Mesure du coût des lampadaires LED : est-il temps pour une flambée complète ?
Pour l'éclairage municipal, les LED promettent de réduire les coûts d'entretien et d'énergie et de durer plus longtemps que toutes les autres options. Même si les plus grandes craintes concernant l'éclairage public à LED se sont confirmées, les aspects économiques de l'éclairage public à LED sont attrayants et l'emportent sur les problèmes de santé.
L'éclairage municipal est un énorme marché pour les LED. La plupart des villes américaines ont installé au moins quelques lampadaires à LED, et quelques villes ont complètement remplacé les LED. Il existe un certain nombre de raisons de choisir les LED pour l'éclairage public, mais leur attrait a diminué en 2016 lorsque l'American Medical Association (AMA) a averti que certains lampadaires à LED pourraient nuire à la conduite nocturne et à la santé humaine. Depuis lors, les experts en éclairage et les villes se disputent l'avertissement.
L'AMA avertit que l'éclairage LED à haute-intensité est mauvais pour la conduite nocturne car la partie bleue du spectre de lumière blanche de la LED est trop intense. Cela crée de l'éblouissement et nuit à la conduite. De plus, l'AMA affirme que la lumière à ces fréquences supprime la mélatonine dans le corps, provoquant des problèmes tels que l'insomnie, une réduction de la productivité diurne et même l'obésité.
L'AMA recommande de minimiser la sortie dans la partie bleue du spectre et d'augmenter la protection contre l'éblouissement. Le facteur de mérite pour l'apparence des couleurs d'une source lumineuse est la température de couleur corrélée (CCT), exprimée en degrés Kelvin (K). La plupart des lampadaires LED installés sont classés entre 3,000K et 4,000K CCT. En raison des effets de la lumière bleue, l'AMA recommande que les luminaires montés sur route-ne dépassent pas 3,000K.
Le Municipal Street Lighting Solid State Lighting Consortium (MSSLC), au sein du Département américain de l'énergie (DOE), a été une source importante de réponses aux questions soulevées par l'AMA. MSSLC estime que le CCT n'est pas le seul élément à prendre en compte lors de la mesure de la production de mélatonine de l'éclairage LED.
Lorsque nous parlons de lampadaires à LED, nous pouvons souvent voir le nouveau mot mélatonine. La mélanosine est un photopigment de la rétine directement lié aux rythmes circadiens. La mélatonine décrit comment certains types de lumière affectent le cycle du sommeil humain en activant la mélanopsine. L'éclairage public à LED est parfait.
Le MSSLC a déclaré que l'évaluation de la production de mélatonine des lampadaires à LED prend en compte de nombreux facteurs au-delà du CCT, notamment la puissance d'éclairage, le type/la distribution des luminaires et la conception de l'éclairage. Les ingénieurs d'éclairage peuvent équilibrer ces facteurs et concevoir des LED avec des niveaux de CCT plus élevés, mais abaisser la production de mélatonine à la plage recommandée par l'AMA.
La ville de Portland, dans l'Oregon, a commencé à remplacer les lampadaires au sodium avant l'avertissement de l'AMA, et a continué depuis. La ville compte environ 45 000 lampadaires, dont presque tous sont maintenant des LED, la plupart d'entre eux 4 000K. Les lumières décoratives (comme celles des parcs urbains) sont toutes de 3,000K. Sur le site Web municipal de Portland, la FAQ du département des transports de Portland (PBOT) sur le nouvel éclairage traite en détail de l'avertissement AMA, y compris des liens vers de nombreuses informations supplémentaires. De nombreux habitants de Portland ont tendance à adopter une position absolutiste sur les avertissements sanitaires.
De nombreuses villes commencent à remplacer les lampadaires au sodium jaune-orange par des éclairages à LED. Les nouvelles lampes LED sont plus efficaces et les coûts du cycle de vie ont été réduits. Sur la photo, la route 26 (Powell Avenue) à Portland, qui a installé des LED dans la quasi-totalité de ses 45 000 lampadaires. (Source : EDN)
Boston, Los Angeles et Seattle sont d'autres villes qui ont remplacé la plupart de leurs lampes au sodium par des LED. Cependant, dans d'autres villes américaines, la grande majorité des lampadaires sont encore au sodium haute pression (HPS). Les lampes au sodium peuvent être identifiées par leur lumière orange-jaune caractéristique. Ces lampes sont populaires dans l'éclairage public car elles sont plus efficaces que les lampes à incandescence et fluorescentes.
