Budoucnost veřejného osvětlení

Budoucnost veřejného osvětlení

možné dát jejímu popisu konkrétnější
Ing. Petr Žák, Ph.D., Etna s. r. o.

Úvod

Veřejné osvětlení ve městech prošlo poměrně dlouhým historickým vývojem. Stojí za to některé jeho etapy zmínit před tím, než se pokusíme popsat možnou budoucí podobu takového osvětlení. První zmínky o nočním osvětlení ve městech pocházejí již z období antiky (Efes, Řím, Pompeje). V té době se ke svícení používaly louče, olejové lampy a koše naplněné hořícím dřevem. Z období středověku je záznamů o nočním osvětlení ve městech málo. Využívaly se podobné prostředky jako v antice. Výrazným mezníkem ve vývoji veřejného osvětlení (dále VO) bylo zavedení plynového osvětlení na začátku 19. století (Philadelphia, 1803). Jedním z významných inovačních prvků systému plynového osvětlení bylo centrální napájení. To umožnilo trvalou dodávku potřebné energie do osvětlovací soustavy a zároveň jednodušší ovládání. Výraznější rozvoj plynového osvětlení zastavil v polovině 19. století nástup elektrického osvětlení (J. Deleuil, Paříž, 1842). U svítidel pro venkovní osvětlení se v průběhu historického vývoje objevilo mnoho technických novinek, ale výrazný technický a technologický pokrok nastal až s nástupem elektrického osvětlení.

Plošné rozšíření veřejného elektrického osvětlení je spojeno s elektrifikací měst a obcí. V České republice tomu tak bylo v průběhu 60. a začátkem 70. let dvacátého století. Vývoj veřejného elektrického osvětlení ovlivnily vedle technického pokroku dva důležité impulsy. Prvním z nich byla energetická krize, která měla vliv na myšlení lidí a jejich pohled na hospodaření s energií a její účinnější využívání. Začaly se využívat nové světelné zdroje s vyšším měrným výkonem a delší dobou života, navrhovaly se účinnější optické systémy. Druhým důležitým impulsem z počátku 90. let dvacátého století byla diskuse o negativním vlivu VO na okolí, vyvolaná astronomy z důvodu zhoršujících se nočních pozorovacích podmínek. Ukázalo se, že tato diskuse ovlivnila nejen vývoj nových optických systémů a clonicího příslušenství, ale i přístup k návrhům soustav VO.

Při pokusu popsat budoucí vývoj VO je třeba si stanovit vzdálenost budoucnosti. Pro časový horizont v řádech desítek až stovek let je odhad velmi obtížný, jelikož je zapotřebí uvažovat daleko širší souvislosti než jen oblast světelné techniky. Vývoj VO v takto vzdálené budoucnosti bude úzce souviset s vývojem a podobou měst, s řešením městských komunikací i s vývojem dopravních prostředků. Může např. být úplně oddělena automobilová doprava a pěší zóny situováním dopravních komunikací pod úroveň měst. Podoba VO bude ovlivněna také vývojem techniky a technologií. Jednou z oblíbených vizí architektů je osvětlený prostor bez svítidel, ve kterém osoby vnímají osvětlené předměty a plochy, aniž by bylo zřejmé, odkud světlo přichází. Například systém svítících ploch (chodníky, stěny apod.) se této vizi částečně blíží. Celkově vzato je však taková budoucnost příliš vzdálená, než aby bylo možné dát jejímu popisu konkrétnější podobu.

Při odhadu vývoje VO v horizontu několika let až desítek let je třeba nalézt a popsat oblasti a odvětví, které jej mohou ovlivnit:

• technický a technologický vývoj,
• negativní vlivy veřejného osvětlení,
• výzkum v oblasti zrakového vjemu,
• návrhy veřejného osvětlení a jeho správa.

1. Technický a technologický vývoj

Napájení a ovládání
Zdroje energie (olej, dřevo) prvních systémů venkovního osvětlení ve městech byly umístěny ve svítidlech a bylo třeba je pravidelně doplňovat. Svítidla bylo také zapotřebí individuálně rozsvěcet a zhasínat. Se zavedením plynového a následně elektrického osvětlení bylo napájení a ovládání jednotlivých svítidel zajišťováno centrálně. Nevýhodou centrálního napájení však je závislost jednotlivých prvků systému na centrálním zdroji. Naopak centrální ovládání je výhodné. Optimálním řešením budoucích osvětlovacích soustav by bylo oddělení systému napájení a systému ovládání. Individuální napájení jednotlivých svítidel (fotovoltaické články) by odstranilo jejich závislost na centrálním napájení. Naproti tomu centrální dálkové ovládání by umožnilo začlenit do celého systému ovládání snímací prvky a čidla (pro sledování hustoty dopravy, hladiny osvětlenosti a jasu, pohybu osob). Získané údaje by umožňovaly analyzovat aktuální podmínky a nastavit světelnětechnické parametry soustavy podle okamžité potřeby.

