LED-verlichting voor ontsluitingswegen in Lelystad Productverkenning

Transcriptie

1 Gemeente Lelystad LED-verlichting voor ontsluitingswegen in Lelystad Productverkenning Afdeling Ingenieurs Bureau en Projectmanagement R. Schelhaas

2 Inhoudsopgave 1. INLEIDING LICHTTECHNISCHE KWALITEIT VERLICHTINGSKLASSE LICHTVERVUILING EN -HINDER OVERIGE LICHTTECHNISCHE EISEN LIFE CYCLE COSTING ANALYSE INVESTERINGEN PERIODIEK ONDERHOUD CURATIEF ONDERHOUD ENERGIEVERBRUIK, -KOSTEN EN CO 2-UITSTOOT MAATSCHAPPELIJK VERANTWOORD ONDERNEMEN UITERLIJKE KENMERKEN VORM KLEUR

3 1. Inleiding Op 12 november 2013 heeft de gemeenteraad een motie aangenomen van GroenLinks en de Inwonerspartij. In deze motie draagt de raad het college op om in de openbare ruimte zo spoedig mogelijk over te gaan op een duurzame vorm van verlichting, zoals LED-verlichting. Het doel van deze productverkenning is een maatschappelijk verantwoorde (duurzame) keuze te maken voor een verlichtingsarmatuur op de ontsluitingswegen in Lelystad. Middels deze productverkenning worden ondernemingen uitgenodigd verlichtingsarmaturen aan te bieden, waarvan de onderneming denkt dat dit het meest duurzame is voor de ontsluitingswegen in Lelystad. Naast LED-verlichting mogen ondernemingen niet LED-verlichting als alternatief ter beoordeling indienen. Een maatschappelijke verantwoorde (duurzame) keuze is niet per definitie de laagste prijs (investering en onderhoudskosten), de meest milieuvriendelijkst, technisch de beste of fraaiste oplossing. Er wordt een bewuste afweging gemaakt tussen deze aspecten. In de eerste plaats worden de aangeboden armaturen beoordeeld op lichttechnische kwaliteit. De geëiste en gewenste lichttechnische kwaliteit is beschreven in hoofdstuk 2. De mate waarin de aangeboden armaturen afwijken van de gewenste kwaliteit zal met meer, minder of geen punten worden gewaardeerd. Naast het beoordelen van de lichttechnische kwaliteit worden de kosten en het energieverbruik (en daarmee de CO2-uitstoot) beoordeeld in een levenscyclus analyse (LCC-analyse). Ten behoeve van deze analyse worden in hoofdstuk 3 o.a. eisen gesteld. De aangeboden armaturen moeten daar tenminste aan voldoen. Verder worden in dit hoofdstuk andere gegevens gevraagd om de analyse te kunnen uitvoeren. Uit de analyse zal worden berekend wat de aangeboden armaturen per jaar kosten en wat het energieverbruik per jaar is. De kosten en het energieverbruik wordt met meer of minder punten gewaardeerd. In het vierde hoofdstuk kijken we naar maatschappelijk verantwoord ondernemen (MVO). De mate waarin een onderneming, door middel van certificatie, aantoonbaar maakt maatschappelijk verantwoord te ondernemen zal gewaardeerd worden met punten. Tenslotte worden in hoofdstuk 5 uiterlijke kenmerken (afmetingen) van de aangeboden armaturen gevraagd. De mate waarin een product afwijkt van het gewenste beeld zal positief of negatief worden beoordeeld. Ook worden eisen gesteld aan de kleur van de armaturen. De gemeente Lelystad overweegt na de verkenning het best scorende verlichtingsarmatuur op te nemen in haar product range voor komende aanbestedingen. 3

