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La riqualificazione funzionale ed energetica
dell’illuminazione del centro di Pontedera (PI)
L’obiettivo del seguente lavoro è stato lo svi-luppo di una metodologia da applicare per una riqualificazione funzionale ed energetica del-l’illuminazione stradale urbana della città di Pontedera. Il lavoro svolto, per semplicità di presentazione, è stato suddiviso in tre fasi:
Fase I. Analisi delle problematiche allo stato attuale;
Fase II. Progetto di riqualificazione; Fase III. Analisi di fattibilit`a economica
degli interventi.
Nella prima fase analizzeremo le condizioni di illuminamento delle strade di Pontedera. Si an-ticipa sin da ora che verranno riscontrate alcune criticità riguardanti i requisiti minimi di sicu-rezza e inoltre gli impianti appaiono energetica-mente inefficienti. Pertanto nella seconda fase si andranno a risolvere e/o a migliorare tali criti-cità tramite un progetto illuminotecnico, che si avvale dell’ausilio di un’analisi urbanistica di ti-po configurazionale (axial analysis), per la deter-minazione delle condizioni di traffico cittadino. Infine nella terza fase analizzeremo la fattibilità economica degli interventi proposti con una va-lutazione dei tempi di ritorno degli investimenti da effettuarsi a Pontedera.
Pontedera è una città di origine medievale che conta attualmente 29 196 residenti e la sua principale fonte di reddito deriva dal settore se-condario, essendo sviluppato il comparto me-talmeccanico con la presenza dello stabilimento della multinazionale Piaggio. L’agricoltura non è rilevante, mentre particolare sviluppo ha avuto il terziario, in quanto la città costituisce il merca-to naturale per i Comuni limitrofi della Valdera. Il nucleo abitativo principale è ubicato nel pun-to in cui il fiume Era confluisce nell’Arno ed è delimitato dai due fiumi, dal canale Scolmatore, dalla linea ferroviaria Pisa-Firenze e dalla Stra-da di Grande Comunicazione tra Firenze, Pisa e Livorno.
Fase I. Analisi delle problematiche allo stato attuale
I.1 Rilievo delle caratteristiche dell’illuminazione di Pontedera; I.2 Simulazione illuminotecnica
delle condizioni di illuminamento; I.3 Valutazione dei requisiti minimi; I.4 Analisi configurazionale; I.5 Verifica dei requisiti minimi;
I.6 Valutazione energetica degli impianti.
I.1 Rilievo delle caratteristiche dell’illu-minazione diPontedera. La prima operazio-ne effettuata ha riguardato il rilievo delle carat-teristiche dell’attuale illuminazione pubblica di Pontedera.1 In figura 1 viene illustrata la mappa della distribuzione delle varie tipologie di ap-parecchi installati, mentre nella tabella 1 segue un abaco illustrante le principali caratteristiche delle varie tipologie di apparecchi.
Figura 1. Distribuzione delle varie tipologie di apparecchi di illuminazione presenti a Pontedera.
A Pontedera sono presenti 4 837 punti luce con una potenza installata tra i 36 W e i 400 W. So-no presenti 6,04 punti luce/pro capite, dato in linea con quella che è la media italiana (6,0 punti luce/pro capite). Il costo annuo per punto lu-ce, compreso di manutenzione, è die138,17 che risulta essere leggermente superiore alla soglia
1I dati sono stati forniti in parte dall’ufficio 2° Settore:
Manutenzioni, Ambiente e Protezione Civile del Comu-ne di Pontedera e in parte ricavati in seguito a un rilie-vo in situ dell’autore delle caratteristiche geometriche di installazione degli apparecchi.
Abaco delle tipologie di apparecchi presenti a Pontedera A-1 Papp 113, 8 W φapp 7 546 lm ηapp 66 lm/W Lampada SAP Tc 2 000 K A-2 Papp 157, 1 W φapp 11 543 lm ηapp 73 lm/W Lampada SAP Tc 2 000 K A-3 Papp 114, 0 W φapp 6 700 lm ηapp 59 lm/W Lampada AM Tc 4 200 K A-4 Papp 168, 6 W φapp 11 412 lm ηapp 68 lm/W Lampada AM Tc 3 000 K B Papp 85, 0 W φapp 4 019 lm ηapp 47 lm/W Lampada SAP Tc -C Papp 116, 0 W φapp 2 430 lm ηapp 21 lm/W Lampada SAP Tc 2 100 K D Papp 158, 0 W φapp 10 897 lm ηapp 69 lm/W Lampada AM Tc 3 000 K E Papp 157, 0 W φapp 9 988 lm ηapp 64 lm/W Lampada AM Tc 3 000 K F-1 Papp 118, 0 W φapp 6 646 lm ηapp 56 lm/W Lampada SAP Tc 2 000 K F-2 Papp 166, 0 W φapp 13 194 lm ηapp 79 lm/W Lampada SAP Tc 2 000 K F-3 Papp 117, 8 W φapp 6 099 lm ηapp 52 lm/W Lampada AM Tc 4 200 K F-4 Papp 146, 0 W φapp 9 854 lm ηapp 67 lm/W Lampada VM Tc 2 000 K F-5 Papp 156, 0 W φapp 13 113 lm ηapp 84 lm/W Lampada AM Tc 3 000 K G-1 Papp 170, 0 W φapp 5 197 lm ηapp 31 lm/W Lampada AM Tc 4 200 K G-2 Papp 453, 0 W φapp 13 557 lm ηapp 30 lm/W Lampada AM Tc 4 200 K H Papp 275, 0 W φapp 12 802 lm ηapp 47 lm/W Lampada VM Tc 2 400 K LED12 Papp 168, 0 W φapp 16 270 lm ηapp 97 lm/W Sorgenti LED Tc 4 000 K LED20 Papp 49, 0 W φapp 4 029 lm ηapp 82 lm/W Sorgenti LED Tc 4 000 K LED50 Papp 112, 0 W φapp 8 923 lm ηapp 80 lm/W Sorgenti LED Tc 4 000 K
Tabella 1.Abaco con le principali caratteristiche delle varie tipologie di apparecchi installate a Pontedera.
stimata essere accettabile per una città delle sue dimensioni (e134,90). Sicuramente è molto di-stante dalla cifra di e119,3 ritenuta ottimale e quindi ha a disposizione ampi margini di miglio-ramento per la diminuzione della spesa relativa all’illuminazione pubblica. Il costo annuo dell’il-luminazione pro capite è pari ae20,18, superiore del 12% rispetto alla media italiana e alla vicina città di Pisa. In figura 2 è illustrata la distribu-zione delle potenze delle sorgenti luminose in-stallate a Pontedera e la potenza maggiormente impiegata risulta 150 W, così come evidenziato nel grafico di figura 3.
Figura 2. Potenza delle sorgenti luminose installate a Pontedera per l’illuminazione pubblica.
Potenza Numero sorgenti sorgenti <70 W 332 100 W 789 125 W 599 150 W 2 014 >250 W 1 103 Tot. 4 837
Figura 3.Ripartizione percentuale delle potenze del-le sorgenti luminose installate nell’intero territorio del Comune di Pontedera.
