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11/03/2019 | Iluminación

Mejora de la eficiencia del alumbrado público de la ciudad de Valencia

El Alumbrado Público de la ciudad de Valencia está conformado por un parque de más de 107.000 puntos de luz, que en el año 2015 tenía una potencia total instalada superior a los 25 MW, lo que conllevaba unos elevados costes de explotación de la instalación, particularmente en costes de energía. Había calles bien iluminadas, pero también había calles con un exceso de iluminación, y al mismo tiempo otras con una iluminación escasa o deficientemente iluminadas.

 

 

Antecedentes

 

El Alumbrado de Valencia tuvo una regeneración en los años 90 con un Plan Integral de Alumbrado Público (conocido como P.I.A.P.) en el que se renovó el alumbrado en la mayoría de calles, recurriendo a fuentes luminosas de lámparas VSAP, de 150 y 250 W principalmente, a la vez que se adquirieron luminarias de alto rendimiento luminoso. El soporte más generalizado eran báculos de carretera y brazos de fachada. Esto mejoraba la situación anterior, con lámparas de vapor de mercurio (en adelante VMCC) y luminarias hoy obsoletas y de muy bajo rendimiento.

 

A partir de los años 90, prosiguió una evolución a columnas de fundición y faroles ornamentales, con lámparas de VSAP, principalmente de 150 – 250 – 400 W, con la particularidad que estas columnas, que son de poca altura (modelo AVENIDA, NARANJO, MAHUELLA, GRANDES VÍAS, etc) precisan de una instalación muy condensada, quedando muy juntas, generalmente entre 14 y 21 m, lo que supone una implantación intensa de muchas farolas, muchos puntos de luz y un elevado consumo de energía.

 

En términos de potencia, esto acabó ascendiendo a los ya referenciados 25 MW, que teniendo en cuenta una duración de 4.200 horas de ausencia de sol anuales, nos lleva a un consumo teórico cercano a los 105.000.000 de kW·h anuales, que se atenuaban con los diferentes sistemas de reducción de flujo, bien con reductores de flujo centralizados bajando la tensión de servicio, o bien con las reactancias de doble nivel, aumentando la impedancia en la luminaria. La práctica totalidad de puntos de luz tenía alguno de los dos sistemas de reducción de flujo, cuyas tecnologías llegaban al 30-35% de ahorro, quedando así en un consumo del orden de 65.000.000 de kW·h anuales.

 

Con los incrementos del precio de la energía, los costes energéticos crecían de forma desproporcionada, duplicándose y triplicándose en pocos años, de forma mucho más acelerada que el IPC o cualquier otro índice de crecimiento. Para reducir los costes de explotación de la instalación era necesario tomar decisiones más contundentes que una simple reducción de flujo, llegando incluso a estudiar la posibilidad de realizar una ESE para afrontar un cambio total con financiación externa, solución que posteriormente fue desestimada.

 

Estrategia inicial

 

Para afrontar la Mejora de la Eficiencia Energética de una instalación tan vasta, se hicieron los estudios pertinentes, y se trazó una estrategia, en la que había que tener en cuenta varios factores:

 

  1. Factor de Ahorro energético: Es importante implementar acciones que conlleven un gran ahorro de energía eléctrica, lo que exige estudiar el retorno de la inversión, manejando el ratio entre Ahorros Económicos y Costes de Inversión. Desde el punto de vista económico, las inversiones más económicas que produzcan mayores ahorros, deben anteponerse a otras soluciones más costosas y/o con menos ahorros.
  2. Factor Medioambiental: Los efectos medioambientales de la presencia de luz artificial cada vez van adquiriendo mayor relevancia. Es imprescindible tener una perspectiva y analizar las soluciones desde un punto de vista medioambiental. En una instalación con gran impacto medioambiental, con una contaminación lumínica excesiva, dentro de un mismo nivel de rentabilidad, y a igualdad de otros factores, las acciones que más reduzcan los efectos ambientales de la contaminación lumínica y su impacto ambiental, deben tener preferencia ante acciones de menor calado. Queremos destacar que el Ayuntamiento de Valencia tiene un especial interés en utilizar fuentes luminosas con baja componente de radiación por debajo de la longitud de onda de los 450 nm (azules), empezando por utilizar leds de TCC 3.000 ºK y pasando actualmente a utilizar los TCC = 2.700 ºK de forma sistemática, para minimizar los posibles fenómenos adversos de la componente del color azul.
  3. Factor Social: Otro factor a tener en cuenta es el factor social. Las renovaciones de alumbrado público de una calle o un barrio de una ciudad son una forma de renovar e intervenir en el entramado urbano. Una forma clara de mejorar las calles es mejorar su alumbrado público, lo que hace que esta sea una acción constantemente demandada en el tiempo. Puestos a renovar una tipología de alumbrado, se puede optar por renovar calles, zonas o barrios que precisen de una regeneración social, y esta es una forma de participar en ello. Así, para un mismo tipo de actuación, se puede dar preferencia de alguna forma a aquellas zonas que tuvieran una mayor necesidad que otras, o sencillamente tuvieran una instalación de alumbrado más antiguo u obsoleto.

