Alumbrado público: ¿Apagado o iluminación inteligente?

Estudio elaborado por Schréder – Socelec

Desde hace algunos años, autoridades nacionales y regionales han comenzado a apagar el alumbrado público en las carreteras, ya sea totalmente o más comúnmente en parte durante la noche para reducir los costos de energía en el gasto público. Luego también, estudios han sido publicados para demostrar los beneficios para la seguridad vial que supone la iluminación. Así las luminarias de las calles se vuelven a encender un poco más tarde.

En Schréder, realmente creemos que la aplicación de nuevas tecnologías en todos los niveles (luminarias, fuentes de luz y sistemas de control), puede generar un ahorro energético igual o mayor en comparación con la decisión de simplemente apagar las luminarias, sin poner en riesgo la seguridad de los conductores y de los pasajeros.

Alumbrado público y seguridad vial: revisión de los principales estudios

El debate de la iluminación de calles y carreteras surgió desde que se decidió iluminarlas por la noche. El primer estudio reconocido se escribió en Francia, en 1935 [Geets R. (1980)]. Este estableció, ya en esa época, que “la iluminación de las principales redes viales es una necesidad“.

La experiencia belga

Desde 1968 se ha venido realizando en Bélgica un censo para determinar si se han de iluminar las carreteras según el volumen de tráfico. El objetivo es dar con el método correcto para decidir si iluminar o no. Se hace hincapié en la seguridad. En 1978 se publicaron los primeros resultados [Geets R. (1980)].
En conjunto, se confirmó una disminución de un 30% en accidentes. El descenso es aún más significativo en cuanto a muertes y lesiones.

El mismo informe Geets menciona que la iluminación de las carreteras representa menos de un 0,1% del presupuesto del estado, inversiones y mantenimiento incluidos. El consumo representa solo un 0,07% del consumo total de energía de Bélgica.

Sin embargo, en 1981, el gobierno belga tomó la decisión no solo de apagar el alumbrado de las carreteras durante parte de la noche, sino también de reducir a la mitad los niveles de luminancia, desconectando la mitad de las luminarias. Un estudio estadístico de la influencia de esta decisión sobre la tasa de accidentes se publicó en 1987 [De Clercq, G. (1987)].

Este estudio confirmó las conclusiones de los estudios anteriores de que la iluminación vial tiene un efecto positivo sobre el número de accidentes, muertes y heridos graves.

Tabla 1: Porcentaje de accidentes adicionales para los dos escenarios aplicados

La experiencia Francesa 

La AFE (Asociación Francesa de Iluminación) pidió al CNRS (Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia) llevar a cabo un estudio entre 1998 y 2002 [AFE (2009)]. Esta vez, el estudio no tuvo en cuenta ninguna estadística de terreno, sino solamente la reacción de los conductores en sus vehículos.

Este experimento, realizado con un simulador, eliminó los factores de sesgo en la estadística a la vez que garantizaba la seguridad de la persona que realizaba la prueba en caso de accidente. A través de estos estudios, se pudo verificar si la iluminación vial contribuía o no a mejorar la seguridad.
Por ejemplo, durante el estudio se creó una situación de accidente en potencia para probar las reacciones de los conductores.

Tabla 2: Resultados de la anticipación del conductor

La Experiencia Noruega

Uno de los artículos más importantes de los últimos años es una tesis doctoral escrita en Noruega por P. O. Wanvik. La iluminación viaria nocturna reduce los accidentes con lesiones en un 30%.

Los efectos principales son:

(1) 60% de reducción de accidentes fatales
(2) 45% de reducción de accidentes con peatones con resultado de lesiones
(3) 50% de reducción de accidentes con lesiones en carretera.

Esta muestra de estudios evidencia que la iluminación de calles y carreteras es necesaria para aumentar la seguridad de sus usuarios.
Sin embargo, la decisión de iluminar o no sigue dependiendo de los poderes públicos.
Existen hoy muchas herramientas (normas, fuentes, tecnologías…) que posibilitan a las autoridades iluminar con el nivel correcto, en el sitio correcto y, por qué no, en el momento correcto! Todo esto, sin dejar de cumplir con las especificaciones económicas y de seguridad de las autoridades públicas y de los usuarios.