4 2. Lichttechnische kwaliteit In dit hoofdstuk leggen we uit wat de geëiste en/of gewenste lichttechnische kwaliteit is en hoe de resultaten van verstrekte gegevens worden beoordeeld. 2.1 Verlichtingsklasse De gebruikers van de ontsluitingswegen hebben belang bij een goede verlichtingskwaliteit. Een goede verlichtingskwaliteit draagt bij aan een veilige omgeving tijdens de nachtelijke uren. De gemeente hanteert de Richtlijn Openbare Verlichting 2011 (ROVL-2011) van de NSVV, het Politiekeurmerk Veilig Wonen en de CIE 191:2010 Recommended System for Mesopic Photometry Based on Visual Performance van de CIE als vertrekpunt bij het definiëren van de Verlichtingsnorm Lelystad. In de Verlichtingsnorm Lelystad is aangegeven aan welke kwaliteit de verlichting van de verschillende openbare ruimten moet voldoen. Vanaf zonsondergang tot zonsopkomst is de semi-cilindrische verlichtingssterkte op het voetpad van het standaard profiel (zoals hieronder beschreven bij Lichtberekening en waardering ) van belang. Met een goede semi-cilindrische verlichtingssterkte op 1,5 meter hoogte zijn personen goed waar te nemen. De semi-cilindrische verlichtingssterkte is vanaf zonsondergang tot zonsopkomst tenminste gelijk aan 0,3 lux. Vanaf zonsondergang tot 22:00 uur en van 7:00 uur tot zonsopkomst worden de ontsluitingswegen verlicht met verlichtingsklasse S5 uit de ROVL Verlichtingsklasse S5 gaat uit van een gemiddelde horizontale verlichtingssterkte Egem, photopisch = 3 lux, met een overall gelijkmatigheid U0 = 0,2. Dit is de verlichtingsklasse op de rijbaan van het standaard profiel. Schematisch is de geëiste kwaliteit van semi-cilindrische verlichtingssterkte en gewenste kwaliteit van de horizontale verlichtingssterkte en gelijkmatigheid weergegeven in Figuur 1: Verlichtingsklasse en Tabel 1: Verlichtingsklasse. Figuur 1: Verlichtingsklasse Tijd Zonsondergang 22:00 uur 22:00 uur 7:00 uur Eis Wens E sc, gem (lux) E gem, photopisch (lux) U 0 >= 0,3 3 0,2 7:00 uur - Zonsopkomst 3 0,2 Tabel 1: Verlichtingsklasse Photopische en mesopische verlichtingssterkte S/P-ratio Er zijn innovatieve openbare verlichtingsprojecten uitgevoerd waarbij het verlichtingsniveau en kleur van het licht is afgestemd op het waarnemingsvermogen van het oog bij duisternis. Het zogenaamde mesopisch zien. De verlichtingsnorm Lelystad gaat echter uit van de photopische verlichtingssterkte. Om een photopische verlichtingssterkte met een mesopische verlichtingssterkte (en omgekeerd) te kunnen vergelijken is de zogenaamde S/P-ratio van belang. Ondernemingen leveren de S/P-ratio van de toe te passen lichtbron als gegeven aan. 4

5 Verlichtingssterktes worden, indien van toepassing, met onderstaande formules omgerekend en vergeleken: m 0 = log 10 ( L mes ) (1) L p,n+1 = L mes m n+1 +(1 m n+1 ) m n+1 +(1 m n+1 ) S P (2) m n+1 = log 10 ( L p,n+1 ) (3) E = L π / ϱ (4) LED-systemen Om in geval van LED-systemen te voorkomen dat de gelijkmatigheid te veel wordt aangetast als individuele led-lichtbronnen uitvallen, worden alleen multilayer Led-systemen toegestaan. Lichtberekeningen en waardering Door middel van lichtberekeningen worden de lichttechnische resultaten voorspelt. Er wordt gebruik gemaakt van onafhankelijke lichtberekening software (Dialux). De ondernemingen leveren de zgn. LDTfiles ten behoeve van deze berekeningen aan. In de berekening maken we gebruik van een standaard profiel. Het standaardprofiel is een rijbaan met 2 rijstroken en een breedte van 6 meter. In het standaardprofiel staan de masten (met uithouder van 1,25 meter) met een onderlinge afstand van 30 meter en 0,75 meter uit de kant van de weg. Naast de rijbaan is een voetpad met een breedte van 2,0 meter gesitueerd. De lichtmasten staan aan de overkant van het voetpad in een groenstrook. De resultaten (voorspellingen) van de lichtberekeningen zullen worden beoordeeld. Beoordeling vindt plaats op afwijkingen van de gevraagde verlichtingsklasse en wel op ieder onderdeel. Voor afwijkingen zijn meer, minder of geen punten te verdienen. Hoeveel punten te verdienen zijn volgt uit Tabel 2: Beoordeling lichtberekening. Te verdienen punten bij afwijkingen (A) Rijbaan in normale toestand (100%) Gemiddelde verlichtingssterkte A > -10% A < -10% -5% < A < +5% A < +10% A > +10% E gem, photopisch = 3 lux < >3.30 Overall gelijkmatigheid A > -20% A < -20% -10% < A < +10% A < +20% A > +20% U 0 = 0.20 < > 0.24 Tabel 2: Beoordeling lichtberekening 2.2 Lichtvervuiling en -hinder Algemeen Onder lichtvervuiling verstaan we een verhoogde helderheid van de nachtelijke omgeving door overmatig en verspillend gebruik van kunstlicht. Lichthinder is een gevolg van lichtvervuiling. Lichthinder verstoort de activiteit en levenssfeer van mens, fauna en flora. Lichtvervuiling en lichthinder worden veroorzaakt door hoe de lichtbundel het armatuur uittreedt. De belangrijkste referentie voor lichtvervuiling en hinder is de hoeveelheid licht dat ten opzichte van het zogenaamde Horizontale vlak door het toestel (HVT) wordt uitgestraald. 5

