illuminazione sostenibile

Cos’è l’illuminazione?

L’illuminazione è definita come risultato dell’atto di illuminare mediante l’utilizzo di flussi luminosi naturali (mediati da elementi architettonici) o emessi da sorgenti artificiali allo scopo di ottenere determinati livelli di luce (detti illuminamenti) su un oggetto (in senso lato) da illuminare.

La scienza che studia le tecniche di illuminazione si chiama illuminotecnica.

È importante valutare i differenti tipi di illuminazione esistenti per comprendere quella che può esserne la sostenibilità:

  1. Luce diretta: si tratta di un fascio luminoso proiettato su un piano di lavoro senza alcuna riflessione artificiale. Fornisce un alto livello di illuminamento, malgrado comporti un alto contrasto tra parti chiare e scure. Questo alto contrasto porta l’occhio ad affaticarsi, in maniera particolare nel momento in cui non è presente una luce di fondo (non proiettata sul piano di lavoro);
  2. Luce indiretta: il fascio di luce giunge al punto da illuminare dopo una riflessione. Fornisce un tipo di illuminazione globale più diffusa e con meno ombre;
  3. Luce semidiretta: una composizione delle due luci. Fornisce chiarezza e al contempo riduce le ombre e l’affaticamento dell’occhio;
  4. Luce scialitica: illuminazione molto intensa (l’esempio più chiaro è l’illuminazione utilizzata in particolare in sala operatoria durante un intervento chirurgico) che risulta priva di ombre perché è solitamente composta da fasci multipli di luce diretta che eliminano le ombre.

In illuminotecnica negli ultimi anni si stanno sviluppando le ricerche riguardanti la sostenibilità dell’illuminazione.


Il concetto di illuminazione sostenibile è chiaramente legato a:

  • Sorgente di luce (massimizzare le fonti naturali);
  • Controllo del consumo energetico;
  • Massimo utilizzo delle fonti artificiali SSL.

 

sorgenti luce naturaliLe sorgenti di luce naturale

Il primo punto riguarda il miglioramento generale dello sfruttamento delle fonti naturali di luce. Durante la seconda metà dell’800, specialmente anni 50 e 60, il boom economico e il consumismo hanno portato alla massimizzazione dello sfruttamento delle luci artificiali senza un occhio rivolto alla sostenibilità ambientale ed economica.

La crisi economica recente ha dato un’enorme spinta ai movimenti green ed ecologici, che non solo spingono a un utilizzo più cauto delle risorse nel rispetto dell’ambiente ma chiaramente hanno un ritorno economico.

Quest’ultimo può essere sia legato a incentivi statali che diventano interessanti in momenti di crisi come questo, sia legato all’effettiva riduzione nei consumi che ne consegue.

Nell’ultimo decennio designer, progettisti, architetti, hanno cambiato modo di disegnare le abitazioni, i negozi e i luoghi di lavoro in genere, cercando di massimizzare lo sfruttamento della luce naturale durante il giorno, e sistemi SSL per illuminare la sera.

La mediazione di sistemi architettonici per lo sfruttamento della luce naturale, negli ultimi anni ha fatto passi veramente da gigante. Nuove tecnologie permettono di mettere a punto i livelli e le quantità di luce senza fatica.

Alcune di queste invenzioni sono state messe a punto per i paesi più poveri, ma moltissime sono per i nostri paesi, assetati di risparmio e di nuovo design. Per quanto riguarda i primi ci sono stati progetti di sostenibilità non particolarmente innovativi come l’iniziativa un litro di luce che ha permesso, tramite l’installazione di bottiglie riempite d’acqua e candeggina nei tetti delle favelas, la massimizzazione dell’illuminazione diurna all’interno delle case grazie alla rifrazione dell’acqua.

Una bottiglia equivale circa a una lampadina da 60 watt. In questo modo anche all’interno delle buie baraccopoli si riesce a far penetrare la luce, dando una migliore condizione di vita.

Un altro esempio è il progetto Little Sun. Little Sun è un piccolo sole, appunto, del diametro di 12 cm. Pesa solo 120 grammi, così da poter essere tranquillamente trasportato in mano oppure appeso al collo.

Il suo funzionamento si basa su un sistema di celle solari collegate a una batteria ricaricabile. Con 5 ore di carica sotto i raggi solari la lampada ha un’autonomia di 10 ore in modalità “soft” e di 4 ore in modalità “hard”. La vita utile della batteria si esaurisce dopo 3 anni. Allo scadere del tempo preventivato è possibile che debba essere sostituita.

