Gemeente Lelystad LED-verlichting voor dreven in Lelystad Productverkenning Afdeling Ingenieurs Bureau en Projectmanagement R. Schelhaas 17-12-2013
Inhoudsopgave 1. INLEIDING... 3 2. LICHTTECHNISCHE KWALITEIT... 4 2.1 VERLICHTINGSKLASSE... 4 2.2 LICHTVERVUILING EN -HINDER... 6 3. LIFE CYCLE COSTING ANALYSE... 8 3.1 INVESTERING... 8 3.2 PERIODIEK ONDERHOUD... 9 3.3 CURATIEF ONDERHOUD... 9 3.4 ENERGIEVERBRUIK, -KOSTEN EN CO 2 -UITSTOOT... 10 4. MAATSCHAPPELIJK VERANTWOORD ONDERNEMEN... 11 2
1. Inleiding Op 12 november 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. Naast duurzaam zijn Maatschappelijk verantwoord ondernemen, PPP (People, Planet, Profit), C2C (Cradle to Cradle), CO2-uitstoot, Energie- en kostenbesparing andere termen die in meer of mindere mate hetzelfde betekenen. Het doel van deze marktverkenning is een maatschappelijk verantwoorde keuze te makenvoor LEDverlichting op de dreven in Lelystad. Naast LED-verlichting mogen fabrikanten/leveranciers niet LEDverlichting als alternatief ter beoordeling indienen. Een maatschappelijke verantwoorde keuze is niet per definitie de laagste prijs (investering en onderhoudskosten), de meest milieuvriendelijkste of technisch de beste oplossing. Er is een bewuste afweging gemaakt tussen deze aspecten. In de eerste plaats zal het product worden beoordeeld op lichttechnische kwaliteit. Deze gewenste lichttechnische kwaliteit is beschreven in hoofdstuk 2. De mate waarin een product afwijkingen geeft ten aanzien van deze gewenste kwaliteit zal worden beoordeeld. Naast het beoordelen van de lichttechnische kwaliteit zullen de kosten worden beoordeeld in een levenscyclus analyse (LCC-analyse). In hoofdstuk 3 zijn o.a. eisen opgenomen welke gesteld worden aan het te leveren product. Ook worden in dit hoofdstuk gegevens gevraagd t.b.v. de LCC-analyse. Uit deze LCC-analyse zullen de Total Cost of Ownership per armatuur/jaar worden beoordeeld, alsmede het energieverbruik (en daarmee de CO 2 -uitstoot) in gedimde toestand. Hoofdstuk 4 kijken we naar maatschappelijk verantwoord ondernemen. De gemeente Lelystad overweegt met de best scorende producten op te nemen in haar product range voor komende aanbestedingen. 3
2. Lichttechnische kwaliteit 2.1 Verlichtingsklasse De gebruikers van de dreven hebben belang bij een goede verlichtingskwaliteit. Een goede verlichtingskwaliteit draagt bij aan een veilige omgeving en heeft met name betrekking op de primaire functie van de verlichting, namelijk het leveren van een bijdrage aan de veiligheid tijdens de nachtelijke uren. De gemeente hanteert de Richtlijn Openbare Verlichting 2011 (ROVL-2011) van de NSVV en de CIE 191:2010 Recommended System for Mesopic Photometry Based on Visual Performanceals 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. Mesopische luminantie S/P-ratio Normaal gesproken worden voor openbare verlichting eisen gesteld aan de photopische luminantie. Maar omdat we weten dat bij gevraagde lichtniveau s in een stedelijke omgeving mesopisch zien van toepassing is (het zien tussen de photopische luminanties en scotopische luminanties) stelt de gemeente Lelystad eisen aan de mesopische luminantie. Bepaald is dat de dreven vanaf zonsondergang tot zonsopkomst worden verlicht met verlichtingsklasse ME4b. Wat ME4b inhoudt is weergegeven in Tabel 1: Verlichtingsklasse. In het armatuur is 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 het onderstaande dimregime, eveneens opgenomen in Tabel 1: Verlichtingsklasse. Het verlichtingsniveau 100% komt overeen met verlichtingsklasse ME4b. Verlichtingsnorm Lelystad Dimsituatie Verlichtingsniveau Van Tot Uren Criterium Eenheid Waarde Ongedimd 100% Inschakelen Uitschakelen 4280 L mes (cd/m 2 ) 0,75 100% Inschakelen 22:00 uur 958 U 0 (%) 40 85% 22:00 uur 1:00 uur 1094 U l (%) 50 Gedimd 70% 1:00 uur 5:00 uur 1460 TI (%) 15 85% 5:00 uur 7:00 uur 568 SR (%) 50 100% 7:00 uur Uitschakelen 200 Tabel 1: Verlichtingsklasse De te realiseren photopische luminantie berekent de leverancier met de S/P-ratio van de toe te passen lichtbron en onderstaande formules. (1) (2) (3) 4