6 Waardering van de lichtvervuiling en -hinder Verlichtingsarmaturen worden ingedeeld in zogenaamde G-klassen. Hoe hoger de G-klasse hoe minder licht horizontaal en naar boven uitgestraald wordt. De klasse waarin het verlichtingsarmatuur is ingedeeld wordt beoordeeld conform Tabel 3: Beoordeling lichtvervuiling en -hinder. Klasse Maximum lichtsterkte cd/klumen Bij 70 0 Bij 80 0 Bij 90 0 Andere eisen In mindering te brengen / te verdienen punten bij afwijkingen G Geen -15 G Geen -10 G Geen -5 G Lichtsterkte boven 95 0 moet 0 zijn 0 G Lichtsterkte boven 95 0 moet 0 zijn 5 G Lichtsterkte boven 90 0 moet 0 zijn 10 Tabel 3: Beoordeling lichtvervuiling en -hinder Ondernemingen leveren de klasse van de aangeboden armaturen als gegevens aan. 2.3 Overige lichttechnische eisen De lichtkleur van de toe te passen lichtbron ligt tussen de 3000 en 4000 K, de kleur weergave index CRI is > 80%. Dat de lichtbron hieraan voldoet blijkt uit de te verstrekken productdocumentatie. 6

7 3. Life Cycle Costing analyse Ten behoeve van een Life Cycle Costing analyse (LCC-analyse) worden in dit hoofdstuk diverse eisen gesteld en gegevens gevraagd waarmee een LCC-analyse zal worden gemaakt. Bij deze productverkenning is een Excel-bestand met de te maken LCC-analyse toegevoegd. De ondernemer kan door het invullen van de gegevens zelf ook de LCC-analyse uitvoeren. 3.1 Investeringen Langs de ontsluitingswegen in Lelystad staan ca lichtmasten. Deze productverkenning en LCCanalyse is gebaseerd op 100 stuks. We gaan er verder van uit dat de technische levensduur van het armatuur 25 jaar is. Om deze 25 jaar te halen worden eisen gesteld aan mechanische eigenschappen van het armatuur. Uit de door de ondernemer te leveren technische productdocumentatie blijkt dat het armatuur tenminste aan deze eisen voldoet. Behuizing Uit de technische productdocumentatie blijkt dat het armatuur geen gesloten systeem is. Tenminste de volgende elementen zijn afzonderlijk vervangbaar: Bovenkap Lichtkap Optiek/reflector Voorschakelapparaat/driver Lampcontroller Lichtbron De behuizing is geschikt voor een opschuif- en opzetmontage van 60 mm. De dichtheidsklasse van het lampcompartiment is groter of gelijk aan IP66. Het compartiment waarin de voorschakelapparatuur/driver is aangebracht heeft een dichtheidsklasse groter of gelijk aan IP54. De slagvastheidsklasse van het armatuur is tenminste gelijk aan IK08. Het armatuur weegt maximaal 15 kg en de luchtweerstand (CxS) is maximaal 0.15 m 2. Elektronische componenten De levensduur van elektronica is sterk afhankelijk van de thermische huishouding in een systeem, in dit geval een armatuur. Uitgangspunt voor de thermische huishouding is dat het armatuur functioneert bij een omgevingstemperatuur van 25 0 C. Onder deze omstandigheden mag, tijdens het in bedrijf zijn van het armatuur, de maximale case temperatuur (Tc) van elektronische componenten niet worden overschreden. In het armatuur is naast een voorschakelapparaat/driver een statische dimmogelijkheid (lampcontroller) opgenomen. Het koppelvlak tussen de lampcontroller en het voorschakelapparaat/driver is 1-10V of DALI. De lampcontroller is ingebouwd in het armatuur en regelt een dimregime zodanig dat de verlichtingssterkten en gelijkmatigheid voldoet aan Tabel 1: Verlichtingsklasse. De lampcontroller dimt de verlichting tussen 22:00 uur en 7:00 uur zodanig terug, zodat op het voetpad de semi-cilindrische verlichtingssterkte Esc = 0,3 lux. Te verstrekken netto prijzen Ten behoeve van de LCC-analyse verstrekt de onderneming per aangeboden armatuur drie prijzen. De eerste prijs betreft een netto prijs waarvoor de gemeente het armatuur kan inkopen. Deze netto prijs geldt voor alle kleuren zoals benoemd in paragraaf 5.2 Kleur. 7

