Illuminazione capannone: risparmiare con le luci a led

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In questo articolo illustreremo con precisi dati numerici il risparmio che si può ottenere in un capannone con un impianto di luci a led.
Chi volesse prima leggere una approfondita introduzione alla tecnologia delle luci a led, e non lo avesse già fatto, può leggere l’articolo qui dedicato.

Chi invece volesse saltare la parte di questo articolo dedicata alla maggiore efficienza luminosa delle luci a led, per andare subito alla parte dedicata ai risparmi effettivi che è possibile ottenere in un capannone con un impianto a led, può cliccare qui.

Il risparmio che un impianto di luci a led può significare è il primo motivo della diffusione di questa tecnologia nel settore industriale e dei servizi.  I fattori che contribuiscono a tale risparmio sono diversi. I più importanti sono quelli della durata delle lampade, di cui abbiamo già discusso approfonditamente nell’articolo di introduzione, e quello dell’efficienza luminosa, di cui ci occuperemo adesso, per poi procedere con degli esempi di risparmi ottenibili nll’illuminazione dei capannoni, corredati di dati e proiezioni.

 

EFFICIENZA DELLE LUCI A LED

L’efficienza esprime quanta luce una data sorgente è in grado di produrre per una data quantità di energia elettrica consumata. Per questo motivo l’efficienza è espressa in lumen per watt, essendo il lumen l’unità di misura del flusso luminoso. Dire quindi che una data lampada ha un’efficienza di 50 lumen/watt, significa dire che quella lampada è in grado di fornire una luce con una intensità di 50 lumen per ogni watt di energia elettrica con cui viene alimentata. E’ chiaro quanto questo parametro sia della massima importanza perché è quello che incide maggiormente sui costi dell’illuminazione.

I vari dispositivi luminosi, dalle lampadine a incandescenza ai tubi al neon, dalle lampade al sodio ai led, hanno efficienze molto diverse tra loro. Il grafico qui sotto riporta un confronto tra le efficienze luminose dei più diffusi dispositivi di illuminazione per le diverse tecnologie disponibili, prendendo come riferimento i modelli più evoluti in commercio in data attuale [2014]:

comparazione-efficienza-sorgenti-luminose-artificiali

Dal grafico risulta evidente come attualmente i dispositivi al led siano quelli con l’efficienza maggiore, essendo in grado di superare i 120 lumen/watt. Se si fa ad esempio un raffronto tra i led e i tubi al neon, la tecnologia di illuminazione più diffusa nei capannoni industriali e del terziario, si vede come l’efficienza del led sia superiore a più del 20% rispetto al neon. Vedremo però in seguito che il risparmio complessivo dato dai led di ultimissima generazione è ancora maggiore e ben superiore al 20%, rientrando in esso anche altri fattori che analizzeremo in breve.

Riguardo all’efficienza si tengano presenti due questioni. La prima è che per tutti i dispositivi confrontati (sia quindi led, che neon, che tutti gli altri) i valori di efficienza riportati si riferiscono a condizioni “ottimali” di esercizio, che nella realtà possono sovente non presentarsi tali e quali, riducendo di conseguenza l’efficienza del dispositivo.
Altra questione è che l’efficienza riportata, per tutti i dispositivi, ma in particolare per il led (120 lumen/watt) si riferisce ai modelli di fascia alta. Le efficienze dei modelli di fascia inferiore si situano su valori più bassi.

E’ molto importante avere presente che l’efficienza dei led è in continua crescita, e che quasi ogni mese vengono immessi sul mercato modelli che offrono dei miglioramenti di efficienza. Non succede invece la stessa cosa per le altre tecnologie di illuminazione, quali ad esempio i neon, perché queste sono ormai già vecchie di decine di anni e quasi tutte le migliorie di efficienza possibili, sono già state introdotte. Il margine di miglioramento è quindi per esse minimo.

Per rendersi conto di quanto appena detto, basti pensare che la Cree, uno dei maggiori produttori di led a livello mondiale, ha annunciato nel 2012, di aver costruito un prototipo di led in grado di raggiungere i 200 lumen/watt. E’ chiaro che si tratta solo di un prototipo, misurato nelle migliori condizioni di laboratorio, e che prima di avere in commercio un modello che presenti in condizioni di uso reale la stessa efficienza, ci vorrà ancora del tempo. E’ comunque un fatto che il miglioramento di efficienza dei led è, al contrario di quello delle altre tecnologie di illuminazione, in continua ascesa.

