Energy saving per gli impianti di illuminazione
di: Gianni Forcolini
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14.11.2011
Recenti indagini condotte sui consumi di energia elettrica in Europa dimostrano che per illuminare gli ambienti interni ed esterni si impiega circa il 19% del totale di energia elettrica dato dalla somma della parte prodotta nel continente e di quella importata dall’estero e che quindi grava sulla bilancia dei pagamenti dei singoli Paesi.
Se ci si attiene a questo dato statistico si è indotti a pensare che l’incidenza economica di ogni provvedimento o iniziativa volti a contenere i consumi dovuti all’illuminazione non sia particolarmente rilevante sul bilancio complessivo. Perché - viene spontaneo chiedersi - risparmiare sull’illuminazione quando si può ottenere di più riducendo altri tipi di consumi? Il ragionamento è corretto, tuttavia se da questo livello generale si passa a esaminare i casi concreti si scopre facilmente che, in alcuni ambiti di attività, la spesa energetica imputabile all’illuminazione è ben più elevata del dato medio sopra indicato. Come spesso accade nelle analisi statistiche, analizzando le situazioni reali si trova una ripartizione dei consumi che non corrisponde a quella globale.
Per esempio, in un esercizio commerciale con spazi espositivi collocato in un luogo del tutto privo di luce naturale, come il piano sotterraneo di un complesso edilizio, l’impianto d’illuminazione rimane in attività per molte ore al giorno e se non ci sono macchinari elettrici di elevata potenza, la voce della spesa energetica più consistente è dovuta sicuramente alla luce artificiale. Potrebbe essere poco rilevante la spesa energetica per la climatizzazione. Alle stesse conclusioni porta l’analisi di ambienti con altre destinazioni: servizi pubblici, uffici, allestimenti, stand, luoghi di spettacolo.
Le Direttive europee
In alcuni casi, dunque, risparmiare sull’illuminazione rientra tra gli obiettivi di una saggia gestione degli impianti. Ma in altri casi questo interesse può venire a mancare, considerando il ridotto vantaggio conseguibile. In pratica non c’è corrispondenza tra l’interesse particolare e quello generale. Non è realistico pensare che la riduzione dei consumi energetici debba sempre essere al primo posto. Da qui la necessità di interventi strutturali e pubblici sulla produzione di sorgenti luminose per evitare che prodotti ad alto consumo, dalle prestazioni “energivore”, siano presenti sui mercati a prezzi convenienti, ponendo il consumatore nella condizione di spendere poco per l’acquisto del bene (sorgente luminosa, apparecchio di illuminazione, sistema di alimentazione), ma di accollarsi pesanti oneri per il suo utilizzo dopo l’acquisto.
Con l’ambizione di contribuire alla tutela dell’ambiente naturale, la Comunità Europea ha aderito nel 2005 al Protocollo di Kyoto e nel marzo del 2007 i Paesi industrializzati leader europei hanno adottato un programma comune di interventi che realizzano la strategia sinteticamente denominata “20-20-20”, che prevede in sintesi:
- la riduzione del 20% delle emissione di gas ad effetto serra entro l’anno 2020;
- l’incremento nell’utilizzo delle fonti di energia rinnovabile sino ad arrivare, entro il 2020, ad una loro incidenza di almeno il 20% rispetto a tutta la produzione di energia;
- il risparmio di energia di almeno il 20% dei consumi, entro il 2020, migliorando l’efficienza energetica dei prodotti.
Come diretta conseguenza di questo ampio accordo programmatico sono state promulgate le Direttive sulle sorgenti luminose, prodotti industriali sottoposti ad attente valutazioni comparative in ordine ai consumi energetici. Si è ritenuto che una serie di interventi rivolti al ridimensionamento dell’offerta dei tipi di sorgenti di vecchia concezione (principalmente le lampade a filamento incandescente normali e a ciclo di alogeni) a bassa efficienza luminosa, alto consumo energetico, ridotta durata di vita, potesse contribuire in modo significativo al risparmio di energia e al contenimento delle emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera.
In questa prospettiva, a partire dal 2005, sono stati varati dei provvedimenti (in particolare la Direttiva Europea Eco-Design Eup, Energy Using Products, con i relativi Regolamenti attuativi) che tendono a contrarre con gradualità, fino a giungere alla completa estinzione (messa fuori produzione nel territorio dell’Europa Unita), la produzione delle lampade a bassa efficienza e a vietarne l’importazione dall’estero. In Italia la Direttiva è stata pienamente recepita con il Decreto Legislativo n. 201 del 6 novembre 2007.
