Gli assorbimenti di energia elettrica e la pianificazione e gestione dell’illuminazione delle gallerie suggeriscono configurazioni flessibili e modulabili per gli impianti e criteri di gestione che consentano un esercizio con potenza elettrica programmabil

PARISE, Giuseppe

Italian

Archivio della ricerca- Università di Roma La Sapienza

U na caratteristica delle gal-lerie stradali è che la poten-za elettrica impegnata perl’illuminazione elettrica dipendedalla velocità del traffico e da fatto-ri caratteristici come l’ubicazionegeografica, l’orientamento e le di-mensioni della galleria, la penden-za e il senso di marcia. Essa cam-bia notevolmente in relazione a fat-tori variabili, come lo stato idrome-trico della carreggiata, le condizio-ni atmosferiche, la presenza di ne-ve, i cambiamenti stagionali. Durante il servizio, la luminan-za di entrata nelle gallerie è gene-ralmente controllata automatica-mente da sensori, in correlazionecon la luminanza esterna. L’obiet-tivo della regolazione della lumi-nanza interna è quello di mante-nere il suo valore in un rapporto disicurezza con la luminanza ester-na, in modo da garantire semprecome sicura la velocità di progettoilluminotecnico. L’andamento stes-so della luminanza all’interno del-la galleria, a partire dal valore dientrata, deve svilupparsi secondoun profilo decrescente per un trat-to della lunghezza (se disponibi-le), correlato alla distanza di ar-resto (fig. 1). In altri termini, la potenza elet-trica globale necessaria dipendesia dalla luminanza, che deve ga-rantire l’impianto di illuminazio-ne, sia dalla penetrazione dellasua estensione. Pertanto, a paritàdi potenza impegnata, la diminu-zione della velocità di trafficoEnergiadi Giuseppe Parise(Università “La Sapienza” di Roma)90 I N N O V A Z I O N EImpianti di illuminazione delle gallerie stradalicon potenza elettrica condizionataGli assorbimenti di energia elettricae la pianificazione e gestione delle infrastrutturesuggeriscono configurazione flessibli e modulabili11comporta la riduzione della di-stanza di arresto e così si rende di-sponibile una quota della potenzastessa da utilizzare con maggioredensità nella zona di entrata.È evidente che durante l’eserci-zio della galleria, la potenza elettri-ca effettiva da impegnare risulta ri-dotta rispetto al valore di progetto,correlato alla condizione critica.Tale riduzione si consegue configu-rando opportunamente l’impiantod’illuminazione nel numero di ap-parecchi illuminanti e nel dimensio-namento delle lampade in manierada poterlo parzializzare. La nor-mativa UNI 110952 assume, comevalore di riferimento per la proget-tazione, la luminanza di entratanella condizione critica che si veri-fica con una sufficiente frequenzadurante l’anno (almeno 75 ore, art.4.1 UNI 11095). Pertanto, per unabreve durata dell’anno (<75h) l’im-pianto può non riuscire a garantirei requisiti di sicurezza per condizio-ni eccezionalmente critiche.Assorbimenti di energia elettricadi infrastrutture elettromeccanicheUna galleria stradale, sulla basedi progettazioni effettuate con unailluminazione conforme alla nor-ma UNI 11095 (CIE 88-1990) econ ventilazione prevista per lun-ghezza superiore a 1 km (circolaridell’Ente Nazionale per le Strade –ANAS), si profila come un’utenzaelettrica di tutto rispetto. Per unalunghezza complessiva di galleriafino a non più di 2 km e conside-rando valori caratteristici della ve-locità di progetto (130 km/h) e pervalori critici dei parametri dellagalleria (come pendenza, orienta-mento) e dei fattori variabili am-bientali (come fondo stradale ba-gnato, foschia), l’utenza elettricapuò essere stimata con una densi-tà di carico luce pari a 45 W/m2 ±30% e con una densità di caricoFM per ventilazione pari a 125W/m2 ± 50%. Complessivamentepuò essere valutata una densitàmedia di carico elettrico pari a 170W/m2 assumendo un coefficientedi contemporaneità pari