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PremessaPremessa
Nei sistemi di illuminazione pubblica di distretti
energetici (tratte stradali, centri commerciali, centri di
attività terziarie, etc.) l’illuminamento richiesto nelle ore
serali e nelle ore notturne non è lo stesso.
Mantenere lo stesso livello di illuminamento causa
sprechi energetici non ripagati da vantaggi concreti.
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PremessaPremessa
possibilità di alimentare le tratte di illuminazione con
sistemi di controllo attivo;
gestione ottimale del sistema locale in relazione alle
specificità del distretto ed alle condizioni di illuminazione
naturale.
Esistono ampi margini per contenere il consumo energetico
da illuminazione pubblica attraverso la riduzione del flusso
luminoso in ottemperanza alle vigenti norme, legati alla :
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Principi della visionePrincipi della visione
Gli stimoli luminosi sono percepiti dai fotorecettori che
emettono impulsi nervosi, originando la sensazione
visiva.
Tipi di fotorecettori:
coniconi: soglia di eccitazione elevata, sensibili al
colore (visione fotopica visione fotopica o diurnao diurna)
bastoncellibastoncelli: elevata sensibilità, mancanza dell’informazione
colore (visione scotopicavisione scotopica o crepuscolare)
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Principi della visionePrincipi della visione
La soglia della visione scotopicascotopica è una decade più bassa
di quella fotopica.
Con la visione scotopicascotopica possono verificarsi più
facilmente fenomeni di abbagliamento.
La sensazione visiva è fondamentalmente legata al contrasto
fra due luminanze; si può definire un indice di contrasto:
s
so
L
LLi
Lo = Luminanza oggetto; Ls= Luminanza sfondo
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Principi della visionePrincipi della visione
La visione è quindi l’effetto sensoriale generato
dalla luce sull’organo visivo.
I principali parametri che la caratterizzano sono:
adattamento visivo
contrasto
abbagliamento
acuità visiva
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Isteresi della visioneIsteresi della visione
Velocità di adattamento della visione
alle diverse condizioni ambientali:
circa 7 minuti per i coni;
circa 1 ora per i bastoncelli.
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Confort visivoConfort visivo
Una buona visione si ottiene con:
una sufficiente illuminazione dello spazio da
visualizzare;
una luminanza dell’ambiente compatibile con quella
del fondo;
l’assenza di sorgenti luminose che creino
abbagliamento.
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Limiti della visibilitàLimiti della visibilità
Il sistema visivo è in grado di elaborare immagini aventi
intensità luminose in un esteso intervallo di valori
(1:100.000).
Ciò, unito alle caratteristiche di sensibilità dei fotorecettori,
fa sì che ad una consistente variazione di luminosità non
consegua una elevata variazione della percezione visiva.
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Limiti della visibilitàLimiti della visibilità
In mancanza di fonti luminose che recano fastidio alla
visione (assenza di luce crepuscolare, insegne di negozi
spente, etc.) LA BUONA VISIONE SI OTTIENE ANCHE LA BUONA VISIONE SI OTTIENE ANCHE
CON UNA RIDOTTA ILLUMINAZIONE ARTIFICIALECON UNA RIDOTTA ILLUMINAZIONE ARTIFICIALE
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FinalitàFinalità
L’apparecchiatura LUCE mira ad aumentare l’efficienza dei
sistemi di illuminazione attraverso l’ottimizzazione
dell’alimentazione delle lampade e la gestione intelligente
dell’intero sistema di illuminazione, favorendo:
un sensibile contenimento dei consumi elettrici consumi elettrici
l’incremento della qualità del servizioservizio
l’aumento della vita mediavita media delle lampade e la
conseguente riduzione dei tempi di manutenzione.tempi di manutenzione.
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Principio di funzionamentoPrincipio di funzionamento
L’alimentazione alle lampade
è fornita da “moduli di
potenza” diversificati,
costituiti da trasformatori di
corrente opportunamente
governati.
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Principio di funzionamentoPrincipio di funzionamento
La tecnologia utilizzata consente di ottenere incrementi (o
decrementi) minimi di tensione del valore desiderato in
base al numero di trasformatori quadripoli utilizzati:
il numero di steps ottenibili è 3n, essendo n il numero dei
trasformatori.
Per esempio:
3 trasformatori 27 regolazioni
4 trasformatori 81 regolazioni
5 trasformatori 243 regolazioni
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RisultatiRisultati
Ciascun modulo può dare un contributo additivo, o
sottrattivo o nullo.
Questa gestione consente una maggiore precisione della regolazione della luminosità e una drastica riduzione di elettrosmog.
Per la realizzazione dell’apparecchiatura L.U.C.E., sono
previsti 3 “moduli” perché 27 regolazioni sono
sufficienti alla funzione desiderata.