Světelné zdroje
V návaznosti na výzkumy ve sféře zrakového vjemu lze předpokládat, že se ve větší míře budou uplatňovat světelné zdroje s kvalitnějšími světelnětechnickými parametry, a to nejen v oblastech převážně pěšího provozu, ale i v oblastech automobilové dopravy. Požadavky na maximální omezení vlivu VO na okolí povedou k dalšímu vývoji přesnějších optických systémů. To umožní širší využití světelných zdrojů s nižšími příkony (sodíkové výbojky 50 W, halogenidové výbojky 35 , 20 W). Velké naděje jsou vkládány do nových světelných zdrojů typu LED, u kterých se v průběhu deseti až dvaceti let předpokládá výrazný nárůst měrného výkonu (nad 150 lm/W). Výhodou uvedených zdrojů je dlouhá doba života přibližně 100 000 h a směrový charakter vyzařovaného světelného toku. U osvětlovacích soustav s těmito světelnými zdroji by v budoucnu bylo možné i plynule měnit barevný tón světla a tím odlišit světelnou atmosféru v různých částech měst a obcí a zlepšit orientaci v prostoru v noci.

Svítidla
Vývoj svítidel bude výrazně ovlivněn vývojem světelných zdrojů. Budou-li zlepšeny parametry světelných zdrojů typu LED a ty budou rychle rozšířeny, bude to mít podstatný vliv na konstrukci optických systémů svítidel. Diskuse o negativních a rušivých vlivech VO vyvolá požadavky na cílené a přesné osvětlení městských prostorů. To povede k vývoji přesnějších optických systémů i dokonalejšího clonicího příslušenství. Jedním z charakteristických požadavků v této diskusi je zavedení svítidel vyzařujících světelný tok pouze do dolního poloprostoru. To může v budoucnosti vést k jistým problémům při řešení osvětlení prostorů s převážně pěším provozem. Změna charakteru osvětleného prostředí, jasových poměrů a tlak na využívání moderních technologií mohou způsobit problémy s příliš vysokým jasem světelně činných ploch a tím i s oslněním.

Z hlediska technického vývoje se bude dále zvyšovat stupeň krytí svítidel, které ovlivňuje stálost světelnětechnických parametrů svítidel. Vzhledem k tomu, že se VO nachází na veřejných prostranstvích, bude také kladen důraz na další zvyšování bezpečnosti svítidel.

Dalším důležitým vlivem bude estetické hledisko, které se uplatňuje ve stále větší míře. Jeho vliv se bude projevovat dvěma způsoby. První souvisí s vlastním svítidlem, jeho tvarem, použitým materiálem a povrchovou úpravu. Druhý se zavedením určité unifikace prvků, která umožní řešit různé světelné situace v dané části města s využitím jedné řady svítidel (venkovní osvětlení, slavnostní osvětlení).

Předřadné přístroje
Co se týče předřadných přístrojů, lze předpokládat zavedení elektronických stmívatelných i nestmívatelných předřadníků ve velké šíři. V současné době se objevují první stmívatelné elektronické předřadníky pro sodíkové výbojky o příkonech 70 a 150 W. Trendem pravděpodobně bude vývoj předřadníků pro určitý výkonový rozsah. Nyní již existují například elektronické předřadníky pro kompaktní zářivky 26/32/42 W nebo 60/85/120 W. Další inovací v oblasti výbojových zdrojů budou elektronické předřadníky umožňující připojení různých typů světelných zdrojů (sodíkové výbojky, halogenidové výbojky).

2. Negativní vlivy veřejného osvětlení

Provoz VO je spojen s množstvím negativních vlivů. Na začátku 90. let dvacátého století začala diskuse, původně vyvolaná astronomy, o rušivých vlivech VO na okolí. Přinesla několik námětů a výrazně ovlivnila myšlení projektantů, architektů, světelných techniků i výrobců svítidel. Hlavním tématem této diskuse je nalézt způsob osvětlení majícího minimální rušivý vliv na své okolí (oslnění, rušivé osvětlení, světelné znečištění), a to při zachování všech funkcí VO.

Znamená to:

• svítit pouze tam, kde je to třeba,
• svítit v nezbytně nutné míře,
• svítit po nezbytně nutnou dobu,
• využít nejúčinnější technické prostředky.

Mezi druhotné působení patří negativní vlivy spojené s výrobou elektrické energie pro VO. Vzhledem k dlouhodobému trendu ohledně účinného využívání energií bude i v oblasti VO vyvíjen tlak na snižování energetické náročnosti. To by v budoucnu mohl být jeden z impulsů pro zavedení svítidel napájených z vlastních fotovoltaických článků. Velký důraz bude také kladem na ekologickou likvidaci světelných zdrojů i dožilých prvků osvětlovací soustavy. To bude ovlivňovat nejen technologii výroby světelných zdrojů, ale také volbu materiálů pro výrobu vlastních svítidel.

