Oświetlenie drogowe Poprawa efektywności Autorka: dr inŝ. Małgorzata Górczewska ( Energia Elektryczna 5/2010) Podjęte w Unii Europejskiej przeciwdziałanie zmianom klimatu wiąŝe się m.in. z racjonalizacją zuŝycia energii. Przyjęto szereg dyrektyw dotyczących sektora wytwarzania i dostaw energii, zarządzania zapotrzebowaniem na energię i oddziaływania na ograniczanie jej zuŝycia, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów ekologicznych. Spośród przyjętych dyrektyw, mających na celu poprawę efektywności energetycznej, najwaŝniejsze są dwie: 2005/32/WE, dająca podstawy prawne dla ekoprojektowania 2006/32/WE w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych W odniesieniu do dyrektywy 2005/32/WE weszło juŝ w Ŝycie rozporządzenie Komisji Europejskiej (WE) nr 245/2009 nt. wymogów dla lamp fluorescencyjnych niezintegrowanych, lamp wyładowczych duŝej intensywności, stateczników i opraw słuŝących do zasilania takich lamp. Ekoprojektowanie oświetlenia drogowego Wpływ oświetlenia na środowisko naturalne wynika nie tylko z konsumpcji energii elektrycznej. WiąŜe się równieŝ z wykorzystywaniem szkodliwych materiałów do produkcji sprzętu oświetleniowego oraz z powodowaniem zanieczyszczenia światłem". Z tych względów wprowadzanie energooszczędnych systemów oświetleniowych musi uwzględniać konieczność ograniczania rozwiązań niekorzystnych dla środowiska. Takie projektowanie, które łączy aspekty: efektywnościowy i środowiskowy to ekoprojektowanie. Kryteria ekoprojektu oświetlenia drogowego powinny uwzględniać wymogi dotyczące: źródeł światła układów zasilania źródeł światła opraw oświetleniowych efektywności energetycznej systemów oświetleniowych Wprowadzanie w UE obowiązkowych wymagań wobec ekoprojektowania nastąpi stopniowo, aby producenci i uŝytkownicy mogli się do nich dostosować. Przewidziano następujące etapy: I - kwiecień 2010 r. II - kwiecień 2012 r. III - kwiecień 2017 r. Etap I dotyczy głównie świetlówek, układów ich zasilania opraw, które w warunkach polskich praktycznie nie są stosowane w oświetleniu drogowym. Wymagania związane z
oświetleniem drogowym zawarte są natomiast w etapach: II i III. Lampy wyładowcze duŝej intensywności O energooszczędności źródeł światła decyduje nie tylko ich skuteczność świetlna, ale równieŝ utrzymywanie strumienia świetlnego w czasie eksploatacji oraz trwałość, wpływająca na koszty prowadzonych zabiegów konserwacyjnych. Wymagania wobec tych właśnie parametrów uŝytkowych lamp wprowadzane będą etapowo od 2012 r. W oświetleniu drogowym najczęściej wykorzystywane są lampy sodowe o niskim wskaźniku oddawania barw (Ra < 60). Do tych lamp od 2012 r. będą obowiązywały wymagania zawarte w tabeli 1. Wymagania te będą dotyczyły lamp sodowych przystosowanych do współpracy z osprzętem do lamp rtęciowych dopiero od 2015 r. Tabela 1. Minimalne wartości skuteczności znamionowej dla wysokopręŝnych lamp sodowych (2012r.) Moc nominalna lampy (W) lampy przezroczyste lampy nieprzezroczyste W 45 60 60 45 < W 55 80 70 55 < W 75 90 80 75 < W 105 100 95 105 < W 155 110 105 155 < W 255 125 115 255 < W 605 135 130 Wymagania dla lamp sodowych o wskaźniku oddawania barw Ra > 60 i dla lamp metalohalogenkowych o wskaźniku oddawania barw Ra < 80 zawiera tabela 2. Wymagania dla pozostałych lamp wyładowczych duŝej intensywności, obowiązujące od 2015 r., zawiera tabela 3. Oznaczają one wycofanie w 2015 r. lamp rtęciowych oraz objęcie wymaganiami efektywnościowymi lamp sodowych, stanowiących ich zamiennik. Tabela 2. Minimalne wartości skuteczności znamionowej dla wysokopręŝnych lamp sodowych o Ra>60 i dla lamp metalohalogenkowych (2012r.) Moc nominalna lampy (W) lampy przezroczyste lampy nieprzezroczyste W 55 60 60 55 < W 75 75 70 75 < W 105 80 75 105 < W 155 80 75 155 < W 255 80 75 255 < W 405 85 75
