Ulica o długości 1000m zarządzana jest przez jednostkę samorządu terytorialnego. W ramach programu zwiększenia efektywności energetycznej infrastruktura oświetleniowa poddana zostanie modernizacji. Według założeń wymianie podlega 26 opraw oświetleniowych starego typu. Zastąpią je nowoczesne oprawy LED o wysokiej skuteczności. Nadrzędną wytyczną do modernizacji jest zachowanie istniejących słupów oświetleniowych oraz przyłączy elektrycznych. W związku z tym liczba opraw nie ulegnie zmianie i po modernizacji ulica będzie oświetlana przez 26 opraw zamontowanych na obecnych słupach wedlug dotychczasowego ich rozmieszczenia.

Do analizy przyjęto uproszczone założenie, że zmienny czas oświetlania ulicy wynikający ze zmian długości dnia podzielony został na dwa okresy w ciągu roku:

• okres zimowy, w którym oświetlenie jest włączone przez większą liczbę godzin w ciągu doby
• okres letni, w którym oświetlenie jest włączone przez mniejszą liczbę godzin w ciągu doby

Obecnie zainstalowanych jest 26 opraw oświetleniowych wyposażonych w źródła sodowe HPS-T o mocy 150W. Łączna moc systemu ośwetleniowego dla rozpatrywanej ulicy wynosi 3900W.

Oprawa sodowa starego typu

Po modernizacji ulica oświetlana będzie oprawami VIA LED o mocy 49W. Łączna moc systemu dla całej ulicy wyniesie 1274W.

Energooszczędna oprawa VIA LED

Porównanie mocy przyłączeniowej przed i po modernizacji

Modernizacja oświetlenia pozwala na trzykrotne zmniejszenie mocy przyłączeniowej w stosunku do wartości pierwotnej. Oznacza to trzykrotnie niższe zapotrzebowanie na energię elektryczną.

W związku ze zmienną długością dnia w ciągu roku zmienia się liczba godzin, w których wymagane jest oświetlenie nocne. Dla uproszczenia kalkulacji 12 miesięcy podzielone zostało na okres zimowy (oświetlenie ulic w ciągu doby wymaga dłuższego czasu) oraz okres letni (ulice są oświetlane krócej z uwagi na późno zachodzące słońce i wczesny świt).

Na tej podstawie oszacować można zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz wskazać oszczędności wynikające z instalacji energooszczędnych opraw VIA LED.

Zapotrzebowanie na energię elektryczną w ciągu doby z podziałem na okresy: zimowy (długa noc) i letni (krótka noc)

W ujęciu globalnym zużycie energii elektrycznej po modernizacji jest dużo niższe.

Wpływ modernizacji oświetlenia na obniżenie zużycia energii elektrycznej w ciągu roku

Zasadniczą różnicą pomiędzy źródłami sodowymi a oprawami LED jest skuteczność świetlna. VIA LED wyróżnia się o 2/3 wyższą efektywnością energetyczną od opraw starego typu.

Dodatkowo lampy sodowe starego typu charakteryzują się dużo niższą żywotnością niż nowoczesne oprawy LED, zatem wymagają dodatkowych kosztów obsługi w postaci zakupu wymiany źródeł. Wiąże się to z koniecznością zatrudnienia wykwalifikowanej ekipy wyposażonej w sprzęt pozwalający na zmianę źródła na dużej wysokości.

Zmniejszenie zużycia energii przekłada się bezpośrednio na niższe koszty eksploatacji. 

Wykres zużycia energii w poszczególnych miesiącach roku
oraz obniżenie kosztów eksploatacji po modernizacji oświetlenia

Oszczędność w zużyciu energii w ciągu roku wyniesie ponad 10 000 kWh, co stanowi 67% oszczędności w porównaniu do zużycia energii przed modernizacją. 

Znajduje to odzwierciedlenie w kosztach ponoszonych jako zakup energii elektrycznej. Przy obecnych cenach kwota wydawana w ciągu roku przed modernizacją oświetlenia wystarczy na trzy lata oświetlania ulicy po zainstalowaniu opraw VIA LED.

