Sphera S.r.l. Viale Bonaria, 98 09125 Cagliari P.Iva: 02855730921 Tel.: 070/5435166 Fax: 070/5436280 TREELIGHT LAMPADE A LED A RISPARMIO ENERGETICO PER IMPIANTI SEMAFORICI LA SITUAZIONE ATTUALE Attualmente gli impianti semaforici stradali utilizzano nella quasi totalità dei casi lampade con I'obsoleta tecnologia a filamento incandescente. Le lampade ad incandescenza sfruttano una tecnologia ormai superata ed inefficiente. La luce è generata dal passaggio di una elevata corrente in un filo metallico di lega al tungsteno che diventa incandescente ed emette luce in ogni direzione. Il difetto di questo sistema di illuminazione è che solo il 15% della corrente elettrica viene convertito in energia luminosa il restante 85% viene dissipato in calore. Per ottenere luce colorata dalla luce bianca (tipicamente emessa dalle lampade ad Incandescenza) è necessario filtrarla con una lente che lascia passare solo il colore che vogliamo ottenere. Quindi solo una piccola parte dell'energia luminosa e messa dalla lampada viene vista dall'osservatore. La restante parte viene trattenuta dal filtro e si trasforma in calore. Si possono quindi elencare alcuni dei principali attori che portano alla conclusione che le lampade ad incandescenza sono altamente inefficienti: - una significativa quantità di calore generato che non è utile ai fini dell'illuminazione; - gran parte della luce bianca prodotta viene persa per passare attraverso i filtri colorati; - assorbimento energetico che va dai 70W ai 150W. UN PRODOTTO INNOVATIVO La Self Sime da anni impegnata nel settore dell'lts (lntelligent Transportation Systems) ha compreso quanto il costante sviluppo tecnologico dell'illuminazione a LED potesse essere sfruttato nel mondo della segnalazione stradale. E' stata così creata e brevettata Treelight, una lampadina semaforica a LED in grado di sostituire completamente le obsolete lampadine ad incandescenza anche se la tecnologia LED risale alla metà del secolo scorso solo nell'ultimo decennio sono stati superati impedimenti tecnologici ed abbattuti costi di produzione in seguito ai quali è stato possibile introdurre sul mercato i cosiddetti "LED ad alta luminosità" ovvero sorgenti di energia estremamente più luminose rispetto ai led caratteristici delle componenti elettroniche. La Self Sime ha scelto di utilizzare led di potenza da 1 W con corrente di 350 ma; si tratta di sorgenti di ultima generazione che assicurano flussi luminosi maggiori rispetto alla tecnologia precedente e che, unite ad una opportuna dissipazione, permettono di ottenere un prodotto performante con risultati ben al di sopra dei limiti previsti dal Codice della Strada. Questi risultati sono dimostrati dalle prove di laboratorio svolte presso la facoltà di Ingegneria dell'università degli Studi di Genova seguendo le direttive elencate nella normativa UNI EN 12368.
CARATTERISTICHE TECNICHE DELLA LAMPADA TREELIGHT Modello TreeLight ILR TreeLight ILG TreeLight ILV Colore Rosso Giallo Verde Lunghezza d onda 625 nm 590 nm 505 nm Intensità luminosa Classe A2/1 (W) Classe A2/1 (W) Classe A2/1 (W) Alimentazione 41-230Vac 41-230Vac 41-230Vac Durata media stimata 10 anni 10 anni 10 anni Temperatura operativa -40 C - +100 C -40 C - +100 C -40 C - +100 C Numero di LED 10 10 10 Norme di riferimento EN 12368 EN 12368 EN 12368 EMC In accordo con EN50293 In accordo con EN50293 In accordo con EN50293 LE SUE APPLICAZIONI I VANTAGGI DI TREELIGHT Allo stato attuale, per riorganizzare il parco semaforico presente sul mercato, al fine di convertire la vecchia tecnologia con quella a risparmio energetico, le possibili alternative offerte dal mercato sono essenzialmente due: il cambio dell'intera lanterna oppure la sostituzione della lampada presente all'interno di ciascun modulo con una a basso consumo energetico. Il paragone tra le due metodologie è senza dubbio impari in quanto è molto semplice comprendere quanto sia più semplice sostituire una lampadina piuttosto che dover modificare un intero impianto semaforico. Analizzando più approfonditamente queste nuove tecnologie si possono formulare dei confronti su diversi punti: CONSUMO ENERGETICO: le lanterne semaforiche a LED comportano dei consumi che variano, a seconda dei colori, dai 1OW ai 15W. Nel caso della lampadina Treelight i consumi sono sempre pari a 10W senza distinzione di colori. EMISSIONI DI C02: la soluzione della sostituzione dell'intera lanterna semaforica produce, al pari della sostituzione della sola lampadina, un risparmio energetico e conseguentemente una diminuzione delle emissioni di CO2 nell'atmosfera( proporzionale alla riduzione dei consumi di energia elettrica). Per quanto riguarda l'intera lanterna semaforica il concetto di diminuzione delle emissioni di CO2 tende però a cadere in quanto la sostituzione della stessa impone non solo una nuova produzione della stessa ma anche uno smaltimento di quella già installata. Queste operazioni appena elencate impongono consumi di energia elettrica e conseguente i missioni di CO2 che andrebbero a compensare tutto il vantaggio ottenuto dall'utilizzo di tecnologie a basso consumo energetico.
