Μέτρηση κόστους λαμπτήρων οδών των οδηγήσεων: είναι η ώρα για ένα πλήρες ξέσπασμα;
Για τον δημοτικό φωτισμό, τα LED υπόσχονται να μειώσουν το κόστος συντήρησης και ενέργειας και να ξεπεράσουν όλες τις άλλες επιλογές. Ακόμη και αν έχουν επιβεβαιωθεί οι μεγαλύτεροι φόβοι για φωτισμό δρόμων LED, τα οικονομικά του οδικού φωτισμού LED είναι ελκυστικά, αντισταθμιζόμενοι από τις ανησυχίες για την υγεία.
Ο δημοτικός φωτισμός είναι μια τεράστια αγορά για LED. Οι περισσότερες πόλεις των ΗΠΑ έχουν εγκαταστήσει τουλάχιστον μερικά φώτα δρόμου LED και μερικές πόλεις έχουν αντικαταστήσει πλήρως τα LED. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για να επιλέξετε LED για φωτισμό δρόμου, αλλά η έκκλησή τους μειώθηκε το 2016 όταν η Αμερικανική Ιατρική Ένωση (AMA) προειδοποίησε ότι ορισμένα φώτα δρόμου LED θα μπορούσαν να επηρεάσουν δυσμενώς τη νυχτερινή οδήγηση και την ανθρώπινη υγεία. Οι ειδικοί φωτισμού και οι πόλεις διαφωνούν από τότε για την προειδοποίηση.
Το AMA προειδοποιεί ότι ο φωτισμός LED υψηλής έντασης είναι κακός για νυχτερινή οδήγηση, επειδή το μπλε μέρος του φάσματος λευκού φωτός των οδηγήσεων είναι πολύ έντονο. Δημιουργεί έντονο φως και επηρεάζει την οδήγηση. Επιπλέον, το AMA λέει ότι το φως σε αυτές τις συχνότητες καταστέλλει τη μελατονίνη στο σώμα, προκαλώντας προβλήματα όπως αϋπνία, μειωμένη παραγωγικότητα κατά τη διάρκεια της ημέρας, ακόμη και παχυσαρκία.
Το AMA συνιστά την ελαχιστοποίηση της εξόδου στο μπλε τμήμα του φάσματος και την αύξηση της θωράκισης της λάμψης. Ο αριθμός της αξίας για την εμφάνιση χρώματος μιας πηγής φωτός είναι η συσχετιζόμενη θερμοκρασία χρώματος (CCT), εκφρασμένη σε βαθμούς Kelvin (K). Τα περισσότερα εγκατεστημένα φώτα δρόμου LED βαθμολογούνται μεταξύ 3.000K και 4.000K CCT. Λόγω των επιδράσεων του μπλε φωτός, το AMA συνιστά ότι τα φωτιστικά που τοποθετούνται στο δρόμο δεν πρέπει να υπερβαίνουν τα 3.000K.
Η Δημοτική Κοινοπραξία Φωτισμού Στερεάς Κατάστασης (MSSLC), εντός του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE), υπήρξε σημαντική πηγή απαντήσεων σε ερωτήματα που έθεσε το ΑΜΑ. MSSLC πιστεύει ότι CCT δεν είναι το μόνο ζήτημα κατά τη μέτρηση της εξόδου μελατονίνης του φωτισμού LED.
Όταν συζητάμε για φώτα δρόμου LED, μπορούμε συχνά να δούμε τη νέα λέξη μελατονίνη. Η μελανοσίνη είναι μια φωτοτυπία στον αμφιβληστροειδή που σχετίζεται άμεσα με κιρκαδικούς ρυθμούς. Μελατονίνη (Melatonin) περιγράφει πώς ορισμένα είδη φωτός επηρεάζουν τον κύκλο του ανθρώπινου ύπνου ενεργοποιώντας μελανοπσίνη. Ο φωτισμός οδών των οδηγήσεων είναι ακριβώς σωστός.
Το MSSLC δήλωσε ότι η αξιολόγηση της εξόδου μελατονίνης των φωτεινών σηματοδοτών LED λαμβάνει υπόψη πολλούς παράγοντες πέρα από το CCT, συμπεριλαμβανομένης της εξόδου φωτισμού, του τύπου φωτιστικού / διανομής και του σχεδιασμού φωτισμού. Οι μηχανικοί φωτισμού μπορούν να εξισορροπήσουν αυτούς τους παράγοντες και να σχεδιάσουν LED με υψηλότερα επίπεδα CCT, αλλά να μειώσουν την έξοδο μελατονίνης στην περιοχή που συνιστάται από το AMA.