Con l’obiettivo di fornire luce laddove non ci sia accesso all’energia elettrica o dove essa sia inaffidabile e fornita in maniera incostante, il progetto permette a moltissimi meno fortunati di avere luce dopo il tramonto. Il progetto ha ricevuto moltissimi aiuti a livello internazionale, inclusi i Bloomberg Philantropies, primi nel supportare il progetto.

Per quanto riguarda il nostro paese e le comunità industrializzate l’innovazione è più radicale. Ogni nuovo edificio viene tendenzialmente pensato o disegnato con pannelli solari, geotermico a bassa entalpia, eolico domestico e così via. Ma è anche chiave sfruttare la luce diurna in maniera corretta. Alcuni di questi esempi sono la sunlight house e la finestra intelligente.

La Sunlight House è un edificio progettato intorno alle esigenze della famiglia che lo abiterà, cercando di mantenere i più alti standard energetici, basse emissioni ed ottimizzare l’illuminazione naturale in base alle funzioni degli ambienti interni ed al paesaggio esterno, per creare un luogo equilibrato in cui vivere, ma anche un manifesto del nuovo modo di progettare con strategie per massimizzare il guadagno solare seguendo le indicazioni dello standard 2020 dettato dalla Comunità Europea.

Invece presso il Berkeley National Laboratory dell’università di Berkeley, in California, un team di ricercatori, guidato da Delia Milliron, ha messo a punto una nuova tecnologia che permette di ottenere la “finestra intelligente”, con vetri in grado operare dinamicamente il controllo del flusso di calore e di luce che le attraversa modulandolo in base alle diverse condizioni meteorologiche attraverso la trasparenza.

In un’ottica di risparmio energetico questo nuovo approccio permetterebbe un notevole risparmio di risorse e un’ottimale gestione dei costi sopratutto per il raffrescamento e l’illuminazione degli edifici residenziali e in particolare di quelli commerciali, dove l’utilizzo di ampie vetrate è largamente diffuso.

Il nuovo vetro della finestra intelligente sfrutta l’interazione di due materiali altamente conduttivi: i nano cristalli di ossido di indio e stagno e una matrice vetrosa di ossido di niobio. L’interazione tra i due conduttori permette un controllo selettivo della luce visibile e del calore prodotto dalla luce nel vicino infrarosso, in questo modo si può ottenere un’illuminazione naturale all’interno senza aumento di calore, tipico dei mesi più caldi.

Il controllo del consumo energetico luminoso è attivo ormai ovunque, tramite campagne di sensibilizzazione, incentivi e riprogettazione di interni. Il problema deve essere affrontato sia nel pubblico che nel privato.

 

Il controllo del consumo energetico

Controllo energetico pubblico

In numerosi edifici pubblici gli interruttori vengono sempre più sostituiti da fotocellule, timer e/o sensori crepuscolari; sempre più lampadine a incandescenza, neon e alogene vengono sostituite da lampadine led, sia negli edifici che per l’illuminazione stradale.

Numerosi comuni italiani si contendono il titolo di risparmiatore energetico, e questo risparmio nasce proprio dall’illuminazione. Il processo si denomina “efficientamento energetico” e si preoccupa di massimizzare il rapporto tra consumo energetico e servizio offerto al cittadino.

Questo rapporto è generalmente molto basso, date le diverse opzioni disponibili ai comuni per offrire il medesimo servizio. Un esempio classico è l’illuminazione dei monumenti: illuminare un’attrazione turistica, una statua, o una costruzione storica con luci alogene (i classici fari che proiettano luce color ambra) piuttosto che con luci led ha un rapporto tra consumo e servizio offerto decisamente scadente, e chiaramente il cittadino sta pagando eccessivamente per un servizio che viene offerto.

Il CETRI – TIRES (Comitato Europeo per la Terza Rivoluzione Industriale) stima uno spreco energetico vicino al 30%, stimolato principalmente dall’inefficienza nei consumi di illuminazione.

I processi di efficientamento che vengono proposti dallo stesso comitato includono la riqualificazione degli impianti, il loro miglioramento prestazionale, il potenziamento dei servizi offerti e l’aumento delle capacità gestionali di coloro ai quali sono affidati, possono comportare benefici sia in termini di riduzione di consumi di energia e abbattimento di CO2 e sia relativamente ai costi economici delle bollette; particolare attenzione inoltre verrà posta sul PRIC (Piano regolatore di illuminazione pubblica).

Il comitato consiglia un’approccio molto pratico e cautelare: studi di fattibilità che parta dal mercato libero dell’energia e passi per il PRIC, evitando di attivare programmi senza prima assicurarsi dell’effettiva validità economica del processo di efficientamento.

Almeno 1/3 degli impianti italiani di illuminazione è obsoleto: le fonti luminose sono inefficienti, con una vita media superiore a 20 anni (a fronte di un fine vita massimo di 25 anni) e gli impianti più recenti sono invece pesantemente sovradimensionati, anche di 3, 4 volte, sia in termini di potenza che di punti luce rispetto a quanto prescrivono leggi e norme di settore.

