Con i LED non si risparmia…anzi! Un anno dopo (Ottobre 2010).

Quasi un anno fa (nel Novembre 2009), Cielobuio pubblicava l’articolo: “Con i LED non si risparmia…anzi” (clicca qui per leggere l’articolo). Nel testo era riportato un confronto tra i costi degli apparecchi LED e quelli tradizionali. A Settembre 2010 il NLPIP (National Lighting Product Information Program) ha pubblicato un nuovo articolo sull’argomento dal titolo “Specifier Reports: Streetlight for collector roads” (clicca qui per scaricare l’articolo) che giunge esattamente alle stesse conclusioni pubblicate da Cielobuio un anno fa, cioè che: comparando il costo del ciclo di vita degli impianti a tecnologia emergente (LED ed induzione) con quelli tradizionali (sodio ad alta pressione e alogenuri metallici), risulta che il costo degli impianti tradizionali è nettamente inferiore.

Lo studio eseguito dal NLPIP consiste in un’approfondita analisi di costo del ciclo di vita di 14 differenti tipologie di impianti per l’illuminazione di un tratto di strada urbana di 1,6 km.

In seguito a questa pubblicazione, il NLPIP ha ricevuto una risposta critica da parte del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Il PNNL gestisce il programma GATEWAY per conto del US Department of Energy (DOE). Il programma GATEWAY prevede la realizzazione di impianti pilota di illuminazione a LED al fine di testare ed esporre la tecnologia. I risultati dei “case studies” analizzati dal PNNL sono tutti più o meno favorevoli alla tecnologia LED. Nella risposta inviata al PNNL (che è possibile scaricare qui) il NLPIP scrive in maniera molto precisa e circostanziata, elencando punto per punto tutti i motivi per cui ritiene che i risultati conseguiti dal PNNL siano poco attendibili o errati. Ad esempio, si legge nella risposta, non è stato tenuto conto della luce ambiente già presente nell’area di studio, sono stati paragonati impianti LED che illuminano la metà degli impianti al sodio che andavano a sostituire (e di conseguenza il costo degli impianti LED è risultato inferiore), in alcuni casi è stata utilizzata un’analisi matematica non appropriata ai dati proposti.

E’ interessante notare che il NLPIP è un programma amministrato dal LRC (Lighting Research Center – uno fra i più autorevoli organismi mondiali su questa tematica) e che per assicurare la propria obiettività, non accetta finanziamenti dai costruttori di impianti di illuminazione. Ha alcuni sponsor, fra questi LRC e la US EPA (l’agenzia governativa degli Stati Uniti per la protezione dell’ambiente).

 Per l’analisi in oggetto, il NLPIP ha acquistato, tra il Luglio e l’Ottobre del 2009, 4 impianti al sodio ad alta pressione (High Pressure Sodium – HPS), uno ad induzione, 8 a LED (Light Emitting Diode) ed uno ad idruri metallici (PSMH – Pulse Start Metal Halide). In base alle caratteristiche di ogni impianto, ha determinato quanti lampioni servissero ad illuminare un dato tratto di strada rispettando dei valori indicati di illuminazione.

La strada scelta per la simulazione è una via urbana di medio traffico, con negozi e rischio medio di conflitto con i pedoni. La via in esame ha una larghezza di 14,6 metri. Si tratta di una tipica via cittadina, di collegamento tra le zone residenziali locali e le grandi arterie di comunicazione (tangenziali, autostrade).

Per scegliere quali impianti di illuminazione acquistare, il NLPIP ha sottoposto un questionario agli addetti ai lavori per capire quali fossero gli impianti più utilizzati o di maggior interesse, sia tra quelli tradizionali che tra quelli emergenti. In base ai risultati del questionario ed alle norme di illuminazione per il tipo di strada scelto, sono state individuate le marche ed i modelli da acquistare. Tutti i modelli acquistati sono (almeno sulla carta): full cutoff, classe laterale di tipo III e classe verticale media secondo la classificazione IES (Illuminating Engineering Society). Sempre attraverso un questionario, sottoposto agli addetti ai lavori, il NLPIP ha individuato le principali caratteristiche che deve avere l’illuminazione della strada presa in esame. I criteri di attenzione principali risultanti dall’indagine sono stati la sicurezza e l’abbagliamento. In base a queste analisi, il NLPIP ha stabilito che l’illuminazione avrebbe dovuto rispondere ai criteri dello standard ANSI/IESNA RP-8-00 (R2005): American National Standard Practice for Roadway Lighting (fra gli altri, 9,7 lux di illuminazione media a terra e 0,6 cd/m2 di luminanza media a terra).