La diminuzione della spesa per l’illuminazio-ne pubblica potrebbe essere ottenuta, ad esem-pio, riducendo la potenza media installata, di-fatti viene ritenuta accettabile per una città della grandezza di Pontedera una potenza media di 110 W (virtuosa 100 W).2
2I costi ritenuti accettabili o virtuosi per una
cit-tà delle dimensioni di Pontedera sono tratti da: D. Bonata, Perché i costi dell’illuminazione pubblica sono co-sì alti?, articolo on-line reperibile al seguente indirizzo web: http://www.ecodallecitta.it/notizie/112660/ perche-i-costi-dellilluminazione.
I.2 Simulazione illuminotecnica delle con-dizioni di illuminamento allo stato attua -le. Conoscendo tutte le caratteristiche degli ap-parecchi installati è possibile effettuare una si-mulazione delle condizioni di illuminamento di un campione costituito da 40 strade. La simu-lazione è stata effettuata con l’ausilio del soft-ware Dialux evo modellando la geometria delle strade e la disposizione degli apparecchi lumi-nosi. Le caratteristiche illuminotecniche degli apparecchi sono state implementate nel software tramite l’ausilio di file fotometrici EULUMDAT. Le simulazioni sono state effettuate stimando i coefficienti di manutenzione sulla base della nor-mativa internazionale CIE 154.3 In figura 4 vie-ne riportato come esempio la simulaziovie-ne delle curve isocandela per la carreggiata di via Tosco-Romagnola Ovest mentre in figura 5 un render in falsi colori dell’illuminamento sulla strada.
Figura 4. Simulazione delle curve isocandela della carreggiata di via Tosco-Romagnola Ovest.
Il modello utilizzato per la simulazione è sta-to verificasta-to confrontando i valori simulati con i valori misurati in opera delle grandezze illu-minotecniche per alcune strade del campione. La differenza percentuale tra valori misurati e valori simulati è risultata essere sempre inferio-re al 15% e comunque i valori simulati appaio-no essere cautelativi rispetto quelli misurati in opera.
Figura 5. Render fotorealistico e in falsi colori del-l’illuminamento orizzontale in via Tosco-Romagnola Ovest.
I.3 Valutazione dei requisiti illuminotecni-ci minimi dettati dalla normativaCIE 115.4 Per la valutazione dei requisiti minimi occorre definire la categoria illuminotecnica di appar-tenenza della strada, sulla base di una serie di parametri che dipendono dalla geometria del-la strada, dall’ambiente circostante e dalle con-dizioni di traffico. Nella tabella 2 viene ripor-tato l’esempio della determinazione delle cate-gorie illuminotecniche per via Tosco-Romagnola Ovest.
Parametri per la categoria illuminotecnica M Vws
- Speed Moderate 0,0
- Traffic volume (I[r=n]=2, 23) Very high 1,0 - Traffic compositions Motorized only 0,0 - Separation of carriageways No 1,0 - Intersection density Moderate 0,0
- Parked vehicles Present 0,5
- Ambient luminance Moderate 0,0 - Visual guidance/ traffic control Moderate or good 0,0
6 −P Vws= 6 − 2, 5 = 3, 5 ' 3 → M3
Parametri per la categoria illuminotecnica C Vws
Speed Moderate 1,0
Traffic volume (I[r=n]= 2, 23) Very high 1,0
Traffic compositions Motorized only 0,0 Separation of carriageways No 1,0
Ambient luminance Moderate 0,0
Visual guidance/ traffic control Moderate or good 0,0 6 −P Vws= 6 − 3, 0 = 3, 0 → C3
Parametri per la categoria illuminotecnica P
Vws
pista ciclabile
Speed Low 1,0
Traffic volume (I[r=n]= 2, 23) Very high 1,0 Traffic compositions Cyclists only 0,0
Parked vehicles Present 0,5
Ambient luminance Moderate 0,0
Facial recognition Not necessary 6 −P Vws= 6 − 2, 5 = 3, 5 ' 3 → P3
Parametri per la categoria illuminotecnica P
Vws
marciapiede
Speed Very low 0,0
Traffic volume (I[r=n]= 2, 23) Very high 1,0 Traffic compositions Pedestrians only 0,0
Parked vehicles Present 0,5
Ambient luminance Moderate 0,0
Facial recognition Necessary 6 −P Vws= 6 − 1, 5 = 4, 5 ' 4 → P4
Tabella 2. Selezione delle categorie illuminotecni-che per i vari ambiti stradali di via Tosco-Romagnola Ovest.
Nota la categoria illuminotecnica di appartenen-za dei vari ambiti stradali, sulla base di tabelle contenute nella normativa CIE 115, è possibile
4CIE 115:2010, Lighting of roads for motor and pedestrian
traffic.
determinare i requisiti minimi per ciascuna stra-da. Nella tabella 3 vengono mostrati, a titolo di esempio, i requisiti minimi per i vari ambiti di via Tosco-Romagnola Ovest.
Requisiti di normativa - (CIE 115:2010)
Carreggiata - M3 Lav [cd/m2] 1,0 Uo(L) 0,4 Ul 0,6 TI [%] 15,0 Zone di conflitto - C3 Em [lx] 15,0 Uo(E) 0,4 TI [%] 15,0
Pista ciclabile - P3 Eh,av [lx] 7,5
Eh,min [lx] 1,5 Marciapiede - P4 Eh,av [lx] 5,0 Eh,min [lx] 1,0 Ev,min [lx] 1,5 Esc,min [lx] 1,0
Tabella 3. Requisiti minimi per le categorie illuminotecniche di via Tosco-Romagnola Ovest.
I.4 Analisi urbanistica configurazionale. Per la valutazione delle condizioni di traffico del-le strade del campione, invece di effettuare una dispendiosa campagna di rilievo e misurazio-ne del traffico cittadino, si è utilizzata un’analisi urbanistica configurazionale: l’axial analysis. Occorre precisare che l’obiettivo del presente la-voro è quello di andare a effettuare una pro-gettazione illuminotecnica rispondente alle ef-fettive condizioni di traffico presenti, sfruttando i risultati dell’analisi configurazionale. La me-todologia impiegata è riassumibile nei seguenti punti:
1. I movimenti dell’uomo nella città possono esse-re pesse-revisti tramite un’analisi configurazionale; 2. Un’efficiente illuminazione pubblica si deve
adattare agli effettivi livelli di traffico prevedibili in una città;
3. Il progetto dell’illuminazione pubblica può sfruttare i risultati dell’analisi configuraziona-le per riuscire ad adattarsi alconfiguraziona-le reali condizioni di utilizzo degli spazi pubblici.
La teoria configurazionale attribuisce allo spazio urbano il ruolo di matrice primaria dei fenomeni che su di esso hanno luogo. Quindi è la confor-mazione della griglia urbana a determinare la formazione delle correnti di traffico al suo inter-no e in conseguenza determina le condizioni per la localizzazione delle attività umane.
Nel movimento che anima uno spazio pubblico di un insediamento è però necessario distinguere due aliquote. Una quota del movimento (deno-minata "movimento naturale") è dovuta alla con-figurazione stessa della griglia urbana, mentre la restante quota (denominata "movimento attrat-to") è dovuta alla presenza delle attività umane insediate all’interno della città. La disposizio-ne delle attività all’interno di un centro urbano non è casuale in quanto ciascuna attività tenderà a posizionarsi nel punto in cui potrà beneficia-re dei maggiori flussi di movimento possibili e quindi ci si aspetta una maggiore concentrazione di attività nelle zone con più alti flussi di movi-mento (sono escluse le attività monopolistiche e quelle derivanti da rigidi azzonamenti).