Tabela 3. Minimalne wartości skuteczności znamionowej dla pozostałych lamp wyładowczych (2015r.) Moc nominalna lampy (W) lampy przezroczyste lampy nieprzezroczyste W 55 70 65 55<W 75 80 75 75 <W 105 85 80 105<W 155 85 80 155<W 255 85 80 255<W 405 90 85 Wprowadzenie wymagań dotyczących utrzymania strumienia świetlnego i trwałości lamp zróŝnicowano w czasie. W odniesieniu do lamp sodowych, najwaŝniejszych dla oświetlenia drogowego, wymagania zawarte w tabeli 4 będą obowiązywały od 2012 r. Tabela 4. Utrzymanie strumienia świetlnego i trwałość lamp sodowych wysokopręŝnych (2012r.) Liczba godzin pracy Współczynnik utrzymania strumienia świetlnego Współczynnik trwałościlampy 12 000 (P 75 W) > 0,80 > 0,90 16 000 (P > 75 W) > 0,85 > 0,90 Wymagania dla wszystkich lamp metalohalogenkowych, które będą obowiązywały od 2017 r., zawiera tabela 5. Tabela 5. Utrzymanie strumienia świetlnego i trwałość lamp metalohalogenkowych ( 2017r.) Liczba godzin pracy Współczynnik utrzymania Współczynnik trwałościstrumienia świetlnego lampy 12 000 > 0,80 > 0,80 Stateczniki do lamp wyładowczych duŝej intensywności Na energooszczędność oświetlenia ma wpływ pobór mocy przez statecznik lampy. Miarą sprawności energetycznej statecznika jest stosunek mocy lampy na wyjściu statecznika do mocy na wejściu układu lampa-statecznik. Minimalne sprawności stateczników do lamp wyładowczych duŝej intensywności, wymagane: od 2012 r. - podano w tabeli 6, od 2017 r. -w tabeli 7. Producenci od 2012 r. będą mieli obowiązek podawania tych parametrów.
Tabela 6. Minimalna sprawność stateczników do lamp wyładowczych duŝej intensywności (2012r.) Moc nominalna lampy (P) W Minimalna sprawność statecznika % P 30 65 30<P 75 75 75<P 105 80 105<P 405 85 P>405 90 Tabela 7 Minimalna sprawność stateczników do lamp wyładowczych duŝej intensywności (2017r.) Moc nominalna lampy (P) W Minimalna sprawność statecznika % P 30 78 30<P 75 85 75<P 105 87 105<P 405 90 P>405 92 Oprawy do lamp wyładowczych duŝej intensywności Parametry elektryczne i fotometryczne opraw oświetleniowych mają znaczący wpływ na efektywność systemu oświetleniowego. Z uwagi jednak na zróŝnicowanie potrzeb, obszarów zastosowań i parametrów projektowych, trudno jest podać uogólnione, uniwersalne wymagania. Z tego powodu, w rozporządzeniu nr 245/2009, jako obowiązkowe uwzględniono jedynie kryteria energetyczne opraw oświetleniowych do lamp wyładowczych duŝej intensywności, wynikające bezpośrednio z kryteriów określonych dla stateczników. Kryteria referencyjne - do dobrowolnego stosowania - podano w załączniku do rozporządzenia 245/2009. Wymagania te dotyczą parametrów eksploatacyjnych, związanych z podatnością opraw na zabrudzania oraz z emisją światła ponad horyzont. Wymienione kryteria będą równieŝ uwzględnione w przygotowywanej, kolejnej części normy EN 13201-5, dotyczącej efektywności energetycznej oświetlenia drogowego. Energooszczędność oświetlenia drogowego naleŝy rozpatrywać z uwzględnieniem całego okresu eksploatacji. Dostatecznie wysoki stopień ochrony IP (z ang. International Protection Rating, czasami Ingress Protection Rating - stopień ochrony aparatu lub urządzenia elektrycznego przed penetracją czynników zewnętrznych) wpływa korzystnie na wartość współczynnika utrzymania. Zalecane stopnie ochrony IP w zaleŝności od kategorii oświetlenia drogi przedstawiono w tabeli 8.
