Presentazione Prof. Di Fraia. 26 maggio …...L. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento,...

L. Di Fraia Università di Napoli “Federico II” Delegato AIDI Campania

Benevento, 26 maggio 2005

SOFTWARE s.r.l. www.pubblicailluminazione.it

AIDICattedra di illuminotecnica –

ASSOCIAZIONE ITALIANA DI ILLUMINAZIONE Università di Napoli “Federico II”Delegazione Campania

Pubblica Illuminazione

Sommario

L. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento, 26 maggio 2005

Importanza della P.I.Normative

Ammodernamento energeticoESCoIndagini 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


Normative

Pubblica illuminazione



PUBBLICA ILLUMINAZIONE Norme

2. Norma UNI 10439/2001: Requisiti illuminotecnici delle strade con traffico motorizzato

3. Norma UNI 10819/1999: Inquinamento luminoso

1. UNI EN 13201/2004: Road Lighting

4. Legge Regione Campania del 25/7/2002 (contenimento dell'inquinamento luminoso e del consumo energetico da illuminazione esterna)


6. UNI EN 40 Requisiti di sicurezza pali per illuminazione pubblica (entrata in vigore dal 1 febbraio 2005)

5. Pubb. CIE 154/2003: The maintenance of outdoor lighting systems

7. Norma CEI 64-8, sezione 714: Impianti elettrici di pubblica illuminazione (in vigore dal 1 giugno 2005)

PUBBLICA ILLUMINAZIONE Norme

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.L. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento, 26 maggio 2005


Principali azioni di ammodernamento energetico e gestionale di un impianto esistenteImpianto a norma (UNI 10439/01 o UNI EN 13201/2004)

rifasamentosostituzione 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 esamesostituzione completa dell’impianto con altro progetto ottimizzato (minimo costo complessivo)adozione di una strategia di manutenzione ottimizzataimpiego di sistema telecontrollo automatico e telecomando (a onde convogliate, bus, etc)


Impianto non a norma

Azioniadeguamento alla norma +

ammodernamento energetico


Valutazione economica dell’intervento :rapporto costo/beneficio

costo: costo annuo dell’impiantobeneficio:

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 beneficiper 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)

Eseguire interventi di ammodernamento che “mandano” fuori norma l’impianto


Occorre prima mettere a 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


Ammodernamento impianto

Utente

Capitale di terzi(ESCo)

Vantaggio economico (differenza tra costo gestione

prima dell’investimento e dopo l’investimento)

Interventi di ammodernamento



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


diagnosi energetica dell’impianto

Principali fasi iniziali operative di una ESCo

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 progettareinterventi ottimali



Possibile composizione di una ESCo:

imprenditori

professionistiproduttori e/o operatori commercialibanchealtri

Conclusioni

Il ricorso alle ESCofavorisce la realizzazione di

interventi per migliorarne l’efficienza energetica e di gestione degli impianti

e, spesso, per riportarli a norma

Impianti esistenti


In corso di studio la

possibilità di ricorrere a

tecniche ESCo o di PF

per la realizzazione di

nuovi impianti innovativi

Conclusioni


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 territorioL. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento, 26 maggio 2005

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/m2 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= 0.53L. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento, 26 maggio 2005

Interventi :

ottimizzazione del piano di manutenzione

Battipaglia

sostituzione app. illuminazione

riassetto dei parametri geometrici (b,t)

regolazione del flusso luminoso entro i limiti della norma UNI 10439

Payback : ? 5 anni per km di strada

altri interventi

Impianto a norma (Lm=2cd/m2 Uo=0.4 Ue=0.77 TI=7%)


Rivisitazione dell’impianto di pubblica illuminazione esistente

di viale S. Francesco (Nocera Inf.)

Rivisitazione dell’impianto di pubblica Rivisitazione dell’impianto di pubblica illuminazione esistente illuminazione esistente

di viale S. Francesco (di viale S. Francesco (NoceraNocera InfInf.).)Gruppo 20Gruppo 20

Giordano Domenico 44/55Giordano Domenico 44/55Nervo Gaetano 44/1442Nervo Gaetano 44/1442Ruotolo Vincenzo 44/1000Ruotolo Vincenzo 44/1000

Anno Accademico 2003Anno Accademico 2003--20042004

Università degli Studi di Napoli “Federico II”

Facoltà d’Ingegneria

Cattedra di Illuminotecnica

Prof.Prof. Ing.Ing. Luciano Di FraiaLuciano Di Fraia

Impianto esistenteImpianto esistente

4 4 8 8

70 W70 W150 W150 W

Decostyle1Decostyle1Decostyle2 Decostyle2

78782239392020BifilareBifilare

affacciataaffacciata

HH(m)(m)

LampadeLampadeTipo Tipo App.App.NrNr

App.App.AppApp//palopalo

NrNrpalipali

InterdInterd..(m)(m)

DispDisp..

Soluzione propostaSoluzione proposta

8 8 70 W70 WDecostyle1Decostyle139391139392020BifilareBifilare

affacciataaffacciata

HH(m)(m)

LampadeLampadeTipo Tipo App.App.NrNr

App.App.AppApp//palopalo

NrNrpalipali

InterdInterd..(m)(m)

DispDisp..

