Avancerad individuell styrning av utomhusbelysning med närvarokontroll.

Transkript

1 Avancerad individuell styrning av utomhusbelysning med närvarokontroll. Effekter för energianvändning samt upplevd trygghet, säkerhet och tillgänglighet vid närvaro-, tids- och styrning av ljusnivå vid publika gång- och cykelvägar. Författare: Jan Kristoffersson Utgiven i september 2013 av Sustainable Innovation i Sverige AB (Sust)

2 Innehåll 1 Sammanfattning Summary Bakgrund Kort om projektet, syfte och mål Genomförande Resultat och slutsatser Bilagor Bilaga 1: Advanced individual Control of Outdoor lighting, Official Final Report - Kungsholms strand project, Undurty Surya Harita, Effrosyni Stragali, January

3 1 SAMMANFATTNING Inom projektet har teknik för avancerad närvarostyrning av utomhusbelysning testas och utvärderas längs en gång/cykelväg i centrala Stockholm (Kungsholmstrand). Totalt har 34 LED- armaturer installerats på en sträcka av 750 meter och försetts med ett styrsystem inklusive närvarodetektorer som medger individuell styrning per armatur. Olika strategier för styrning har sedan prövas och utvärderas under hösten 2012 och våren Projektet har genomförts i samverkan mellan Stockholm Stad/Trafikkontoret, Tritech, Fagerhult och Sust. KTH-Ljuslaboratoriet har genomfört utvärderingar. Utvärderingen har omfattat både energiförbrukning och hur trafikanterna upplever belysningen. I tidigare undersökningar har man med nedreglerad belysning nattetid visat att man kan spara ca 30% av energibehovet. I föreliggande projekt har styrningen förfinats ytterligare genom att den har gjorts behovsanpassad med hjälp av närvarodetektorer som reglerar upp ljusnivån när någon trafikant passerar. Preliminära bedömningar, som gjordes inför projektet, pekade på att minst samma energibesparing skulle kunna uppnås med närvarostyrning som med en tidsstyrd nedreglering samtidigt som trafikanter får sin färdväg bättre upplyst. Testresultaten pekar mot att det med styrningen går att spara 40 % av energin utan att trafikanterna upplevde någon försämring av belysningen. Resultatens generaliserbarhet beror dock på flera faktorer som omgivningsbelysning, vegetation, väderförhållanden, antal trafikanter och fördelning av trafikanter under dygnet. Den aktuella teststräckan har relativt mycket trafik både under sen kväll och tidig morgon. Om motsvarande styrning skulle appliceras på en mer normalt trafikerad gång- och cykelväg skulle sannolikt besparingen blivit ännu större. Dock ligger teststräckan i ett område med relativt mycket omgivningsbelysning (centrala Stockholm), vilket gör att den kan antas vara mer tillåtande för denna typ styrning. Projektets styrgrupp rekommenderar därför att fortsatta tester utförs, men då i andra miljöer. En annan viktig faktor för ett kommersiellt genomslag är fortsatt produktutveckling som gör att kostnaderna för utrustning, installation och drift kan minskas. 3

4 2 SUMMARY Advanced presence detector and lighting control technology for outdoor usage has been evaluated on a walk/cycle pathway in central Stockholm (Kungsholmstrand). A lighting control solution was used to manage 34 LED street lamps along a 750m stretch, each fitted with a presence detector. Different control strategies were tried and tested between the fall of 2012 and spring The project partners were Stockholm City / Traffic Office, Tritech, Fagerhult and Sust. KTH Lighting Laboratory conducted the evaluations, which focused on energy usage and path users perception of the lighting. Previous studies have showed that lower night time lighting levels can result in a 30% energy savings. In the current study, the control system has been refined further where, using presence detectors, lighting levels are raised/lowered as needed when a pedestrian/cyclist passes by. Preliminary assessments conducted before the project indicated that using presence detector control could yield at least similar energy savings as time-controlled lighting reduction regulation at the same time illuminating the pathway better for pedestrians/cyclists. Results from the current study indicated that presence detector control can save 40% of energy usage without pedestrians/cyclists experiencing any decline in lighting levels. The generalization of these results will depend on a number of variables such as ambient lighting, vegetation, weather conditions, numbers of pedestrians/cyclists and distribution of users during the day. The selected test location had relatively high traffic both during the late evening and early morning. If the same control system was applied to pathway locations with more normal traffic, energy savings would likely be even greater. However, the test location is in an area with relatively high ambient lighting (central Stockholm), which probably makes it more tolerant for this type of control solution. The project steering committee recommended that further testing be carried out, but in other environments. Also, continued product development was recommended to reduce equipment, installation and operational costs, a further important factor for commercial success. 4