Tabela 8. Referencyjne parametry eksploatacyjne opraw oświetleniowych stopnie ochrony IP Stopień ochrony IP układu optycznego Kategoria oświetlenia drogi oprawy IP65 ME1 do ME6 MEW1 do MEW6 IP5x CE0 do CE5 S1 do S6 DąŜenie do ograniczenia zjawiska zanieczyszczenia światłem" zawarte jest w kolejnym zestawie wymagań referencyjnych (równieŝ przewidywanych w normie 13201-5). Kryterium to wprowadza ograniczenia ilości światła emitowanego ponad horyzont przez optymalnie zainstalowaną oprawę oświetleniową, tj. wartości ULOR (rysunek 1). Rys. 1. Przestrzenny rozdział strumienia świetlnego zainstalowanej oprawy. Strumień skierowany: ponad poziom ULOR, poniŝej poziomu DLOR Referencyjne wartości wskaźnika udziału światła powodującego zaśmiecanie" środowiska przez oprawy oświetlenia dróg publicznych przedstawiono w tabeli 9. Tabela 9. Maksymalne wartości wskaźnika udziału światła wysyłanego ku górze (ULOR) Kategoria drogi Max ULOR ME1 do ME6 Wszystkie wartości strumienia świetlnego 3% CE0 do CE5, S1 do S6 Strumień źródła światła PowyŜej 12 000 lm 8 500 lm lampa < 12 000 lm 3 300 lm lampa < 8 500 lm lampa < 3 300 lm 5% 10% 15% 20%
Na terenach, gdzie emisja światła moŝe stanowić istotne zakłócenie, tj. np. w funkcjonowaniu ekosystemu na obszarach chronionych, udział światła wysyłanego ponad horyzont nie powinien przekraczać 1 proc. dla wszystkich kategorii dróg i wartości strumienia świetlnego lamp. Efektywność energetyczna systemów oświetleniowych Przedstawione wymagania, dotyczące zarówno samego sprzętu oświetleniowego, jak i rodzaju oraz sposobu montaŝu opraw (ograniczenie ULOR), mają na celu realizację energooszczędnych systemów oświetlenia drogowego. Konieczność wprowadzania w praktyce obowiązkowych wymogów ekoprojektowania wymaga opracowania dodatkowych kryteriów oceny efektywności energetycznej całego systemu oświetlenia. W normie EN 13201-5 przewiduje się wprowadzenie kryteriów oceny efektywności energetycznej oświetlenia drogowego - SLEEC (ang. Sfreef Lighting Energy Efficiency Criteria), których miarą będą dla kryterium 1 : luminancyjnego W/(cd.m -2 /m 2 ) natęŝenia oświetlenia W/(lx/m 2 ) Podane kryteria oceny energochłonności będą podstawą oceny zarówno nowych, jak i modernizowanych instalacji oświetleniowych. Podsumowanie Jak wynika z danych z 2005 r. 2, energochłonność punktu świetlnego w Polsce była na poziomie 240 W/oprawę, tj. dwukrotnie wyŝsza niŝ np. w Belgii, Niemczech czy Szwecji, gdzie moc punktu świetlnego wynosiła 108-124 W/oprawę. Wprowadzenie w praktyce wymogów ekoprojektowania -do czego jesteśmy zobowiązani jako członkowie UE - doprowadzi do obniŝenia energochłonności i racjonalizacji kosztów eksploatacji oświetlenia drogowego. Bibliografia 1. pren 13201-5 Energy Efficiency Requirements Presentation B. Duval, London 2009 2. Finał Report Lot 9: Public street lighting, January 2007, www.vito.be dostęp 12.04.2010