I programmi attuativi prevedono il divieto di fabbricazione delle lampade nell’arco di 7 anni (dal 2009 al 2016), iniziando dalle potenze maggiori (uguali o superiori a 100 W), secondo varie caratteristiche tecniche e classi energetiche, anch’esse definite in documenti comunitari.
Tabella 1 - Le 6 fasi di attuazione della Direttiva europea Eup dal 2009 al 2016, con le indicazioni del tipo di lampada con le relative caratteristiche tecniche, messe fuori produzione e non importate
Efficienza e durata
I provvedimenti di iniziativa comunitaria in vigore si basano sui due parametri fondamentali che servono a valutare una sorgente luminosa: l’efficienza luminosa e la durata media di vita. Il primo è riferito proprio al consumo energetico e tiene conto del flusso erogato. In sostanza, l’efficienza si ricava dal rapporto tra il flusso emesso e la potenza elettrica assorbita. Si ottiene un numero che ha come unità di misura il lumen su Watt (simbolo: lm/W). Questo numero indica l’ammontare del flusso che si avrebbe se la sorgente in esame assorbisse l’unità di Watt.
È piuttosto sorprendente constatare quanto sia rilevante la differenza di efficienza tra le sorgenti in commercio. Tra i tipi a incandescenza e quelli a scarica in media la differenza è pari a circa 1/6. Ciò significa, in pratica, che se la comune lampada a incandescenza ha un’efficienza media di 12 lm/W (il dato aumenta leggermente con la potenza), il tipo a fluorescenza si attesta in media oltre i 70 lm/W. Altri confronti penalizzano ulteriormente i vecchi modelli a filamento. La nuova generazione di led, per esempio, ha efficienza dell’ordine dei 120-130 lm/W con una qualità cromatica alquanto simile.
Ma anche il secondo parametro mostra considerevoli margini di divaricazione. La durata media di vita di una sorgente a ciclo di alogeni di ottima qualità (la lampada “alogena” rappresenta l’evoluzione della lampada filamento incandescente in atmosfera di gas inerti) è di 4000 ore contro le 40000 (rapporto di 1 a 10) dei diodi luminosi, con lo stesso decadimento del flusso luminoso a fine vita.
L’efficienza globale
Efficienza e durata non sono gli unici parametri da considerare nella valutazione del risparmio energetico. Il concetto di “efficienza globale” (o di sistema) serve a comprendere che ci sono ulteriori variabili che entrano in gioco, in qualsiasi impianto di illuminazione.
Molte lampade, infatti, funzionano grazie ai dispositivi di alimentazione elettrica (trasformatori, ballast, convertitori) e ai dispositivi ottici (riflettori, lenti, schermi, filtri). Inoltre ogni dispositivo di gestione, di controllo o di regolazione (come il light-dimmer) ha il proprio consumo. Solo una sorgente priva di ottica e di alimentatore (immaginiamo un’incandescente nuda appesa a un conduttore) è valutabile come l’efficienza e la durata.
L’ottica, cioè un riflettore, un diffusore, un filtro o una schermatura, assorbe flusso luminoso mentre l’alimentatore e gli altri ausiliari elettrici assorbono potenza elettrica.
Pertanto la vera efficienza, quella “globale”, è data dal rapporto tra il flusso che esce dall’apparecchio (che ha al suo interno la sorgente e la sua ottica) e la potenza effettivamente consumata. Anche in questo caso non è raro registrare sensibili differenze tra l’efficienza luminosa della sorgente e quella globale.
Analogamente, per quanto riguarda la durata, bisogna considerare che le effettive condizioni di funzionamento della sorgente all’interno dell’apparecchio determinano la reale durata di vita. Alcune sorgenti molto sensibili al regime termico (è il caso dei led) presentano durate diverse in funzione delle temperature di funzionamento nel microambiente in cui sono installate.
Per completare il discorso sui criteri necessari per la valutazione più realistica del risparmio energetico dobbiamo citare la questione della distribuzione della luce. Se l’emissione viene dispersa nell’ambiente le superfici dei compiti visivi, quelle più importanti per le funzioni che svolgono, avranno illuminamenti inferiori a quelli previsti nel progetto. Anche le fonti ad alta efficienza globale non saranno sufficienti, e quindi dovranno essere potenziate con aggravio nei consumi, per illuminare correttamente, mancando il giusto orientamento dei raggi luminosi.
Come si può notare, in conclusione, sono molti i modi a disposizione dei progettisti e degli installatori per risparmiare nell’illuminazione. Occorre affrontare il problema da molti fronti, secondo una pluralità di angolature, considerando sempre che contenere i consumi energetici non deve generare altre problematiche, di diversa natura ma altrettanto importanti, ma deve coniugarsi con la qualità - anch’essa globale - della soluzione illuminotecnica.
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