Mantener la iluminación y generar ahorros: un ejemplo

Desde que se iluminaron las primeras vías, la iluminación y los métodos de iluminación han evolucionado significativamente. Este no es el caso para los tipos de fuentes que equipan nuestra red de vías y carreteras, que se ha mantenido sin cambios durante 30 años: la fuente de luz de sodio de baja presión. Cierto es que su eficiencia luminosa (lumen/vatio) sigue siendo insuperable. Pero hoy en día no es la eficiencia de la fuente lo único que hay que tener en cuenta

Otros tipos de fuentes han evolucionado en distintos aspectos: eficiencia luminosa, temperatura de color, fidelidad del color, vida útil y, finalmente, la capacidad de regulación frente a la vida útil.
La electrónica en auxiliares hace posible ofrecer nuevas características (emisión de lumen constante, emisión de lumen regulable…).
Las opciones de control (unidireccional y bidireccional) pueden gestionar no solo el flujo de luz, sino también la luminaria en su totalidad (tiempo de operación, mortalidad de la fuente, fallas…).
Este progreso reciente aporta un mantenimiento optimizado del alumbrado público cuando realmente se requiere.

Sin embargo, hay un terreno en el que todavía se puede mejorar: en la gestión de los niveles de iluminación a partir de las necesidades de un momento preciso.

Sirva de ejemplo una vía en la que tiene que renovarse el alumbrado público. Las autoridades públicas piden distintas soluciones técnicas para el proyecto. Estas soluciones tienen que satisfacer varias necesidades:

• Lámparas de sodio de alta presión readaptadas o LED
• Estimación del consumo de energía anual

En este contexto, añadimos dos criterios complementarios para calcular la eficiencia de la luminaria o de una instalación:

• El nivel de servicio: porcentaje de usuarios (vehículos, peatones, ciclistas…) que se benefician de la iluminación por las noches.
• Nivel de pérdida: proporción entre el tiempo acumulado de ausencia de usuarios cuando la luz está encendida y la duración de la noche.

Para esta simulación, tenemos en cuenta varias hipótesis:

• Conformidad con NBN 13201
• Noche promedio de 12 hrs
• Tráfico nocturno concentrado principalmente en 4 hrs
• 6 escenarios de modulación de nivel de iluminación

Comparación

La iluminación existente para la zona esta compuestade 7 luminarias equipadas con lámparas de sodio de alta presión de 100W y 22 dispositivos equipados con lámparas de vapor de mercurio de alta presión de 125W.
La solución recomendada de sodio de alta presión se componía de 31 luminarias con lámparas de 100W, mientras que la solución LED incorpora 38 luminarias de 54W.

A partir de las hipótesis impuestas, podemos establecer el consumo anual de la solución existente. Podemos establecer también las dos soluciones de recambio, así como soluciones para cada uno de los escenarios.

Figura 2: Comparación del uso anual de energía por escenario

El alumbrado público es un servicio a la población. Este servicio tiene que estar disponible el 100% del tiempo.
Sin embargo, consideramos que estas luminarias no necesitan estar encendidas cuando no hay nadie presente. Es en este momento cuando los niveles de servicio y pérdida entran en juego. Debemos maximizar los primeros al tiempo que minimizamos los últimos.
La figura 3 muestra la proporción entre estos dos criterios en los distintos escenarios.

Figura 3: Niveles de servicio y pérdida para los distintos escenarios

Figura 4: Pérdidas financieras para las dos soluciones basándose en el escenario

La estimación de pérdidas financieras [Figura 4] pone de relieve las pérdidas generadas por dejar el sistema de alumbrado encendido cuando no hay nadie. Los LED permiten conseguir una pérdida financiera nula, algo que las fuentes tradicionales no pueden lograr, ya que no permiten una detección constante.

De nuevo, la elección del tipo de gestión es crítica en esta comparación. Por ejemplo, las pérdidas financieras son idénticas si las luces se apagan de las 10 p. m. a las 6 a. m. que para iluminación equipada con detección durante este periodo. Sin embargo, el nivel de servicio que se da a la población no es el mismo.
Conclusión 

Iluminación vial y de carretera es necesaria para garantizar en general la seguridad del público y deservicios (policía, ambulancias, bomberos).
Hoy es posible adaptar el alumbrado público a las necesidades de cada usuario.
Un sistema de telegestión de la luz adecuado para las necesidades de los usuarios consigue también el ahorro financiero que las autoridades públicas precisan.
Apagar sin más el equipamiento existente no es la solución a largo plazo.
El último proceso tecnológico brinda la posibilidad, en esta época de crisis, de conseguir ahorros estructurales en el sector del alumbrado público.