Η πόλη του Πόρτλαντ, όρεγκον, άρχισε να αντικαθιστά τα φώτα του δρόμου νατρίου πριν από την προειδοποίηση του ΑΜΑ και έκτοτε συνεχίζεται. Η πόλη έχει περίπου 45.000 φώτα δρόμου, σχεδόν όλα είναι τώρα LED, τα περισσότερα από αυτά 4.000K. Τα διακοσμητικά φώτα (όπως αυτά στα πάρκα της πόλης) είναι όλα 3.000K. Στην ιστοσελίδα του Δήμου του Πόρτλαντ, οι Συχνές Ερωτήσεις του Υπουργείου Μεταφορών του Πόρτλαντ (PBOT) σχετικά με τον νέο φωτισμό συζητούν λεπτομερώς την προειδοποίηση ΑΜΑ, συμπεριλαμβανομένων συνδέσμων με πολλές πρόσθετες πληροφορίες. Πολλοί Πόρτλαντ τείνουν να παίρνουν απολυταρχική στάση σχετικά με τις προειδοποιήσεις για την υγεία.
Πολλές πόλεις αρχίζουν να αντικαθιστούν τα κοινά κίτρινο-πορτοκαλί φώτα δρόμου νατρίου με φωτισμό LED. Οι νέοι λαμπτήρες LED είναι πιο αποτελεσματικοί και το κόστος του κύκλου ζωής έχει μειωθεί. Απεικονίζεται εδώ η διαδρομή 26 (Λεωφόρος Πάουελ) στο Πόρτλαντ, η οποία έχει εγκαταστήσει LED σε σχεδόν όλα τα 45.000 φώτα του δρόμου. (Πηγή: EDN)
Άλλες πόλεις που έχουν αντικαταστήσει τους περισσότερους λαμπτήρες νατρίου με LED περιλαμβάνουν τη Βοστώνη, το Λος Άντζελες και το Σιάτλ. Ωστόσο, σε άλλες πόλεις των ΗΠΑ, η συντριπτική πλειοψηφία των φωτεινών σηματοδοτών εξακολουθεί να είναι νάτριο υψηλής πίεσης (HPS). Οι λαμπτήρες νατρίου μπορούν να αναγνωριστούν με το χαρακτηριστικό πορτοκαλί-κίτρινο φως τους. Τέτοιοι λαμπτήρες είναι δημοφιλείς στον φωτισμό του δρόμου επειδή είναι πιο αποτελεσματικοί από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως και φθορισμού.
Το μειονέκτημα, διαπίστωσε η πόλη του Πόρτλαντ, ήταν ότι τα φώτα του δρόμου HSP συγκέντρωαν πολύ φως στην κάτω περιοχή των πόλων και όχι αρκετά για να φωτίσουν το χώρο μεταξύ των πόλων. Οι λαμπτήρες νατρίου είναι επίσης μονοχρωματικοί και η παραμόρφωση του χρώματος λέγεται ότι καθιστά δύσκολο για μερικούς ανθρώπους να αντιμετωπίσουν. Επιπλέον, οι λαμπτήρες νατρίου είναι πιο δύσκολο να διατεθούν λόγω της περιεκτικότητάς τους σε υδράργυρο.
Για τον δημοτικό φωτισμό, τα LED υπόσχονται να μειώσουν το κόστος συντήρησης και ενέργειας και να ξεπεράσουν όλες τις άλλες επιλογές. Η PBOT αναφέρει ότι πρέπει να αντικαθιστούν τους παλιούς λαμπτήρες νατρίου κάθε 5 χρόνια, ενώ οι νέες λυχνίες LED αναμένεται να διαρκέσουν 24 χρόνια.
Η τιμή των φώτων LED μειώνεται σταθερά και αναμένεται να μειωθεί περαιτέρω. Η PBOT δήλωσε ότι το κόστος μιας συγκεκριμένης σειράς και μοντέλου φωτιστικών LED που εγκατέστησαν (Leotek ECobra), το οποίο κόστισε 500 δολάρια η μονάδα το 2000, μειώθηκε στα 124 δολάρια το 2018.