Tra le varie tecniche configurazionali disponibi-li, si è adoperata l’axial analysis che si basa, nella riduzione della griglia urbana a sistema discreto, sull’assunzione che lo spazio urbano sia articola-to in una trama di segmenti lineari. Ogni tratarticola-to rettilineo corrisponde a un’unità elementare di percezione visiva: si ipotizza che un osservato-re percepisca lo spazio della città mediante linee rette corrispondenti alle proprie visuali prospet-tiche e che si muova guidato da esse. Operati-vamente, lo spazio urbano viene scomposto in singoli spazi convessi costituenti la convex map. La convex map viene intesa come l’insieme dei luoghi urbani di unitarietà percettiva più grandi e presi nel loro numero minore. Tramite la con-vex map si può definire l’axial map, definita come l’insieme dei segmenti (axial lines), più estesi e presi nel loro numero minore, con i quali è pos-sibile connettere reciprocamente tutti gli spazi convessi. Le axial lines non si identificano con misure geometriche ma topologiche, in quanto rappresentano le linee di vista con cui l’indivi-duo percepisce lo spazio urbano. Determinata l’axial map è possibile calcolare diverse misure (syntactic measures) che consentono di dare un va-lore quantitativo alla rappresentazione ottenuta. Tra le diverse misure calcolabili è stato utilizzato l’indice configurazionale di integrazione
globa-le I[r=n] che descrive la profondità media (mean depth) di una line rispetto a tutte le altre line del-la griglia. La profondità viene definita come del-la distanza topologica che separa coppie di lines e viene misurata come il numero di lines interpo-ste lungo il percorso più breve fra l’una e l’altra. L’indice I[r=n]viene così definito:
I[r=n]= Dt k − 1
Dt= Profondità totale di una line, pari alla somma delle
profondità rispetto a tutte le altre lines; k = Numero totale di lines del sistema.
L’axial analysis di Pontedera è stata condotta tramite l’ausilio del software Depthmap X do-po avergli fornito la griglia urbana in formato dxf e in figura 6 ne vengono riportati i risultati per l’indice I[r=n].
Figura 6. Andamento della centralità urbana per Pontedera (I[r=n]); per la rappresentazione si è utiliz-zata una scala cromatica che va dai toni freddi ai toni caldi all’aumentare della centralità.
Per la determinazione delle condizioni di traffi-co, e quindi della corretta opzione del parametro traffic volume, si è invece adoperata la tabella 4.
Traffic Volume I[r=n] Very high 2,48 - 2,10 High 2,10 - 1,71 Moderate 1,71 - 1,33 Low 1,33 - 0,95 Very low 0,95 - 0,56
Tabella 4. Suddivisione dei valori dell’indice di integrazione globale I[r=n] in cinque range per la valutazione del parametro di influenza traffic volume.
L’utilizzo dell’analisi configurazionale come strumento di supporto per la determinazione delle correnti di flusso all’interno di una città è stato analizzato e confermato in numerosi casi di studio.5 Ciò nonostante è stato comunque rite-nuto opportuno validare i risultati ottenuti con l’axial analysis, effettuando una serie di rilievi di traffico sul campione di strade. Nel grafico di figura 7 viene mostrata la correlazione tra il logaritmo dei valori medi del traffico rilevato e i valori dell’indice configurazionale I[r=n]. Come si può vedere il valore del coefficiente di deter-minazione è molto alto e prossimo quasi all’unità (R2=0, 94).
Figura 7. Correlazione tra i valori medi dell’indice di integrazione globale (I[r=n]) e il valore medio del logaritmo naturale dei dati di traffico pedonale.
È stata inoltre svolta un’indagine per verificare che la ditribuzione delle attività (che generano il cosiddetto movimento attratto) effettivamente seguisse l’andamento della centralità urbana co-sì come ipotizzato. In figura 8 si è mostrata la correlazione tra la densità delle attività insediate nelle strade del campione e il valore dell’indice configurazionale di integrazione globale. An-che in questo caso si raggiunge un alto valore del coefficiente di determinazione (R2=0, 81).
Figura 8. Correlazione tra i valori medi dell’indice di integrazione globale (I[r=n]) e i valori medi della densità delle attività insediate.
5V. Cutini, Spazio urbano e movimento pedonale. Uno studio
sull’ipotesi configurazionale, in ‘Cybergeo: European Journal of Geography, Systèmes, Modélisation, Géostatistiques’, Nr. 111, ottobre 1999, pp. 1-8.
Infine si è verificato che attualmente l’illumina-zione non segue gli indici configurazionali e che quindi non è ponderata sugli effettivi livelli di traffico. La ricerca è stata effettuata andando a ricercare una correlazione tra l’indice configu-razionale e le grandezze illuminotecniche rile-vate o simulate nei precedenti punti. A titolo di esempio viene riportata la correlazione tra la distribuzione delle potenze delle sorgenti instal-late e l’indice I[r=n]in figura 9, mentre in figura 10 la correlazione tra la luminanza media simulata per le strade del campione e il medesimo indi-ce. In figura 11 si sono invece messi a confronto soltanto i valori della luminanza di quelle strade che già ne rispettano il requisito, trascurando le vie non a norma di legge.
Figura 9. Confronto tra l’indice configurazionale di integrazione globale (I[r=n]) delle vie di Pontedera e le potenze delle lampade installate nelle medesime.
Figura 10.Confronto tra l’indice configurazionale di integrazione globale (I[r=n]) e i valori della luminanza media simulata delle vie di Pontedera.
Figura 11.Confronto tra l’indice di integrazione glo-bale del campione di strade e il rapporto fra la lu-minanza media mantenuta e la lulu-minanza minima di riferimento di quelle strade che ne rispettano il requisito.
Come si può vedere in tutti i casi R2 risulta ir-risorio e i dati molto dispersi rispetto alla retta interpolante. Pertanto non si può concludere che sussista una relazione tra l’illuminazione e l’in-dice configurazionale, almeno nel caso studio di Pontedera.
I.5 Verifica del rispetto dei requisiti illumi-notecnici minimi. Noti i requisiti minimi, otte-nuti al punto I.3, si possono confrontare, per ve-rificarne il rispetto, con i valori ottenuti dalla si-mulazione delle condizioni di illuminamento ot-tenuti al punto I.2. Di seguito, nella tabella 5, vie-ne riportata la verifica per via Tosco-Romagnola Ovest. Carreggiata - M3 Lav = 0, 72 cd/m2 < Lav,ri f = 1, 00 cd/m2 6 Uo = 0,51 > Uo,ri f = 0,40 4 Ul = 0,77 > Ul,ri f = 0,60 4 TI = 11% < TIri f = 15% 4 Pista ciclabile - P3 Eh,av = 25, 00 lx > Eh,av,ri f = 7, 5 lx 4 Eh,min = 17, 25 lx > Eh,min,ri f = 1, 5 lx 4 Marciapiede - P4 Eh,av = 23, 83 lx > Eh,av,ri f = 5, 0 lx 4 Eh,min = 13, 11 lx > Eh,min,ri f = 1, 0 lx 4 Esc,min = 1, 29 lx > Esc,min,ri f = 1, 0 lx 4 Ev,min = 1, 06 lx < Ev,min,ri f = 1, 5 lx 6
Tabella 5. Verifica del rispetto dei requisiti illuminotecnici minimi.