a 0,94.Il carico contemporaneo dellegallerie, trascurando gli altri ausi-liari che impegnano non più del1%, è costituito da (fig. 2):– ventilatori che rappresentano il70-75% circa del totale, con unimpegno di potenza di 2,7 MWper chilometro;– illuminazioni di base (20%) e dirinforzo (80%) che rappresentanocomplessivamente il 30-25% cir-ca del totale, con un impegno dipotenza di 1 MW per chilometro. Per gallerie di lunghezza inferio-re a 1 km, la ventilazione può nonessere prevista e l’illuminazionemantiene la stessa densità di caricocon una eccezione fino al raddop-pio per le gallerie di lunghezzacompresa tra 100 e 200 m. Per va-lutare i costi di energia, un diagram-ma di carico giornaliero di riferi-mento può essere quello di previsio-ne dei carichi luce base per 24 ore,luce di rinforzo per 10 ore e ventila-zione per 1 ora. Il rilievo sistematicodella gestione delle gallerie esisten-ti al variare delle situazioni caratte-ristiche parametriche è certamenteimportante per una valutazione sta-tisticamente più centrata.Impatto sulla rete elettricaesistente: pianificazione egestione delle infrastrutture Per l’esecutività dei lavori di ade-guamento delle gallerie esistenti al-le prescrizioni della norma UNI11095, è necessario valutare l’im-patto che le infrastrutture elettrichedelle gallerie eserciteranno sulla di-sponibilità energetica della reteelettrica esistente nelle aree interes-sate dal percorso. Considerandoche una galleria può essere ubica-ta in siti remoti, un elevato valore dipotenza può risultare critico e inso-stenibile in ragione del fatto che ladistribuzione elettrica locale po-trebbe essere inadeguata a fornir-la e il criterio costi-benefici potreb-be rivelare non conveniente adot-tare il valore suddetto per il dimen-sionamento delle apparecchiaturee per i consumi di energia.Per quanto riguarda gli aspettistrutturali delle reti elettriche, oc-corre valutare la necessità di ade-guamenti e/o ristrutturazioni delladistribuzione elettrica primaria pergarantire la operatività degli im-pianti. A tal fine è necessario:– inquadrare l’ubicazione degliimpianti di galleria nell’ambitodel contesto locale e generale del-la rete di distribuzione dell’ener-gia elettrica interessata dal per-corso della strada/autostrada; – analizzare e valutare i fabbiso-gni previsti di energia e le varia-zioni rispetto allo scenario delladistribuzione esistente. Per quanto riguarda gli aspettigestionali dei fabbisogni di energiaelettrica, non si può prescinderedall’attuale quadro energetico di li-bero mercato. L’utilizzazione dienergia elettrica va opportunamen-te gestita in una visione integrata ein un tutt’uno con il sistema elettricoa monte. Le società concessionarie91I N N O V A Z I O N ELUCE 3-2006Nelle immagini il Passante Nord-Ovest in Roma che connette Viadel Foro Italico, nei pressi delLungotevere della Farnesina, aVia della Pineta Sacchetti e alPoliclinico Gemelli, in zonaTrionfale, per una lunghezza di1.260 m in galleria naturale e1.640 m in galleria artificiale.Progettazione galleria: ing. RemoCalzona, ing. Vincenzo Calzona(Co.Re. Ingegneria Srl) – Roma;ing. Pietro Lunardi (Rocksoil SpA)– Milano; ing. Natoli (IteaIngegneria Srl)1 Le cinque zone di luminanzadelle gallerie per i progettoilluminotecnico2 Ripartizione della potenzaelettrica impegnata trailluminazione e ventilazione, etra illuminazione di base e dirinforzoRIPARTIZIONE DELLA POTENZA75%25%ILLUMINAZIONEVENTILAZIONERIPARTIZIONE DELL’ILLUMINAZIONE80%20%ILLUM. DI BASEILLUM. DI RINFORZO 2energia92 I N N O V A Z I O N Edelle autostrade, per soddisfare ilproprio fabbisogno di energia elet-trica, possono organizzarsi comeproduttori e distributori in analogiaagli enti ferroviari. In altri termini, lastrada/autostrada in generale eciascuna serie di gallerie in partico-lare vanno considerate come polodi assorbimento elettrico. Gli im-pianti elettrici, gravitando su