8 Omdat de hoeveelheid grondstoffen op onze aarde afneemt zal de prijs daarvan toenemen. Schaarste aan grondstoffen werkt prijsverhogend. De armaturen die de gemeente de komende jaren zal afnemen t.b.v. de ontsluitingswegen, bevatten grondstoffen die heel goed hergebruikt kunnen worden om over 25 jaar nieuwe armaturen te maken. Aan het einde van de technische levensduur van de armaturen, wil de gemeente deze grondstoffen weer beschikbaar stellen aan de onderneming. Daarom geeft de onderneming een tweede netto bedrag op. Dit is het bedrag waarvoor de ondernemer het armatuur van de gemeente zal terugkopen. Het derde bedrag dat de ondernemer opgeeft heeft ook te maken met de toenemende schaarste aan grondstoffen. Immers, de huidige armaturen bevatten ook grondstoffen die geschikt zijn voor hergebruik. Daarom geeft de ondernemer een derde netto bedrag op, het bedrag waarvoor de hij de huidige armaturen van de gemeente koopt. De huidige armaturen op de ontsluitingswegen zijn veelal van het type FGS/XGS, Iris of Libra van het fabrikaat Philips-Indal met PLL of SOX elektronische voorschakelapparatuur en lampen. 3.2 Periodiek onderhoud Onder periodiek onderhoud verstaan we het onderhoud dat periodiek ingepland kan worden. Zo kunnen, onafhankelijk van het functioneren, jaarlijks componenten vervangen worden waarvan de technische levensduur is bereikt. Dit noemen we groepsremplace. De gemeente Lelystad voert op dit moment alleen groepsremplace uit aan lampen. Tijdens deze groepsremplace worden ook kleine herstelwerkzaamheden en onderhoud aan masten uitgevoerd en worden de armaturen schoongemaakt. Het aantal keer dat remplace moet worden uitgevoerd in 25 jaar is afhankelijk van de technische levensduur van het component en het aantal bedrijfsuren per jaar. T.b.v. het onderdeel periodiek onderhoud verstrekt de ondernemer de volgende gegevens: Netto bedrag van het voorschakelapparaat/driver; Levensduur van het voorschakelapparaat/driver; Netto bedrag van de lichtbron; Levensduur van de lichtbron; Om de hoeveel jaar het armatuur moet worden schoongemaakt. 3.3 Curatief onderhoud Tijdens normaal gebruik gebeurt het toch dat componenten uitvallen. Deze uitval moet worden hersteld. We noemen dit curatief onderhoud. Bij LED-systemen (bestaande uit behuizing, driver en lichtbronnen) wordt de zgn. LxFy waarde gebruikt bij een technische levensduur. Bijvoorbeeld: L85F10 bij bedrijfsuren wil zeggen dat als dit aantal bedrijfsuren is bereikt het systeem nog 85% van de oorspronkelijke lichtstroom geeft en dat 10% van de systemen minder licht geeft of is uitgevallen. T.b.v. het onderdeel curatief onderhoud geeft de ondernemer de volgende gegevens op: LED-systemen Het aantal branduren bij een L80F10; Een netto bedrag voor het leveren van de lichtbron om het defect te herstellen; Een netto bedrag voor het leveren van een driver (o.v.v. het type en fabrikaat). Conventionele systemen Het percentage voorschakelapparaten dat uitvalt per bedrijfsuren; Netto bedrag voor het leveren van een voorschakelapparaat, (o.v.v. het type en fabrikaat); Het percentage lichtbronnen dat uitvalt per bedrijfsuren; Netto bedrag voor het leveren van een lichtbron. 8

