Adaptive lighting: l’illuminazione pubblica che cambia. Il modello virtuoso del Comune di Perugia

Nel monitorare lo stato dell’arte in Italia rispetto ai 17 Sustainable Development Goals (SDGs) fissati dall’Agenda 2030, il rapporto Istat diffuso lo scorso giugno, sottolinea che tra il numero di indicatori in peggioramento c’è anche il Goal 7 relativo all’energia pulita. Quando si parla di transizione ed efficientamento energetico si tende a porre l’accento su quei settori che risultano maggiormente energivori, come ad esempio i mezzi di trasporto, le aziende ecc. In questo contesto si tende a sottovalutare la componente di consumo energetico derivante da un servizio essenziale come l’illuminazione pubblica. Si stima che in Italia negli ultimi anni i consumi legati al servizio di illuminazione pubblica si aggirino intorno ai 5.000-6.000 GWh all’anno che corrispondo circa all’emissione di 3 milioni di tonnellate di CO₂ equivalente, una componente dunque niente affatto trascurabile***.

La sfida oggi per le amministrazioni locali è ripensare il concetto stesso di illuminazione pubblica come servizio essenziale, rimodulandolo secondo un concetto di sistema di illuminazione dinamica, sulla base delle specifiche esigenze del territorio. Si aprono dunque nuovi scenari e opportunità di sviluppo sostenibile dei centri urbani. Complice l’adozione di un approccio integrato data-driven che, insieme alle tecnologie, consente di migliorare la qualità di prestazione del servizio con il minimo consumo possibile, utilizzando la luce dove e quando serve.

Adaptive lighting: la metodologia e l’importanza dell’analisi dei flussi di traffico

Illuminare bene non significa necessariamente illuminare tanto. Ne è la prova il Comune di Perugia, protagonista dello studio per l’implementazione di un sistema di “adaptive lighting”, condotto dalla cooperazione sinergica dell’Amministrazione comunale, del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi di Perugia ed Edison Next, società del gruppo Edison che accompagna clienti e territori nel loro percorso di decarbonizzazione, a cui è affidata l’illuminazione pubblica della città di Perugia dal 2017. “La missione di Edison Next è quella di accompagnare la PA nel suo percorso di transizione energetica ed ecologica, creando valore aggiunto per le comunità locali, grazie all’utilizzo di soluzioni tecnologiche digitali e innovative”, dichiara a FPA Antonio De Leonibus, Contract Manager Area Centro B2G di Edison Next.
L’innovativo progetto di ricerca di adaptive lighting, di cui abbiamo già fornito qualche anticipazione in questo articolo, ha preso in esame 7 importanti arterie stradali del territorio comunale per un totale di più di 350 punti luce, effettuando monitoraggi dei flussi di traffico e contestualmente anche una valutazione dell’uniformità relativa alla distribuzione degli illuminamenti sul piano stradale. Entrambi questi parametri risultano fondamentali per la gestione del sistema di illuminazione pubblica ed in particolare per implementare una strategia di regolazione della potenza delle lampade in alcuni momenti della giornata, sulla base dei flussi di traffico attesi e degli illuminamenti minimi da rispettare in linea con la classe illuminotecnica della strada di riferimento. L’analisi dei flussi di traffico è stata determinante nel rilevare un costante mutamento del fenomeno della viabilità stradale. Si è dimostrato, infatti, come il flusso di traffico monitorato in condizioni di esercizio, per alcune strade in alcune fasce orarie, risultasse sensibilmente variabile rispetto al valore nominale attribuito dalla normativa per la specifica tipologia di strada.

Intelligenza illuminante: l’impatto dell’illuminazione adattiva su clima e ambiente

La specifica conoscenza dei dati derivante dall’analisi dei flussi di traffico ha consentito di simulare, grazie all’apposita implementazione di un algoritmo, il funzionamento dinamico dell’impianto di illuminazione dei tratti di suolo stradale interessati dal fenomeno. Tale simulazione è stata eseguita considerando entrambe le modalità di regolazione previste da normativa ovvero TAI (Traffic Adaptive Installation) e FAI (Full Adaptive Installation) andando quindi a comandare dinamicamente il flusso luminoso dei corpi illuminanti, e quindi la potenza elettrica in ingresso, al variare dei parametri delle varie strade. Il che, in linea con quanto previsto dalla normativa vigente, comporta una riduzione dell’energia elettrica necessaria al funzionamento delle lampade, mantenendo sempre gli stessi standard di qualità del servizio, ma riducendo sensibilmente costi ed emissione di CO₂ legati al consumo di energia stesso.