Come ultimo fattore legato all’efficienza, è anche da considerarsi come su di essa incidano non solo il particolare modello di diodo/led utilizzato nell’apparecchio, ma anche tutti gli altri elementi che concorrono al suo funzionamento. In particolare hanno in questo un peso importante le lenti e i riflettori utilizzati per convogliare e direzionare il flusso luminoso, così come l’alimentatore. Più sofisticata è la progettazione del dispositivo e di maggiore qualità i materiali utilizzati, più l’efficienza luminosa complessiva del dispositivo sarà alta.
Detto diversamente, benché il rapporto tra luce emessa dai led e energia assorbita resterà uguale, un dispositivo con eccellenti elementi ottici, riuscirà a meglio utilizzare la luce nell’illuminazione dell’ambiente di uno con elementi scadenti.

 

DUE PAROLE SULLA DURATA DELLE LUCI A LED

Avendo presente tutta la questione dell’efficienza, possiamo adesso analizzare il risparmio approssimativo che un impianto a led può offrire, non senza prima dire nuovamente due parole su  un altro essenziale fattore che assieme all’efficienza energetica, va a costituire il risparmio complessivo.

Come si diceva nell’articolo di introduzione sopra citato, una delle caratteristiche delle luci al led è la loro durata di vita, che risulta essere notevolmente maggiore di quella degli altri dispositivi di illuminazione (che comunque presentano tra di loro grandi differenze al riguardo). Riassumendo, e prendendo come valore di riferimento quello di 50.000 ore di vita media, si può dire che la durata di un dispositivo di illuminazione a led è di circa da tre a quattro volte quello di un tubo al neon. E’ proprio questa grande differenza con altre tecnologie di illuminazione l’altro grande fattore di risparmio con i led.

Dove un impianto, funzionante ad esempio 10 ore al giorno per 10 mesi l’anno, con altre tecnologie di illuminazione superati i 16 anni di attività, avrà richiesto già tre o quattro sostituzioni (oltre l’installazione iniziale), un impianto a led ne avrà richiesta solamente una. Il grande risparmio ottenuto in questa maniera va ad aumentare la convenienza complessiva di un impianto a led rispetto ad altri tipi di illuminazione. Approssimativamente si può dire che, grazie alla lunga vita media, un impianto a led ha dei costi di manutenzione inferiori di un 65%-70% rispetto ad un corrispondente impianto a file di neon.

Per questi motivi è molto importante tenere presente questo aspetto quando si confrontano i costi di un impianto tradizionale con uno a led. I led necessitano di un investimento iniziale maggiore, ma dati i costi di esercizio minori, il recupero nella differenza di investimento avviene piuttosto velocemente, solitamente entro il terzo o il quarto anno, dopo il quale il sistema a led comporterà esclusivamente importanti risparmi energetici.

E’ interessante notare come sia possibile ottenere un ulteriore risparmio energetico dotando un impianto di illuminazione a led di un apposito sistema di gestione della luce. Questi sistemi sono disponibili anche per altre tecnologie di illuminazione, quali le lampade al neon, e permettono di variare automaticamente alcuni parametri di illuminazione a seconda di determinati fattori, quali l’ora del giorno, la luce ambiente disponibile, la presenza di persone/movimenti nell’ambiente e altri ancora, in modo da massimizzarne il più possibile lo sfruttamento e diminuirne i costi di esercizio.

Tali sistemi raggiungono con gli impianti a led altissime performance, anche grazie alle particolarità della tecnologia a led. E’ infatti possibile con appropriati modelli di lampade a led, avere sulla stessa lampada il funzionamento a voltaggi differenti, a potenze differenti, a percentuale di led usati differenti e addirittura, se la situazione lo richiede, a temperature di colore differenti. La natura “composita” delle lampade a led, che contano decine di singoli diodi/led, contribuisce a rendere possibile questo ampio campo di variabilità, che a sua volta aumenta le performance dei sistemi di gestione della luce con i relativi benefici economici conseguenti.

 

IL RISPARMIO OTTENIBILE CON LE LUCI A LED

Possiamo a questo punto analizzare il risparmio ottenibile con un impianto a led, confrontandolo prima con un impianto di luci al neon, e poi con uno a lampade a ioduri metallici, le due tecnologie attualmente più utilizzate nell’illuminazione di capannoni industriali, commerciali e più in genere del settore dei servizi.

