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Sistemas de control Y LEDS

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Ante esta situacióntenemos 2 caminoscomplementarios

Alternativas de actuación

- Apostar por fuentes de energía renovables

• Solar térmica• Solar fotovoltaica• Hidraúlica• Eólica• Biomasa

- Eficiencia energética

En la producciónde la energía

En el uso de la energía

2

3

Datos sobre el consumo de energía en el alumbrado

2º camino: Eficiencia energética

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Ahorros en alumbrado público

3

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Evolución en las fuentes de luz en alumbrado público

Siglo XXI60's

SON + HPL

30's

SOX + TL CosmoPolis y LEDS

Telegestión

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Alumbrado urbano en Europa

• 70% de energía consumida en Aytos.• 56 Mill. de puntos de luz en las calles

• 1/3 todavía usa tecnología de 1960� Mercurio alta presión (HPL)

• Alternativas disponibles:� Sodio a alta presión (SON)� Halogenuros met. Cerámicos (CDO/CPO)� LEDS

≈ 100 lm/W

≈ 50 lm/W

• Vida de una instalación típica de mercurio es 30-40 años � Tasa de reemplazomuy lenta (3%)

4

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Telegestión en alumbrado exterior

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• La telegestión es la capacidad de controlar ysupervisar los puntos de luz del exterior medianteun sistema inteligente a distancia. Ej: Sistema Starsense

• Control– Encender y apagar lámparas, elevar o reducir su nivel de luz– Según parámetros internos (por ejemplo, un programador)– Según parámetros externos (por ejemplo, densidad del tráfico, luz diurna)

• Supervisión– Estado de lámpara: encendida, apagada, atenuada, fundida– Estado de la red– Horas de funcionamiento (p. ej., según el emplazamiento)– Consumo de energía (p. ej., por calles)

¿Qué es la telegestión?

5

9

REEIAE - Capítulo 9 de la Instrucción ITC – EA – 02

9. NIVELES DE ILUMINACIÓN REDUCIDOS

Con la finalidad de ahorrar energía, disminuir el resplandor luminoso nocturno y limitar la luz molesta, a ciertas horas de la noche, deberá reducirse el nivel de iluminación en las instalaciones de alumbrado vial, alumbrado específico, alumbrado ornamental y alumbrado de señales y anuncios luminosos, con potencia instalada superior a 5 kW salvo que, por razones de seguridad, a justificar en el proyecto, no resultara recomendable efectuar variaciones temporales o reducción de los niveles de iluminación.

Cuando se reduzca el nivel de iluminación, es decir, se varíe la clase de alumbrado a una hora determinada, deberán mantenerse los criterios de uniformidad de luminancia / iluminancia y deslumbramiento establecidos en ésta Instrucción ITC-EA-02.

Normativa

6. SISTEMAS DE REGULACIÓN DEL NIVEL LUMINOSO

Con la finalidad de ahorrar energía, las instalaciones de alumbrado recogidas en el capítulo 9 de la ITC-EA-02, se proyectarán con dispositivos o sistemas para regular el nivel luminoso mediante alguno de los sistemas siguientes:

a) balastos serie de tipo inductivo para doble nivel de potencia;

b) reguladores - estabilizadores en cabecera de línea;

c) balastos electrónicos de potencia regulable.

Los sistemas de regulación del nivel luminoso deberán permitir la disminución del flujo emitido hasta un 50% del valor en servicio normal, manteniendo la uniformidad de los niveles de iluminación, durante las horas con funcionamiento reducido.

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¿Por qué se deben utilizar balastos electrónicos en alumbrado exterior?

• Porque se ahorra energía; mayor eficacia y posibilidades de regulación y

telegestión

• Porque mejora la vida de la lámpara al estar protegida frente a las fluctuaciones de tensión

• Porque mejora la fiabilidad de la instalación de alumbrado; uniformidad,

consumo de energía constante y factor de potencia constante

• Las nuevas lámparas de alta eficacia funcionarán sólo con balasto o driver electrónico; ej: CosmoPolis, CDM-Elite, LEDs

Equipos electrónicos para regulación

6

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Ventajas de un sistema de telegestión

• Ahorro de energía por la regulación del nivel de iluminación

• Ahorro económico por la mejora en la eficacia del mantenimiento

• Mejora de la seguridad

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Beneficios - Ahorro energético

Se estima un ahorro energético total del 50%:

• Balasto electrónico (ahorro de energía medio a lo largo de la vida de la lámpara del 13%)