De eerste keer geldt in formule (2) dat. Met de berekende wordt de nieuwe berekend in formule (3) en deze wordt opnieuw ingevoerd in formule (2). Dit proces wordt herhaald totdat en niet meer veranderen en constant zijn. De laatst berekende is de te realiseren photopische luminantie. 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 Door middel van twee lichtberekeningen worden de lichttechnische resultaten voorspelt. Er wordt gebruik gemaakt van onafhankelijke lichtberekening software (Dialux). De formats van de berekeningen maken onderdeel uit van deze marktverkenning en zijn bijgevoegd. In de formats worden de opgenomen armaturen vervangen door het armatuur van de leverancier. De leverancier levert om dit mogelijk te maken de zgn. LDT-files aan. In de eerste format is een basisschema in Zig-Zag opstelling opgenomen, waarbij de onderlinge afstanden exact 60 meter zijn, versprongen 30 meter. In de tweede format zijn de bestaande lichtmastposities opgenomen van een bestaande dreef. In dit geval een deel van de Larserdreef in Lelystad dat ligt tussen de brug over de Lagevaart en de rotonde bij de Zuigerplasdreef. Een dreef in Lelystad bestaat uit 2x2 rijstroken van 8 meter breed. De middenberm heeft dezelfde breedte van 8 meter. Er zijn zogenaamde Zig-Zag opstellingen toegepast, waarbij de onderlinge afstand ca. 60 meter is, versprongen ca. 30 meter. De lichtmasten zijn 10 meter hoog, met uithouder waardoor de overhang 0,5 meter is. De hellinghoek van de uithouder is 5,0 graden. Het wegdek is van de theoretische wegdekcategorie R3, met een helderheid Q0 = 0,070. Waardering De resultaten (voorspellingen) van de lichtberekeningen in het eerste format (basisschema) zullen worden beoordeeld. Beoordeling vindt plaats op afwijkingen van de gevraagde verlichtingsklasse en wel op ieder onderdeel. Voor afwijkingen worden punten in mindering gebracht of zijn meer punten te verdienen. Hoeveel punten in mindering worden gebracht of zijn te verdienen volgt uit Tabel 2: Beoordeling lichtberekening. Verlichtingsklasse ME4b (100%) Photopische luminantie 1) In mindering te brengen / te verdienen punten bij afwijkingen A > -5% A < -5% -1% < A < +1% A < +5% A > +5% 10 15 20 15 10 Overall gelijkmatigheid U 0 = 0,40 2 6 10 15 25 Langs gelijkmatigheid U l = 0,50 2 6 10 15 25 Treshold Increment TI <= 15 10 5 0-5 - 10 Surround Ratio SR >= 0,5 0 5 10 0-5 1) De photopische luminantie is afhankelijk van de S/P-ratio van de toe te passen lamp. Tabel 2: Beoordeling lichtberekening 5
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. Lichtbronnen die zich niet ver van de waarnemingsas bevinden veroorzaken contrastdaling en verblinding voor de gebruiker van de weg. Er is een hogere lichtintensiteit nodig om dezelfde zichtbaarheid te verkrijgen in vergelijking met een situatie waarbij de lichtbron zich verder van de waarnemingsas bevindt. Deze vorm van lichthinder, veroorzaakt door lichtbronnen, noemen we drempelwaarde verhoging, treshold increment (TI, uitgedrukt in %). Beoordeling van deze lichthinder vindt plaats in de vorige paragraaf. 6
Waardering van de lichtvervuiling en -hinder Verlichtingsarmaturen worden wat betreft de lichtuitstraling ten opzichte van HVT 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 G1-200 50 Geen -15 G2-150 30 Geen -10 G3-100 20 Geen -5 G4 500 100 10 Lichtsterkte boven 95 0 moet 0 zijn 0 G5 350 100 10 Lichtsterkte boven 95 0 moet 0 zijn 5 G6 350 100 0 Lichtsterkte boven 90 0 moet 0 zijn 10 Tabel 3: Beoordeling lichtvervuiling en -hinder 7
