Una logica .. “antismart”

Mezzanotte virtuale o risparmio virtuale?

La Smart City
La Smart City

La tecnologia LED ha portato alla ribalta dispositivi per il risparmio energetico che presentano qualche limite applicativo: una marea montante, che sta diventando uno standard negli impianti di illuminazione pubblica, laddove si installino nuovi apparecchi LED

In questo articolo partiamo dal considerare alcuni semplici algoritmi software che vengono resi disponibili nei driver dei LED, spesso perciò a costi molto bassi, che presumono di calcolare il momento indicativo in cui ci si aspetta la mezzanotte, per  consentire la regolazione del flusso luminoso mediante un programma orario preimpostato in fabbrica.

Dal momento che però non si tratta di valutazioni basate su orari reali, ma su dati indiretti, in questa sede cercheremo  di capire perché gli errori generati da questi dispositivi siano significativi.

Un altro importante aspetto critico nevralgico di questi dispositivi è quello che – una volta programmati – non possano essere facilmente riprogrammati, a meno di utilizzare apparecchiature costose per recarsi presso gli apparecchi, in quota, sperando che l’apparecchio a LED sia anche di facile apertura. (Ovvero: queste considerazioni fanno facilmente capire come la riprogrammazione sia appunto un evento virtuale, come la mezzanotte, che nessuno farà mai, e quando si legge o si dice che il dispositivo è riprogrammabile lo si fa solo per ingannare chi con conosce le problematiche e per coprire un limite reale dell’applicazione).

Un’altra limitazione apportata da questi dispositivi è quella che la difficoltà di riprogrammazione diventa impossibilità quando si dovesse – anche fra soli 10 anni – pensare di dotare l’impianto di dispositivi Smart, sia nel campo dell’illuminazione, sia in altri settori: di fatto i costi di riprogrammazione se non di sostituzione sarebbero cosi elevati da disincentivare qualunque investimento futuro, fino a quando gli apparecchi a LED non fossero completamente sostituiti.

E allora? Questa marea silenziosa di dispositivi a mezzanotte virtuale annegano di fatto ogni idea di Smart City e tutti i desideri di investimento Smart per i prossimi 10-20 anni, la vita attesa dell’apparecchio LED

I limiti del calcolo della mezzanotte virtuale

I software di calcolo della mezzanotte virtuale si basano su un semplice concetto: la mezzanotte è all’incirca a metà della notte. Basta perciò misurare quanto è durata la notte precedente e presumere che la mezzanotte sarà , a partire dall’accensione dell’impianto, dopo la metà delle ore di accensione della notte precedente. Un concetto molto efficace all’equatore, molto meno quando si sale alle nostre latitudini.

I fattori che possono disturbare questo calcolo possono essere di vari tipi:

1. Accensione e spegnimento dell’impianto con interruttore crepuscolare.

In questo caso la durata della notte può variare anche di mezz’ora da un giorno all’altro, nel caso che le condizioni meteo siano differenti. A questo si pone facilmente rimedio calcolando la durata della notte come media, ad esempio, delle durate degli ultimi 5 giorni.

Inoltre questo inconveniente non si verifica se l’accensione è comandata da orologio crepuscolare astronomico. Le variazioni di durata della notte  non sono significative se valutate in ambito di giorni vicini tra loro

2. Accensione breve.

Una manutenzione dell’impianto, un black out, possono determinare un calcolo profondamente errato, ma a questo si pone parzialmente rimedio semplicemente scartando dei valori di durata inferiori ad una certa soglia ( per esempio, inferiori alle 6 ore).

3. Collocazione geografica.

In relazione alla posizione geografica del  luogo dove sono installati gli impianti, la mezzanotte vera può variare, nell’arco dell’anno, anche di mezz’ora. I nostri software di calcolo indicano una variazione possibile, tra Bardonecchia e Otranto, di quasi un’ora. Questo significa che rispetto alla mezzanotte vera ad Otranto la mezzanotte reale sarà circa mezz’ora più tardi di quella presunta, mentre a Bardonecchia si anticiperà di mezz’ora.