CARATTERISTICHE ILLUMINOTECNICHE: prendendo in considerazione quanto descritto nella normativa UNI EN 12368:2006, sia l'intera lanterna semaforica che la lampadina Treelight si posizionano in quella classe definita A2/1, ben al di sopra di quanto richiesto dal Codice della Strada. CARATTERISTICHE COLORIMETRICHE: non si evidenziano differenze tra le due differenti tecnologie in quanto le componenti utilizzate per realizzare la sorgente luminosa sono certificate per il funzionamento secondo uno specifico range di lunghezze d'onda e in piena compatibilità con quanto previsto dal Codice della Strada. INSTALLAZIONE: la procedura di installazione dell'intera lanterna semaforica risulta un processo molto macchinoso che richiede prima di tutto la disinstallazione della Vecchia lanterna. Successivamente si potrà procedere con l'installazione della nuova con la conseguente operazione di ricablaggio. Risulta così evidente come la sostituzione della lampadina sia più semplice, più rapida e provochi minori disservizi al traffico stradale dal momento che, nel caso dell'installazione della lanterna, l'incrocio dovrà essere disattivato ed eventualmente regolato dalla Polizia Municipale. Dovendo provvedere alla sostituzione della tecnologia di un intero incrocio composto da 16 lanterne, il tempo che si impiegherebbe per la rimozione ed installazione delle lanterne è quantificabile, nella migliore delle ipotesi, in un'intera giornata lavorativa ( considerando anche le difficoltà che si incontrano nel lavorare su una gru per Ia sostituzione delle lanterne aeree e dover maneggiare un oggetto ingombrante e pesante tra i 6-8 Kg) mentre sarebbero sufficienti 15-20 minuti dovendo provvedere alla sola sostituzione con le lampade Treelight. MANUTENZIONE: i vantaggi nell'utilizzare la lampada Treelight esposti al punto "Installazione" sono validi anche in caso di manutenzione. Risulta evidente quanto sia più facile svitare e riavvitare una lampadina invece di dover sostituire I'intero dispositivo. REVERSIBILITA': la lampada Treelight fornisce un ulteriore vantaggio, ovvero la reversibilità tecnologica. Nei prossimi anni le nuove tecnologie potrebbero permettere ulteriori risparmi energetici e maggiori prestazioni (OLED); svitare e riavvitare una lampada evidenzia un processo di piena libertà e reversibilità tecnologica al contrario di quanto accade con la sostituzione dell'intero blocco lanterna. INVESTIMENTO: l'investimento che la Pubblica Amministrazione dovrebbe programmare è certamente più ingente nel caso dell'acquisto dell'intera lanterna semaforica; si devono inoltre considerare le spese necessarie allo smaltimento delle lanterne sostituite (rifiuti speciali) e la perdita dell'investimento derivante dalla sostituzione di dispositivi funzionanti ed eventualmente acquistati da breve tempo. Lanterne semaforiche la cui vita potrebbe essere ben maggiore dovrebbero essere distrutte e con esse l'investimento della Pubblica Amministrazione che non riuscirà ad ammortizzare.
Viene proposta da parte di qualche produttore di lanterne a LED la possibilità di poter sostituire il solo sportello comprensivo del monoblocco LED (composto da un involucro su cui sono disposti i LED e da una lente di Fresnel frontale) sul corpo semaforico installato su strada; questo intervento è illegale in quanto andrebbe a modificare l originale struttura della lanterna semaforica. Risulta evidente dal confronto lanterna-lampada quali siano i vantaggi che si ottengono con I' utilizzo della lampada Treelight. Sul mercato esiste anche un'altra tipologia di lampada (di derivazione cinese) che utilizza un numero elevato (maggiore di 100) di LED a bassa potenza. Anche in questo confronto si possono definire i vantaggi derivanti dall'utilizzo della lampada Treelight: COMPATIBILITA : la lampada Treelight è stata progettata proprio per poter essere alloggiata in qualsiasi lanterna luminosa con attacco E27 e sfruttare le caratteristiche ottiche della struttura delle lanterne esistenti; nel caso di lampade con elevato numero di led (tipicamente a forma di disco) si dovrà procedere con la disinstallazione di alcune componenti strutturali della lanterna per permetterne l' alloggiamento con una conseguente illecita alterazione della lanterna stessa. ALLARMI REGOLATORE SEMAFORICO: nel caso in cui la tecnologia della sorgente luminosa sia caratterizzata da un elevato numero di LED di bassa potenza, la rottura di un singolo LED (statisticamente più probabile dato il numero elevato) comporta la rottura di alcuni settori e il non completo spegnimento della lampada. A causa di questa rottura segmentata della fonte luminosa