5 3 BAKGRUND Våra städer svarar för en betydande del av energianvändningen som måste minskas drastiskt för att samhället ska bli långsiktigt hållbart. Utomhusbelysningen slukar stora mängder energi och lyser ofta utan att någon är närvarande och har nytta av ljuset. LED är en teknik som är här för att stanna och marknadsvallen är nu i stort sett helt bruten. Övergång till LED ger betydande energibesparingar jämfört med dagens konventionella teknik (t.ex. högtrycksnatrium). Besparingspotentialen är mellan %. Genom att dessutom installera en intelligent styrning som sänker belysningseffekten nattetid kan man spara ytterligare ca 30% av den kvarstående belysningsenergin. (referens Per-Ove Lennartsson, Utsikt Nät AB, ). Nackdelen med en ren tidsstyrning är dock att trafikanter som färdas under tid då belysningseffekten är nedreglerad får en sämre visuell kvalitet, vilket kan påverka acceptansen för en sådan lösning. I föreliggande projekt har styrningen förfinats ytterligare genom att den har gjorts behovsanpassad med hjälp av närvarodetektorer som dimrar upp när någon trafikant passerar. Preliminära bedömningar, som gjordes inför projektet, pekade på att minst samma energibesparing skulle kunna uppnås med en närvarostyrning som med en tidsstyrd nedreglering samtidigt som trafikanter med en sådan lösning får sin färdväg bättre upplyst. Projektets fokus har varit att undersöka hur strategier för hur närvarostyrningen bör utformas, både med hänsyn till elförbrukning och hur trafikanterna upplever visuell kvalitet, trygghet och säkerhet. 4 KORT OM PROJEKTET, SYFTE OCH MÅL 4.1 KORT OM PROJEKTET Inom projektet har teknik för avancerad närvarostyrning av utomhusbelysning testas och utvärderas längs en gång/cykelväg i Stockholm (Kungsholmstrand). Totalt har 34 LEDarmaturer installerats på en stäcka av 750 meter och försetts med ett styrsystem inklusive närvarodetektorer som medger individuell styrning per armatur. Olika strategier för individuell styrning (per armatur) har sedan prövas och utvärderas under hösten 2012 och våren Varje armatur har utrustats med sensorer som känner av när en fotgängare eller cyklist närmar sig. Armaturen styrs individuellt men samverkar ändå med de andra. När ingen rör sig på vägen dimras belysningen till en förutbestämd nivå (t.ex. 50%). När någon trafikant 5

6 närmar sig och indikeras av en sensor tänds belysningen upp för ett i förväg valt antal armaturer i anslutning till trafikanten. Efter en stund återgår ljusnivån till den dimrade nivån igen. 4.2 SYFTE OCH MÅL Syfte och mål för projektet har formulerats i Energimyndighetens beslut från Projektets syfte: Genom teknikutveckling och demonstration leda till en snabbare introduktion av nya energieffektiva belysningslösningar för vägbelysning (i första hand gång- och cykelvägar). Projektets mål: Att pröva och utvärdera styrningsstrategi för belysning av GC-väg som uppfyller balanserat krav på energieffektivitet, ekonomi och trafikanternas komfort (trygghet, säkerhet, visuell kvalitet). Inriktningsmål är att belysningsstyrningen minst ska ge 50 % energibesparing (jämfört med traditionellt på/av) utan avkall på trafikanternas upplevda komfort. 5 GENOMFÖRANDE 5.1 INGÅENDE PARTER Projektet har genomförts i nära samverkan mellan Stockholm stad Trafikkontoret (anläggningsägare), Fagerhult (belysningslösningar), Tritech (styrteknik) och Sust (projektledning). KTH- Ljuslaboratoriet har anlitats för att genomföra utvärderingsinsatser. KTH:s utvärdering redovisas i rapporten Kungsholms strand project - Advanced individual Control of Outdoor lighting. (Bilaga 1) I samband med projektet genomförde Undurty Surya Harita sitt examensarbete vid KTH- Ljuslaboratoriet. Arbetet har titeln TOWARDS A FUTURE IN SUSTAINABLE LIGHTING- A research study into sustainable pedestrian street lighting using lighting control systems analyzing human comfortability, perception and safety. Rapporten kan erhållas efter kontakt med KTH-Ljuslaboratoriet. Projektet har erhållit finansiering från Energimyndigheten med 25% av kostnaderna. 5.2 PROJEKTETS START Våren 2011 inledde Fagerhult, Tritech och Trafikkontoret diskussioner om att testa ett avancerat system för ljusstyrning. Sust involverades och började utforma ett projekt tillsammans med parterna och introducerade även idén till Energimyndigheten. 6