4. Ora legale.

L’ora legale, che è una convenzione, non può essere presa in conto da questi software. Quindi l’algoritmo indicherà che si è a mezzanotte quando l’ora reale è l’una di notte nel periodo di ora legale. Ed a questo problema non c’è rimedio.

Si pensi a tutte le leggi regionali che obbligano alla riduzione del flusso luminoso entro una certa ora, di solito le 23 o le 24. Ebbene la legge non sarà rispettata nel periodo di ora legale se si imposta la dimmerazione alle 24.00.

Esempi di schermate per il controllo del singolo punto luce (cortesia: Reverberi Enetec)

Il risparmio è virtuale se si tiene conto delle norme e della sicurezza

Quindi i dispositivi che calcolano la mezzanotte virtuale sono piuttosto imprecisi, con il rischio di non rispettare le leggi regionali sull’inquinamento luminoso. Nei casi estremi, si può arrivare anche a 1,5 ore di differenza tra mezzanotte presunta e mezzanotte reale. Abbiamo cercato di capire le conseguenze in un giorno dell’anno, ma cosa succede quando si esamina l’anno nel suo complesso?

Bisogna innanzitutto aver chiaro che il ciclo di funzionamento di questi dispositivi è uno ed uno solo, per qualunque giorno dell’anno. La norma UNI 11248 e la norma UNI 11431 consentono la riduzione del flusso luminoso quando il traffico – rispetto al flusso di portata della strada – si è ridotto del 50% e del 75%.

Cosa succederà nel giorno della festa del Santo Patrono, nei giorni che precedono il Natale, nelle notti bianche, ed in qualunque occasione in cui il traffico è sostenuto fino a tarda ora ?

Probabilmente le condizioni per ridurre il flusso luminoso si verificheranno alle 2 o anche alle 3 di notte ( pensiamo all’estate  oppure ad una via molto trafficata come Corso Buenos Aires a Milano).

Per garantire la sicurezza in questi giorni dell’anno, dovrei impostare in fabbrica un ciclo urbano che preveda la riduzione del flusso luminoso alle 2 di notte. Ma purtroppo il ciclo impostabile è uno solo, quindi mi troverei ad avere tutte le notti una dimmerazione alle 2 del mattino. Quali risparmi in questo caso ? Il 10 % ? Potrebbe essere anche tanto.

L’amministrazione attenta al risparmio per rispettare le leggi sull’inquinamento luminoso ed avere almeno un 20% di risparmio ridurrà il flusso luminoso alle 23.00, ma poi con quale coscienza affronterà una notte bianca o un concerto affollato sapendo che gli impianti dalle 23.00 sono a metà regime?

Dispositivo per il controllo e la dimmerazione del punto luce in Radio Frequenza (courtesy: Reverberi Enetec)

La sola risposta è un controllo della regolazione con orologio calendario, e sistema punto punto, dove l’impianto sa sempre in che giorno o in che stagione si è, le centraline sono sempre in grado di tenere conto dell’ora legale, ed è possibile anche definire cicli orari diversi in funzione delle stagioni o del luogo.

Ad esempio: si potrebbe decidere di dimmerare a partire dalle 20.00 in inverno, e a partire dalle 23.00 in estate. O anche adottare un profilo di dimmerazione diverso nel corso della settimana rispetto al week end.

Alimentatori elettronici dimmerabili per lampade a scarica: il cuore dello Smart Lighting
Alimentatori elettronici dimmerabili per lampade a scarica: il cuore dello Smart Lighting (cortesia: Reverberi Enetec)

Se l’impianto di illuminazione è localizzato in area industriale, durante il w.e. si è sempre in condizioni di ridurre il flusso luminoso fin dall’accensione, se non ci sono lavorazioni, e sincronizzare i cicli di dimmerazione con gli orari degli uffici.

Ma la stessa cosa non è possibile con un ciclo fisso e invariabile, che non sappia distinguere i week-end dai giorni lavorativi.

Con un orologio calendario ed un sistema punto punto invece si arriva ad ottenere il 30% – 35% di risparmio, senza compromettere la sicurezza.