 

Para afrontar este estudio se analizó la composición de los 107.000 puntos del parque de la instalación de alumbrado de la ciudad, agrupando por tipos de receptores, que requerían una o varias soluciones tipo, más o menos costosas, y con unos resultados de ahorro energético y medioambientales mayores o menores, en función de la tecnología a implantar, y muy relacionada con el coste unitario de cada intervención. Había que analizar la viabilidad y oportunidad de cada una de esas alternativas y tomar decisiones, en función de sus costes y resultados.

 

Como punto de partida, y en líneas generales, la fuente luminosa mayoritariamente instalada era VSAP, los balastos eran electromagnéticos y los sistemas de reducción de flujo eran estabilizadores-reductores de tensión de servicio en cabecera o bien reactancias de doble nivel en el punto de luz. Con la llegada de la crisis y por motivos de ahorro energético, todos los sistemas de reducción de flujo entraban directamente en reducido.

 

Se realizó el estudio de costes de inversión y ahorro en costes de energía mediante el balance energético de cada solución, comparando el consumo actual  de la instalación con el consumo que tendría esta después de implantar el cambio a la alternativa técnicamente más óptima, ajustando los parámetros y cálculos de la instalación a los valores reglamentarios. Afortunadamente, el cálculo se simplifica en la medida que una determinada tipología está implantada en un rango de calles aproximadamente similares, reduciendo el cálculo a algo más de un centenar de secciones tipo. Así, en función de la tipología se selecciona la alternativa técnicamente más ventajosa.

 

En la selección de la solución técnicamente más ventajosa, se siguen diferentes criterios, tanto desde el punto de vista económico, el punto de vista medioambiental, y el punto de vista del ahorro energético, que no siempre conllevan la misma solución. Por lo tanto se establece una jerarquía de criterios que es la siguiente:

 

  1. El criterio medioambiental: cuando una tipología tiene varias soluciones, se adopta la de máxima eficiencia que además de ser la de menor consumo, suele ser la de menor contaminación lumínica. Ejemplo: el farol Valencia es un farol esférico de cristal. El cristal de por sí ya absorbe un 35% del flujo luminoso (si está sucio este porcentaje aumenta), y el flujo que sale de la esfera se emite en todas direcciones, sin óptica que optimice el reparto de luz, y con una luz intrusa excesiva y muy molesta. Sería más barato cambiar solo la lámpara, y el retorno sería más potente, pero seguiríamos teniendo un farol de muy bajo rendimiento, consumo excesivo, mal resultado luminotécnico y una contaminación lumínica excesiva. Esto no es aceptable. Se adopta una solución mucho más eficiente aun siendo más cara pero con FHSinst nulo, máximo rendimiento y excelente uniformidad.
  2. El criterio del retorno de la inversión: dentro de un nivel de eficiencia energético y rendimiento similar, se opta por las soluciones más económicas que reporten el mismo ahorro con menor coste de inversión. Ejemplo: La luminaria Campanar es una luminaria de alto rendimiento, superior al 85 %, con un FHSinst<1%, y de un resaltado excelente para la tecnología de lámpara de descarga. Se puede implantar un retrofit de Leds, pero también se puede sustituir la lámpara por lámparas de halogenuros metálicos de quemador cerámico, que ya alcanzan rendimientos elevados superiores a los 100 lumen/watio y tienen un IRC 80, similar a la luz de Led. Es mucho más económico cambiar la lámpara que pasar la luminaria a Led (un 20-25% de coste) y con Leds se obtiene muy poco ahorro adicional. El FHSinst es similar. Por tanto parece más aconsejable cambiar solo lámpara y balasto electrónico que pasar a Led.
  3. El criterio de máximo ahorro: a igualdad de criterios anteriores, se adopta la solución que más ahorro produzca. Ejemplo: Los faroles Fernando VII y Villa tienen la lámpara vertical, que emite en todas direcciones, a través de un cristal translúcido que absorbe un 35% análogo al farol Valencia. Si se cambia solo la lámpara se mantendría la baja eficiencia. Se puede instalar un bloque óptico y cambiar la lámpara, pero se opta por un retrofit de Leds ya que las inversiones son similares, el retorno es similar, pero con el retrofit se ahorra más.

