di lire per 15 anni (risparmio annuo complessivo per il comune: 200 milioni)
Esperienza di Caserta Risultanze Offerte troppo diverse tra loro (occorre migliorare il capitolato) Ammodernamento energetico eseguito senza verificare la conformità alle norme Necessità di verificare i risultati della gestione (l Amministrazione ha nominato un collaudatore anche per il contratto di manutenzione)
Tecniche e strategie innovative per il risparmio energetico
Ottimizzazione progetto
Ottimizzazione del progetto: ricerca della soluzione impiantistica di minimo costo e consumo energetico compatibile con i requisiti minimi di UNI 10435/2001 (ora UNI EN 13201/2004) (L. Regione Campania 25/7/02)
L ottimizzazione del progetto non è compito facile perché le possibili soluzioni possono essere milioni Si può fare solo con software speciali
Esempio di software di ottimizzazione del progetto Dati di ingresso
Esempio di software di ottimizzazione del progetto Dati di ingresso
Presentazione dei risultati
Importanza dell ottimizzazione Confronto tra la soluzione di un progettista esperto e quella ottimale Progettista esperto: H m 9 b m 0.5? 20 s m 15.5 L m cd/m 2 1.0 U 0 0.8 U l 0.9 TI % 4.2 SR 0.9 Soluzione ottimale: H b m 8 m 0? 5 s m 25.5 L m cd/m 2 1.0 U 0 0.6 U l 0.5 TI % 5.1 SR 0.6 S opt > 1.6 S tipica
Conclusioni L ottimizzazione del progetto di un impianto consente di abbattere drasticamente i costi di impianto e di gestione
Manutenzione
Piano di manutenzione: obbligatorio (DPR 554/99, art 40)
Importanza della manutenzione: incide sul dimensionamento dell impianto mantiene in efficienza l impianto sicurezza stradale
Manutenzione e sicurezza stradale Luminanza media (cd/m 2 ) Visibilità (%) 1 75 0.75 25 0.5 10
Strategia di manutenzione spesso adottata : Sostituzione spot delle lampade (solo quando si bruciano) Commento: strategia antieconomica l impianto va quasi sempre fuori norma
Strategia corretta di manutenzione: sostituzione di gruppo delle lampade pulizia di gruppo degli apparecchi di illuminazione sostituzione spot
Ottimizzazione del piano di manutenzione (L. R. Campania 25/7/02) I piani di manutenzione equivalenti, cioè che forniscono un desiderato MF, sono infiniti I piani non ottimali possono costare molto di più Perciò, la ricerca del programma ottimale si può fare solo con software intelligenti Il piano ottimale dipende dallo specifico impianto
Un piano di manutenzione ottimale consente importanti risparmi nei costi di manutenzione ed energetici
Strategia innovativa di manutenzione: equilux mantenuti (fonte CIE 2004)
Confronto tra piani di manutenzione ottimali equintervallo e equilux MF=0.8 Costo annuo/ centro luce equintervallo equilux 36 30
Gestione Strategie moderne di gestione gestione automatica e a distanza dell impianto (accensione, spegnimento, regolazione del flusso luminoso) telerilevazione guasti telerilevazione nel tempo dello stato dei componenti dell impianto (invecchiamento lampade, insudiciamento apparecchi di illuminazione,livello di illuminamento,etc.)
Tipi di sistemi per il trasporto delle informazioni dalle utenze periferiche (sorgenti luminose, etc.) al sistema di telecontrollo Sistema ad onde convogliate: utilizza i cavi di alimentazione dell impianto. Sistema Bus: linea indipendente, a bassissima tensione
Quadro normativo attuale sull efficienza energetica D.M. 20/07/04 (Risparmio energetico e sviluppo fonti rinnovabili) (DM 24/4/01: abrogato) Diagnosi energetica Progettazione degli interventi Soggetti attuatori: ESCo, altri Certificati bianchi (TEE) (rilasciabili anche da ESCo), di valore pari alla riduzione dei consumi
DM 20/7/04 Tipologia n.8 di interventi Sistemi per l illuminazione aumento dell efficienza degli impianti di pubblica illuminazione installazione di sistemi e componenti più efficienti (apparecchi di illuminazione, alimentatori, regolatori, etc) Soggetti obbligati: distributori di energia elettrica e gas
I TEE rendono ancora più vantaggiosi gli interventi di miglioramento energetico Payback senza TEE: investimento/risparmio annuo Payback con TEE: investimento/(risparmio annuo + valore del TEE) Esempio (banale):sostituzione lampade incandescenti con lampade fluorescenti compatte: payback senza TEE: 1,3 a payback con TEE: 1a
DM 20/7/04 Autorità (AEEG) prepara: linee guida per la preparazione, esecuzione e valutazione a consuntivo di progetti di risparmio energetico e per il rilascio dei (TEE) altri atti di indirizzo e controllo
DM 20/7/04 Ruolo delle ESCo: rafforzato perché è l interfaccia tra gli enti locali e i distributori di energia per il riconoscimento dei TEE Ruolo del progettista dell intervento: di fondamentale importanza perché dalla qualità del progetto dipende il tempo di payback dell intervento
L. Regione Campania n. 12 del 25/07/2002 (Inquinamento luminoso)
Legge Regionale 12/2002 art.1 (Finalità) Sintesi riduzione dei consumi di energia elettrica prevenzione inquinamento luminoso (emissione di luce verso la volta celeste) miglioramento della sicurezza stradale valorizzazione dei centri urbani e dei beni culturali e architettonici della Regione Campania
art.4, art 7 (Requisiti) flusso luminoso verso l alto: 0 illuminazione stradale: valori minimi norma UNI 10439/2001(ora UNI EN 13201/04) fattore di utilizzazione? 0.4 efficienza luminosa lampade:? 90 lm/w rendimento alimentatori:? 90 % rendimento ottico app. illuminaz.:? 90% rendimento regolat. fl. luminoso:? 90%
art.8 (Adeguamento impianti di illuminazione) 1. Entro 24 mesi: parchi nazionali e zone di particolare protezione (osservatori, etc.) 2. Entro 48 mesi:altre aree protette e siti di osservazione 3. Altre aree territoriali: sostituire gli impianti obsoleti
Collaudo
Pubblica illuminazione Operazioni di collaudo secondo UNI 10439/2001 Misurazione dei vari parametri illuminotecnici Adeguata precisione degli strumenti Taratura degli strumenti: ogni 2 anni Scostamento max in meno dai valori puntuali di progetto: 15%
Conclusioni L ottimizzazione dell intervento di ammodernamento energetico e della manutenzione può consentire: importanti risparmi nei costi energetici e di gestione spesso, i risparmi consentono di riportare un impianto a norma a costo 0 È vantaggioso ricorrere alle ESCo
F I N E