Τα φώτα HPS εξακολουθούν να είναι φθηνότερα στα 110 δολάρια το καθένα, οπότε αν μια πόλη αντικαταστήσει 50.000 φώτα δρόμου με LED, θα κοστίσει επιπλέον 700.000 δολάρια. Έτσι, οι δήμοι αγωνίζονται για χρηματοδότηση, η οποία δεν είναι μικρό ποσό ακόμη και για μια μεγάλη πόλη.
Παρόλο που το κόστος αγοράς του HPS είναι χαμηλότερο, θα είναι πολύ πιο οικονομικό μακροπρόθεσμα να έχουμε μεγαλύτερη διάρκεια ζωής LED. Οι πόλεις με HPS θα περάσουν δύο επιπλέον γύρους αντικατάστασης πριν οι πόλεις με φώτα δρόμου LED πρέπει να αντικαταστήσουν έναν γύρο προβολέων δρόμου. Επιπλέον, όπως αναφέρει το PBOT, "Δεδομένου ότι οι λυχνίες LED διαρκούν περισσότερο και είναι πιο εύκολο να εξυπηρετηθεί, η πόλη αναμένει μείωση του κόστους συντήρησης κατά 75 τοις εκατό κατά τη διάρκεια ζωής μιας λυχνίας LED".
Οι νέοι λαμπτήρες δρόμου καταναλώνουν 29W ανά λαμπτήρα, ενώ οι αντικατεστημένος λαμπτήρες νατρίου είναι 118W. Οι υποστηρικτές των LED ισχυρίζονται επίσης ότι τα φώτα δρόμου LED αντανακλούν λιγότερο φως από τους λαμπτήρες νατρίου, μειώνοντας τη φωτορύπανση.
Υποθέτοντας ότι οι ισχυρισμοί της μηχανικής σχετικά με τις λυχνίες LED είναι σωστοί, τα LED έχουν γίνει μια καλύτερη οικονομική επιλογή για τον δημοτικό οδικό φωτισμό, ακόμη και με ελαφρώς υψηλότερο αρχικό κόστος. Ακόμη και αν οι μεγαλύτερες ανησυχίες του AMA σχετικά με τον φωτισμό οδών LED έχουν επιβεβαιωθεί, τα οικονομικά του οδικού φωτισμού LED είναι ελκυστικά, αντισταθμιζόμενοι από τις ανησυχίες για την υγεία. Φαίνεται αναπόφευκτο ότι το κίτρινο-πορτοκαλί φως που συνοδεύει την αστική ζωή θα γίνει τελικά μια ανάμνηση.
Το MSSLC είναι μια κύρια πηγή για δημοτικούς μηχανικούς που αναζητούν περισσότερες πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένων των δεδομένων μηχανικής για πολλούς τύπους φωτισμού. Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ίδρυσε το MSSLC το 2014 για να βοηθήσει τις πόλεις να εξετάσουν τα φώτα δρόμου LED. Λειτουργώντας στο Γραφείο Ενεργειακής Απόδοσης και Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, το MSSLC "αντιπροσωπεύει μια συντονισμένη προσπάθεια μεταξύ των ενδιαφερόμενων πόλεων, των προμηθευτών ενέργειας, των κυβερνητικών υπηρεσιών και άλλων οργανισμών για την ελαχιστοποίηση της αλληλεπικάλυψης των προσπαθειών και των σχετικών κινδύνων που επεκτείνονται σε πολλαπλές τοποθεσίες". Είναι ουσιαστικά ένας οργανισμός χρηστών που υποστηρίζεται από πόρους του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ.
Αυτοί οι «πόροι» αναφέρονται κυρίως σε βάσεις γνώσεων. Σύμφωνα με τα ομοσπονδιακά πρότυπα, ο προϋπολογισμός του συνασπισμού είναι μόνο μερικά εκατομμύρια δολάρια. Τούτου λεχθέντος, η παροχή πληροφοριών σχετικά με τη διαθέσιμη τεχνολογία, και ενίοτε μετριοπαθείς επιχορηγήσεις, είναι αρκετή για να ξεκινήσει κάποιες πόλεις. Οι πόλεις που θέλουν να εξετάσουν το ενδεχόμενο εγκατάστασης φωτισμού LED δεν χρειάζεται να ξεκινήσουν από το μηδέν και μπορούν να επωφεληθούν από την εμπειρία άλλων πόλεων που έχουν ήδη υιοθετήσει την τεχνολογία.