3. Výzkum v oblasti zrakového vjemu

Koncem dvacátého století se objevily studie zkoumající vliv spektrálního složení světla u venkovních osvětlovacích soustav v souvislosti s rozpoznáváním překážek a se zrakovým výkonem. Studie ještě nejsou v konečné fázi a nejsou stanoveny jednoznačné výsledky. Ukazuje se však, že rozdíly v reakcích osob při osvětlování různými typy světelných zdrojů existují. Jestliže se tyto skutečnosti dalším výzkumem potvrdí, mohlo by to mít vliv na přístup při navrhování osvětlovacích soustav, kdy by se zohledňovalo spektrální složení použitých světelných zdrojů.

4. Návrhy veřejného osvětlení a jeho správa

Budoucí podoba VO nejen že závisí na technickém vývoji, ale velmi výrazně bude ovlivněna postojem jeho projektantů a správců, popř. vlastníků. Důležitým momentem je orientace v oboru a dostatečná znalost problematiky i smysl pro koncepční přístup k VO. Základní charakteristické rysy VO jsou:

• neplacená služba obyvatelstvu hrazená z rozpočtu obce,
• dlouhá životnost osvětlovací soustavy (20 až 25 let),
• relativně nízké provozní náklady (1 až 2 % z výdajů obce),
• relativně vysoké investiční náklady.

Z uvedených údajů je zřejmé, že nové trendy v této oblasti se vzhledem k životnosti VO budou prosazovat v delším časovém horizontu. Skutečnost, že jde o neplacenou službu, která nepatří k hlavním nákladovým položkám v rozpočtu měst a obcí, může způsobit minimální zájem o stav a rozvoj VO. Tento postoj však vede ke špatné orientaci v dané problematice, a proto se snadno mohou objevit zásadní koncepční chyby ve VO, jež jsou dlouhodobého charakteru a vzhledem k velké investiční náročnosti se nesnadno odstraňují.

Jedním z trendů v oblasti návrhů VO, který se zatím pomalu a většinou zřídka začíná uplatňovat, je vypracovávání generelů VO, jež umožňuje zajistit koncepční přístup k problematice VO. Z hlediska budoucího vývoje by bylo vhodné takový dokument vypracovat pro každé město i obec. Problémem však je, že většina návodů na vypracování generelů VO vychází z městského prostředí. Při pohledu na situaci v České republice je zřejmé, že v obcích do 3 000 obyvatel žije asi 30 % populace a podle statistických údajů lze přibližně odhadnout, že se v těchto obcích i nachází 30 % instalací VO. Uvedené obce přitom tvoří více než 90 % z celkového počtu všech měst a obcí v ČR. Stav VO, finanční možnosti, míra využití VO i celkový vzhled těchto malých obcí se výrazně odlišují od situace ve větších městech. Při přípravách zmíněných dokumentů by mohla být rozvířena diskuse o rozdílných požadavcích na osvětlení ve městech a v malých obcích.

Závěr

Na základě rozboru možného vývoje v oblasti VO si při jisté dávce fantazie lze vytvořit představu o možné podobě venkovního svítidla budoucnosti. Díky rychlému technickému vývoji světelných zdrojů bude svítidlo osazeno světelným zdrojem typu LED. Každé svítidlo bude vybaveno fotovoltaickým článkem a baterií, které zajistí jeho napájení. Centrální dálkové ovládání bude umožňovat spínání a stmívání jednotlivých svítidel v závislosti na aktuální situaci na základě údajů o jasu na komunikaci, hustotě provozu, době atd. Předřadné systémy svítidel dovolí nastavit barevný tón vyzařovaného světla. To bude sloužit pro odlišení důležitých komunikačních tahů, vyznačení změn v dopravě (objížďky, uzavírky atd.). Výhodou systému bude jeho nezávislost na centrálním napájení a na provozu ostatních svítidel. Tím odpadnou rozvody pro napájení VO. Z pohledu údržby nebude zapotřebí pravidelně měnit světelné zdroje, jelikož život LED je stejně dlouhý jako předpokládaná životnost vlastní osvětlovací soustavy. Vzhledem k vlastnímu energetickému zdroji by součástí svítidla mohly být i další prvky městského mobiliáře, jako např. parkovací automaty, automaty na lístky, hodiny, proměnné dopravní značky, jízdní řády s dálkovou aktualizací a další.

ETNA s. r. o.
Mečislavova 2
140 00 Praha 4
tel.: 257 320 595 (97), 241 742 748 (50)
fax: 257 310 604, 241 742 759
e-mail: etna@etna.cz
http://www.etna.cz