Troppo spesso in alcune città si sono viste applicazioni anche di alimentatori elettronici dimmerabili dotati di algoritmi per la mezzanotte virtuale: per ottenere il risparmio contrattuale si dimmerava alle 19.00 in inverno, situazione nella quale poi si verificano puntualmente incidenti o si assiste alle lamentele della popolazione, perché una riduzione del flusso del 50% è ben visibile.

Inoltre un sistema punto punto, se telecontrollato, permette anche di riprogrammare a costi minimi attraverso il software del centro di controllo i profili di dimmerazione, una opzione molto utile se non indispensabile nei casi di eventi puntuali come le notti bianche.

Una alternativa ai sistemi punto punto comandati da orologio calendario è da ricercare nella Smart City e nello Smart Lighting: un sistema che concilia la sicurezza , con un risparmio che può arrivare anche al 50%!

Installando un sistema di controllo e comando punto punto, gestito da una sonda come la LTM, si possono avere informazioni in tempo reale sulla luminanza e sul traffico e quindi regolare l’impianto in modo che solo quando ci sono le effettive condizioni che consentono la dimmerazione questa possa essere attuata.

(Paolo Di Lecce, Filippo Manfredi)

***

QUANTO É “INTELLIGENTE” UN APPARECCHIO DI ILLUMINAZIONE?

La classificazione ASSIL

ASSIL, Associazione Italiana dei costruttori di Illuminazione,  cogliendo un sempre maggiore interesse per i sistemi di telegestione, ha ritenuto opportuno affrontare la problematica con i propri associati ed ha individuato un percorso volto a dare chiarezza  agli operatori del settore.

Qual è la migliore definizione di “illuminazione urbana intelligente”? Una definizione che raccoglie molti consensi è la seguente:

“Effettiva integrazione, automatica ed ecocompatibile, di sistemi fisici, digitali e sociali per garantire la migliore illuminazione, sicurezza ed interoperabilità in ogni situazione. Il sistema di illuminazione intelligente potrebbe integrarsi o interfacciarsi  con altri sistemi intelligenti come smart building, smart city o smart grid”.

Gli ambiti all’interno dei quali opera questo tipo di illuminazione sono:

Telecontrollo: Trasmissione, dalla periferica al computer del Centro di Controllo, dei dati e degli stati di funzionamento dell’impianto (monitoraggio dei parametri funzionali)

Telecomando: Programmazione, comando e regolazione a distanza delle modalità di funzionamento di un impianto tramite un adeguato software installato presso un Centro di Controllo

Telegestione: Insieme delle funzioni di telecontrollo e telecomando tramite un unico software di gestione.

Centro di Controllo: PC o server, installato anche a grande distanza dagli impianti, che raccoglie e gestisce tutti i dati e le attività relative agli impianti di Pubblica Illuminazione di una città o di un quartiere tramite un applicativo Software dedicato.

Volendo classificare i vari tipi e livelli crescenti di soluzioni tecnologiche, si possono adottare le seguenti definizioni:

 LIVELLO 1 –  SISTEMA STAND ALONE

*Non comunica a distanza

*Multilivello,  in quanto modifica autonomamente i livelli di illuminazione durante la notte

*Pre-programmato in fabbrica e/o modificabile solo recandosi in sito

*L’accensione e lo spegnimento sono rapportati al ciclo giorno/notte durante tutto l’anno, modificando gli orari in accordo alle stagioni

LIVELLO 2 – TELECONTROLLO

*Multilivello, in quanto modifica autonomamente i livelli di illuminazione durante la notte

*Comunicazione unidirezionale: da periferica al Centro di Controllo. La periferica comunica al Centro di Controllo gli stati, gli allarmi e le misure;

*L’accensione e lo spegnimento sono rapportati al ciclo giorno/notte durate tutto l’anno, modificando gli orari in accordo alle stagioni

Esempio di ciclo giornaliero eseguibile da dispositivi con la stima della mezzanotte virtuale

LIVELLO 3 –TELEGESTIONE

*Comunicazione bidirezionale: la periferica comunica al Centro di Controllo gli stati, gli allarmi e le misure di ogni singolo punto luce; il Centro di Controllo può interagire con la periferia per modificare le programmazioni, le impostazioni o addirittura in real time per comandare accensioni, spegnimenti e regolazioni di luce in ogni singolo punto luce