9 3.4 Energieverbruik, -kosten en CO2-uitstoot Ten behoeve van een berekening van het energieverbruik, de energiekosten en de CO2-uitstoot per jaar geeft de ondernemer het systeemvermogen op in kwh. Het systeemvermogen van de tijd tussen zonsondergang 22:00 uur en 7:00 uur zonsopkomst, respectievelijk 22:00 7:00 uur wordt opgegeven door de ondernemer. Onder het systeemvermogen wordt verstaan het energieverbruik van de lamp, voorschakelapparaat/driver en lampcontroller samen. Het energieverbruik zal worden berekend met de bedrijfstijden per jaar zoals opgenomen in Tabel 4: Bedrijfstijden per jaar Bedrijfstijden Van Tot Uren Inschakelen Uitschakelen 4280 Inschakelen 22:00 uur :00 uur 7:00 uur :00 uur Uitschakelen 200 Tabel 4: Bedrijfstijden per jaar Met de opgegeven systeemvermogens, bedrijfstijden, het energietarief en een berekende gemiddelde CO2-uitstoot per kwh van verschillende energieleveranciers zal het energieverbruik, de energiekosten en CO2-uitstoot worden berekend. Omdat het energieverbruik, de CO2-uitstoot en energiekosten zich lineair verhouden ten opzichte van elkaar zal alleen de energieverbruik worden beoordeeld. Netvervuiling In een verlichtingsarmatuur zijn capacitieve, inductieve en niet lineaire componenten aanwezig om de lichtbron te kunnen laten branden. Deze componenten veroorzaken een faseverschuiving tussen spanning en stroom (cos φ) en een stroomafname die niet-sinusvormig is (hogere harmonischen). Dit heeft energieverlies, warmte ontwikkeling en storingen tot gevolg. Door de cos φ en hogere harmonischen wordt naast het werkelijk opgenomen vermogen (P in W) een zogenaamd blind vermogen (Q in VAr) opgenomen uit het elektriciteitsnet. Samen vormen ze het zogenaamde schijnbare vermogen (S in VA). De verhouding tussen het werkelijke vermogen en het schijnbare vermogen noemen we de Power Factor. Om het energieverlies, warmte ontwikkeling en storingen (zoveel mogelijk) te voorkomen stellen we een eis aan de Power Factor. Deze is opgenomen in Tabel 5: Eisen aan netvervuiling. Aanvullend stellen we eisen aan de totale harmonische vervorming (THD) van het systeem en de maximale amplituden van hogere harmonischen die afwijken van de grondvorm (50 Hz), zie ook Tabel 5: Eisen aan netvervuiling. Deze eisen komen uit IEC Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 3-2: Limits - Limits for harmonic current emissions (equipment input current 16 A per phase). PF > 85% THD 20% Harmonische IEC N Max. % t.o.v. de grondvorm (50Hz) 2 2% 3 30 x PF 5 10% 7 7% 9 5% 11 n 39 3% Tabel 5: Eisen aan netvervuiling 9

10 In de IEC stelt geen eisen aan de maximale amplituden van hogere harmonischen van verlichtingssystemen 25 Watt. Omdat we voor de ontsluitingswegen op het kantelpunt van dit vermogen (kunnen) zitten en omdat dimmen hogere harmonischen veroorzaken stelt de gemeente Lelystad ten behoeve van deze productverkenning de eis dat ook verlichtingssystemen 25 Watt in gedimde toestand (50%) voldoen aan de waarden in Tabel 5: Eisen aan netvervuiling. De onderneming verstrekt meetgegevens waarmee men aantoont dat het aangeboden armatuur in ongedimde en gedimde toestand aan de gestelde eisen voldoet. 10

