Warto zainwestować już dziś, by później dobrać odpowiedni system. Przyszłościowe podejście do budżetu poprzez zastosowanie oświetlenia gotowego do podłączenia
Firma Schréder dostarczyła oprawy służące do oświetlenia najbardziej znanych miast na świecie, choćby Paryża czy Berlina, a także autostrad, które je łączą. Inteligentne rozwiązania, w których oprawami oświetleniowymi steruje się za pomocą centralnych systemów zarządzania (CMS), takich jak Schréder EXEDRA, zapewniają niespotykany dotąd poziom kontroli, co przekłada się na oszczędność energii, lepsze zarządzanie zasobami i możliwość zastosowania adaptacyjnego oświetlenia. Wiele pisaliśmy już o inteligentnych miastach, ale rozwiązania smart mogą również sprawdzić się w przypadku mniejszych miejscowości, takich jak Heiningen w południowo-zachodnich Niemczech.
Heiningen (liczba mieszkańców: 5 tys.) znajduje się w Badenii-Wirtembergii, w pobliżu Jury Szwabskiej. Władze miasta poszukiwały rozwiązania oświetleniowego, które zużywałoby mniej energii, co przełożyłoby się na zmniejszenie śladu węglowego i oszczędności w budżecie finansowanym przez mieszkańców. Konieczne było również zapewnienie funkcji oświetlenia adaptacyjnego, gdyż główna droga w Heiningen (L1217) jest wykorzystywana jako objazd w przypadku zdarzeń na pobliskiej autostradzie A8, co wiąże się z odczuwalnymi zmianami natężenia ruchu. Poza tym malownicze położenie miejscowości pośród wzgórz, u podnóża gór, oznacza, że jest ono domem dla wielu gatunków owadów, których funkcjonowanie mogłoby zostać zakłócone w przypadku zbyt jaskrawego oświetlenia. Poszukiwano zatem rozwiązania, które byłoby przyjazne dla okolicznej flory i fauny.
W przypadku Heiningen wykorzystano Projekt Schréder 360. Obejmuje on konsultacje oraz rozmowy z właścicielami i kierownikami projektów, użytkownikami końcowymi i naszymi inżynierami na temat genezy, opracowywania i powstawania innowacyjnych rozwiązań oświetleniowych stosowanych w różnych lokalizacjach – od nadmorskich wybrzeży po centra miast. W tym wydaniu dowiemy się, jak wielkie, odważne pomysły stosowane zazwyczaj na szeroką skalę, mogą zmienić sposób oświetlania również małych miast i miasteczek.
Wizja burmistrza – poważna decyzja
– W ramach przebudowy centrum miasta zdecydowaliśmy się na zupełnie nową koncepcję oświetlenia – wyjaśnia burmistrz Heiningen, Norbert Aufrecht. – Oświetlenie może stworzyć przyjazną atmosferę w miejscach publicznych po zmroku. Aby zmniejszyć zużycie energii i ślad węglowy, w roku 2018 w Heiningen wzdłuż głównej drogi zainstalowało 49 ledowych opraw YOA. Obniżyły one koszty o 50% i zostały wysoko ocenione przez mieszkańców: dzięki wyjątkowemu designowi elegancko prezentują się w lokalnym krajobrazie.
I tu historia mogłaby mieć swój koniec: udany projekt, oszczędność energii, zadowoleni mieszkańcy. Ale dzięki przyszłościowemu podejściu rady Heiningen i gamie gotowych do podłączenia rozwiązań Schréder, tak się nie stało. – Kolejne pytanie, jakie sobie zadaliśmy brzmiało: czy zastosować technologie oświetlenia LED z możliwościową sterowania i ściemniania światła – dodaje burmistrz. – Nie chcieliśmy pozostać w tyle, więc skorzystaliśmy z okazji.
– Po trzech latach władze Heiningen podjęły decyzję o podłączeniu oświetlenia do sieci – wyjaśnia Jörg Richter, ekspert ds. inteligentnych rozwiązań w Schréder Hyperion. Wraz ze swoim zespołem współpracował on z radą Heiningen opracowując system, który rozwiązał trzy kluczowe dla miasteczka problemy. Niezwykle istotne było bowiem zapewnienie bezpieczeństwa – ze względu na natężenie ruchu i pieszych korzystających z głównej ulicy, oszczędność energii i ochrona środowiska z myślą o lokalnej florze i faunie. – Połączyliśmy te trzy kwestie tworząc projekt pilotażowy Smart City Living Lab.
Rozwiązania gotowe do podłączenia – decyzja na przyszłość
Najpierw nastąpiła aktywacja inteligentnego systemu, która była niezwykle prosta dzięki wcześniejszej decyzji o zakupie opraw oświetleniowych z możliwością podłączenia. Zostały one wyposażone i zainstalowane z gniazdem dla sterownika NEMA, więc ich uruchomienie zajęło tylko chwilę.
