Tecnologia

LIFE-DIADEME nasce dall’esigenza di ridurre notevolmente le emissioni di GHG nel settore pubblico. Questo obiettivo può essere raggiunto solo fornendo un nuovo sistema ad alte prestazioni e implementando soluzioni intelligenti.

State-of-the-art (SOA)

L’industria dell’illuminazione sta subendo una trasformazione radicale, guidata da rapidi progressi nelle tecnologie di semiconduttori, dovuta anche alle mutate esigenze della società in riferimento alla sostenibilità. Gli apparecchi di illuminazione sono costituiti essenzialmente da sorgenti (lampade) e alimentatori, mentre altri dispositivi, ad esempio timer, computer-vision, sensori o dispositivi di regolazione adattiva potranno essere implementati.

Lampade

Secondo “EuP studio su illuminazione stradale” e la “EU Lamp Companies Federation” le lampade principalmente utilizzate nell’illuminazione stradale sono lampade a scarica ad alta intensità (HID), ad alogenuri metallici (MH) e ad alta pressione, lampade al sodio (HPS) in particolare. Tuttavia, il regolamento (CE) n. 245/20098 richiede che le lampade meno efficienti vengano gradualmente abbandonate negli anni a venire: lampade HG (con attacco E27, E40 e PGZ12) e retrofit/plug-in lampade HPS (attacco E27, E40 e PGZ12) sono bandite dal regolamento sin da Aprile 2015, mentre le lampade che non soddisfano i requisiti minimi (attacco E27, E40 e PGZ12) dovranno essere gradualmente eliminate a partire da Aprile 2017.

Le sorgenti luminose a LED (diodi luminosi) rappresentano una tipologia più recente che attualmente sembra molto promettente, per applicazioni di illuminazione stradale, in termini di efficienza energetica: andranno gradualmente a sostituire gli apparecchi futuri. Le sorgenti luminose a LED possono essere rapidamente attivate e regolate mentre per altre tipologie di lampada potrebbero essere necessari 5 minuti per raggiungere la piena luminosità. Oltre a ciò la natura direzionale dei LED generalmente rende gli apparecchi di illuminazione più efficienti in quanto possono, in linea di principio, orientare la luce con grande precisione. La tabella B2-3 mostra un confronto tra le prestazioni delle attuali tecnologie di illuminazione. Tecnologie Smart e sensori dovrebbero poter fornire ulteriore efficienza e fornire prestazioni supplementari (ad es. rilevamento del traffico).

Illuminazione stradale intelligente

Nell’ultimo decennio, l’industria ha assistito ad un forte sviluppo di soluzioni di illuminazione efficiente, “più intelligenti”, sicure e sostenibili. Normative specifiche pubblicate dall’UE (CEN-13201) definiscono il massimo livello di riduzione del flusso luminoso le modalità nelle quali può essere applicato: 25% di riduzione del flusso quando il traffico è ridotto del 50%; 50% di riduzione quando il traffico è ridotto del 75%.
L’elemento centrale per l’illuminazione stradale intelligente è senza dubbio fornita dalla possibilità di attuare la riduzione del flusso luminoso in base alle condizioni ambientali specifiche quali terreno bagnato o asciutto, neve, densità di traffico e complessità della sede stradale. La Fig. B2-4 mostra un esempio di flusso di dati statistici in un sistema di illuminazione stradale intelligente (standard italiano, norma UNI-11248), mentre nell’immagine B2-5 viene illustrato un esempio di layout intelligente per l’illuminazione stradale.

In linea di principio, esistono sono due approcci diversi per regolare il flusso luminoso:

  1. un regolatore centralizzato, che permette di impostare lo stesso livello di illuminazione a tutte le lampade collegate al quadro elettrico
  2. una regolazione punto-punto, dove ogni punto luce può essere regolato con un profilo di dimmerazione variabile, grazie ad un più sofisticato sistema di comunicazione e mappatura.