consegue che l intensità luminosa della lampada diminuisca in maniera sostanziale pur variando di poco l'assorbimento. Per fare un esempio, il caso di calo di assorbimento di soli 2W, non rilevabile dal regolatore semaforico, può comportare lo spegnimento del 30% della superficie illuminante. Questa situazione, pericolosa ed in contrasto con il Codice della Strada. Sicuramente non è gestita dai sistemi di controllo dei regolatori semaforici non essendo quest'ultimo in grado di rilevare una variazione di assorbimento così piccola. In questo caso il regolatore non sarà in grado di determinare il non corretto funzionamento della sorgente luminosa e conseguentemente di fornire un allarme di sicurezza. La lampada Treelight è stata progettata e realizzata con sorgente ad alta potenza, in numero limitato e con un'elettronica che, all'eventuale spegnimento/rottura di un singolo componente, risponde esattamente allo stesso modo di una lampadina ad incandescenza con il filamento bruciato; le funzioni di diagnostica per la garanzia di sicurezza dell'impianto sono in quest'ultimo caso garantite. SICUREZZA: le lampade Treelight possono, a scelta dell utilizzatore, essere alimentate da corrente elettrica a bassa tensione. Così, in caso di incidenti che coinvolgano l impianto semaforico, i rischi per le persone sono ridottissimi rispetto a quelli causati da impianti a tensione corrente. GARANZIA: il prodotto Treelight viene fornito con una garanzia di tre anni alle condizioni generali ANCISS/ANIE.
RISPARMIO ENERGETICO CON TREELIGHT Se si analizza il caso specifico, per la città di xxxxxxx, (su un parco semafori di 13 impianti da 18 lanterne ciascuno) tenendo presente che le lanterne utilizzano moduli di diametro 200mm con lampada da 70W e 300mm con lampada da 100W, e che le lampade Treelight sono perfettamente compatibili, indifferentemente, con entrambi i tipi di moduli, si otterrebbero i seguenti risultati con I'utilizzo delle lampade a LED Treelight Città Numero lanterne semaforiche Incandescenza 70W-100W KW/anno Kgeq CO2/anno Costo /anno LED Incandescenza 70W-100W LED Incandescenza 70W -100W Risparmio annuo LED Città di xxxxxx (300mm): 78 58.079 6.833 30.782 3.621 7.608 895 6.713 (200mm): 156 95.659 13.666 50.699 7.243 12.531 1.790 10.741 TOTALE 234 153.738 20.498 81.481 10.864 20.140 2.685 17.454 Si ottiene quindi un risparmio annuo in termini di energia pari ad Euro 17.454,00!! L'utilizzo delle lampade a LED Treelight non offre solo un beneficio in termini di risparmio economico ma anche in termini di rispetto dell'ambiente. L'IPCC (lntergovernment Panel on Climate Change) ha sviluppato un sistema di fattori di equivalenza per "pesare" le varie sostanze sulla base di un'unità di riferimento (kg CO2 / kg di sostanza) in funzione della loro "efficienza" come gas serra: con questo metodo è possibile calcolare quello che in termini scientifici si chiama " Potenziale di Riscaldamento Globale o "Global Warming Potential - GWP", che rappresenta l'effetto totale determinato dalle sostanze indagate. Questa procedura è stata sviluppata da esperti del settore ed è ormai universalmente accettata (Heijungs, 1992; Auschild and Wenzel,1998): ebbene 1 KWh prodotto con combustibili di varia natura equivale a circa 530g di CO2. La città di xxxxxxx, in termini di CO2, otterrebbe un risparmio annuo di 70,61 Teq (Tonnellate equivalenti)!!
COSTI DI INSTALLAZIONE Per terminare l analisi proponiamo, quale ulteriore elemento di ragionamento, il confronto dei costi stimati per l installazione di ciascun impianto per la sostituzione delle intere lanterne semaforiche e per le sole lampade Treelight: Lampada LED Lanterna LED TreeLight Numero operatori 2 3 Tempo di intervento (h) 0,5 16 Costo orario operatore ( /h) 30 30 Totale installazione ( ) 30 1.440 Spese aggiuntive per mezzi di trasporto ( ) 0 200 Costo Totale ( ) 30 1.640 Differenza costi ( ) +1.610 Nella tabella precedente portiamo ad esempio il costo di un installazione di un singolo impianto di 18 lanterne semaforiche a LED con quello di 54 lampade semaforiche a basso consumo energetico TreeLight. Nel caso delle lanterne questo è pari a ben 1.640,00!!!! Inoltre il tempo impiegato per sostituire 1 impianto (18 lanterne semaforiche) sarebbe lo stesso impiegato per sostituire 32 impianti di pari dimensioni con lampade TreeLight. Infine si tenga presente che in questa stima non è contemplato il costo per la Pubblica Amministrazione derivante dal fatto che, per tutta la durata dell intervento, sarà necessaria la presenza di uno o due Vigili Urbani, a seconda della complessità dell incrocio, in maniera da garantirne la sicurezza.