Dealing with the issue of energy saving in public lighting, it has been suggested the replacement of mercury vapor lamps with LED ones. Firstly, needs have been identified: security, visual comfort, low costs and light pollution control involving motorists, pedestrians, maintenance, Public Administration and environment. Based on the requirements provided by regulations, regional laws and the so-called Plan of Light, designed and managed as public lighting tools, solution to the identified requirements has been given. Secondly, lamps are compared and advantages and disadvantages are displayed. These are based on the parameters related to savings and quality: luminous efficiency, lifetime, color rendering index and color temperature. The study was conducted on mercury vapor lamps, sodium vapor at low and high pressure ones, metal halide, fluorescent lamps, induction and LED lamps. Moreover equipments responsible for light return and luminous flux distribution were further analyzed; supports were analyzed as well. At a later stage, the study has been expanded by looking into the entire plant control systems in order to optimize maintenance and costs. That being so, it has been hypothesized an ideal path through which the mercury vapor lamps are replaced by LED lamps or high pressure sodium vapor ones, subjected to remote control. A scheme of installation of equipment has been suggested, considering height, spacing, protrusion on the path and its inclination. Photometric curves, consumption, compliance with the rules of existing equipment and installation and operating costs and return on investment have been evaluated as well. The energy and cost savings emerged are remarkable, especially for the LED lamps: their costs are initially high, nonetheless we can face this issue thanks the help provided by third parties such as ESCO and white certificates.

1. 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

2. La questione
energetica
aumento dei consumi energetici
uso di risorse
non rinnovabili
effetto serra
iper-fertilizzazione buco nell’ozono

3. 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

4. - 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
Uomo al centro del progetto

5. - 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

6. - Sicurezza
- Comfort visivo
- Risparmio economico - Risparmio energetico
- automobilisti - pedoni - manutentori cittadini
abitanti di un
pianeta a rischio
-ambiente - Pubblica Amministrazione

7. 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.

8. 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

9. 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

10. 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.

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. Grazie per l’attenzione Noi non abbiamo ereditato la Terra dai nostri padri, l’abbiamo presa in prestito ai nostri figli, a cui la dovremo un giorno restituire. Proverbio indiano