Oszczędności wynikające z modernizacji oświetlenia ulicy

Ustawa z dnia 27 października 2022 o środkach nadzwyczajnych mających na celu ograniczenie wysokości cen energii elektrycznej oraz wsparciu niektórych odbiorców w 2023 roku określa obniżone stawki cen energii. Przyjmując w kalkulacji zamrożone stawki cen energii osiągnięte oszczędności wyniosą ponad 10 000 złotych.

Zwrot kosztów inwestycji zakupu energooszczędnych opraw VIA LED wynosie 18 miesięcy (wskaźnik: SPBT).

Należy mieć na uwadze, że każdy wzrost ceny energii w przyszłości wygeneruje większe oszczędności, a okres zwrotu będzie ulegał skróceniu.

Oszczędności wynikające z modernizacji oświetlenia ulicy

Produkcja energii elektrycznej wiąże się z emisją gazów cieplarnianych. (Przeczytaj: Wpływ emisji CO2 na ceny energii elektrycznej).  Bazując na urzędnowych współczynnikach* można określić obniżenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery wynikające ze zmniejszenia zużycia energii poprzez modernizację oświetlenia. Dla rozpatrywanej ulicy emisja CO2 po zainstalowaniu opraw VIA LED będzie niższa o 7,2 tony w ciągu pierwszego roku eksploatacji. Każdy kolejny rok przyniesie dodatkowe korzyści dla środowiska względem starego systemu oświetleniowego.

* wskaźniki emisyjności na podstawie informacji zawartych w Krajowej bazie o emisjach gazów cieplarnianych i innych substancji za 2021 rok opublikowanym w grudniu 2022

Obniżenie emisji dwutlenku węgla poprzez modernizację oświetlenia

Wpływ modernizacji oświetlenia na obniżenie emisji CO₂

VIA LED jest oprawą, która na zamówienie może zostać zaprogramowana do pracy w cyklach o zmiennym natężeniu oświetlenia. Wykorzystując funkcję TimeDim można określić przedziały czasowe, w których oprawa generuje niższy od nominalnego strumień świetlny. Rozwiązanie to znajduje zastosowanie w oświetleniu obszarów o niższym natężeniu ruchu, np.: w godzinach nocnych, gdy nie jest potrzebna pełna moc oświetlenia. Dodatkową zaletą TimeDim w VIA LED jest fakt, że funkcja nie wymaga instalowania żadnych dodatkowych urządzeń zewnętrznych i stanowi integralną część programowalnego sterownika wewnątrz oprawy.

Poniżej przedstawiono wyniki kalkulacji dla tych samych kosztów modernizacji i cen energii elektrycznej, ale z uruchomioną funkcją sterowania TimeDim.

Modernizacja oświetlenia z wykorzystaniem sterowania - dodatkowe oszczędności₂

Modernizacja oświetlenia opisywanej ulicy z wykorzystaniem funkcji TimeDim przyniesie dodatkowe 9% oszczędności energii.
Okres zwrotu inwestycji skróci się o 3 miesiące. Moc przyłączeniowa zmodernizowanego systemu pozostanie na poziomie 3x niższym od starych opraw, jednak zmienność wykorzystacnia mocy oświetlenia w czasie spowoduje dodatkowe wymierne korzyści. Roczna oszczędność finansowa wzrośnie o blisko 13%.

Oszczędności związane z modernizacją oświetlenia z wykorzystaniem sterowania TimeDim

Niniejsza kalkulacja stanowi orientacyjny przykład modernizacji. W celu określenia oszczędności dla konkretnych obszarów przestrzeni publicznych należy wziąć pod uwagę różne czynniki i konkretne uwarunkowania danej lokalizacji: rodzaj oświetlanych dróg, czas oświetlania, poziom natężenia oświetlenia w zależności od różnych godzin nocnych, itp.