Dzięki naszemu sprzętowi oprawy były już odpowiednio przygotowane, „gotowe na przyszłość”, z etykietą RFID w gnieździe NEMA, więc po zamontowaniu kontrolera, uruchomienie następuje automatyczne. Kontroler skanuje etykietę RFID, która następnie automatycznie przesyła wszystkie dane do systemu Schréder EXEDRA, nie ma zatem potrzeby wykonywania jakichkolwiek prac manualnie.
Ten proces automatycznego uruchamiania i automatycznej inwentaryzacji to oszczędność zarówno pod względem czasu, jak i pieniędzy. System Schréder EXEDRA od razu zyskał dostęp do informacji, „odczytał”, że ma do czynienia z 49 oprawami YOA, znał ich lokalizację, moc itd. – Patrząc z perspektywy administratora mogę stwierdzić, że modernizacja była wyjątkowo sprawna. Nie zauważyłem żadnych problemów. Wystarczyło tylko kilka połączeń wideo w celu omówienia szczegółów projektu – stwierdza Aufrecht. Choć trzeba przyznać, że burmistrz zauważył podnośnik, który przejeżdżał od oprawy do oprawy w celu zainstalowania sterowników. – Podczas fazy rozruchu na początku jedna lub dwie oprawy nie zostały zarejestrowane w systemie, ale usterkę szybko wyeliminowano. W mgnieniu oka, bez większych problemów, cała infrastruktura zaczęła funkcjonować w prawidłowy sposób.
System został zainstalowany kilka lat po modernizacji oświetlenia, przy czym warto zaznaczyć, że wszelkie utrudnienia związane z przeprowadzeniem czynności montażowych ograniczono do minimum, ponieważ władze zainwestowały w rozwiązanie gotowe do podłączenia. – W przypadku standardowej ulicy osiedlowej sensowne jest zakupienie i zainstalowanie oświetlenia gotowego do podłączenia, a następnie, w drugim etapie, dokonanie modernizacji do systemu smart zgodnie z wymaganiami – stwierdza burmistrz Heiningen, Norbert Aufrecht. Jak dodaje, rozsądne podejście do wydatków samorządowych w przyszłości to za zawsze słuszna decyzja.
Czułbym się sfrustrowany, gdybym teraz nie zakupił za rozsądną cenę rozwiązań przygotowanych do podłączenia infrastruktury oświetleniowej w przyszłości, a za kilka lat przekonał się, że włączenie jej do inteligentnego systemu jest uzasadnione, ale niezwykle kosztowne.
Wielu partnerów, przyjemna praca
Po skonfigurowaniu systemu CMS można było rozpocząć projekt badawczy. Niemieckie kraje związkowe, znane pod nazwą Bundesländer, mogą ustanawiać przepisy prawa w wielu obszarach, a ustawa o ochronie przyrody Badenii-Wirtembergii z 2020 r. ma na celu ochronę populacji owadów poprzez zastosowanie różnych środków, w tym zmniejszenie zanieczyszczenia światłem. Ministerstwo Transportu zaoferowało wsparcie dla projektu w kwocie 75 tys. euro ze specjalnego programu na rzecz zachowania bioróżnorodności.
W pracach badawczych mających na celu opracowanie inteligentnego rozwiązania oświetleniowego odpowiednio reagującego na natężenie ruchu w czasie rzeczywistym wzięło udział wielu partnerów. Współpracowaliśmy z Berlińskim Uniwersytetem Technicznym, Netze BW, Urban Lighting Innovations i Studio DL. W wyniku podjętych prac stworzyliśmy oświetlenie, które w okresach niskiego natężenia ruchu można wyłączyć, aby chronić populację owadów – bez negatywnego wpływu na bezpieczeństwo ruchu drogowego. Ponadto dzięki systemowi opracowanemu przez partnerów projektu, za pomocą kamer wykorzystujących sztuczną inteligencję, można jednocześnie obserwować i zliczać populację zwierząt przebywających na danym terenie.
Jednym z badanych aspektów jest optymalny sposób pomiaru natężenia ruchu. Kamery na podczerwień są od dawna wykorzystywane w tym celu, ale dzięki projektowi realizowanemu w Heiningen można porównać skuteczność pomiaru wielu różnych metod. – Miasteczko znajduje się pomiędzy dwiema autostradami, przy czym na jednej z nich często występują utrudnienia w ruchu. Objazd przez Heiningen jest zatem idealną alternatywą – wyjaśnia Jörg Richter, członek zespołu Schréder. – Uznaliśmy, że warto porównać dane w chmurze pochodzące z różnych źródeł i czujników zainstalowanych w naturalnych, rzeczywistych warunkach.
Natężenie ruchu jest rejestrowane za pomocą kamer drogowych, lokalizatorów Bluetooth, dostępnych informacji o ruchu drogowym w czasie rzeczywistym i mikrofonów rejestrujących dźwięk w wysokiej rozdzielczości. Uzyskane dane są przetwarzane w tak zwanym systemie zarządzania oświetleniem, który następnie steruje poziomami przyciemnienia oświetlenia ulicznego. W ten sposób poziom oświetlenia zmniejsza się wraz ze spadkiem natężenia ruchu. Przyciemnianie oświetlenia nie dotyczy przejść dla pieszych, ponieważ wymagają one wyższego poziomu oświetlenia, aby zapewnić dobrą widoczność przechodniów.