La componente tecnologica alla base dell’implementazione di questa soluzione di illuminazione adattiva riguarda, oltre all’utilizzo di sensori, messi a disposizione dall’Università, anche l’installazione di componenti elettronici all’interno dei corpi illuminanti a led già precedentemente eseguita da Edison Next nelle zone indonee del territorio, individuate congiuntamente con il comune. È proprio infatti grazie a questi componenti elettronici che si può trasformare l’impianto di pubblica illuminazione in una “smart grid”, ovvero in una rete intelligente che consente di monitorare i parametri dell’impianto, ma anche di modificarne la programmazione dei flussi luminosi.

A proposito dei benefici legati alla riduzione del consumo energetico, dai rilievi condotti per i tratti stradali presi in esame nel corso dello studio, si è constatato che con l’implementazione di questo sistema di adaptive lighting in media si ha un risparmio energetico in termini di consumo settimanale di un 25-26% con un sistema TAI e con un FAI si arriva a toccare anche un 33-35%.  Ricordiamo che si tratta di un progetto di ricerca tutt’ora in atto e contestualmente si sta provvedendo anche ad affinare l’algoritmo di calcolo sviluppato. Si è constatato inoltre che, in media per le 7 strade prese in esame, si arriva ad una riduzione del consumo settimanale compresa tra 1.000 e 1.260 kWh. Quindi facendo la proiezione in un anno si può arrivare, con un sistema TAI a circa 27.000 kWh risparmiati e con un sistema FAI ad un risparmio di 39.000 kWh. “Questo avrà, ovviamente, un impatto sull’ambiente che corrisponde a circa 10-15 tonnellate di CO₂ l’anno*. Sembra poco, ma se questi sono i risultati conseguibili prendendo in esame solo 7 strade e circa 300 punti luce, ci si può immaginare quanto questi benefici possano aumentare sensibilmente in seguito ad una replicabilità della soluzione anche sul resto del territorio o in altre città”: così Elisa Belloni, Ricercatore di Sistemi Elettrici per l’Energia presso Dipartimento di Ingegneria dell’Università di Perugia e Membro del Consiglio Direttivo di AIDI (Associazione Italiana di Illuminazione) commenta le evidenze emerse dalla ricerca. A tal proposito, nello sviluppo attualmente in corso per l’analisi in questione che prevede l’ampliamento del campione e l’installazione di nuovi sensori di ultima generazione, si è stimato che la diffusione della soluzione adattiva nelle zone del territorio comunale idonee all’implementazione della stessa potrebbe portare ad un risparmio energetico complessivo annuo pari a 400 MWh equivalente ad una riduzione annua di emissione di CO₂ equivalente a 162 tonnellate*.

Ottimizzazione delle risorse e valorizzazione del territorio: il successo dell’adaptive lighting a Perugia

Il caso di successo legato al progetto di illuminazione adattiva che si sta implementando nel Comune di Perugia è il risultato del costante confronto e cooperazione fra i diversi attori riuniti all’interno di un’unica cabina di regia. L’obiettivo è quello di mettere a fattor comune i dati acquisiti da ciascun attore per consentire un meccanismo di regolazione dei processi collettivi in grado di accrescere per l’utente finale i benefici in termini di innovazione, sicurezza e sostenibilità delle aree urbane.

Lavorare all’ottimizzazione delle risorse, garantendo livelli di qualità adeguati dei servizi pubblici essenziali consente di liberare risorse laddove non è necessario che vengano impiegate, riutilizzandole contestualmente per valorizzare, ad esempio, come solo la luce sa fare, ulteriori bellezze del territorio di cui può beneficiare l’intera collettività.

*ISPRA 2021 – coeff. 406.6 gr CO₂ /kWh

*** Dati OCPI Terna al 2019-2020