Dalla verifica, effettuata sull’intero campione di strade, è emerso che soltanto il 32% delle strade rispetta tutti i requisiti minimi di sicurezza pre-visti dalla normativa, mentre nel restante 68% almeno un requisito illuminotecnico non viene rispettato, così come illustrato in figura 12.
31,8% Strade a norma di legge 4 68,2% Strade con almeno un parametro
illumi-notecnico non a norma di legge
6
Figura 12. Risultati della verifica del rispetto dei requisiti illuminotecnici minimi.
I.6 Valutazione dell’efficienza energetica degli impianti stradali di illuminazione. Dal confronto tra i valori illuminotecnici simu-lati e i requisiti minimi di legge è emerso che
il 36,6% di carreggiate non è a norma di legge mentre, tra le restanti a norma di legge, il 31,7% presenta uno spreco energetico in quanto il valo-re simulato della luminanza supera di 1,5 volte il valore di riferimento della normativa:
36,6% Lav< Lav,ri f 6
31,7% Lav,ri f≤Lav≤ 1, 5 Lav,ri f 4 31,7% 1, 5 Lav,ri f< Lav 6
Figura 13. Percentuali di carreggiate con valori di luminanza media eccessiva.
Tra i marciapiedi posti dal lato opposto all’illu-minazione risulta che l’11% non è a norma di legge, ben il 72% di essi rappresenta uno spreco energetico e solo il 17% ha caratteristiche di sicu-rezza ed energetiche accettabili. Invece tra i mar-ciapiedi lato illuminazione, tutti hanno valori dell’illuminamento medio orizzontale superiori di 1,5 volte il minimo previsto dalla norma.
11,1% Eh,av< Eh,av,ri f 6
16,7% Eh,av,ri f≤Eh,av≤ 1, 5 Eh,av,ri f 4 72,2% 1, 5 Eh,av,ri f< Eh,av 6 Figura 14. Percentuali di marciapiedi posti dal lato opposto all’illuminazione con valori di illuminamenti medi eccessivi.
0% Eh,av< Eh,av,ri f 6
0% Eh,av,ri f≤Eh,av≤ 1, 5 Eh,av,ri f 4
100% 1, 5 Eh,av,ri f< Eh,av 6 Figura 15. Percentuali di marciapiedi posti dal lato dell’illuminazione con valori di illuminamenti medi eccessivi.
Le varie strade si sono anche valutate energeticamente tramite l’impiego di quattro indici:
IPEA Indice Parametrizzato di Efficienza del-l’Apparecchio;
IPEI Indice Parametrizzato di Efficienza del-l’Impianto;
DP Indice di densità di potenza;
DE Indice del consumo energetico annuo.6
Dall’analisi energetica è emerso che soltanto il 39% delle strade monta apparecchi energetica-mente accettabili (classe IPEA>C; IPEA>0,93), mentre il 61% di esse risulta in classi energetica-mente inferiori (di cui il 46% si trova nelle ultime tre classi).
Figura 16. Distribuzione percentuale delle classi IPEA a seconda delle strade del campione di studio.
L’indice IPEI occorre calcolarlo per ogni ambito stradale (carreggiata - pista ciclabile - marciapie-di). Per valutare una strada nel suo complesso è stata proposta la seguente classificazione degli impianti:
- Strade con impianti totalmente inadeguati in quanto tutti gli ambiti stradali risultano nella classe peggiore G;
- Strade con impianti inadeguati in quanto tutti gli ambiti risultano di classe inferiore alla B; - Strade con impianti adeguati in quanto
presen-tano ambiti in classe uguale o superiore alla B.
Da questa suddivisione emerge che addirittura il 21% degli impianti ha tutti gli ambiti in classe G, il 70% presenta almeno una classe superiore alla G ma comunque inferiore alla B, mentre soltanto il 9% delle strade risulta energeticamente accet-tabile (si tratta generalmente di strade pedonali, si veda figura 17).
Per quanto riguarda i valori dell’indice IPEI per i singoli ambiti stradali è risultato che soltanto
6Gli indici IPEA e IPEI sono stati introdotti dalla L.R. 19
del 2003 della Regione Emilia Romagna, Norme in materia di riduzione dell’inquinamento luminoso e di risparmio energetico; gli indici DPe DEdalla normativa EN 13201-5:2015, Road
Lighting, Part 5: Energy performance indicators.
21% Impianto non adeguato (classi IPEI=G) 6 70% Impianto non adeguato (classi IPEI<B) 6 9% Impianto adeguato (classi IPEI≥B) 4 Figura 17. Percentuali delle strade a seconda che presentino impianti adeguati o meno dal punto di vista energetico.
il 2,4% delle carreggiate risulta avere una classe IPEI accettabile (classe IPEI≥B; IPEI<1,09). Tra i marciapiedi posti dal lato dell’illuminazione sol-tanto il 10,3% presenta una classe IPEI superiore o uguale alla B mentre il 76,9% di essi si trova nella classe energetica peggiore G. Tutti i mar-ciapiedi posti dal lato opposto all’illuminazione non risultano essere energeticamente accettabili e addirittura il 94,1% di essi si trova in classe G, così come messo in evidenza in figura 18. Per le piste ciclabili del campione tre si trovano in classe E e la quarta in classe G.
Figura 18. Valori dell’indice IPEI delle stra-de stra-del campione a seconda stra-dell’ambito stradale considerato.
Riassumendo quanto fin qui analizzato, le pro-blematiche allo stato attuale dell’illuminazione stradale urbana di Pontedera risultano:
A. Il 70% delle strade di Pontedera non garantisce i livelli di sicurezza minimi previsti dalla normativa;
B. Gli impianti appaiono vetusti ed energeti-camente inefficienti.
Di qui la necessità di sviluppare un progetto di riqualificazione dell’illuminazione di Pontedera. Fase II. Riqualificazione delle strade
II.1 Obiettivi da perseguire; II.2 Nuovi apparecchi utilizzati; II.3 Progetto illuminotecnico; II.4 Dimmerazione in fasce orarie;
II.5 Valutazione energetica dei nuovi impianti.
II.1 Obiettivi da perseguire in fase proget-tuale. Il progetto illuminotecnico che sarà il-lustrato nei prossimi punti intende perseguire i seguenti obiettivi:
1. Rendere a norma di legge le strade che attual-mente non la rispettano e ristabilire i requisiti di sicurezza minimi accettabili;
2. Migliorare il rendimento energetico degli im-pianti e degli apparecchi di illuminazione per una maggiore sostenibilità ambientale degli stessi;
3. Proporre interventi di progettazione illumino-tecnica economicamente fattibili tramite un’a-nalisi dei tempi di ritorno degli investimenti iniziali.
II.2 Nuovi apparecchi di illuminazione uti-lizzati. Saranno utilizzati apparecchi di illu-minazione stradale che sfruttano la tecnologia a LED. I vantaggi nell’adottare tale tecnologia per l’illuminazione pubblica, risiedono soprattutto nella riduzione dei consumi elettrici e della po-tenza installata, dovuta all’alto rendimento che hanno oramai raggiunto tali sorgenti. Inoltre con l’utilizzo di LED si ha anche una riduzione dei costi di manutenzione dovuta alla loro ele-vata durata di vita, così come sintetizzato nella tabella 6.