Na przykład lokalizator Bluetooth może anonimowo zidentyfikować każde urządzenie Bluetooth na drodze. Innym pomysłem jest gromadzenie danych na temat ruchu na autostradzie i sprawdzanie, jak wpływa on na płynność ruchu w Heiningen. Ostatecznie projekt powinien zapewnić dostęp do nowych, interesujących informacji na temat najbardziej opłacalnych, dokładnych i niezawodnych sposobów pomiaru natężenia ruchu.
Zrozumieć życie owadów, poprawić oświetlenie dróg
Elke Zimmer, sekretarz stanu Badenii-Wirtembergii w Ministerstwie Transportu, bardzo entuzjastycznie podchodzi do projektu. – Zanieczyszczenie światłem stanowi coraz większy problem, do którego należy podejść niezwykle poważnie, aby chronić bioróżnorodność – powiedziała podczas inauguracji. – Z niecierpliwością czekam na wyniki projektu, które pokażą nam, w jakim stopniu oświetlenie uliczne może być bardziej przyjazne dla owadów dzięki inteligentnemu sterowaniu.
Sztuczne światło przyciąga owady i albo giną ono przy samych oprawach, albo krążą wokół nich aż całkowicie opadną z sił, co prowadzi do zwiększonej śmiertelności populacji. Sterowanie z poziomu systemu Schréder EXEDRA umożliwia zmniejszenie poziomu oświetlenia, gdy natężenie ruchu jest niskie, co przyczynia się do ochrony owadów. Jednocześnie sieć kamer z innowacyjną technologią „śledzenia owadów” pozwoli obserwować i badać liczebność mniejszych i większych gatunków występujących w okolicy.
Jedną z innowacji w tym badaniu jest sposób liczenia owadów. Zamiast pułapek montowanych na oprawach oświetleniowych, zastosowano specjalne kamery i inteligentne oprogramowanie. Rozwiązania te mogą w niezawodny sposób rejestrować aktywność owadów i dokonywać jej oceny za pomocą sztucznej inteligencji bez zmiany parametrów światła. – Sztuczna inteligencja nie informuje po prostu, że na ekranie widać siedem much i dwie ćmy. Wie, że dane na temat liczby much zostały już zarejestrowane, więc nie policzy ich ponownie – wyjaśnia Richter. Dodaje, że wstępne dane z pierwszego roku realizacji projektu będą wkrótce analizowane, a raport ma zostać opublikowany latem.
Współpraca władz Heiningen z partnerami ze świata nauki i przemysłu wywarła również duże wrażenie na ekspertach. Projekt zdobył drugie miejsce w kategorii działań na rzecz zrównoważonego rozwoju w konkursie Reallabor 2022 Innovation Award niemieckiego Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Ochrony Klimatu. – Wyniki tego projektu mają istotne znaczenie dla miejskiego oświetlenia ulicznego – mówi burmistrz Aufrecht. – Jesteśmy dumni, że ta innowacyjna, wydajna, a przede wszystkim chroniąca owady technologia jest wdrażana w naszej gminie po raz pierwszy i że jesteśmy pionierami w skali całego kraju.
Z niecierpliwością czekam na wyniki projektu, które pokażą nam, w jakim stopniu oświetlenie uliczne może być bardziej przyjazne dla owadów dzięki inteligentnemu sterowaniu.
Życie toczy się danym rytmem, pomimo mniejszego poziomu oświetlenia
To, w jaki sposób obniżenie poziomu oświetlenia przełoży się na życie owadów, potwierdzą dane. Ale co ważne, zmian w oświetleniu nie zauważyli zupełnie lokalni mieszkańcy i użytkownicy dróg. – Fascynujący jest fakt, że nikt tak naprawdę nie odczuł zmniejszenia poziomu światła – stwierdza burmistrz. – Jak widać, można zmniejszyć zużycie energii bez narażania mieszkańców, bez negatywnego wpływu na ich bezpieczeństwo i komfort.
Heiningen, mimo że nie jest dużym miastem, przeciera szlaki pod względem inteligentnego oświetlenia. – Jeśli na poziomie krajowym lub nawet międzynarodowym, na każdej ulicy w każdym mieście i każdej gminie znacznie zmniejszymy zanieczyszczenie światłem, korzyści odczujemy zarówno my, ludzie, jak i owady. Poza tym znów będzie można podziwiać rozgwieżdżone niebo nocą – podsumowuje burmistrz Aufrecht. Podjęcie decyzji o zamontowaniu opraw oświetleniowych gotowych do podłączenia do sieci w miastach, miasteczkach i wsiach, bez względu na ich wielkość, otwiera pełen wachlarz możliwości dla planistów – bez względu na to, z jakimi problemami przyjdzie im się mierzyć w przyszłości.