3. Life Cycle Costing analyse Ten behoeve van een Life Cycle Costing analyse (LCC-analyse) worden in dit hoofdstuk diverse gegevens en gevraagd waarmee de LCC-analyse gemaakt zal worden. Bij deze marktverkenning is een Excel-bestand met de te maken LCC-analyse toegevoegd. De leverancier kan door het invullen van de gegevens zelf ook de LCC-analyse uitvoeren. 3.1 Investering Langs de dreven in Lelystad staan ca. 4.000 lichtmasten. Deze marktverkenning en LCC-analyse 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 leverancier te leveren technische productdocumentatie blijkt dat het armatuur tenminste aan deze 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 opschuifmontage 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 (T c ) van elektronische componenten niet worden overschreden. Te verstrekken netto prijzen Ten behoeve van de LCC-analyse verstrekt de aannemer drie prijzen. De eerste prijs betreft een netto prijs waarvoor de gemeente het armatuur kan inkopen. Omdat de hoeveelheid grondstoffen op onze aarde afneemt zal de prijs van grondstoffen toenemen. De schaarste aan grondstoffen werkt prijsverhogend. De armaturen die de gemeente de komende jaren zal afnemen t.b.v. de dreven, bevatten echter grondstoffen die heel goed hergebruikt kunnen worden om nieuwe armaturen te maken. Over ca. 25 jaar, aan het einde van de technische levensduur van de armaturen, wil de gemeente deze grondstoffen weer beschikbaar stellen aan de leverancier. Daarom geeft de leverancier een tweede netto bedrag op. Dit is het bedrag waarvoor de leverancier het armatuur van de gemeente zal terugkopen. 8
Het derde bedrag dat de leverancier 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 leverancier een derde netto bedrag op. Het bedrag waarvoor de leverancier de huidige armaturen van de gemeente koopt. De huidige armaturen op de dreven zijn van het type SRS201 of SRM 90/115 Fabrikaat Philips met SOX verlichting. 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 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. Te verstrekken prijzen en gegevens T.b.v. de LCC-analyse verstrekt de leverancier 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 Curatief onderhoud is herstellend, dat wil zeggen het herstellen van defecten. Tijdens normaal gebruik gebeurt het toch dat componenten uitvallen. Deze uitval moet worden hersteld. Voor conventionele lichtsystemen vragen we de volgende gegevens te leveren: Netto bedrag voor het leveren van een voorschakelapparaat; Het percentage voorschakelapparaten dat uitvalt per 10.000 bedrijfsuren; Netto bedrag voor het leveren van een lichtbron; Het percentage lichtbronnen dat uitvalt per 10.000 bedrijfsuren. Bij LED-systemen (bestaande uit behuizing, driver en lichtbronnen) wordt de zgn. LxFy waarde gebruikt bij een technische levensduur. Bijvoorbeeld: L85F10 bij 80.000 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. Voor LED-systemen geeft de leverancier op: Het aantal branduren bij een L80F10; Een netto bedrag voor het leveren van materialen om het defect te herstellen. 9