Costi energetici e di manutenzione annui = 3723€/anno

Costi energetici e di manutenzione annui = 1354€/anno

Impianto a norma

Risparmio = 2369€ Payback: 5 mesi

Rivisitazione del progetto dell’impianto di illuminazione stradale di Via G. Matteotti a S. Giorgio a Cremano

Rivisitazione del progetto dell’impianto di illuminazione Rivisitazione del progetto dell’impianto di illuminazione stradale di Via G. Matteotti a S. Giorgio a Cremanostradale di Via G. Matteotti a S. Giorgio a Cremano

Gruppo 5Gruppo 5

AscioneAscione CiroCiro MatMat. 44/1046. 44/1046De Rosa RosarioDe Rosa Rosario Mat. 44/736Mat. 44/736Piccolo FrancescoPiccolo Francesco MatMat. 44/1045. 44/1045

Anno Accademico 2003Anno Accademico 2003--20042004

UUNIVERSITÀNIVERSITÀ DEGLIDEGLI SSTUDITUDI DI DI NNAPOLIAPOLI FFEDERICOEDERICO IIIIFacoltà di ingegneria Facoltà di ingegneria

Corso di IlluminotecnicaCorso di Illuminotecnica

Prof.Prof. Ing.Ing. Luciano Di FraiaLuciano Di Fraia

0,30,313,013,00,50,50,40,44,24,215,515,500--0,20,26,26,2

SRSRTI %TI %UUllUU00LLmm

[cd/m[cd/m22]]s s

[m][m]??[[°°]]

b b [m][m]

H H [m][m]

Impianto esistenteImpianto esistenteapparecchio NERI, lampada HPS da 250 Wapparecchio NERI, lampada HPS da 250 W

Impianto fuori normaImpianto fuori norma

1002100233003300

Costo Costo manutenzione manutenzione

[€/anno][€/anno]

Costo Costo energetico energetico


Soluzione propostaSoluzione propostaapparecchio NERI, lampada HPS da 100 Wapparecchio NERI, lampada HPS da 100 W

0,50,57,77,70,50,50,50,51,41,415,515,500--0,20,27,57,5

SRSRTI %TI %UUllUU00LLmm

[cd/m[cd/m22]]s s

[m][m]??[[°°]]

bb[m][m]

H H [m][m]

99

PayPayBack Back [mesi][mesi]

22562256

Risparmio Risparmio [€/anno][€/anno]

7267261320132016941694

Costo Costo manutenzione manutenzione


Costo Costo energetico energetico


Costo Costo interventointervento

[€][€]

Valutazioni economiche effettuate sulla base di costi desunti dai cataloghi dei costruttori, dal Prof. Di Fraia e da ditte di installazione

Impianto a norma

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 larghezza carreggiata: 21 m

MF = 0.8 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 Payback

time

m m ° m cd/m2 € € €

10,5 1 17 27,5 1,5 0,6 0,8 3,0 0,2 112556 1651 12597 3 anni

Bretella Larghezza carreggiata: 17.5 m

MF = 0.8 Lunghezza strada: 1000 m

Apparecchio di illuminaz.: 1212 Disano Aprica, Lampada: HPS 150 W

Apparecchio di illuminaz.: 1136 Disano Sella 2, Lampada: HPS 250 W

H B ? D Lm U0 Ul TI% Rn% Ci Cm/a Ce/a Payback

time m m ° m cd/m2 € € €

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





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 Natalerelatore 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


Analisi impianti esistentiInformazioni inerentiall’impianto esistenteUfficio tecnico Comune di Sepino

Rilievi aereofotogrammetriciCentro di ricerca cartografica regione Molise

Rilievi in loco

CONFIGURAZIONE IMPIANTISTICA ATTUALE


ANALISI TECNICALarghezza della strada

Tipologia della pavimentazione stradale

Altezza dei centri luminosi

Sporgenza sulla carreggiataInclinazione sulla carreggiata

Interdistanza

Sbraccio

N° centri luminosi

Disposizione

Tipo e potenza della lampada

Tipo di apparecchio di illuminazioneTipologia della strada secondo EN12464-1/2003Tipologia della strada secondo UNI 10439/2001

Per ogni impianto sono stati identificati i seguentiparametri:


Quadro riassuntivo

Numero di impianti in esame: 10Numero di centri luminosi: 258Lampade: Vapori di mercurio, 80-125 W Tipo di apparecchio di illuminazione: non notoInterdistanze: varie


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

ILLUMINOTECNICAProf. 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. 44/1321Saccone Dario mat. 44/1332Sorrentino Gianpaolo mat. 44/1098

Impianto EsistenteImpianto EsistenteApparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, Apparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, lampada Philips SON PLUS 100Wlampada Philips SON PLUS 100WImpianto a normaImpianto a norma

164.70.740.741.0928.5008.5

Rn %TI %UlU0Lm

[cd/m2]s

[m]?[°]

b[m]

H [m]