Sono stati scelti degli apparecchi dal design ac-cattivante che possono essere visti, durante le ore diurne in cui non funzionano, anche come degli elementi di arredo urbano di design. Ad
Principali tecnologie delle sorgenti Valori medi
utilizzate per l’illuminazione pubblica η Tc Ra Tm
[lm/W] [K] [h·103]
Lampade ai vapori di mercurio 30-60 3 000-4 200 40-50 10 Lampade ai vapori di sodio a bassa pressione 130-200 2 000 <20 12 Lampade ai vapori di sodio ad alta pressione 70-150 2 000-2 500 25-80 12 Lampade ad alogenuri metallici 60-120 3 000-6 000 75-95 8
Sorgenti a tecnologia LED 60-120 3 000-9 000 60-90 80
Tabella 6. Prospetto riepilogativo delle ca-ratteristiche tecniche medie delle varie tecnolo-gie di sorgenti luminose maggiormente impiegate nell’illuminazione pubblica.
ogni modo la valutazione più importante sulla scelta degli apparecchi ha riguardato la loro effi-cienza energetica, che è stata valutata sulla base dell’indice IPEA. Infatti sono stati scelti tutti ap-parecchi in classe A++e sono stati adoperati, tra i vari disponibili in commercio, modelli della se-rie commerciale CitySoul gen2 LED prodotti dalla ditta Philips Lighting. Nella tabella 7 sono rias-sunte, come esempio, le principali caratteristiche dell’apparecchio utilizzato nella riprogettazione di via Tosco-Romagnola Ovest.
Ph 138-40 Papp 138, 0 W φapp 14 663 lm ηapp 106 lm/W Sorgenti 64 LED Tc 4 000 K Ra > 70
Tabella 7. Principali caratteristiche dell’apparecchio luminoso adoperato per la riqualificazione di via Tosco-Romagnola Ovest.
II.3 Progetto illuminotecnico. La
riqualifi-cazione ha riguardato un gruppo di sei strade (15% del campione di studio iniziale) rappre-sentativo della situazione dell’illuminazione di Pontedera. Nella riprogettazione dell’illumina-zione delle varie vie è stato scelto di privilegiare, quando possibile, le soluzioni che prevedessero il minore investimento economico iniziale. Ta-le scelta al fine di contenere la spesa necessa-ria all’Amministrazione Comunale per realizza-re gli interventi e realizza-renderealizza-re fattibile la progettazio-ne stessa. Pertanto, ove era possibile garantire
il rispetto dei requisiti di sicurezza minimi, si è proceduto soltanto a sostituire gli apparecchi di illuminazione obsoleti con quelli nuovi, mentre in alcune strade si è reso necessario anche variare la geometria di installazione, con i conseguenti costi aggiuntivi che ciò ha comportato.
In figura 19 è stato riportato l’andamento delle curve isocandela della situazione di progetto per via Tosco-Romagnola Ovest mentre in figura 20 è stato rifatto il render in falsi colori con la di-stribuzione degli illuminamenti. Si noti la mag-giore uniformità nella distribuzione della luce nella situazione di progetto e le minori intensità utilizzate pur nel rispetto della normativa.
Figura 19. Curve isocandela di progetto della carreggiata di via Tosco-Romagnola Ovest.
Figura 20. Render fotorealistico e in falsi colori del-l’illuminamento orizzontale in via Tosco-Romagnola Ovest allo stato di progetto.
II.4 Dimmerarazione in tre fasce orarie. La
dimmerazione degli apparecchi in alcune fasce orarie consente una riduzione del flusso lumi-noso emesso e quindi dei risparmi sui consumi che dipendono linearmente dalla riduzione di flusso. La suddivisione nelle seguenti tre fasce orarie è stata possibile grazie a un’osservazione delle condizioni di traffico a Pontedera nell’arco delle ore notturne:
Fascia oraria Orari di attivazione I Tramonto/23:00 II 23:00/01:00 III 01:00/Alba
Per ciascuna fascia oraria si è ricalcolata la ca-tegoria illuminotecnica di ciascun ambito
del-le strade, per vedere se del-le mutate condizioni di traffico determinassero una diminuzione della categoria e quindi una riduzione dei requisiti di sicurezza minimi previsti. Per determinare le nuove categorie si è ipotizzato che in ogni fascia oraria decrementasse di un’opzione il parametro del traffic volume, rispetto la precedente fascia oraria, e che in fascia oraria III il parametro am-bient luminance presentasse l’opzione low anzi-ché moderate. Nella tabella 8 è stata riassunta, a titolo di esempio, la determinazione delle nuo-ve categorie illuminotecniche nelle fasce orarie notturne per via Tosco-Romagnola Ovest.
Via Tosco-Romagnola Ovest Ambito
Parametri Fasce orarie stradale I II III Carreggiata Speed 0,0 0,0 0,0 Traffic Volume 1,0 0,5 0,0 Traffic composition 0,0 0,0 0,0 Separation of carriageways 1,0 1,0 1,0 Intersection density 0,0 0,0 0,0 Parked vehicles 0,5 0,5 0,5 Ambient luminance 0,0 0,0 -1,0 Visual guidance/ traffic control 0,0 0,0 0,0 6−P Vw 3,0 4,0 5,0 Categoria illuminotecnica M3 M4 M5 Pista ciclabile Speed 1,0 1,0 1,0 Traffic volume 1,0 0,5 0,0 Traffic composition 0,0 0,0 0,0 Parked vehicles 0,5 0,5 0,5 Ambient luminance 0,0 0,0 -1,0 Facial recognition 2 2 2 6−P Vw 3,0 4,0 5,0 Categoria illuminotecnica P3 P4 P5 Marciapiede Speed 0,0 0,0 0,0 Traffic volume 1,0 0,5 0,0 Traffic composition 0,0 0,0 0,0 Parked vehicles 0,5 0,5 0,5 Ambient luminance 0,0 0,0 -1,0 Facial recognition 2 2 2 6−P Vw 4,0 5,0 7,0 Categoria illuminotecnica P4 P5 P6
Tabella 8. Selezione delle classi illuminotecniche a seconda della fascia oraria notturna per via Tosco-Romagnola Ovest.
L’aver rideterminato le categorie illuminotecni-che ha consentito di calibrare la riduzione di flus-so per ciascuna strada, essendo gli apparecchi di illuminazione adoperati singolarmente pro-grammabili. Ciò ha consentito una progettazio-ne più puntuale e precisa al fiprogettazio-ne di otteprogettazio-nere gli sprechi energetici minori possibili. Nella tabella 9 sono stati riassunti i coefficienti moltiplicativi del flusso luminoso emesso dalle lampade, che illustrano di quanto è possibile dimmerare gli apparecchi nelle ore notturne per ciascuna stra-da pur continuando a garantire i requisiti di
si-curezza minimi previsti dalla relativa categoria illuminotecnica.
