In un’epoca di aumento dei costi dell’elettricità – causati, tra l’altro, dall’alta inflazione, dalle condizioni legali e dai costi di produzione dell’energia sempre più elevati – i singoli consumatori, le aziende e le autorità locali sono spinti a cercare soluzioni per ridurre le spese e la domanda di elettricità.

Da diversi anni, un modo molto popolare è quello di sostituire le fonti di illuminazione. Dopo tutto, niente cattura l’immaginazione (e ha un’influenza decisiva sulle decisioni investire nelle tecnologie ad alta efficienza energetica) più della visione di una bolletta ridotta. Ma è davvero così semplice?

Tipi di sorgenti luminose

La luce è stata indispensabile per gli esseri umani per secoli, influenzando il modo in cui le persone funzionano, il loro ambiente e il funzionamento dei luoghi di lavoro. La più “sana” è la luce naturale fornita in modo ottimale. Una delle sue principali fonti naturali è, ovviamente, il sole, che emette energia come risultato delle reazioni di fusione nucleare al suo interno. Questa energia raggiunge il nostro pianeta sotto forma di radiazioni, ossia un flusso di onde elettromagnetiche e particelle elementari. Ciò che chiamiamo abitualmente luce è la parte della radiazione elettromagnetica ricevuta dalla retina dell’occhio umano. Molti anni di ricerca hanno permesso di determinare le lunghezze di onde visibili a occhio nudo: si tratta della banda nell’intervallo di circa 380 – 780 nm.

Sapendo che cos’è la luce solare ed essendo consapevole del suo impatto sul funzionamento della vita sulla terra, l’umanità ha cercato di creare le proprie fonti di illuminazione. Per lunghi anni, il buio e l’oscurità sono stati illuminati da torce e falò, e successivamente da lampade che utilizzavano vari tipi di oli e candele. Già nel 1668, nel centro di Londra fu introdotta l’illuminazione stradale con lanterne a olio. La tappa fondamentale successiva avvenne nel 1853, a Leopoli, quando il farmacista polacco Ignacy Łukasiewicz inventò la lampada a paraffina. Oggi, vari tipi di lampadine elettriche e LED sono utilizzati su larga scala. Il loro sviluppo è continuo e uno degli obiettivi principali di questo processo è quello di realizzare un prodotto che consumi la minor energia possibile, producendo al contempo il maggior flusso luminoso possibile.

Oggi, l’illuminazione con sorgenti luminose a LED è la più popolare. Sono considerate le più efficienti dal punto di vista energetico. Per ottenere lo stesso flusso luminoso di una lampadina LED da 9 watt, una lampadina a scarica (fluorescente) dovrebbe consumare circa 13 watt e una lampadina ad incandescenza circa 70 watt.

La ricerca del risparmio e i requisiti di illuminazione

Visto l’aumento del costo della vita per le famiglie e dei costi operativi delle aziende e delle autorità locali, si sta cercando misure per limitare la gravità di questi aumenti. Una di queste misure è il retrofit dell’illuminazione. Per le famiglie, la modifica più comune consiste nel cambiare la fonte di illuminazione o l’apparecchio stesso, sostituendo le tradizionali lampadine ad incandescenza con quelle equivalenti di tipo LED. Quando si effettuano tali modifiche, oltre al criterio del prezzo, è necessario prendere in considerazione in anticipo aspetti come i seguenti:

• la natura dell’ambiente in cui si svolgeranno i lavori di retrofit,
• la potenza del flusso luminoso emesso,
• la temperatura di colore,
• il tipo di attacco per la lampada attuale.

Ulteriori attributi sono:

• l’indice di resa cromatica (Ra),
• l’angolo del flusso luminoso,
• il numero di cicli di commutazione,
• la dimmerabilità,
• la durata di vita.

I risultati del retrofit sono soggetti alla valutazione soggettiva degli occupanti. Una scelta sbagliata dell’illuminazione può avere conseguenze in termini di estetica degli ambienti, di corretta percezione dei colori, ma anche influire negativamente sul benessere e sull’organismo. La scelta giusta, invece, ha il potenziale di dare un nuovo carattere alla stanza e di avere un effetto positivo sul nostro comfort. D’altra parte, i costi saranno sostenuti solo una volta e inizieranno a ripagarsi immediatamente sotto forma di bollette elettriche più basse.