Svariati sistemi disponibili sul mercato, a seconda della legislazione locale o dell’applicazione (ad es. parchi, pubblico o illuminazione stradale), non sono sempre conformi alla normativa CEN-13201. Tale normativa, per motivi di sicurezza non consente riduzione di flusso al 100%, ma prevede un valore di luminanza minima in funzione della classe stradale. Recentemente, è stata provata la possibilità di ridurre notevolmente il consumo di energia, per quanto riguarda i punti luce tradizionali non-LED, fino al 60% circa. Tuttavia, il massimo risparmio energetico dipende più dal profilo di riduzione di flusso usato (numero di ore in riduzione per notte). Inoltre, tali soluzioni si basano su cicli pre-programmati di riduzione. Il flusso di traffico è stimato statisticamente e viene impostata una pianificazione pre-programmata della riduzione di flusso,  che tiene conto non solo delle ore notturne, ma anche del giorno della settimana e della stagione dell’anno. Tali tecnologie sono caratterizzate da limitazioni tecnologiche mostrati nella tabella B2-5, superabili da un nuovo approccio “adattivo” che prevede la riduzione del flusso in tempo reale, operata grazie al rilevamento continuo delle condizioni di luminanza stradale.

Le soluzioni pre-programmate vengono adottate nell’illuminazione stradale e sono considerate lo Stare-of-the-art in termini di prestazioni ed efficienza dei costi, mentre sistemi adattivi in tempo reale vengono utilizzati solo per scopi pubblici o privati (piccoli parchi e giardini).

Trasferibilità e replicabilità. Oggi la maggior parte delle luci stradali dell’UE non adottano riduzione di flusso, anche se la normativa CEN-13201 permette la regolazione per scopi di risparmio energetico:

Molti comuni sono riluttanti ad accettare tecnologie di riduzione del flusso, per motivi di sicurezza e protezione. Inoltre, le tecnologie SOA sono “cieche”, ovvero abilitano la riduzione del flusso anche se le condizioni di traffico o meteorologiche non sono compatibili con la riduzione di flusso stessa.

Una tecnologia tradizionale per la riduzione di flusso può essere costosa qualora ogni lampada avesse bisogno di essere regolata individualmente. In alcuni casi, il tipo di impianto elettrico (ad es. circuiti misti, quelli vecchi) rendono l’investimento relativamente elevato e non redditizio.

Innovazione

LIFE-DIADEME introdurrà un sistema integrato e sostenibile basato sulla riduzione di flusso adattiva (payback nell’ordine degli 8 anni su lampada a LED rispetto ai 30 anni della soluzione tecnologicamente più avanzata disponibile sul mercato), che combina una rete di sensori ad alta precisione, ed è in grado di attuare la riduzione del flusso luminoso in tempo reale, monitorando i dati ambientali di intere città, grazie ad una rete di sensori efficienti e ad uno strumento software dedicato. LIFE-DIADEME sarà in grado di valutare i livelli di traffico e di regolare la luminanza minima allo scopo di garantire la sicurezza pedonale e veicolare.

Il progetto pilota dimostrerà una soluzione innovativa di regolazione adattiva grado di colmare le carenze già descritte (inclusi gli aspetto di replicabilità e trasferibilità), e fornirà:

– A distribuito e in modo univoco integrato, compatto e durevole soluzione rilevamento intelligente in grado di monitorare in tempo reale, rumore (precisione ± 5%), qualità (20% di precisione dell’aria -1 sensore ogni 20 punti luce) e le condizioni del traffico (10% di tolleranza).

  • Energia supplementare: 30% di risparmio energetico, rispetto allo stato dell’arte relativo alle soluzioni pre-programmate.
  • Manutenzione ridotta del 10% rispetto allo stato dell’arte della tecnologia disponibile, in conformità alle direttive RAEE.

Trasferibilità e replicabilità.

La nuova soluzione è efficiente e durevole (durata di vita di 20 anni) e consente di ottimizzare l’illuminazione stradale in tutte le situazioni possibili (condizioni meteorologiche, traffico veicolare, condizione superficie stradale), risolvendo i problemi di “cecità” degli attuali sistemi pre-programmati.

Nella Fig. B2.10 viene mostrato un layout di progetto del sistema LIFE-DIADEME. Il sistema è stato testato e convalidato a livello di laboratorio (TRL 5) attualmente e sarà costituito dai componenti integrati nel prototipo.

SISTEMA DI ILLUMINAZIONE STRADALE SOSTENIBILE ECONOMICA ED EFFCIENTE