*Multilivello in quanto modifica autonomamente i livelli di illuminazione durante la notte

*L’accensione e lo spegnimento sono rapportati al ciclo giorno/notte durate tutto l’anno, modificandogli orari in accordo alle stagioni

Smart Lighting: come i punti luce equipaggiati con dispositivi intelligenti comunicano con il quadro di alimentazione, e questo con il server del Centro di Controllo e Supervisione

LIVELLO 4 –TELEGESTIONE & INTEROPERABILITA’

*Comunicazione bidirezionale: la periferica comunica al Centro di Controllo gli stati, gli allarmi e le misure di ogni singolo punto luce; il Centro di Controllo può interagire con la periferia per modificare le programmazioni, le impostazioni o addirittura in real time per comandare accensioni, spegnimenti e regolazioni di luce in ogni singolo punto luce, tramite un software aperto e che interagisce con altri sistemi in ottica “smart city”.

*Multilivello in quanto modifica autonomamente i livelli di illuminazione durante la notte

*Interagisce in tempo reale con sensori (luce solare – meteo – traffico ecc.), per garantire la migliore illuminazione in quel momento, ovvero quella che garantisce la maggiore sicurezza e il maggior risparmio energetico

*Predisposto per consentire la trasmissione dei dati di sistemi no lighting (Wi-Fi, videosorveglianza, Gestione totem interattivi, Servizi informativi ecc.)

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UN ESEMPIO DI INVESTIMENTO OCULATO:

UN PROJECT FINANCING NEL COMUNE DI CARMIANO (LE)

Carmiano (LE). Il nuovo impianto di illuminazione ha riguardato anche il centro storico
Carmiano (LE). Il nuovo impianto di illuminazione ha riguardato anche il centro storico

Il Comune di Carmiano (LE) ha bandito una gara per l’ammodernamento degli impianti di Illuminazione Pubblica in regime di Project Financing.

L’appalto è stato vinto dalla società Berlor, una delle più attive in zona nel settore specifico.

Il progetto che è risultato vincente prevedeva  la sostituzione di 2.160 apparecchi  di illuminazione con prodotti più efficienti a tecnologia LED, tutti dotati di modulo di controllo punto punto LPL della Reverberi Enetec.

Nei 19 quadri di alimentazione sono stati installati i cosiddetti Gateway a Onde Convogliate, ovvero i dispositivi DIM, LPM, RAM che interrogano periodicamente i moduli LPL e ne comando in tempo reale il livello di illuminazione.

Uno dei 19 quadri di alimentazione installati (cortesia: Reverberi Enetec)
Uno dei 19 quadri di alimentazione installati (cortesia: Reverberi Enetec)
Smart Lighting: come i punti luce equipaggiati con dispositivi intelligenti comunicano con il quadro di alimentazione, e questo con il server del Centro di Controllo e Supervisione
Smart Lighting: come i punti luce equipaggiati con dispositivi intelligenti comunicano con il quadro di alimentazione, e questo con il server del Centro di Controllo e Supervisione
Alcuni dei nuovi apparecchi stradali a luce LED
Alcuni dei nuovi apparecchi stradali a luce LED

 

 

 

 

 

 

 

I risultati ottenuti mostrano un risparmio del 35%, superiore al 30% ipotizzato in fase di gara.

Lungo i 4 assi di accesso alla città sono installati sensori LTM di ultima generazione per la misura della Luminanza e del Traffico in tempo reale, in modo da adattare le condizioni di illuminazione a quanto effettivamente avviene in città.

Altri dispositivi per la Smart City completano l’intervento: telecamere installate in alcuni punti sensibili, Hot Spot Wifi nelle aree pubbliche di maggior pregio.

Dispositivi alimentati tutti dagli impianti di Pubblica Illuminazione, grazie ai moduli LPL che accendono e spengono le lampade sulla base di un ordine che arriva dal Gateway.

L’architettura di impianto è gestita dal Software Maestro Professional, in versione client server, con possibilità di interfaccia web per il comune.

 

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