Denominazione strada Fasce orarie I II III 1.(4) Via Tosco-Romagnola Ovest 1,00 0,75 0,50 2.(8) Via D. Guerrazzi 1,00 1,00 0,30 3.(11) Via Colline per Legoli 1,00 0,70 0,50 4.(22) Via G. Rossini 1,00 0,70 0,50 5.(31) Via A. Fantozzi 1,00 0,70 0,45 6.(39) Via dei Salici 1,00 1,00 0,95
Tabella 9. Fattori moltiplicativi del flusso luminoso emessoφ (o della potenza assorbita P) che indicano di quanto è possibile dimmerare gli apparecchi di ciascuna strada a seconda delle fasce orarie previste.
II.5 Valutazione energetica dei nuovi im-pianti. Come gli impianti allo stato attuale, gli impianti di progetto sono stati valutati tramite gli indici energetici: IPEA, IPEI, DP e DE. Ov-viamente tutti i nuovi apparecchi risulteranno in classe IPEA A++essendo uno dei requisiti con il quale si erano scelti.
Figura 21. Classi IPEA per gli apparecchi utilizzati nella riqualificazione.
Per quanto riguarda l’indice IPEI tutte le car-reggiate risultano soddisfare la classe energetica minima accettabile (classe IPEI≥B; IPEI<1,09) e il 50% di esse si trova in classe A o superiore.
Figura 22.Classi IPEI per le carreggiate del campione di strade riqualificato.
I marciapiedi invece non risultano soddisfare la classe IPEI minima richiesta, ma questa è una conseguenza dell’ipotesi iniziale di non vole-re modificavole-re la geometria di installazione de-gli apparecchi, al fine di contenere i costi dede-gli interventi. Ciò non vuol dire che la nuova
pro-gettazione non vada a migliorare la situazione e pertanto nella tabella 10 si riportano i valori dell’indice IPEI e i miglioramenti percentuali tra situazione attuale e stato di progetto.
Stato attuale Stato di progetto Denominazione strada Ambito Valore Classe Valore Classe
IPEI IPEI IPEI IPEI
(1) 2,99 F 1,86 E -38% 1.(4) Via Tosco-Romagnola O. (2) 2,37 E 1,42 D -40% (3) 1,31 C 0,98 B -25% (1) 8,05 G 2,52 E -69% 2.(8) Via D. Guerrazzi (3) 2,56 E 0,97 B -62% (4) 14,77 G 4,47 G -70% (1) 4,41 G 3,22 G -27%
3.(11) Via Colline per Legoli (3) 1,20 C 0,81 A+ -33%
(4) 4,31 G 3,29 G -24% (1) 5,77 G 3,12 G -46% 4.(22) Via G. Rossini (3) 2,14 E 1,04 B -51% (4) 8,31 G 3,97 G -52% (1) 3,47 G 1,49 D -57% 5.(31) Via A. Fantozzi (3) 1,87 E 0,91 A -52% (4) 3,47 G 1,49 D -57% (1) 16,22 G 1,96 E -88%
6.(39) Via dei Salici (3) 7,69 G 0,86 A -89%
(4) 18,55 G 2,43 E -87%
(1) marciapiede posto dal lato dell’illuminazione; (2) pista ciclabile;
(3) carreggiata;
(4) marciapiede posto dal lato opposto dell’illuminazione.
Tabella 10.Valori dell’indice IPEI degli impianti allo stato attuale e allo stato di progetto.
Riferendosi ai soli marciapiedi il miglioramento non è mai inferiore al 24% mentre quello medio è del 56%. Quindi, in media, i valori dell’IPEI allo stato di progetto diminuiscono di più della metà rispetto lo stato attuale.
Per quanto riguarda gli indici DP e DE la norma EN13201-5 non fornisce dei valori limite, pertan-to li valuteremo con i rispettivi valori dello stapertan-to attuale che sono stati riportati nella tabella 11.
DE[kWh/m2] DP[mW/(lx · m2)]
Denominazione strada Stato Stato di Stato Stato di
attuale progetto attuale progetto
1.(4) Via Tosco-Romagnola O. 2,75 0,96 -65% 42,64 18,49 -57%
2.(8) Via D. Guerrazzi 5,38 1,03 -81% 63,93 31,34 -51%
3.(11) Via Colline per Legoli 1,46 0,98 -33% 43,83 23,85 -46%
4.(22) Via G. Rossini 3,02 1,20 -60% 85,81 26,36 -69%
5.(31) Via A. Fantozzi 2,39 0,73 -70% 39,24 19,98 -49%
6.(39) Via dei Salici 7,03 1,78 -75% 182,15 23,34 -87%
Miglioramento percentuale medio -64% -60%
Tabella 11. Valori dell’indice DEe DPdegli impianti allo stato attuale e allo stato di progetto.
Sia per l’indice DE sia per DP i miglioramenti medi sono del 60% per cui in media il loro valore diminuisce di più della metà e comunque anche i singoli miglioramenti non sono mai inferiori al 33% per DEe al 46% per l’indice DP.
Sono stati infine valutati i risparmi ottenibili in termini di kWh/anno e di emissioni in atmo-sfera di CO2. Queste ultime sono state calco-late a partire dai kWh risparmiati annualmen-te moltiplicandoli per il fattore di emissione di
326, 8 gCO2/kWh.
7 Nella tabella 12 sono stati ri-portati i kWh risparmiabili annualmente mentre in figura 23 le tonnellate di CO2evitabili. Su un totale di soltanto sei strade è possibile risparmia-re ogni anno 26 MWh che corrispondono a una riduzione dei consumi del 58%. Mentre da un punto di vista delle emissioni è possibile rispar-miare ogni anno 8, 6 t di CO2con una media di 1, 43 t per ogni strada riqualificata.
Consumi elettrici
Risparmi ottenibili
Denominazione strada Attuale Progetto
[kWh/anno] [kWh/anno] [kWh/anno] [%] 1.(4) Via Tosco-Romagnola O. 14 052,9 5 619,7 8 433,1 -60,0%
2.(8) Via D. Guerrazzi 2 731,2 523,4 2 207,8 -80,8%
3.(11) Via Colline per Legoli 4 141,4 2 774,8 1 366,5 -33,0%
4.(22) Via G. Rossini 5 928,0 2 352,6 3 575,4 -60,3%
5.(31) Via A. Fantozzi 10 007,7 5 919,0 4 088,7 -40,9%
6.(39) Via dei Salici 8 816,0 2 228,1 6 587,9 -74,7%
Totale 45 677,1 19 417,7 26 259,5 -57,5%
Tabella 12. Analisi dei consumi di energia elettri-ca dovuti all’illuminazione pubblielettri-ca di alcune vie di Pontedera e dei possibili risparmi.
Figura 23.Emissioni di CO2dovute all’illuminazione pubblica di alcune vie di Pontedera.
Fase III. Analisi di fattibilit`a economica
III.1 Stima del valore economico degli investimenti;
III.2 Calcolo dei risparmi economici; III.3 Stima dei tempi di ritorno
degli investimenti; III.4 Payback time sensitivity.