11 4. Maatschappelijk verantwoord ondernemen In dit hoofdstuk zal de mate waarin een onderneming maatschappelijk verantwoord ondernemen heeft geïmplementeerd worden beoordeeld. Maatschappelijk verantwoord ondernemen (MVO), duurzaam ondernemen of maatschappelijk ondernemen is een vorm van ondernemen gericht op economische prestaties (Profit), met respect voor de sociale kant (People), binnen de ecologische randvoorwaarden (Planet). MVO kent drie dimensies: Normen en waarden; Maatschappelijk verantwoordelijk; Maatschappelijke betrokkenheid. Meestal wordt door bedrijven in verklaringen (compliance-rules) en verslagen (duurzaamheidsverslag) beschreven hoe het bedrijf met deze dimensies omgaat. Maar aan de hand van normen en prestatieladders (certificatie) kan daar een nadere invulling aan gegeven worden. De gemeente Lelystad wil aan de hand van deze normen en prestatieladders ondernemers en daarmee de producten gaan beoordelen. Voor deze beoordeling zal onderstaande tabel worden gebruikt. MVO Certificatie Matrix met waardering People Planet Profit People Planet Profit MVO-prestatieladder Niveau op de ladder Geen Waardering OHSAS Arbomanagement Ja 4 Nee 0 PSO-prestatieladder Niveau op de ladder Geen Aspirant Waardering ISO Milieumanagement Ja 6 Nee 0 ISO Energiemanagement Ja 3 Nee 0 FSC en PEFC Hout en papier Ja 1 Nee 0 CO 2-prestatieladder Niveau op de ladder Geen Waardering ISO 9001 Kwaliteitmanagement Ja 5 Nee 0 ISO Informatiebeveiliging Ja 1 Nee 0 Tabel 6: Beoordeling maatschappelijk verantwoord ondernemen Voorbeeld 1: Een leverancier is niet MVO-prestatieladder gecertificeerd (0 punten), maar levert producten van fabrikanten die OHSAS gecertificeerd (4 punten) en ISO gecertificeerd is (6 punten) krijgt in totaal 10 punten. Voorbeeld 2: Een leverancier is MVO-prestatieladder gecertificeerd op niveau 3 (6 punten), is daarnaast PSO-prestatieladder gecertificeerd op niveau 1 (4 punten) krijgt in totaal 10 punten. Ondernemingen die armaturen aanbieden geven op welke normen en/of prestatieladders certificatie van toepassing zijn en verstrekken indien van toepassing kopieën van de certificaten. 11

12 5. Uiterlijke kenmerken In dit hoofdstuk leggen we uit hoe de vormgeving van het armatuur zal worden beoordeeld. Ook wordt een eis gesteld aan de kleur van het aan te bieden product. 5.1 Vorm Uit oogpunt van eenduidigheid is een bepaalde vorm gewenst. De lengte, breedte en hoogte van het armatuur worden beoordeeld. Afhankelijk van de mate waarin een product afwijkingen heeft ten opzichte van de gewenste kwaliteit kunnen meer of minder punten worden verworven, zie onderstaande Tabel 7: Beoordeling afmetingen. Gewenste afmetingen (mm) Te verdienen punten bij afwijkingen A A < -15% A < -10% -7,5% < A < 7,5% A < +10% A < +15% Lengte ,5 752, Breedte Hoogte , ,25 182, ,5 Tabel 7: Beoordeling afmetingen De ondernemer verstrekt de gegevens zodat deze aan de gewenste afmetingen kan worden getoetst. 5.2 Kleur De standaard toe te passen kleur zal zijn RAL1023, RAL 3004, RAL5011, RAL5015, RAL6009, RAL7021, RAL9006, RAL9007, RAL9010 of AKZO Black 100 Sandblasted. Het armatuur is verder in iedere andere kleur van het RAL-coderingssysteem Classic te leveren. 12