3.4 Energieverbruik, -kosten en CO 2 -uitstoot Ten behoeve van een berekening van het energieverbruik, de energiekosten en de CO 2 -uitstoot per jaar geeft de leverancier het systeemvermogen op bij 100%, 85% en 75% bedrijf op in kwh. Onder het systeemvermogen wordt verstaan het energieverbruik van de lamp, voorschakelapparaat/driver en lampcontroller samen. Met deze systeemvermogens, het energietarief en een berekende gemiddelde CO 2 -uitstoot per kwh van verschillende energieleveranciers zal het energieverbruik, de CO 2 -uitstoot en de energiekosten worden berekend. Omdat het energieverbruik, de CO 2 -uitstoot en energiekosten zich lineair verhouden ten opzichte van elkaar zal alleen de energieverbruik worden beoordeeld. Netvervuiling Capacitieve (condensator), inductieve (spoel) en/of niet lineaire (elektronica) belastingen zorgen voor een faseverschuiving tussen spanning en stroom (cos φ). Niet lineaire belastingen zorgen er voor dat de stroomafname niet-sinusvormig (hogere harmonischen) is. Deze faseverschuiving en hogere harmonischen zijn van de stroom veroorzaken energieverlies, warmte ontwikkeling en storingen. In een verlichtingsarmatuur zijn capacitieve, inductieve en niet lineaire componenten aanwezig om de lamp te kunnen laten branden. Om het energieverlies, warmte ontwikkeling en storingen (zoveel mogelijk) te voorkomen stellen we eisen aan de faseverschuiving en hogere harmonischen. Door de faseverschuiving en niet-sinusvormige stroomafname wordt naast het werkelijk opgenomen vermogen (P in W) een zgn. blind vermogen (Q in VAr) opgenomen uit het elektriciteitsnet. Samen vormen het werkelijk opgenomen vermogen en het blind vermogen het zgn. schijnbare vermogen (S in VA). De verhouding tussen dit werkelijke vermogen en het schijnbare vermogen noemen we de Power Factor. De eis die we stellen aan de Power Factor zijn opgenomen in Tabel 4: Eisen aan netvervuiling. In de norm IEC 61000-3-2 worden eisen gesteld aan de amplitude van de hogere harmonischen ten opzichte van de grondvorm (50 Hz). In de norm worden verlichtingssystemen verdeeld in twee categorieën, systemen > 25 W en systemen 25 W. Voor verlichtingssystemen 25 W zijn geen eisen opgenomen in de norm. In afwijking op de norm stelt de gemeente Lelystad ten behoeve van deze marktverkenning aan alle verlichtingssystemen dezelfde eis. De eis is dat verlichtingssystemen moeten voldoen aan Tabel 4: Eisen aan netvervuiling. Dimmers veroorzaken hogere harmonischen. Door te dimmen nemen de PF en hogere harmonische toe. De eis, zoals geformuleerd in Tabel 4: Eisen aan netvervuiling, geldt voor het gehele dimbereik van de lichtbron. Aanvullend stellen we in deze tabel een eis aan de totale harmonische vervorming (THD) van het systeem. PF > 85% THD 20% Harmonische IEC 61000-3-2 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 4: Eisen aan netvervuiling 10
4. Maatschappelijk verantwoord ondernemen In dit hoofdstuk zal de mate waarin de leverancier/fabrikant 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 leveranciers/fabrikanten en daarmee de producten gaan beoordelen. Voor deze beoordeling zal onderstaande tabel worden gebruikt. MVO Certificatie Van People Planet Profit People Planet Profit MVO-prestatieladder Niveau op de ladder Geen 1 2 3 4 5 Waardering 0 2 4 6 8 10 OHSAS 18001 Arbomanagement Ja 4 Nee 0 PSO-prestatieladder Niveau op de ladder Geen Aspirant 1 2 3 Waardering 0 1 3 7 10 ISO 14001 Milieumanagement Ja 6 Nee 0 ISO 50001 Energiemanagement Ja 3 Nee 0 FSC en PEFC Hout en papier Ja 1 Nee 0 CO 2-prestatieladder Niveau op de ladder Geen 1 2 3 4 5 Waardering 0 2 4 6 8 10 ISO 9001 Kwaliteitmanagement Ja 5 Nee 0 ISO 27001 Informatiebeveiliging Ja 1 Nee 0 Tabel 5: Beoordeling maatschappelijk verantwoord ondernemen Voorbeeld 1: Een leverancier is niet MVO-prestatieladder gecertificeerd (0 punten), maar levert producten van fabrikanten die OHSAS 18001 gecertificeerd (4 punten) en ISO 14001 gecertificeerd is (6 punten) krijgt in totaal 10 punten. Voorbeeld 2: Een leverancier is MVO-prestatieladder gecertificeerd op niveau 3 (6 punten), is daarnaast PSOprestatieladder gecertificeerd op niveau 1 (4 punten) krijgt in totaal 10 punten. 11