III.1 Stima del valore economico degli in-vestimenti iniziali da effettuarsi. Il valore economico degli investimenti da effettuarsi per riqualificare le strade, mostrati nella tabella 13, sono stati stimati mediante la redazione di com-puti metrici estimativi. Le strade che richiedo-no un investimento maggiore sorichiedo-no via Tosco-Romagnola O. e via Fantozzi poiché occorre ri-fare l’intero impianto di illuminazione, dal
mo-7Il fattore di emissione è desunto da: A. Caputo, C. Sarti
(a cura di), Rapporto ISPRA 212/2015, Fattori di emissione atmosferica di CO2e sviluppo delle fonti rinnovabili nel settore
elettrico, ISPRA – Settore Editoria, Roma, 2016, p. 72.
mento che non è possibile rispettare i requisi-ti di legge mantenendo la vecchia geometria di installazione. Tra le due strade inoltre via Fan-tozzi richiede un investimento maggiore per via dell’impiego, per il rispetto dei requisiti presta-zionali, di una disposizione degli apparecchi a quinconce.
Importi necessari Denominazione strada per rendere a norma
di legge le strade, [e] 1.(4) Via Tosco-Romagnola O. 30 625,15 2.(8) Via D. Guerrazzi 5 583,45 3.(11) Via Colline per Legoli 5 436,20 4.(22) Via G. Rossini 12 292,48 5.(31) Via A. Fantozzi 45 931,65 6.(39) Via dei Salici 11 355,83
Totale 111 224,75
Tabella 13. Costi necessari per eseguire i lavori per la messa a norma delle strade oggetto di studio.
Le varie lavorazioni necessarie sono state desun-te sulla base del particolare di figura 24 e seguen-do lo schema elettrico di figura 25. Le voci delle lavorazioni sono state confrontate con il capi-tolato d’appalto per l’illuminazione pubblica di Pontedera per uniformarle. I prezzi, utilizzati per le singole lavorazioni, sono stati desunti dal prezzario riferito alla Provincia di Pisa redatto dal ‘Bollettino’ degli ingegneri. I prezzi dei nuo-vi apparecchi di illuminazione sono stati invece desunti dal listino prezzi della ditta produttrice Philips Lighting.
Figura 24.Dettaglio di una sezione stradale tipo sul-l’installazione dei nuovi supporti per gli apparecchi di illuminazione.
Figura 25.Schema di alimentazione elettrica dei lam-pioni stradali (380 V trifase), con equilibratura delle fasi.
III.2 Calcolo dei risparmi economici otteni-bili. I risparmi monetari annualmente ottenibili sono dovuti alla riduzione dei consumi e alla riduzione dei costi di manutenzione:
R= A + (B − C) = (A1−A2)+ (B − C) R [e/anno] = Risparmi economici annuali ottenibili; A [e/anno] = Aliquota di risparmio dovuta alla
riduzione della potenza installata; (B − C) [e/anno] = Aliquota di risparmio dovuta alla
riduzione dei costi di manutenzione; B [e/anno] = Costi annuali della manutenzione allo
stato attuale;
C [e/anno] = Costi annuali della manutenzione allo stato di progetto;
A1 [e/anno] = Costo della bolletta elettrica attuale;
A2 [e/anno] = Costo della bolletta elettrica a interventi
effettuati.
A= A1−A2= (Pata) · CkWh− (Pptp) · CkWh
Pa [W] = Potenza totale installata in una strada allo
stato attuale;
ta [h/anno] = Numero totale di ore di funzionamento
degli apparecchi in un anno allo stato attuale;
Pp [W] = Potenza totale installata in una strada allo
stato di progetto;
tp [h/anno] = Numero totale di ore di funzionamento
degli apparecchi in un anno allo stato di progetto;
CkWh [e/kWh] = Costo dell’elettricità.
B= k X i=1 tai dai ·nLi· (cLi+ cMi)
tai [h/anno] = Numero totale di ore di funzionamento
degli apparecchi della i-esima tipologia in un anno allo stato attuale;
dai [h] = Durata di vita media della lampada
della i-esima tipologia di apparecchio luminoso;
nLi = Numero totale di lampade della i-esima
tipologia di apparecchio luminoso; cLi [e] = Costo di acquisto della i-esima lampada;
cMi [e/lampada] = Costo della manutenzione (necessaria
alla sostituzione della i-esima lampada).
C= k X i=1 tpi dpi·nLi· (cLi+ cMi)
tpi [h/anno] = Numero totale di ore di funzionamento degli apparecchi della i-esima tipologia in un anno allo stato di progetto; dpi [h] = Durata di vita media della lampada
della i-esima tipologia di apparecchio luminoso;
nLi = Numero totale di lampade della i-esima
tipologia di apparecchio luminoso; cLi [e] = Costo di acquisto della i-esima lampada;
cMi [e/lampada] = Costo della manutenzione (necessaria
alla sostituzione della i-esima lampada). Il costo dell’elettricità è stato assunto pari a:8
CkWh= 0,067400 | {z } spesa energia + 0,086982 | {z } spesa servizi + 0,012500 | {z } accisa =0,167 e/kWh
In figura 26 sono stati riportati i costi dovuti ai consumi elettrici per le varie vie evidenziando i risparmi ottenibili (A1−A2), mentre in figura 27 i costi dovuti alla manutenzione degli apparecchi e relativi risparmi (B−C).
Figura 26. Risparmi annualmente ottenibili dovuti alla riduzione di potenza installata.
Figura 27. Risparmi annualmente ottenibili dovuti alla riduzione dei costi di manutenzione.
Nella tabella 14 sono riassunti i risparmi annua-li ottenibiannua-li dalla riquaannua-lificazione. Sul totale è possibile risparmiare fino al 70%, mentre se si considerano le singole vie comunque il rispar-mio minimo ottenibile non è mai inferiore al 40%. Ciò dimostra che la riqualificazione, ol-tre ad aumentare la sicurezza degli utenti della
8Il costo del kilowattora, valido per il
trime-stre di gennaio, febbraio e marzo 2017, è sta-to desunsta-to dal sista-to del Servizio Elettrico Nazio-nale: https://www.servizioelettriconazionale.it/ it-IT/tariffe/illuminazione-pubblicae dal sito del-l’Autorità per l’energia elettrica, il gas e il sistema idrico: http://www.autorita.energia.it/it/docs/16/ 019-16dmeg.html.
strada, permette anche di risparmiare una quota di risorse pubbliche non trascurabile.
Denominazione strada A1 A2 B C R
e/anno e/anno e/anno e/anno e/anno [%] 1.(4) Via Tosco-Romagnola O. 2 346,83 938,49 544,87 81,98 1 871,23 -65 2.(8) Via D. Guerrazzi 456,11 87,41 136,99 26,38 479,31 -81 3.(11) Via Colline per Legoli 691,61 463,40 150,43 40,48 338,16 -40 4.(22) Via G. Rossini 989,98 392,88 797,62 61,73 1 332,98 -75 5.(31) Via A. Fantozzi 1 671,29 494,24 1 003,26 102,16 2 078,14 -78 6.(39) Via dei Salici 1 472,27 372,10 335,19 117,58 1 317,78 -73 Totale 7 417,61 -70
Tabella 14. Risparmi economici ottenibili con la ri-qualificazione dell’illuminazione stradale di alcune vie di Pontedera.