CONFRONTO CON IMPIANTO AL NEON

La tabella qui sotto confronta i costi complessivi di gestione di due diversi impianti di illuminazione in un capannone di 1.800 metri quadri adibito a produzione. Si faccia attenzione che in questo esempio vengono presi in considerazione i costi di esercizio, e cioé il costo per l’energia e quello della manutenzione, ma non il costo di installazione degli impianti. Il recupero della differenza sull’investimento iniziale, come si è già accennato, nella quasi totalità dei casi avviene però entro tre o quattro anni, a seconda delle particolari soluzioni che si sono adottate nella realizzazione dell’impianto.

Il primo impianto è costituito da classici tubi al neon T8 con reattore induttivo (KVG). Il secondo consta invece di file continue di lampade a led per illuminazione industriale.

comparazione-costi-impianto-neon-con-impianto-led-per-capannone-1

Come la tabella mostra, i costi complessivi di gestione dell’impianto a led sono inferiori del 68% rispetto a quelli del corrispondente impianto al neon e ammontano a ben 12.330 Euro l’anno.

La tabella seguente, simile alla prima, mostra invece il risparmio energetico ottenibile dotando l’impianto a led di un sistema per la gestione della luce.

comparazione-costi-impianto-neon-con-impianto-led-per-capannone-2

Interessante notare come il sistema di gestione luce, sia in grado da solo, di aumentare il risparmio ottenuto di un ulteriore 11%, che nel caso del capannone preso in esame equivale a quasi 2.300 Euro l’anno.

CONFRONTO CON IMPIANTO A LAMPADE A IODURI METALLICI

Il grafico successivo, mostra invece il confronto tra un impianto a lampade a ioduri metallici (linea rossa) e altri due impianti, il primo a luci led senza sistema di gestione della luce (linea verde), e il secondo dotato invece di sistema gestione luce (linea blu).
Si faccia particolare attenzione come in questo confronto, a differenza dei due precedenti, vengano presi in considerazione non solo i costi di esercizio ma quelli complessivi, tenendo quindi in conto anche l’investimento iniziale.

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Il grafico mostra chiaramente tre cose. La prima è il risparmio annuale sul consumo di energia elettrica, che per il primo impianto a led (senza sistema gestione luce) è di ben il 55% rispetto all’impianto tradizionale con lampade agli ioduri.

La seconda è che con l’impianto a led con sistema di gestione della luce, il risparmio energetico annuale arriva al 78%.

La terza cosa, è che il maggiore costo iniziale dell’impianti a led rispetto a quello agli ioduri metallici, viene totalmente recuperato entro il terzo anno di esercizio, come si può notare guardando il punto in cui le tre linee dei costi si incrociano. E’ questo un esempio di quanto prima si diceva, e cioè di come nonostante un costo iniziale superiore, un impianto a led risulti di gran lunga conveniente, se si tengono in conto i costi di esercizio su un periodo di tempo superiore ai tre anni, periodo che man mano che aumenta, vede aumentare di corrispondenza anche la convenienza dell’impianto stesso.

 

CONCLUSIONI

Questa lunga analisi ha mostrato come la tecnologia a led sia attualmente, se ci si rivolge per lo meno alla fascia alta del mercato professionale, la più promettente per quanto riguarda i ritorni di investimento nei capannoni adibiti a produzione e del terziario. Una eccezione in questo possono essere ancora i capannoni adibiti a magazzino o la parte di essi dedicata allo stoccaggio dei materiali e delle merci.

Il motivo di questo è che in tali ambienti e in determinati casi e per certi settori, la presenza di personale è generalmente minima, così come lo è la qualità dell’illuminazione richiesta. Diventa così a volte possibile l’utilizzo di lampade al sodio a bassa pressione, tipo quelle utilizzate nell’illuminazione stradale, che hanno una efficienza luminosa di circa 130-200 lumen/watt, superiore quindi a quella delle lampade a led attualmente in commercio. E’ questo un caso piuttosto limitato e che in futuro, a causa del continuo aumento dell’efficienza dei led, sarà destinato a scomparire.

Se si eccettuano casi come quello adesso accennato, e pochi altri in cui un’illuminazione con tecnologie diverse può essere per specifici motivi preferibile, la tecnologia al led si presenta come il futuro dell’illuminazione in quasi tutti i settori in cui i capannoni vengono utilizzati. Un futuro che come si diceva sarà ricco di interessanti sviluppi.

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