• Regulación del flujo luminoso de las lámparas (ahorro energético de hasta el 65% en SON y el 40% en CDO)

• Nivel constante de iluminación (CLO) :ahorro energía medio hasta el 8% aumentando potencia del p.ej. Del 85% al 100%

• Potencia de lámpara virtual (VPO) :permite corregirestos efectos de sobredimensionamiento

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El Sistema

Starsense SupervisorSoftware

CENTRO DE MANDO

Controlador de Segmento

OLC+ Balasto

Dynavision

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Balasto Dynavision

• Ejecución de las instrucciones procedentes de la OLC

• Regulación continua

– SON: 100%-20% flujo luminoso (100%-35% potencia)

– CDO: 100%-50% flujo luminoso (100%-60% potencia)

• Ahorro energético del 13% frente a electromagnético

• Estabilización tensión (180-264V)

• Incremento vida lámpara 30%

• Factor de potencia > 0.98 al 100%, > 0.93 al 35%

• Desconexión en caso de fallo de lámpara

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OLC (Outdoor Luminaire Controller)

Funcionalidades:

– Control

• Encendido / Apagado

• Regulación

– Monitorización

• Estado de la lámpara On / Off / Regulada / Fallo

• Medida de la tension de red, intensidad de carga y factor de potencia

Opciones de montajeEn luminaria

DV

OLC

En poste

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Centro de mando

Controlador de Segmento

Router GPRS/3G

Acoplador de fase

9

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Controlador de Segmento• Donde

– Dentro del cuadro eléctrico

• Cuantos– Uno por cuadro (máximo 140 OLCs)

• Para qué– Para controlar el sistema de telegestión– Para informar al PC central

• Funcionalidades– Control

• Ordenes de Encendido / Apagado• Instrucciones de regulación• Horario

– Monitorización• Estado de la red• Estado de los sensores

Tecnología LonWorks®

LEDS

Luz que deleita

El avance tecnológico es vital para el éxito de los LEDs,pero aun lo es más el buen uso en sus aplicaciones, así como atender en el desarrollo de los productos las necesidades propias de esta nueva tecnología

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Beneficios de los LEDs

General: Vida útil larguísima

hasta 70% mantenimiento del flujo después de 60K horas• Reducidos costes de mantenimiento• Eficiencia energética• Sin radicación IR ni UV en el haz de luz• Ópticas de plástico de alta eficiencia

Arquitectural/diseño:• Flexibilidad, luz escondida• Colores saturados - sin filtros• Luz direccional, incrementa la eficiencia del sistema• Robustez, seguridad en vibración, estado sólido• Menor luz dispersa debido a mejor control óptico

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Ventajas únicas de los LED:•Control dinámico del color, elegir tonalidad •Completamente regulable sin variación de color•Encendido instantáneo, 100% de luz•Sin pérdidas en los filtros•Lo instalas y te olvidas

Medioambiente:•Libre de mercurio

Seguridad/bajas temperaturas:•Encienden a bajas temperaturas (menos -40°C)•Bajo voltaje en corriente continua•Alta eficacia en ambientes fríos•Sellado de por vida en luminarias estancas

Beneficios de los LEDs

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RenovaciónLos LEDs se usan en sustitución del alumbrado convencional. Su flujo se puede focalizar con gran precisión para resaltar características y reducir la dispersión en las proximidades

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El placer de DiseñarLos LEDs ofrecen millones de colores y unos efectos dinámicos que el alumbrado convencional simplemente no puede igualar. Pueden usarse para realzar la arquitectura durante la noche o para jugar con el cromatismo en ocasiones especiales

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Luz integradaPor su nula emisión térmica en el haz de luz, los LEDs pueden integrase en cualquier lugar: paredes techo, mobiliario, materiales.

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Inteligencia añadidaComo el control de los LEDs se realiza a través de sistemas de control digitales, pueden programarse colores y ambientes, cambiar de escena con solo pulsar un botón. Las posibilidades son infinitas.