III.3 Stima dei tempi di ritorno degli inve-stimenti. Per valutare la fattibilità degli inter-venti di riqualificazione ne verranno valutati i tempi di ritorno. Ovvero valuteremo gli anni ne-cessari affinché i risparmi annualmente ottenuti eguaglino i costi sostenuti per ottenerli. Per ef-fettuare tale valutazione utilizzeremo il concetto finanziario del Simple Payback Time o SPT:
SPT= Capital InvestimentR
Il Payback Time è un metodo che viene frequente-mente utilizzato per via della sua semplicità di calcolo e utilizzo. Non ha la pretesa di sostituire un’approfondita analisi economica ma fornisce una valutazione immediata sulla convenienza di un investimento.
Nella tabella 15, sul totale degli investimenti, si ha un tempo di ritorno di 15 anni, considerabile accettabile. I tempi più lunghi si hanno in corri-spondenza di via Tosco-Romagnola e via Fantoz-zi, in cui è necessario variare anche la geometria di installazione degli apparecchi. Modificando la geometria è vero che aumentano anche i ri-sparmi ottenibili, ma aumenta molto di più in proporzione il valore dell’investimento iniziale e quindi gli anni di ritorno degli investimenti.
Capital
R SPT
Denominazione strada Investment
[e] [e/anno] [anni] 1.(4) Via Tosco-Romagnola O. 30 625,15 1 871,23 16 2.(8) Via D. Guerrazzi 5 583,45 479,31 12 3.(11) Via Colline per Legoli 5 436,20 338,16 16 4.(22) Via G. Rossini 12 292,48 1 332,98 9 5.(31) Via A. Fantozzi 45 931,65 2 078,14 22 6.(39) Via dei Salici 11 355,83 1 317,78 9 Totale 111 224,75 7 417,61 15 Tabella 15. Payback period o tempi di ritorno degli investimenti (SPT).
Infatti se valutiamo i tempi di ritorno, conside-rando soltanto le strade in cui si sostituiscono gli
apparecchi, si ritrova un SPT decisamente infe-riore e pari a 10 anni, così come mostrato nella tabella 16. È questo un risultato in linea con quel-li di altri studi, simiquel-li al nostro, in cui vengono sostituiti gli apparecchi di illuminazione obsole-ti senza variare la geometria di installazione. E pertanto, a volte, non viene garantito il rispetto di tutti i requisiti illuminotecnici minimi.9 Per cui in tali studi si migliora l’efficienza energetica degli impianti senza avere investimenti iniziali eccessivi, a scapito però dei requisiti di sicurezza e del rispetto della normativa vigente.
Capital R SPT
Denominazione strada Investment
[e] [e/anno] [anni] 2.(8) Via D. Guerrazzi 5 583,45 479,31 12 3.(11) Via Colline per Legoli 5 436,20 338,16 16 4.(22) Via G. Rossini 12 292,48 1 332,98 9 6.(39) Via dei Salici 11 355,83 1 317,78 9 Totale* 34 667,95 3 468,23 10 Tabella 16.Tempi di ritorno degli investimenti (SPT) per le sole strade in cui si sostituiscono gli apparecchi di illuminazione e non viene modificata la geometria di installazione.
III.4 Payback time sensitivity. Nell’analisi dei tempi di ritorno al punto precedente abbiamo considerato come costanti, nel corso degli anni, tutte le grandezze. È questa però un’ipotesi poco veritiera per quanto riguarda il costo dell’elettri-cità e il costo di acquisto dei LED. Per tale motivo nella tabella 17 è stato ricalcolato il payback period considerando delle variazioni di tali grandezze.
Totale investimenti SPT - [anni] Costo kWh -20% -10% 0 10% 20% -20% 16 15 14 13 12 Costo -10% 17 15 14 13 13 Apparecchi 0 17 16 15 14 13 LED 10% 18 17 16 15 14 20% 19 17 16 15 14
Tabella 17. Sensitivity payback time del totale degli investimenti.
La finestra temporale entro cui oscillano i tempi di ritorno è tra i 12 e i 19 anni e la situazione
9In particolare ci si riferisce allo studio effettuato sulla
cittadina di Comiso (RG): M. Beccali, M. Bonomolo, G. Ciulla, A. Galatioto, Improvement of energy efficiency and quality of street lighting in South Italy as an action of Soustai-nable Energy Action Plans. The case study of Comiso (RG), in ‘Energy’, Nr. 1, maggio 2015, pp. 1-14.
più favorevole si ha per un aumento del 20% dell’elettricità e una diminuzione del -20% del costo dei LED, viceversa nel caso opposto. I valori di SPT mostrano una maggiore sensibilità nei confronti di variazioni del costo del kWh, infatti per variazioni nulle del costo dei LED si ha una variazione massima del SPT di ±2 anni, invece per variazioni nulle del costo del kWh si ha un’oscillazione solo di ±1 anno.
Figura 28.Variazione dei tempi di ritorno in funzione di variazioni del costo del kWh e del costo di acquisto dei LED.
Se si osservano i trend crescenti del costo del-l’energia in figura 29 e le stime decrescenti sul costo futuro dei LED in figura 30, si può limitare la finestra temporale della tabella 17 a quella pre-sentata in tabella 18. La finestra temporale dei tempi di ritorno si riduce notevolmente e varia soltanto tra i 12 e i 15 anni, con un tempo medio di ritorno stimato di 13 anni. Tali considerazioni rendono ancora più conveniente l’investimento di riqualificazione dell’illuminazione pubblica.
Figura 29. Andamento del prezzo del kWh a partire dal primo trimestre del 2004; dati tratti dal sito del-l’Autorità per l’energia elettrica, il gas e il sistema idrico.
Figura 30. Stima dei costi futuri di acquisto dei LED; dati tratti dal sito: http://www.qualenergia. it/articoli/20150327.
Totale investimenti, SPT - [anni] Costo kWh 0 10% 20% Costo -20% 14 13 12
Apparecchi -10% 14 13 13
LED 0 15 14 13
Tabella 18. Sensitivity payback time del totale de-gli investimenti, considerando de-gli attuali trend di mercato del costo del kWh e di acquisto dei LED.
Conclusioni. Dall’analisi della situazione at-tuale dell’illuminazione di Pontedera sono emer-se chiaramente delle problematiche riguardanti la sicurezza degli utenti della strada e la scarsa efficienza energetica degli impianti. Di qui la necessità di intervenire per ripristinare le con-dizioni di sicurezza e il rispetto della norma-tiva vigente. Senz’altro l’occasione può essere colta per migliorare la sostenibilità energetica e ambientale del sistema dell’illuminazione. So-no infatti indubbi i vantaggi che ne derivereb-bero dal miglioramento della qualità della lu-ce e delle minori emissioni in atmosfera che si produrrebbero.
Si è inoltre messo in evidenza come i risparmi ottenibili consentirebbero di liberare una quota di risorse economiche e l’entità stessa degli in-terventi necessari è tale da poter rientrare negli investimenti fatti in tempi più che accettabili da parte di un’Amministrazione Comunale. Pertanto la metodologia adottata può essere uti-lizzata dal progettista illuminotecnico come un valido strumento e lo stesso impiego dell’ana-lisi configurazionale si è rilevato un potente e rapido ausilio per la previsione delle condizioni di traffico. Il traffico rappresenta il parametro più incisivo per la determinazione dei requisi-tivi normarequisi-tivi e al tempo stesso è il più ostico da valutare, poiché richiede tempi lunghi di os-servazione, se si utilizzano i metodi classici di rilevazione del traffico.