di unastessa rete di alimentazione, si con-figurano come agglomerati di uti-lizzazione, che come tali possonoorganizzarsi per il conseguimentodi obiettivi di qualità, continuità, ri-sparmio energetico e tariffario.Soluzione energetica mirata:la potenza elettrica massimacome parametro di progettoUna soluzione di compromessoche può soddisfare alle varie esi-genze di capacità di distribuzionee di economia di gestione, è quelladi assumere quale valore di riferi-mento di progetto illuminotecnicola massima potenza elettrica daprevedere, perché disponibile oeconomicamente più conveniente,e quindi assumere quale valoredella velocità del traffico quellocorrispondente nella garanzia disicurezza per la condizione criticaassunta come riferimento. Questasoluzione per essere applicata ri-chiede certamente un controllo au-tomatico dell’esercizio della galle-ria. Questo controllo dovrà ade-guare automaticamente la poten-za di illuminamento alle miglioricondizioni. In tutti i casi, quando ilvalore massimo di luminanza otte-nibile dall’impianto di illuminazio-ne, completamente acceso, diven-ta insufficiente a soddisfare le con-dizioni di luminanza esterna pergarantire in sicurezza la velocitàdi progetto, il controllo automaticocon la segnaletica a messaggio va-riabile imporrà la velocità di mar-cia al valore adeguato ovvero alvalore minimo prefissato (fig. 3).3 Una soluzione operativa, per-tanto, per soddisfare le esigenzedi distribuzione e di economia, èquella di limitare la velocità al va-lore di sicurezza correlato allecondizioni climatiche variabili ein riferimento al valore massimodella potenza di progetto o dispo-nibile. La zona di galleria da illu-minare si riduce e una maggioredensità di potenza si rende dispo-nibile sul tratto ridotto.Una soluzione strutturale è quel-la di installare un portale specialeprogettato per limitare la luminan-za diurna e creare una zona natu-rale di transizione esterna. Il nu-mero medio di veicoli (volume ditraffico) potrebbe essere tenuto inconsiderazione non solo per fissa-re i livelli di luminanza interna, maanche per stabilire la qualità del-l’illuminazione, della manutenzio-ne e delle procedure di esercizio.ConclusioniTenuto conto degli assorbimentidi energia elettrica dell’impiantoelettrico di illuminazione delle gal-lerie stradali, la soluzione operati-vaproposta è quindi quella di assu-mere quale parametro di riferimen-to di progetto e di gestione la poten-za massima disponibile e limitareconseguentemente la velocità diprogetto al valore di sicurezza cor-relato alle condizioni climatiche va-riabili. La configurazione dell’im-pianto deve essere prevista in ma-niera da modulare in riduzione iltratto complessivo illuminato in pe-netrazione di galleria e in manierada incrementare opportunamentela luminanza sul tratto ridotto. Unnotevole contributo alla messa apunto e ottimizzazione dei criteriprogettuali può derivare da una in-dagine sistematica e dalla raccoltadati sperimentali delle gallerie esi-stenti. La disponibilità di dati e cor-relazioni reali può consentire di ap-portare opportuni e adeguati cor-rettivi ai modelli di riferimento perle gallerie nuove o comunque indi-viduare i migliori margini di flessi-bilità per gli impianti che è opportu-no e necessario soddisfare. La bibliografia di questo articolo è con-sultabile sul sito: www.mancosueditore.it(alla voce “riviste”)3 Soluzione mirata: adozione diun valore limite di potenza(Pb) che corrisponde allavelocità di traffico Sd per lacondizione climatica CC3. Sesi determinano le condizioniclimatiche critiche CC5 chefanno diventare insufficienti leluminanze interne, sarànecessaria la corrispondenteriduzione di velocità S.riduzione di velocitàVelocità di traffico (km/h) PMPbSdCC5CC4CC3CC2CC13

IMPIANTI DI ILLUMINAZIONE DELLE GALLERIE STRADALI CON POTENZA ELETTRICA CONDIZIONATA

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