7 Som test- och demonstrationsobjekt valdes ett väl frekventerat gång- och cykelstråk längs Kungsholmstrand i Stockholm. En ansökan om bidrag lämnades till Energimyndigheten i maj Under de kommande månaderna genomfördes några justeringar. Ansökan godkändes slutligen i slutet av oktober Därefter tecknade parterna ett projektavtal om genomförandet. 5.3 UTVECKLING OCH INSTALLATION Under första halvåret 2012 gjordes alla förberedelser för testet. Detaljer om teststräckan bestämdes. Totalt kom den att omfatta 34 armaturer på en total sträcka av 750 meter. Utrustning (sensorer och kommunikationsenheter) utformades och ett befintligt styrsystem hos Tritech anpassades för testerna. Tritech utvecklade och byggde radio/styrmoduler för installation på varje stolpe. Fagerhult tog fram en lämplig LED-armatur samt närvarosensor. Vidare utformade Fagerhult en kapsling till styrmodulen med anslutningar mot LED-armaturen, närvarosensorn och belysningsnätet. Demontering av gamla kvicksilverarmaturer (märkeffekt 125 W) och installation av nya LEDarmaturer (märkeffekt 24 W) gjordes. Styrutrustningen installerades. En elmätare (med automatisk avläsning) installerades för att användas vid utvärderingen av elförbrukningen. Energiförbrukningen avlästes kontinuerligt och avlästa värden sparades i en central databas. 7

8 5.4 STYRSYSTEMETS FUNKTION SYFTE Syftet med installationen på Kungsholmsstrand är att minska elförbrukningen genom att minska belysningseffekten när ingen person vistas i området. Om systemet upptäckter en person, regleras belysningen upp till hög effekt (mer ljus) för en viss tid. Därefter går de tillbaka till energisparläge (mindre ljus). Funktionaliteten för att minska effekten kommer därmed att spara energi FUNKTION Belysningsstolpar Varje stolpe innehåller följande utrustning: En armatur (Azur) med LED som ljuskälla. Maxeffekt 24W. Ljusflöde max 2000 lm. Inkluderar en DALI-enhet som används för att reglera ljusflöden från armaturen. En rörelsedetektor (PIR) för att detektera människor. I själva verket upptäcker den föremål som är varmare än omgivningen och som rör sig. En styrenhet baserad på en Meshnet radioenhet från Tritech. 8

9 Styrenheten enheten består av följande delar: o En DALI master som kan kommunicera med armaturens DALI-enhet och begära olika ljusstyrka. o En kortdistansradio som används för att kommunicera med de andra belysningsstolparna och med en master-nod. Varje radio-nod har en identitet (serienummer) så att den kan adresseras. Radion använder frekvensen 869 MHz. o Styrlogik som styr installationen. Systemets funktion är ganska enkel. Under natten använder stolparna normalt låg ljusnivå. Detta kommer att spara energi men kommer också att ge en mindre belyst omgivning. Om en stolpe detekterar närvaro av en person (från rörelsedetektorn) kommer det att sända ut ett radiomeddelande som säger "gå upp till hög nivå. Varje stolpe kommer att lyssna till ett sådant radiomeddelande. Om den egna identiteten är i radiomeddelande, kommer stolpens armatur att ändras till en hög belysningsnivå (högre effekt). Den högre nivån kommer att ligga kvar under en bestämd tid för att sedan återgå till den lägre belysningsnivån igen. Elmätare och master radio Systemet innehåller också en elmätare med en Meshnet radio master. Enhetens funktion är att löpande mäta energimängden och rapportera denna till en Network Control (se nedan) via 3G/GPRS- mobilnätskommunikation. Radioenheten fungerar också som en master för alla radioenheter som finns i belysningsstolparna. Mastern styr styrenheterna i respektive stolpe avseende konfiguration, insamling av larm och inställning av realtidskolocka. Elmätaren/radiomastern är installerad i den aktuella belysningsslingans elskåp. Network Control Network Control (NC) är en centraliserad databas placerad på en vanlig server hos Tritech i Sundbyberg. Syftet är att samla in energimätdata och spara dessa i en databas. Syftet är också att styra konfiguration och ta emot larm. 9