Di queste ultime nessuna vieta di spegnere l’illuminazione; ci sono centinaia di ambiti in cui si può procedere allo spegnimento: per esempio parcheggi o parchi, chiusi di notte, ma comunque è sempre possibile ridurre la luce senza spegnerla adottando sistemi adeguati per farlo in modo estensivo con risparmi complessivi annuali che possono anche raggiungere il 30-35%.

A Roma secondo il bilancio 2012, la spesa per l’illuminazione pubblica annuale ha raggiunto i €52.800.000 (circa 19€ a cittadino), dei quali il 90% relativi al costo dei lampioni e il 10% per i semafori. Solo installando dei regolatori di flusso per ridurre l’intensità del flusso luminoso in alcune ore della notte si potrebbero risparmiare ogni anno circa 20 milioni di euro. Il costo dell’illuminazione pubblica si aggira fra il 15 ed il 25% del totale delle spese energetiche di un ente locale e si può avvicinare al 50% di quelle elettriche.

 

Controllo energetico privato

Così come nel settore pubblico è possibile controllare i consumi energetici anche nelle proprie abitazioni. Grazie agli ultimi strumenti tecnologici introdotti nel campo della domotica è possibile valutare i propri consumi casalinghi e migliorarli.

Numerose app per smartphone permettono di valutare la propria efficienza energetica. Un esempio è l’app “Sense” che permette di valutare le spese energetiche di un’abitazione collegandosi al sistema domestico.

Un’altra app più basilare ma ugualmente interessante è “Class Energy Tester” fornita gratuitamente sui dispositivi iOS, che permette, in base a un questionario veloce e semplice, di valutare la classe energetica di un’appartamento, ad esempio nel momento in cui si sta selezionando una casa in affitto o in acquisto.

Esiste anche un’app online al sito edgebuildings.com che permette di valutare l’efficienza energetica di un edificio ancora da costruire.

Questo servizio è stato sviluppato dalla Banca Mondiale, in collaborazione con diversi enti, specialmente per i paesi in via di sviluppo. È un tool gratuito e ne esistono di simili anche in Italia.

Questi tipi di servizi sono solitamente forniti da aziende specializzate, studi di architetti e compagnie del settore, che possono migliorare l’efficienza energetica di diverse tipologie di abitazioni contribuendo a risparmi di gas e luce fino al 40-60%.

 

sslUtilizzo dei SSL

I sistemi SSL (Solid State Lighting) si riferiscono a un tipo di illuminazione che utilizza diodi semiconduttori che emettono luce (Light Emitting Diodes – LEDs), essi siano costituiti di materiali organici (Organic Light Emitting Diodes – OLED), o di materiali polimerici (Polymer Light Emitting Diodes – PLED).

Il termine “Solid State” si riferisce alla luce emessa dall’elettroluminescenza a stato solido, principio opposto all’incandescenza (che si basa su radiazione termica) e diverso dalla fluorescenza.

A differenza dell’incandescenza la luce prodotta dai sistemi LED crea luce visibile con meno creazione di calore, quindi minore dissipazione di energia.

La massa di un SSL è tipicamente piccola per avere un’alto livello di resistenza agli urti e alle vibrazioni, a differenza dei tubi al neon o delle lampadine tradizionali che si affidano a materiali facilmente danneggiabili come il vetro o i sottili filamenti di conduttori.

I LED possiedono inoltre una vita utile più lunga rispetto alle fonti classiche che sfruttano dei filamenti o dei gas, poiché sono meno soggetti a usura, all’evaporazione del filamento o del gas.

Oltre che per l’illuminazione domestica, questi dispositivi sono usati nell’illuminazione pubblica (parchi, semafori, …), nei trasporti (automobili, treni, …), e in numerosi apparecchi elettronici (ad esempio elettrodomestici).

I LED se utilizzati in maniera estensiva, hanno la possibilità di ridurre drasticamente il consumo di energia elettrica, permettendo risparmi importanti e fondamentali a garantire un’alta efficienza e sostenibilità luminosa.

 

In conclusione la sostenibilità luminosa dipende da:

  1. Massimizzazione dello sfruttamento della luce naturale con conseguente diminuzione dell’utilizzo di luce artificiale;
  2. Corretta analisi e controllo del consumo energetico, esso sia privato o pubblico, tramite strumenti tecnologici e investimenti legati alle ultime innovazioni;
  3. Utilizzo estensivo dei sistemi SSL, comunemente detti LED, in quanto miglior soluzione luminosa sul mercato e miglior rapporto resa/energia richiesta.

 

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