 

Análisis pormenorizado de las alternativas

 

Para el diseño de las posibilidades de implantación de medidas de mejora del rendimiento energético había que realizar un estudio que contemplara:

  • Consumo actual de la instalación.
  • Tipificación de las luminarias y agrupación por tipologías.
  • Alternativas de mejora de la instalación a través de las alternativas de cada tipología.
  • Para cada alternativa, estudio de costes de implantación.
  • Para cada alternativa, costes de explotación (energía y mantenimiento).
  • Ahorro energético obtenido para cada alternativa.
  • Periodo de retorno de cada alternativa.
  • Selección de la alternativa más eficiente, menos contaminante, y mejor retorno de la inversión posible.
  • Coste total de la inversión en luminarias.
  • Otros costes de la actuación: Telegestión de los Centros de Mando, actualización de todas las protecciones, saneamiento de tierras, cableado y otros.

 

Con un sencillo análisis de inventario, había un total de 181 luminarias diferentes, en las que hay instaladas un total 16 potencias diferentes, siendo necesario clasificar todas las luminarias por tipologías para afrontar el análisis de energético de la instalación. Cada tipología tiene varias soluciones posibles, pero en función de unos determinados criterios, siempre hay una que parece la más adecuada o proporciona los parámetros para su estudio, en función de los recursos económicos del municipio y de sus prioridades.

 

Se realizó la siguiente agrupación de tipologías:

 

  1. Faroles modelo Fernando VI y Villa: Son los faroles ornamentales más extendidos. Sus soluciones pasan por cambio de lámpara, con o sin cambio de bloque óptico, cambio a retrofit o cambio del farol entero. Se opta por cambiar a retrofit de Led y modificar los cristales, pasando de translúcidos a transparentes, por tener menor absorción de flujo luminoso y no deformar la distribución de flujo luminoso conseguido con las ópticas empleadas en la tecnología Led.
  2. Luminarias tipo vial: luminarias de tipo autovía o carretera. También están muy extendidas, y la solución que se adopta está en función de su rendimiento luminoso. Si supera el 80% se mantiene la luminaria y se cambia solo la lámpara a halogenuro metálico de quemador cerámico. Si el rendimiento de la luminaria es inferior al 80% se sustituye por otra nueva de Led.
  3. Luminarias esféricas y otros: Son las luminarias esféricas principalmente implantadas en soportes de baja altura en jardines. Por tener un muy bajo rendimiento y muy baja utilancia procede su sustitución total a Led.
  4. Luminarias campanar: En su variante grande y pequeña, ante la alternativa de mejorar con retrofits de Led o lámpara de halogenuro, se opta por esta segunda opción por ser mucho más económica y facilitar así la inversión sobre el total de la instalación.
  5. Faroles Valencia: Es uno de los faroles más característicos y emblemáticos de la ciudad, y forman parte de un conjunto particularmente diseñado, con columnas modelos GRANDES VIAS y BAILÉN, y palomillas de fundición ISABELINAS. (ya comentado). Por su mal rendimiento y baja utilancia debe ser totalmente sustituido por una solución de Led.
  6. Faroles exposición: También son característicos de las columnas existentes en la Alameda de València. Su problema y solución son análogos al farol VALÈNCIA, pero mucho más agudo. También deben sustituirse a Led.
  7. Proyectores: Los proyectores están instalados en túneles y monumentos, y su sustitución requiere de un estudio detallado en cada uno de ellos. En túneles la solución adecuada es pasar a Led, ya que están encendidos las 24 horas de todos los días y esta es la solución más óptima y eficiente.

 

La instalación era susceptible de mejora desde el punto de vista energético en un amplio rango de parámetros, buscando a través de una mejora eficiencia energética, una reducción del consumo de energía eléctrica, una disminución de la contaminación lumínica, la mejora de las uniformidades de la instalación, una mejor reproducción cromática de la luz, y en resumen una mejora de las prestaciones, tanto en las calles donde los niveles de luz son excesivamente altos, como en las calles en las que los niveles son insuficientes, adecuando los niveles luminotécnicos a los niveles establecidos en el actual Reglamento de Eficiencia Energética RD 1890/2008.

 

Uno de los principales objetivos era eliminar o reducir tanto la emisión de flujo al hemisferio superior FHSinst como la luz intrusa, con soluciones con valor FHSinst nulas o muy bajas (FHSint<1%) y ópticas especialmente buscadas para direccionar la luz hacia donde realmente interesa, cuidando tanto la iluminación horizontal como la vertical. Por lo tanto, la situación de la instalación exigía un cambio tecnológico importante y que abarque la totalidad de la instalación, que minimice los estos efectos adversos y mejore sus prestaciones.

 

(Descargar para seguir con la lectura)

 

Vicente Mayans
Ayuntamiento de Valencia

 

Reportaje publicado en el Nº 185 - 3º Trimestre 2018

 

Puedes descargarte el Reportaje completo aqui



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