10 5.4.3 KONFIGURATION Systemet har ett antal konfigurationsmöjligheter som styr funktionen. Konfiguration av belysningsstolpar Belysningsstyrka I detta system används en skala från innebär ingen effekt och 10 är fulleffekt. De 11 nivåerna översätts till DALI-nivåer (0-255) enligt följande tabell: Level DALI level Vilken nivå som ska väljas kan ställas in individuellt för varje stolpe för varje timme under dygnet. Detta innebär att om systemet normalt använder nivå 10 vid närvaro på kvällen kan en lägre nivå ställas in under t.ex. kl Det är en metod att spara ännu mer energi. Låg nivå, en nivå mellan Kan ställas in på samma sätt som högnivån. Tid med hög nivå. Tid i sekunder som den höga effektnivån ligger kvar när ingen ny närvaro har detekterats. Vilka närliggande stolpar som ska dimras upp. En lista med stolpidentiteter som ska finnas i radiomeddelandet om att dimra upp närliggande stolpar vid närvaroindikering. Notera att denna lista blir olika för varje stolpe eftersom de angränsande stolparna har olika identiteter. Konfiguration av elmätare och radio master Mätaravläsningar. Typiska värden är positiv resp. negativ aktiv energi, positiv resp. negativ reaktiv energi samt strömstyrka. I projektet avlästes aktiv energi som registrerades varje timme. Under en begränsad period anlästes även strömstyrkan och med tätare frekvens. Syftet var att få en uppfattning om trafikanternas närvaro (vid närvaroindikering ökar strömstyrkan i systemet). 10

11 Rapporteringsfrekvens, dvs hur ofta energiförbrukningen ska rapporters. I projektet användes två intervalltyper. En timme för normal energirapportering men strömstyrkan rapporterades också var femte minut EXEMPEL Nedan följer ett exempel för att åskådliggöra systemet principiella funktion. Siffrorna i bilden ovan indikerar varje stolpes identifikation En person förflyttar sig nära stolpe nr 3. Närvaro indikeras och ett meddelande skickas till styrenheten Styrenheten skickar ett radiomeddelande som säger: Tänd upp stolpe nr 2, 3 och 4! Detta medelande nås av alla stolpar (nr 1-8) men nr 1 och nr 5-8 finner att medelandet inte är till för dem och gör därför ingenting. Stolpe nr 2-4 finner att meddelandet är till för dem och tänder upp för en förinställd tidsperiod (t.ex. 60 sekunder). Notera att stolpe nr 3, den som skickade meddelandet om närvaro, även tar emot meddelandet på samma sätt som övriga och reagerar på det. Varje stolpe som tar emot meddelandet kommer att återsända det (en gång). Detta gör att man förlänger radions räckvidd Om personen rör sig närmare stolpe nr 2 kommer denna att skicka ett likande meddelande. Tänd upp stolpe nr 1, 2 och 3! Efter en viss (förinställd) tid kommer stolparna återgå till låg nivå igen. Timern återstartas varje gång stolpen får ett meddelande om att gå upp till hög effektnivå. 11

12 5.4.5 VAD FINNS INUTI? Trtechs styrenhet har följande utseende: Radio Från sensor Till DALI enhet El Antenn Lamp styrning med DALI MESHNET TEKNIKEN Meshnet används vanligtvis för automatisk mätdatainsamling. I sådana fall monteras Meshnet-enheten inne i elmätaren. I detta projekt används den installerade elmätaren /radiomastern på detta sätt. Radionät har vissa begränsningar eftersom radiolänk inte är lika tillförlitlig som en fast uppkoppling. Mesh är en algoritm som hittar den bästa vägen från källa till mottagare. Radiolänken kan anropa en nod direkt men kan även hoppa via en eller flera andra noder för att komma fram till sin rätta destination. Vägen kan ändras mycket ofta beroende på aktuella radioförutsättningar. I projektet används denna teknik för att nå de stolpar som är längst bort från avsändaren. 5.5 TEST, UTVÄRDERING TESTER HÖSTEN 2012 Fem olika scenarier utformades för att testas under en period av en vecka vardera (totalt fem veckor) under hösten Scenariorna utformades efter diskussion i projektgruppen. Tanken bakom utformningen var att pröva möjligheterna med belysningsstyrning, från basscenariot (utan närvarostyrning och 12