2509

Costo Totale

Gestione [€/anno]

11051404

Costo manutenzione

[€/anno]

Costo energetico

[€/anno]


Soluzione propostaSoluzione propostaApparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, Apparecchio SGS 203/100 B POS 5 TO, lampada Philips SON PLUS 100Wlampada Philips SON PLUS 100W

449.50.770.411.0036.5008.5

Rn %TI %UlU0Lm

[cd/m2]s

[m]?[°]

b[m]

H [m]

1006.12

Risparmio [€/anno]

7.2

PayBack [anni]

406.5710967336.89

Costo manutenzione

[€/anno]

Costo energetico

[€/anno]

Costo intervento proposto

[€]


Ammodernamento energetico e gestionale dell’impianto di pubblica illuminazione

Proposta vincitrice:

Project Financing - Caso di Caserta

-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)

n.8000 centri lucegara: appalto integrato costo di gestione annuo ante intervento:

2070 milioni


Risultanze

Offerte troppo diverse tra loro (occorre migliorare il capitolato)

Necessità di verificare i risultati della gestione (l’Amministrazione ha nominato un collaudatore anche per il contratto di manutenzione)

Esperienza di Caserta

Ammodernamento energetico eseguito senza verificare la conformità alle norme


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 consoftware speciali


Esempio di software di ottimizzazione del progetto

Dati di ingresso


Dati di ingresso


Esempio di software di ottimizzazione del progetto

Presentazione dei risultati


Importanza dell’ottimizzazione

Progettista esperto:

0.94.20.90.81.015.520°0.59

SRTI %UlU0Lmcd/m2

sm

?bm

Hm

Sopt > 1.6 · Stipica

Soluzione ottimale:

0.65.10.50.61.0 25.55°08

SRTI %UlU0Lmcd/m2

sm

?bm

Hm


Confronto tra la soluzione di un progettista esperto e quella ottimale

L’ottimizzazione del progetto di un impianto consente

di abbattere drasticamente i costi di impianto e di gestione

Conclusioni


Manutenzione


Piano di manutenzione:

obbligatorio(DPR 554/99, art 40)


Importanza della manutenzione:


incide sul dimensionamento dell’impiantomantiene in efficienza l’impianto

sicurezza stradale

Luminanza media (cd/m2) Visibilità (%)

1 75

0.75 25

0.5 10


Manutenzione e sicurezza stradale

Strategia di manutenzione spessoadottata :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 degliapparecchi 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 puòfare 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


equilux mantenuti

Strategia innovativa di manutenzione:


(fonte CIE 2004)

Confronto tra piani di manutenzione ottimali equintervallo e equilux

MF=0.8Costo annuo/ centro luce

equintervallo equilux

36 30


gestione automatica e a distanzadell’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.)

Gestione


Strategie moderne di gestione

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


D.M. 20/07/04 (Risparmio energetico e sviluppo fonti rinnovabili)

(DM 24/4/01: abrogato)

Diagnosi energeticaProgettazione degli interventiSoggetti attuatori: ESCo, altriCertificati bianchi (TEE) (rilasciabili anche da ESCo), di valore pari alla riduzione dei consumi

Quadro normativo attuale sull’efficienza energetica


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

DM 20/7/04


I TEE rendono ancora più vantaggiosi gli interventi di miglioramento energetico

Payback senza TEE: investimento/risparmio annuo

Esempio (banale):sostituzione lampade incandescenti con lampade fluorescenti compatte:

payback senza TEE: 1,3 apayback con TEE: 1a

Payback con TEE: investimento/(risparmio annuo + valore del TEE)


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


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 paybackdell’intervento

DM 20/7/04

L. Regione Campania n. 12 del 25/07/2002

(Inquinamento luminoso)


Sintesiart.1 (Finalità)

riduzione dei consumi di energia elettrica

prevenzione inquinamento luminoso (emissionedi luce verso la volta celeste)

miglioramento della sicurezza stradale

valorizzazione dei centri urbani e dei beni culturali e architettonici della Regione Campania

Legge Regionale 12/2002


art.4, art 7 (Requisiti)

efficienza luminosa lampade: ? 90 lm/W

rendimento alimentatori: ? 90 %

rendimento ottico app. illuminaz.: ? 90%

illuminazione stradale: valori minimi norma UNI 10439/2001(ora UNI EN 13201/04)

flusso luminoso verso l’alto: 0

fattore di utilizzazione ? 0.4


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


CollaudoL. Di Fraia, “Pubblica Illuminazione”, Benevento, 26 maggio 2005

Pubblica illuminazione

Operazioni di collaudo secondo UNI 10439/2001

Adeguata precisione degli strumenti

Scostamento max in meno dai valori puntuali di progetto: 15%

Taratura degli strumenti: ogni 2 anni

Misurazione dei vari parametri illuminotecnici


Conclusioni

L’ottimizzazione dell’intervento di ammodernamento energetico e della manutenzione può consentire:

spesso, i risparmi consentono di riportare un impianto a norma a costo 0

importanti risparmi nei costi energetici e di gestione


È vantaggioso ricorrere alle ESCo

F I N E

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