1

2

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.