13 med maximal effekt) till närvarostyrning med olika grader av tidsinställningar, grupperingar och låg resp. hög effekt. Syftet var att testa hur långt man kan vi gå med styrningen för att spara maximalt med energi och ändå ha en lösning som trafikanterna accepterar. Denna kunskap kommer till nytta när man framöver ska avgöra hur närvarostyrd belysning vid gångoch cykelstråk bör utformas. Följande tabell ger en kort beskrivning om vart och ett av de testade scenariorna Scenario Lägsta effektnivå Högsta effektnivå Antal stolpar Timer inställning (s) # Alla Ingen # 1 5 ( 7 för de första 3) 10 Alla 120 # 2 5 ( 7 för de första 3) 8 Alla 120 # 3 5 ( 7 för de första 3) 10 7 (3+1+3) 120 # 4 5 ( 7 för de första 3) 10 7 (3+1+3) 60 Scenario #0 är basfallet utan styrning och med full effekt (nivå 10). I övriga fall, #1-#4, dimras nivån vid icke närvaro till nivå 5. Denna nivå valdes med hjälp av en testgrupp bestående av projektgruppen och personal från Trafikkontoret som den 30 augusti 2012 fick se och värdera de olika nivåerna på teststräckan. För de första tre stolparna vid respektive entré till teststräckan begränsades dock nedimringen till nivå 7 eftersom det annars skulle kunna upplevas som mörkt för en trafikant som närmar sig innan första sensorn har indikerat närvaro. I scenario #1 och #2 styrs alla stolpar (alla dimras upp vid närvaroindikering på någon stolpe). Tidsinställnigen från sista närvaroindikering till nedimning är i båda dessa fall 120 sekunder, vilket projektgruppen efter diskussioner ansågs som en rimlig tid för att även trafikant som färdas relativt långsamt ska hinna lämna indikeringsområdet och ändå inte känna att det blir mörkt bakom. Skillnaden mellan #1 och #2 är att den högre effektnivån är 10 resp. 8. Det är bara i scenario #2 som denna lägre nivå, vid uppdimrat läge, testades. I scenario #3 och #4 görs styrningen mer avancerad genom att det bara är stolpar i direkt anslutning till en närvaroindikering som dimras upp. Totalt påverkar en indikering sju stolpar. Den som har fått närvaroindikeringen samt tre stycken före och tre stycken efter (3+1+3). Detta för att trafikanten ska uppleva att det är tillräckligt ljust både framåt och bakåt. Det som skiljer mellan #3 och #4 är tidsinställningen från närvaroindikering till nedimring som är halverad (till 60 sekunder) i #4. För varje scenario gjordes enkäter med passerande trafikanter, både fotgängare och cyklister. Minst 21 svar inhämtades för varje scenario. Se bilaga 1 för enkätfrågor. 13

14 Genom den fjärravlästa elmätaren inhämtades också Tritech energiförbrukningen (medeleffekt 5 minuter) för respektive scenariovecka. Vidare genomfördes ljusmätningar. Dels lux-nivåer för effektnivå 8 resp 10, dels fotografier med luminanskamera för olika scenarior KOMPLETTERANDE TESTER VÅREN 2013 Under våren 2013 prövades ytterligare en serie inställningar, dock utan att undersöka trafikanternas synpunkter. Istället kontrollerades om några klagomål lämnades in om försämrad belysning. Testerna genomfördes under april och motsvarar scenario #4 ovan men med dimring även av entré-stolparna till samma nivå som övriga. Första veckan med lågnivå 5 och de följande tre veckorna 4, 3 och 2. Högnivån var 10 som tidigare och tidsinställningen var 60 sekunder. Inga ljusmätningar genomfördes. Elmätningar genomfördes men resultaten verkar ha störts av annan elförbrukning, varför inga slutsatser av dessa har gjorts. 5.6 KOMMUNIKATIONSINSATSER, RESULTATSPRIDNING Efter testerna 2012 tog KTH fram en rapport (bilaga 1) som samfattade projektet så lång. Ett seminarium genomfördes på KTH den 25 januari 2013, där resultaten presenterades och diskuterades. Deltagare var dels studenter och personal vid KTH dels särskilt inbjudna gäster. Under våren 2013 tog Fagerhult fram populärtexter och bilder för webb-artiklar och som pressunderlag. Publicering gjordes på deltagarnas webbsidor (inklusive stockholm.se) och artiklar/notiser kom ut i de lokala nyhetstidningarna Mitt i Kungsholmen, Mitt i Västerort samt Vårt Kungsholmen. En längre artikel om projektet publicerades i tidningen Ljuskultur (nr 4, 2013). Denna slutrapport inklusive KTH:s rapport kommer att göras allmänt tillgänglig på Sust hemsida (sust.se). Eventuellt kan resultaten även presenteras vid VTI:s (Statens väg- och transportforskningsinstitut) årliga konferens, Transportforum, i januari 2014 (intresseanmälan har gjorts). 14