L'inconvénient, selon la ville de Portland, était que les lampadaires HSP concentraient trop de lumière sur la partie inférieure des poteaux et pas assez pour éclairer l'espace entre les poteaux. Les lampes au sodium sont également monochromatiques et on dit que la distorsion des couleurs rend la tâche difficile pour certaines personnes. De plus, les lampes au sodium sont plus difficiles à éliminer en raison de leur teneur en mercure.
Pour l'éclairage municipal, les LED promettent de réduire les coûts d'entretien et d'énergie et de durer plus longtemps que toutes les autres options. PBOT dit qu'ils doivent remplacer les anciennes lampes au sodium tous les 5 ans, tandis que les nouvelles LED devraient durer 24 ans.
Le prix des lampes à LED a diminué régulièrement et devrait encore baisser. PBOT a déclaré que le coût d'une marque et d'un modèle particuliers de luminaires à LED qu'ils ont installés (Leotek ECobra), qui coûtait 500 $ l'unité en 2000, était tombé à 124 $ en 2018.
Les lampes HPS sont toujours moins chères à 110 $ chacune, donc si une ville devait remplacer 50 000 lampadaires par des LED, cela coûterait 700 $ supplémentaires000. Les municipalités se sont donc efforcées d'obtenir du financement, ce qui n'est pas un petit montant, même pour une grande ville.
Même si le coût d'achat de HPS est inférieur, il sera beaucoup plus économique à long terme d'avoir une durée de vie des LED plus longue. Les villes avec HPS passeront deux tours supplémentaires de remplacement avant que les villes avec des lampadaires à LED n'aient à remplacer un tour de lampadaires. De plus, comme le rapporte PBOT, "Étant donné que les LED durent plus longtemps et sont plus faciles à entretenir, la ville s'attend à voir une réduction de 75 % des coûts de maintenance sur la durée de vie d'une LED."
Les nouveaux lampadaires consomment 29W par lampe, tandis que les lampes au sodium remplacées consomment 118W. Les partisans des LED affirment également que les lampadaires à LED réfléchissent moins de lumière que les lampes au sodium, réduisant ainsi la pollution lumineuse.
En supposant que les affirmations techniques sur les LED sont correctes, les LED sont devenues une meilleure option économique pour l'éclairage des routes municipales, même avec des coûts initiaux légèrement plus élevés. Même si les principales préoccupations de l'AMA concernant l'éclairage public à LED ont été confirmées, les aspects économiques de l'éclairage public à LED sont attrayants et l'emportent sur les problèmes de santé. Il semble inévitable que la lumière jaune-orange qui accompagne la vie urbaine finira par devenir un souvenir.
MSSLC est une source principale pour les ingénieurs municipaux à la recherche de plus d'informations, y compris des données d'ingénierie pour de nombreux types d'éclairage. Le département américain de l'énergie a créé le MSSLC en 2014 pour aider les villes à envisager l'éclairage public à LED. Opérant au sein de l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy du Département américain de l'énergie, le MSSLC "représente un effort coordonné entre les villes intéressées, les fournisseurs d'électricité, les agences gouvernementales et d'autres organisations pour minimiser la duplication des efforts et les risques associés étendus à plusieurs endroits". Il s'agit essentiellement d'une organisation d'utilisateurs soutenue par des ressources du Département américain de l'énergie.
Ces "ressources" se réfèrent principalement à des bases de connaissances. Selon les normes fédérales, le budget de la coalition n'est que de quelques millions de dollars. Cela dit, fournir des informations sur les technologies disponibles, et parfois des subventions modestes, suffit à faire décoller certaines villes. Les villes qui souhaitent envisager d'installer un éclairage LED n'ont pas à partir de zéro et peuvent bénéficier de l'expérience d'autres villes qui ont déjà adopté la technologie.