Figura 1 Confronto tra la potenza delle lampadine convenzionali e quelle a LED in termini del flusso luminoso

Per le aziende e gli altri luoghi di lavoro, i motivi per cui si vuole retrofittare l’illuminazione sono principalmente l’efficienza energetica, l’aumento della produttività e la sicurezza sul posto di lavoro. Il costo del consumo di elettricità necessario per illuminare l’intera struttura internamente (postazioni di lavoro, corridoi, strutture) ed esternamente (illuminazione, parcheggi, strade) è in costante aumento. A differenza delle abitazioni, i luoghi di lavoro sono soggetti a normative speciali che regolano i requisiti di illuminazione (ma, ovviamente, gli aspetti come per le abitazioni sono rilevanti anche in questo caso).

Un primo passo importante prima di apportare modifiche è quello di effettuare un audit energetico dell’azienda, che comprenderà informazioni sull’attuale distribuzione degli apparecchi di illuminazione e sui tipi di sorgenti utilizzate (compresa l’illuminazione di emergenza), sui parametri di qualità dell’impianto elettrico esistente e sul livello di energia consumata (l’audit sarà assistito, tra gli altri, dalla serie di analizzatori di qualità dell’alimentazione Sonel PQM e dai misuratori di parametri di installazione multifunzionali Sonel MPI con modulo registratore). Secondo le linee guida degli standard EN 12464-1 e della EN 12464-2, le misurazioni dell’illuminamento devono essere eseguite dopo un retrofit dell’illuminazione, tra l’altro, nelle seguenti situazioni:

• dopo un cambiamento del tipo di illuminazione, ad esempio da illuminazione fluorescente a illuminazione ad alta efficienza energetica, o dopo la sostituzione delle lampadine usate con altre nuove ma di potenza diversa,
• dopo un cambiamento nella struttura della stanza, ad esempio dopo la costruzione (o la demolizione) di pareti divisorie ecc. nella stanza, quando l’illuminamento può peggiorare.

Per tali test si raccomanda l’uso di un’apparecchiatura di misurazione appropriata. Sonel S.A. ha ben tre modelli di misuratori di illuminamento nella sua offerta. Si tratta di Sonel LXP-2 (dedicato alle misurazioni di base dei luoghi di lavoro e dell’illuminazione generale), Sonel LXP-10B (dedicato anche alle misurazioni dell’illuminazione di emergenza) e Sonel LXP-10A (per le misurazioni più accurate in classe A). Le stesse capacità di misurazione sono disponibili anche nei misuratori di parametri di installazione multifunzionali Sonel MPI-540-PV, MPI-540 e MPI-530-IT.

Figura 2 Luxmetri Sonel LXP-2, LXP-10A, LXP-10B

L’illuminazione è classificata come un fattore di disturbo nell’ambiente di lavoro. Occorre quindi tenere presente che la corretta esecuzione delle misurazioni dell’illuminamento, e di conseguenza i risultati e le azioni intraprese in relazione ad esse, si tradurranno nel benessere dei dipendenti, nella loro efficienza lavorativa e nel loro livello di concentrazione e affaticamento durante il lavoro. La misurazione corretta sarà garantita non solo dall’attrezzatura giusta, ma anche dal personale di misurazione qualificato, che deve avere una conoscenza delle misurazioni fotometriche affinché i risultati possano essere considerati affidabili e il lavoro svolto in conformità con gli standard.

Da diversi anni, le autorità locali optano sempre più spesso per un retrofit parziale o completo dell’illuminazione nelle aree urbane e rurali. Tale illuminazione consiste, tra l’altro, in strade motorizzate, marciapiedi e piste ciclabili, piazze, piazzali, parchi, ecc. Molte città, paesi e villaggi sono stati per anni dominati dall’illuminazione al sodio, che ora viene sostituita da moderne soluzioni LED. Sia le sorgenti luminose al sodio che quelle a LED hanno i loro sostenitori e oppositori.

I vantaggi delle lampade al sodio includono una maggiore efficienza luminosa, ossia il flusso luminoso (potenza luminosa) in lumen ottenuto da 1 W di energia. Tuttavia, il valore di lm/W da solo non riflette gli stimoli effettivi percepiti dall’occhio umano, a causa dello spettro luminoso molto ristretto, ovvero la gamma di lunghezze d’onda emesse. Pertanto, le sorgenti di sodio devono avere una potenza luminosa molto più elevata per garantire una visibilità adeguata.