15 6 RESULTAT OCH SLUTSATSER 6.1 RESULTAT FRÅN TESTER HÖSTEN ENERGIANVÄNDNING Bilden nedan visar den genomsnittliga dygnsförbrukningen (medelvärde för onsdag, torsdag och fredag) för respektive scenario. För scenario #0 utan styrning ligger elförbrukningen på drygt 1000 W. De styrda scenariorna ger betydande minskningar nattetid. Största minskningarna har #3 och #4. Scenario #2 har en begränsad högeffekt till nivå 8 vilket syn tydligt kl då närvarostyrnigen inte ger något märkbart utslag. 15

16 Den genomsnittliga förbrukningen (kl 18-16) och minskningarna jämfört med Scenario #0 framgår nedan: Scenario nr #0 #1 #2 #3 #4 Medeleffekt (W) Minskning - 18,4% 34,7% 37,9% 41,8% Dessa siffror ska jämföras med det mål som formulerades för projektet (se kap 4.2): Inriktningsmål är att belysningsstyrningen minst ska ge 50 % energibesparing (jämfört med traditionellt på/av) utan avkall på trafikanternas upplevda komfort. Projektet valde ett relativt försiktigt tillvägagångssätt där inställningen för lägsta nivå bestämdes till nivå 5 efter en kvällsvandring med en testgrupp från Trafikkontoret. Denna inställning innebar att belysningsslingans elförbrukningen sänktes med ca 60 % för scenario #3 och #4 mellan kl 01 och kl 04, då antalet trafikanter är få. Den genomsnittliga besparingen mellan kl 18 och kl 06, blir dock mindre, runt 40 %. Med tanke på att teststräckan är relativt mycket trafikerad sen kväll och tidig morgon borde en besparing på 50% vara inom räckhåll för en mer normalt trafikerad väg TRAFIKANTERNAS SYNPUNKTER Nedan framgår sammanfattning av resultat enkäterna som gjordes med trafikanter för varje scenario #0-#4. Se gärna bilaga 1 för mer detaljerade beskrivningar samt även kommentarer från respondenterna. Säkerhet 16

17 I alla senarior utom #0 var svaren antingen helt säker (Absolutely) eller delvis säker (Partly) med övervikt för helt säker. Bäst resultat fick #2 och #3, följt av #4 och #1. Scenario #0 (dvs ingen styrning utan hög nivå hela tiden för alla stolpar) upplevdes som mest osäker. Visuell komfort Som framgår upplevdes scenario #4 bäst när det gäller visuell komfort, därefter kommer #2. Tredjeplatsen delas av #1och #3 medan #0 är det som upplevs sämst även när det gäller visuell kvalitet. Upplevelse Trafikanterna fick också svara på hur de bedömde ljussituationen mer allmänt. Som framgår rankades Scenario #2 bäst, 95% svarade bra eller mycket bra. Därefter följer #3 med 90%, #4 med 81% och #2 med 71%. Som tidigare hamnade scenario #0 längs ned och var också det enda där någon tyckte att ljussituationen var undermålig LJUSMÄTNINGAR De ljusmätningar som KTH genomförde i samband med testerna under hösten 2012 redovisas utförligt i bilaga 1 (sid 49 och framåt). 17