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RisultatiRisultati
I servizi di illuminazioni sono interamente programmabili in
funzione delle esigenze.
RISPARMIOENERGETICO
OTTIMIZZAZIONESERVIZIO
RIDUZIONEINQUINAMENTO
LUMINOSO
AUMENTO VITA MEDIA
LAMPADE
REGOLAZIONE E STABILIZZAZIONE
LUMINOSITÀ
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Algoritmo di processoAlgoritmo di processo
Le regolazioni della luminosità sono gestite da un micro-
controllore e da vari programmi predefiniti scelti secondo le
diverse applicazioni (posizione strada, classe strada, ecc.)
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Algoritmo di processoAlgoritmo di processo
Il microcontrollore è asservito al blocco ricognizione effemeridi
solari che scandisce la lettura delle locazioni di memoria in cui
sono presenti i programmi di illuminazione.
Ricognizione
effemeridi
solari
Banco di
memoria
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Algoritmo di processoAlgoritmo di processoL’apparecchiatura prevede:
l’ottimizzazione della luminosità tramite le informazioni fornite da sensori esterni;
l’acquisizione e registrazione dei dati del servizio prestato.
Ingresso
analogico
e digitale
Banco di
memoria
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Analisi economicaAnalisi economica
Condizione di riferimento: tratta di illuminazione stradale e perimetrale del CR ENEA Casaccia (anno 2005); ipotesi assunte:
costo energia medio ponderato in funzione delle ore di funzionamento per ciascuna fascia;
periodo medio di funzionamento: 11,35 ore giornaliere;
costo unitario apparecchiatura nell’ipotesi di produzione di piccola/media serie (inferiore di circa il 25%);
vita media apparecchiatura: 10 anni;
apparecchiatura trifase da 30 KW
valutazione risparmio TEE ai sensi dei D.M. 20 luglio 2004.
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Analisi economicaAnalisi economica
Dati CR ENEA Casaccia
Ore funzionamento medio (h/g) 11,35
Costo unitario medio ponderato (€/kWh) 0,06463
Consumo annuo (kWh/a) 124.282,50
Spesa annua energia elettrica (€/a) 8031,85
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Analisi economicaAnalisi economica
Dati stimati mediante il sistema L.U.C.E.
Costo apparecchiatura (€) 6500
Percentuale energia elettrica risparmiata 30%
Consumo annuo (kwh/a) 86.998
Spesa annua energia elettrica (€/a) 5.515
Risparmio (€/a) 2.363,72
Tempo di pay-back (a) 2,7
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ConclusioniConclusioni
L.U.C.E.:
consente risparmi energeticirisparmi energetici maggiori del 30%;
riduce l’impatto ambientale;
limita gli interventi di manutenzione;
ammortizza il suo costo in circa 3 anni di utilizzo.
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ConclusioniConclusioni
I sistemi attualmente presenti sul mercato fanno uso
di trasformatori multi-uscita o di trasformatori
abbinati a variac motorizzati, ove gli azionamenti
sono demandati a relè elettromeccanici.
L’apparecchiatura L.U.C.E., basata sul sistema
illustrato, consente la regolazione della luminosità
senza distorcere apprezzabilmente la forma d’onda
della corrente che fluisce nelle lampade, limitando
l’emissione di disturbi elettromagnetici.
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ConclusioniConclusioniVa considerato, inoltre, che nel sistema in questione
gli azionamenti avvengono in tempi rapidi e senza
l’usura di organi elettromeccanici.
La peculiarità della tecnologia proposta è
quella di costituire una valida alternativa ai
sistemi attuali utilizzati per la regolazione
remotizzata di una sorgente di alimentazione
in alternata.
A titolo di esempio, essa può essere utilizzata per
sostituire variac motorizzati, per controllare a
distanza sottostazioni fornitrici di energia, etc.
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UTS Fonti rinnovabili e Cicli Energetici InnovativiGruppo Supervisione e Controllo di Sistemi Energetici
Sistema L.U.C.E.
(Light Using Capful Energy)ottimizzazione dei sistemi di illuminazione pubblica
Sistema L.U.C.E.
(Light Using Capful Energy)ottimizzazione dei sistemi di illuminazione pubblica
Massimo PresaghiMassimo Presaghi
Giovanni PuglisiGiovanni Puglisi
Francesco RomanelloFrancesco Romanello
Simonetta FumagalliSimonetta Fumagalli
Giuseppe LeonardiGiuseppe Leonardi
Vincenzo IacoboniVincenzo Iacoboni
Michele SicaMichele Sica
C.R. ENEA Casaccia: C.R. ENEA Ispra: SISTEMA S.r.l.
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