Un altro aspetto fondamentale nell’ambito dell’illuminazione stradale è l’indice di resa cromatica (CRI, o Colour Rendering Index), noto anche come Ra. È scritto in forma numerica nell’intervallo 0-100, dove più alto è il valore, migliore è la resa dei colori. Il valore 100 si riferisce alla luce bianca e si può assumere che rifletta la luce naturale del sole, dove gli oggetti illuminati hanno un aspetto naturale. Un CRI di 0 corrisponde a una luce monocromatica e l’esperienza visiva è molto scarsa, con conseguente immagine distorta e innaturale percepita dall’occhio umano. Questo porta a un affaticamento più rapido del corpo a causa dell’aumento del lavoro del cervello, che cerca di interpretare correttamente l’immagine che arriva attraverso gli occhi. Le lampade al sodio a bassa e ad alta pressione hanno un Ra molto basso, pari a 10-25.

Le sorgenti LED per l’illuminazione stradale, invece, raggiungono valori fino a 90 Forniscono un’ampia banda dello spettro luminoso, il che si traduce in una minore potenza per fornire la visibilità richiesta. La moderna illuminazione a LED ha anche una durata di vita molto più lunga e un tasso di degrado molto più basso nel tempo (cioè il tasso di diminuzione del flusso luminoso emesso). In questo modo è molto meno necessario sostituire o riparare le sorgenti.

Figura 3 Vista della strada prima e dopo il retrofit dell’illuminazione

Prima di decidere di sostituire l’illuminazione al sodio con quella a LED, è opportuno analizzare tutti i parametri degli apparecchi e delle sorgenti, perché la giustapposizione di due sole caratteristiche selezionate non sarà credibile. Vale la pena ricordare che la progettazione dell’illuminazione stradale oggi tiene conto non solo del rispetto dei parametri di illuminazione, ma anche degli aspetti ambientali, dell’impatto dell’illuminazione sull’ambiente circostante e delle questioni legate all’aspetto dell’installazione (estetica dei pilastri e degli apparecchi, orientamento visivo o temperatura di colore delle sorgenti luminose). Quando si decide di retrofittare l’illuminazione, occorre assicurarsi che le offerte presentate includano:

• l’esecuzione di misurazioni e un progetto illuminotecnico conforme alle normative e agli standard,
• la selezione di apparecchi e sorgenti luminose di produttori riconosciuti, i cui prodotti dispongono di tutti i certificati e le approvazioni necessarie,
• lo smantellamento dei vecchi apparecchi e sorgenti luminose, delle strutture e talvolta anche dell’infrastruttura della rete elettrica che alimenta l’illuminazione, e l’installazione di nuovi elementi.

Un ulteriore vantaggio è la garanzia che l’infrastruttura di illuminazione modernizzata sarà mantenuta per il periodo stabilito.

Va sottolineato che le attuali soluzioni nel campo dell’automazione e del controllo dell’illuminazione stradale ne consentono il libero controllo e la regolazione, tra l’altro, del valore dell’illuminamento (regolazione del flusso luminoso) in base all’ora, al tempo corrente o alla decisione del gestore dell’infrastruttura. Ci sono molte aziende sul mercato che hanno focalizzato i loro servizi su questo problema. Quando si decide di retrofittare l’illuminazione, vale la pena considerare un approccio globale al tema e scegliere un’opzione più costosa, ma che offre possibilità avanzate di gestione dell’intero impianto. Tali offerte includono:

• il controllo dell’accensione e dello spegnimento dell’illuminazione stradale,
• la regolazione della potenza del flusso luminoso emesso e la creazione di un programma (profilo) dei singoli apparecchi di illuminazione stradale,
• la creazione flessibile di gruppi di apparecchi e la loro gestione,
• la creazione di mappe con punti di illuminazione contrassegnati,
• la misurazione e la registrazione del consumo energetico e l’archiviazione di questi dati,
• la segnalazione di incidenti con indicazione della loro posizione.

Numerosi esempi dimostrano che il ritorno sull’investimento derivante dalla sola sostituzione delle sorgenti luminose con i LED è già visibile dopo pochi anni, con risparmi sotto forma di bollette elettriche più basse. Optare per un’offerta di gestione completa dell’illuminazione stradale è una soluzione decisamente migliore rispetto a idee ad hoc come quella di spegnere completamente l’illuminazione di intere strade o quartieri. Quando le città e i villaggi cadono nell’oscurità, la sicurezza e il benessere dei residenti ne risentono.