18 När det gäller lux-nivåer gjordes mätningar vid ljusnivåerna 8 och 10. Ljusfördelningen var ganska bra för nivå 8 utan någon stark kontrast mellan olika delar av den belysta ytan på vägen. Vid ljusnivå 10 blev kontraserna som väntat betydligt större. Bilder togs också med en luminanskamera från tre olika platser på sträckan och två fall studerades. I det första fallet togs bilder för att jämföra ljusnivå 10 resp. 8 med hela sträckan upplyst (motsvarar scenaro #1 jämfört med #2). Som framgick även av lux-mätningarna var fördelningen mer jämn vid nivå 8 än vid nivå 10. Skillnaden var dock inte så påtaglig och det poängteras att omgivningsbelysningen har stor påverkan. I det andra fallet togs bilder för att jämföra att hela sträckan är upplyst till nivå 10 med att ljusnivån är dimrad till nivå 5 från och med fjärde stolpen (motsvarar scenario #1 jämfört med #3). Bildaren visar ingen skillnad som antas ha betydelse för trafikanten. De skillnader som syns har mer att göra med att omgivningsbelysningen är olika SAMLAD BEDÖMNING AV SCENARIOR Som framgår av redovisningen av trafikanternas synpunkter verkar alla fem scenarior accepteras relativt väl. Det är vanskligt att dra för långtgående slutsatser kring de små skillnader som kan utläsas. Lite överraskande är det scenario #0 (fullt upplyst hela tiden) som får sämst resultat. De fall som ger störst energibesparing #3 och #4 verkar var fullt acceptabla om man ser enkätsvaren. Detta beror sannolikt på att trafikanterna inte ser att belysningen ibland är neddimrad eftersom det är svårt att urskilja när man tittar tre stolpar bort från där man står. Detta bekräftas också av ljusmätningarna (se 6.1.3) 6.2 RESULTAT FRÅN KOMPLETTERANDE TESTER VÅREN 2013 Testerna gjordes för att undersöka om det blir någon reaktion i form av klagomål om man går ännu längre i att försöka spara energi. I det mest långtgående testet sattes lågnivån till 2, vilket även gällde för entréerna. Inga klagomål eller andra synpunkter har noterats. Testerna gjordes dock i april med betydligt fler ljusa timmar än de som gjordes under oktober. Elmätningar genomfördes på samma sätt som vid testerna hösten Dock är de svåra att tolka eftersom de verkar ha påverkats av annan elförbrukning på slingan än LEDarmaturerna som ingår i styrningen. Enligt tidigare laboratoriemätningar på armaturen innebär lågnivån 2 att effektbehovet minskar med nästan 80%, jämfört med nivå

19 6.3 EKONOMISK BEDÖMNING För en armatur med ljuskälla 35 W (systemeffekt 46 W) som normalt lyser 4100 timmar om året och styrs motsvarar scenario #4 (högnivå 10 och lågnivå 5 ) beräknas den årliga energibesparingen till ca 75 kwh (40%) till ett värde av 75 kr vid ett elpris på 1kr/kWh. Motsvarande besparing för en 20 W ljuskälla (systemeffekt 27 W) blir 44 kwh och 44 kr. Om man räknar med en återbetalningstid (pay-off) av 10 år indikerar kalkylen ovan att enheterna (närvarosensor, DALI-enhet och radiokommunikation) installerat och klar får kosta ca 440 kr om de styr 20 W och 750 kr om de styr 35 W. För att kunna komma ner till denna kostnadsnivå krävs industrialiserade produkter i större volym och förmodligen att enheterna inkl. sensor integreras i armaturerna för att göra merkostnaden för installation så liten som möjligt. Den initiala kostnaden skulle också kunna bli lägre om styrenheterna redan från fabrik har en inställning som är normal (t.ex. som scenario #3), och att en omkonfigurering till annan inställning kan göras enkelt, t.ex. via en fjärrkontroll. En stor del av besparingen skulle kunna uppnås genom att man använder färre närvarosensorer vilket kan göra installationen billigare. En annan möjlighet är att enheterna även utformas så att de kan användas för driftövervakning av belysningsnätet vilket gör att minskade kostnader för drift/underhåll kan tillgodoräknas. En annan faktor, värd att beakta, är LED-enheternas livslängd. Normalt ansätts denna till ca 12 år. Om LED-enheterna dimras ned stora delar av drifttiden blir sannolikt livslängden längre eftersom temperaturen kan hållas på en lägre nivå än vid full drift. 6.4 SLUTSATSER Testresultaten pekar mot att det med styrningen går att spara 40 % av energin utan att trafikanterna upplevde någon försämring av belysningen. Resultatens generaliserbarhet beror dock på flera faktorer som omgivningsbelysning, vegetation, väderförhållanden, antal trafikanter och fördelning av trafikanter under dygnet. Den aktuella teststräckan har relativt mycket omgivningsbelysning vilket gör det mer tillåtande att styra ner belysningen, det märks inte lika mycket som vid en mörkare omgivning. Å andra sidan är den aktuella sträckan relativt mycket trafikerad vilket innebär att styrsystemet får färre tillfällen att dimra ner än på sträckor med mer normal trafik och därmed möjlighet att spara mer energi. Antal stolpar som påverkas vid indikering valdes till sju stycken i scenario #3 och #4. Jämfört med scenario #1, där alla stolpar dimrades upp vid närvaroindikering vid någon stolpe, blev 19