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Alumbrado Exterior Arquitectónico

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Alumbrado general y de acento en Interior

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Alumbrado Funcional Exterior

Evolución en la eficacia de los LEDs

halógena

fluorescente

incandescente

Efic

acia

lum

inos

a (lm

/W)

0

50

100

150

200

1930 1950 1970 1990 2010 Año

2010 DOE Roadmap

250

Blanco frío

Blancocálido

2020

Fuente de luz (lm/W)500W Sodio alta presión 150140W Halogenuro metálico 122‘TL HE’ Tubo fluorescente 105Halógena-IRC 30Incandescente estándar 16

• Ahora en LEDS:• Blanco cálido (2700K) 98 lm/W• Blanco Frío (5000K) 111lm/W

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High-power LED Package Development

LUXEON Altilon

0.01

0.1

1

10

100

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Año

Pot

enci

a po

r LE

D (

W)

“Chip 5 mm”

La potencia de los LEDs se ha multiplicado x100 en la última década

LUXEON S

LUXEON Rebel

LUXEON Rebel ES

29

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1,000

10,000Courtesy of Roland Haitz

Haitz Law - LED Performance, lm/$Efficiency Driven

10,000

1,000

100

10

1

0.1

0.01

0.001

0.0001

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020

Pric

e o

fLig

ht: L

m/$+20x/Década

Lm/LED

-10x/Década

Coste/Lumen

LEDs Blancos

Lu

men

per

pac

kag

e

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Flujo luminoso y corriente de alimentación

Generación del (2010), actual

Nueva Generación (2011+), gran mejora

(2009)

Mejoras en mantener las eficacias a mayores corrientes

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El flujo y el calor en los LED

Un aumento continuo de la temperatura de funcionamiento provocará dos efectos: Una depreciación del flujo emitido y un acortamiento drástico de su vida.

Tecnología del LED: Niveles

Nivel 0

LED-Chip

Nivel 1

LED o lámpara

Nivel 2

LEDs en componentes

Nivel 3

Modulo LED con opticas y equipo

Nivel 4

Luminaria

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Luz Blanca Chip azul y fósforos

LED Chip azul

Fósforos

Fotón amarilloFotón azul

Fotón azul

LED Chip

¿Cómo se evalúa la eficiencia energética?La relación Lm/W depende mucho de con qué se relacione: un simple LED o un sistema

• Pérdidastérmicas (Tj superior)

LED Sistema LED Óptica Luminaria

• Temperatura decolor

• Temperatura (Tj)• Control de corriente

100 lm/W

• Pérdidas ópticas

85 lm/W 70 lm/W eficiencia del sistema

Controlador

• Pérdidas delcontrolador

50 lm/W

-10-15% -10-30% -10-50%

Sos

teni

bilid

ad

19

50 W 70/100/125 W 150W 250 W 400 W

AREAS PEATONALES(Vías tipo C y D)

Calles peatonalesCarriles bici

Calles residencialesTrafico mixto

Calles comerciales

en áreas urbanas

Vías Urbanas Carreteras Interurbanas

Carreteras

CALLES (Vías tipo B) CARRETERAS (Vias Tipo A)

20 W 30/50W 50/100W 90/120W 220 W

Potencias con tecnología actual instalada

Potencias en LED para conseguir mismo rendimiento visual

Comparativas antes y después

•Calzada : Ehmed=25 lux, Uo=0,52•Acera: Ehmed=31 lux, Uo=0,22•Parking: Max 50 lux ; min 5 lux; med 25 lux•IRC: 25; Tc: 2100K

•Calzada : Ehmed=25,4 lux, Uo=0,55•Acera: Ehmed=10,5 lux, Uo=0,29•Parking: Max 44 lux; min 8 lux; med 24 lux•IRC: 70; Tc 4000K

67% ahorro

energético250W+100W 106W+31W

20

31W NW MSO H:6m, S:21m, Ancho 3mEhmed 11lux, Uo =0.6 Ra 70IRC: 70; Tc 4000K

SON100W PC (120W medidos)H:6m, S:21m, Ancho 3mEhmed 19lux, Uo =0.3 Ra 20IRC: 25; Tc 2100K

Testimonio de los vecinos de esa calle:Se ve tan bien o mejor que antes y la impresión de los colores es muy buena.El ahorro energético es estupendo y hace falta que toda la ciudad se cambie.

74% ahorro

energético

74% ahorro

energético

Energía yMantenimiento1.895.475€

32% ahorro

económico durante 12 años

1560 luminarias.Precio KWh actual: 0,10€ con inflación energética: 10%Inflación general 2% Horas funcionamiento año 4380

Retorno de la inversión 8 años

Cálculo de Coste Total de Propiedad para 12 años

Inversión, Energía y Mantenimiento 1.289.542€

Ahorro: 1.895.475€-1.289.542€= 605933€