Il NLPIP ha fatto eseguire da un laboratorio indipendente dei test fotometrici su tutti e 14 gli impianti in esame. Dai risultati è emerso, fra l’altro, che non tutti gli impianti rispondevano in pieno ai requisiti ottici richiesti (solo uno era full cutoff, classe verticale media, tipo III). Analizzando le curve fotometriche con un software appropriato (AGi32 ver.2.04) è stato in fine calcolato il numero di lampioni necessari per illuminare rispettando i criteri dello standard RP-8. E’ stata considerata un’altezza dei pali pari a 8,2 m e sono stati analizzati due differenti layout: uno con i lampioni posti solo su un lato della strada, l’altro sfalsato con lampioni su entrambi i lati della strada. Per la simulazione non è stata considerata la luce di fondo tipicamente presente in un ambiente urbano ma difficilmente ripetibile durante un test.  Data la presenza di luce parassita che fuoriesce dagli impianti non perfettamente full cutoff, questa è stata eliminata dall’analisi per non alterare i risultati.

Passiamo dunque ai risultati. Per quanto riguarda le distanze, si vede che in media gli impianti a LED e quello ad induzione devono essere installati ad interdistanze pari alla metà rispetto agli impianti tradizionali (cioè bisogna installare un numero doppio di pali!), sia nella configurazione singola che in quella sfalsata a quinconce (si veda la tabella a pag.12 del documento originale). Dal punto di vista del consumo energetico, solo due impianti a LED su otto risultano consumare meno del migliore al sodio. In generale, i migliori (energeticamente parlando) impianti a LED e al sodio si equivalgono. C’è però una grande variabilità dei valori di consumo degli impianti a LED: quello più energivoro consuma più del doppio di quello più efficiente.

I risultati più interessanti però, sono quelli dell’analisi economica. E’ stato considerato un tempo di vita dell’impianto di 27 anni e 4200 ore di accensione all’anno (per un totale di 113400 ore). Analizzando i dati (si veda la tabella a pag.16 del documento originale) appare subito evidente che sono i costi iniziali dell’impianto a giocare un ruolo decisivo. Anche considerando l’ipotesi che gli impianti a LED non necessitino, in 27 anni, di sostituzione delle lampade, il loro costo rimane comunque sempre più elevato degli impianti HPS (in alcuni casi è il doppio). Se i LED necessitassero anche solo una sostituzione delle lampade in 27 anni, il loro costo arriverebbe, in alcuni casi, a superare il triplo degli impianti tradizionali. Da notare, come ovvio, che anche negli impianti a LED sono stati considerati i costi di manutenzione ordinaria (pulizia delle ottiche o dei vetri).

A titolo di esempio, nelle due immagini che seguono, è possibile vedere un tratto di strada illuminato in modo uniforme con impianti al sodio ed un tratto di strada illuminato con impianti a LED. Anche se il confronto è solo indicativo, si vede subito la differenza tra un impianto ben realizzato che illumina in maniera uniforme ed uno che illumina in modo non uniforme. Per avere lo stesso tipo di uniformità del sodio, si sarebbe dovuto, quantomeno, raddoppiare il numero dei lampioni LED.

  Illuminazione uniforme al sodio HP

Figura 1: illuminazione uniforme al sodio ad alta pressione.

 Effetto spot illuminazione LED

Figura 2: illuminazione a “macchia di leopardo” di un impianto a LED.

 Le analisi svolte da Cielobuio e dal NLPIP riportano inequivocabilmente come la tecnologia LED sia ancora troppo immatura per sostituire gli impianti tradizionali. Costi iniziali, tipo di emissione luminosa e qualità dell’ottica sono i principali aspetti che devono essere migliorati per rendere l’illuminazione allo stato solido una reale alternativa agli impianti tradizionali.

Francesco Giubbilini (BMP) – 21/10/2010

Commenti chiusi

  • CieloBuio su Facebook

    Facebook By Weblizar Powered By Weblizar