20 energireduktionen hela 20 procentenheter större. Det visar att vikten av att ha en följande styrning som endast dimrar upp i trafikantens närområde. Eventuellt skulle denna kunna göras ännu snålare t.ex. att gå ned till två stolpar före och två stolpar efter trafikanten. Detta har inte testats i projektet. Antagligen är det också beroende av vilken lågnivå man ställer in. Lägsta nivå som belysningen kan tillåtas dimras ned har relativt stor betydelse på energieffektivisering som kan uppnås. I de första försöken valdes nivå 5 efter en kvällsvandring med en testgrupp från Trafikkontoret. I det mest långtgående testet som gjordes i april 2013 sattes lågnivån till 2, vilket även gällde för entréerna. Försöket förlöpte utan att klagomål eller andra synpunkter noterades. Dock är belysningen påslagen betydligt färre timmar i april än under oktober, då huvudtestet med lägsta nivå 5 gjordes. Förmodligen är det därför relativt få trafikanter som har fått uppleva styrningen till nivå 2 i fullt mörker. Det kan därför vars vanskligt att dra för långtgående slutsatser, som att nivå 2 skulle räcka. Detta kan dock vara intressant att testa framöver i annorlunda miljöer och årstider. För att skapa trygghet har vi under huvudtestet låtit entréstolparna (3 st) dimras till lägst nivå 7. Att döma av intervjuerna verkar detta ha fungerat bra. Under de mer provocerande scenariorna (våren 2013) har även entréerna dimrats ned till samma nivå som övriga. Det har inte inkommit några klagomål på detta vilket kan innebära att det kanske finns möjlighet att, åtminstone i områden med mycket omgivningsbelysning, låta även entréstolparna dimras ned lika mycket som övriga. Detta skulle också förenkla konfigurationen av anläggningen. Tiden från indikering av närvaro till återgång till neddimrad nivå har också viss betydelse för hur stor energibesparingen blir. Den genomsnittliga skillnaden mellan scenario #3 (120 sekunder) och #4 (60 sekunder) är ca fyra procentenheter i genomsnittlig energibesparing. Tiden 60 sekunder verkar ha varit tillräcklig för att trafikanter ska hinna röra sig vidare utan att märka något. Man kan också anta hur snabbt förändringen sker mellan de inställda lägena är viktig för upplevelsen. Som framgår ovan är det viktigt att veta något om sträckans omgivningsbelysning, vegetation och trafik när styrningen ska utformas. Det krävs mer tester innan mer exakta råd kan ges men baserat på projektets erfarenheter kan följande grova guidelines ges (upplevelse av ljuset, känna trygghet): 20

21 Omgivning Trafikmängd under mörker Hög Låg Ljus Lägre lågnivå Kortare tid Kortare sträcka Lägre lågnivå Kortare tid Kortare sträcka Mörk Högre lågnivå Kortare tid Längre sträcka Högre lågnivå Längre tid Längre sträcka Förklaring: Lägre resp. Högre lågnivå avser den belysningsnivå som belysningen dimras ned till när det inte finns någon närvaroindikering. Kortare resp. Längre tid avser tid som förflyter innan belysningen dimras ned efter senaste närvaroindikering. Kortare resp. Längre sträcka avser antal stolpar längs vägen som dimras upp runt en närvaroindikering. Det finns också möjlighet att t.ex. en kort uppdimrad sträcka kan kompenseras med att en relativt hög lågnivå väljs, eller vise versa. Det samma gäller för tidsinställningen där en kort tid kan kompenseras med högre lågnivå. Det krävs fler fältförsök för att finna vad som är optimalt i olika fall. Ännu en aspekt som framkommit är att kontrasten mellan den belysta sträckan och omgivningen har betydelse så tillvida att om kontrasten är hög kan den mörka omgivningen kännas hotfull då man får svårare att se detaljer där. Den paradoxala slutsatsen kan alltså vara att en något svagare upplyst sträcka under vissa omständigheter kan upplevas som tryggare. 6.5 FÖRSLAG TILL FORTSATT UTVECKLING Parterna i projektet har bedömt resultaten som mycket uppmuntrande. Med hjälp av avancerad styrning kan man spara 40% elenergi utan att trafikanterna upplever något negativt. Förmodligen kan man gå ännu längre vilket indikeras av de försök som gjordes under våren Det krävs dock fortsatta studier för att utveckla styrstrategier för olika typer av miljöer (t.ex. mycket eller lite trafik, mycket eller lite omgivningsbelysning ) En annan viktig utvecklingsinriktning är att nå lägre kostnader för utrustning, installation och drift. Ett led i detta är även att utveckla standardiserat/öppet API (Application Programming Interface) som gör att kommunerna vågar satsa på styrningslösningar utan att binda sig till enskilda fabrikat. ************************ 21