Come per le aziende, anche le autorità locali dovrebbero effettuare misurazioni dell’illuminamento quando modernizzano l’illuminazione. I requisiti di progettazione e le gare d’appalto richiedono, tra le altre cose, misurazioni dell’illuminamento e rapporti a seguito dei test. Solo queste mostreranno se i calcoli e le indicazioni del progetto e l’esecuzione dei lavori di ammodernamento hanno avuto l’effetto desiderato. Il rapporto consente al responsabile dei lavori elettrici di stabilire se il lavoro è stato eseguito correttamente. L’ambito, i criteri e il metodo per effettuare le misurazioni dell’illuminazione stradale sono definiti nella norma EN 13201, più precisamente nelle schede:

• EN 13201-2 Illuminazione stradale — Parte 2: Requisiti di prestazione,
• EN 13201-4 Illuminazione stradale — Parte 4: Metodi di misurazione dell’efficacia dell’illuminazione.

La seconda parte della norma definisce le classi di illuminazione delle aree in cui vengono eseguiti i test e i valori di illuminamento e luminanza consentiti. La quarta parte contiene le condizioni e le procedure di misurazione dei parametri di qualità fotometrica degli impianti di illuminazione stradale, ovvero i parametri che quantificano la loro efficienza in base alle classi sopra citate. Analogamente alle misurazioni nelle postazioni di lavoro, i test di intensità dell’illuminazione stradale possono essere eseguiti con i dispositivi Sonel LXP e Sonel MPI-540-PV, MPI-540 e MPI-530-IT.

Quando le spese per l’energia attiva diminuiscono e quelle per l’energia reattiva aumentano

Occorre ricordare che il consumo ridotto di energia attiva quando si utilizzano sorgenti LED non è l’unico elemento che influisce sulle bollette dell’elettricità. Quando l’illuminazione viene modernizzata sostituendo la soluzione tradizionale con una a led, i contatori elettrici noteranno l’aumento della generazione di potenza reattiva capacitiva. Questo è molto importante, in quanto i regolamenti dei rivenditori di energia in vigore nel paese specifico possono addebitare ai consumatori la sua generazione e trasmissione alla rete elettrica! Al contrario, la generazione di potenza reattiva induttiva diminuirà.

Per ridurre o quasi eliminare la generazione di potenza reattiva capacitiva, si raccomanda l’uso di banchi di condensatori o di reattanze. Altre soluzioni sono i sistemi intelligenti di controllo della potenza reattiva, come i compensatori, che, sulla base delle letture attuali della potenza reattiva, utilizzando algoritmi di calcolo e il funzionamento dei loro componenti, apportano modifiche ai parametri di qualità della rete. Questo ha un effetto molto buono e influisce direttamente sui carichi di potenza reattiva. Per selezionare correttamente un banco di condensatori, una reattanza o un compensatore, si deve effettuare un audit energetico utilizzando degli analizzatori di qualità dell’energia. Sonel S.A. dispone di un’intera serie di analizzatori denominati PQM, nonché di contatori multifunzione MPI con un modulo analizzatore, che consentono di eseguire questa operazione in modo affidabile. Sulla base dei risultati ottenuti, il software Sonel Analysis 4 fornisce una visione completa della situazione e permette di selezionare le soluzioni adeguate per soddisfare le esigenze individuali.

Sommario

Le aziende, le autorità locali o i proprietari di case che devono affrontare l’aumento dei costi dell’elettricità devono adottare misure preventive adeguate. Una di queste misure è il retrofit dell’illuminazione. I tipi tradizionali di sorgenti luminose vengono sostituiti da soluzioni basate sulla tecnologia LED, che è meno dispendiosa dal punto di vista energetico e allo stesso tempo offre un’esperienza visiva con maggiore flessibilità. Come ogni cambiamento, anche questo ha effetti sia positivi che negativi, ma quelli positivi sono molto più numerosi.

La decisione di effettuare un retrofit deve basarsi su una ricerca preliminare e un audit energetico, in modo che la soluzione scelta sia la più adatta alle esigenze e allo stesso tempo soddisfi l’obiettivo previsto: ridurre le spese per l’elettricità. Sonel S.A. offre strumenti che, grazie alle loro capacità di misurazione in ogni fase del retrofit, supporteranno il lavoro di tutti gli interessati: i progettisti di soluzioni, gli appaltatori e i consumatori. Scegliere il dispositivo giusto e sapere come utilizzarlo correttamente assicura che il retrofit completo del sistema di illuminazione venga eseguito correttamente.

Autore: Adam Szczepanik, Sonel S.A.

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