April 2021
Slimme openbare verlichting wordt steeds slimmer
In het kader van duurzaamheid vervangen veel gemeentes op dit moment hun openbare verlichting door led. Dit biedt ook meteen mogelijkheden om slimme oplossingen te introduceren. Oplossingen waarbij de verlichting reactief of interactief reageert op mensen of omstandigheden, waarmee de veiligheid en de sfeer op straat toenemen.
Slimme verlichting begint bij het vervangen van traditionele lichtbronnen door led. Dit vanwege de mogelijkheden om led aan te sturen op zowel lichtintensiteit als -kleur. Om deze statische opstelling dynamisch te maken, kunnen in eerste instantie vaste scenario’s worden gebruikt. Bijvoorbeeld gebaseerd op de tijdstippen van zonsopgang en zonsondergang of de dag in de week (doordeweeks versus weekend).
Van slim tot intelligent
Maar er is meer mogelijk. Dr. ir. Elke den Ouden, hoogleraar aan de TU Eindhoven en tevens medeoprichter van TU/e LightHouse: ‘Om verlichting slim te maken, varieer je ook de lichtintensiteit en eventueel de kleur, maar dan realtime op basis van gebeurtenissen. Op het vlak van duurzaamheid zijn hiermee nieuwe stappen te zetten, omdat de verlichting dimt wanneer er bijvoorbeeld geen verkeer in de buurt is.’ Daarnaast neemt het gevoel van veiligheid toe wanneer donkere plaatsen goed worden verlicht zodra mensen in de buurt komen. Ook kun je door te spelen met licht specifieke sferen creëren die passen bij een feestdag, een herdenking of de tijd van het jaar. Dit laatste speelt dan geen rol in de oorspronkelijke duurzaamheidsplannen, maar kan wel het toerisme ondersteunen of de mate waarin mensen tevreden zijn over hun eigen stad. Den Ouden: ‘Gaan we nóg een stap verder, dan komen we uit bij intelligente, zelfregulerende systemen. Hoewel we nog niet zover zijn, kun je hierbij toepassingen bedenken waarbij systemen detecteren hoe druk het op bepaalde plaatsen is en vervolgens de openbare verlichting inzetten om stromen mensen of verkeer via andere routes te leiden. Bijvoorbeeld door bepaalde straten aantrekkelijker te verlichten dan anderen.’
Voorbeelden van use cases voor Smart Lighting zoals ontwikkeld door TU/e LightHouse in het Interreg Smart Space-project. Dit project legt de nadruk op maximale energie-besparing en verkleinen van de CO2-voetprint bij openbare verlichting.
‘Ook het herkennen van calamiteiten zou de mogelijkheid bieden om het betreffende gebied vol te verlichten, zodat hulpdiensten maximaal worden ondersteund en omstanders het signaal krijgen dat ze beter een andere weg kunnen kiezen. In het meest optimale geval zijn de systemen zelflerend en adaptief, waardoor ze zich steeds beter kunnen aanpassen aan een bepaalde situatie,’ vertelt Den Ouden. Interessant zijn tevens de onderzoeken die zich richten op de invloed van licht op het gedrag en het gevoel van welzijn van mensen. Zo blijkt licht dat langzaam pulseert een rustgevende werking te hebben. Dit zou kunnen worden gebruikt om mensen te kalmeren in onrustige situaties. Den Ouden: ‘Ook sommige kleuren hebben een bepaald effect, maar het probleem is wel dat de beleving hiervan per cultuur en zelfs per persoon verschilt. In alle gevallen geldt bij intelligente verlichting dat de technische uitdagingen grotendeels liggen in de aansturing, zeker wanneer het gaat om de overgang van het ene scenario naar het andere.’
Koppelen van systemen
De trend om verlichting intelligent toe te passen, heeft nog een andere ontwikkeling in gang gezet: het gebruik van de lichtmast als centrale ‘hub’ om allerhande sensoren te plaatsen, om laadpalen aan te sluiten of als netwerkknooppunt in communicatienetwerken. Sensoren zijn onder meer in te zetten om (statistische) gegevens over bijvoorbeeld luchtvervuiling, verkeersdrukte, het weer of het functioneren van de verlichting zelf te verzamelen. Richard Gestel, senior accountmanager bij CityTec: ‘Dit laatste is in het kader van onderhoud zeer waardevol. Je hoeft immers geen fysieke inspecties meer te doen om te controleren of alle verlichting het doet. Op afstand heb je inzicht in alle lampen die het wel of niet doen, maar ook waar problemen zijn te verwachten of wat de oorzaak is van een kapotte lamp. Wanneer de lampen het in een hele straat niet doen, kun je beter eerst met de netbeheerder bellen, dan er meteen naar toe te gaan met een hoogwerker en nieuwe lampen. Hiermee zijn dus de onderhoudskosten te verlagen en de beschikbaarheid en betrouwbaarheid van je verlichting te verhogen.’
Onderzoek naar slimme verlichting in uitgaansgebied Stratumseind in Eindhoven. Wat is bijvoorbeeld de invloed van kleur?
5G en meer
Den Ouden: ‘Met de aanleg van 5G-netwerken wordt tevens gekeken naar lichtmasten als opstelpunt en lijkt het ideaal om van elke lichtmast automatisch een laadpunt voor elektrische auto’s te maken. Ik zeg met nadruk ‘lijkt’, omdat we hier niet meer alleen tegen technische uitdagingen aanlopen, maar ook te maken krijgen met organisatorische vraagstukken. Kun je de beheerder van de openbare verlichting de verantwoording geven voor al deze nieuwe toepassingen? Ik denk het niet. Hier is veel meer kennis voor nodig en het vraagt aandacht voor onderwerpen als datamanagement, privacy, eigenaarschap, toegang tot data en samenwerking met andere disciplines en gemeentelijke afdelingen. En dat moet georganiseerd worden.’
Uitdagingen
Samenvattend is technisch praktisch alles mogelijk. De uitdagingen liggen veelal op het organisatorische vlak en de tijd die nodig is om de consequenties van beslissingen te overzien. Den Ouden: ‘Ik zie in de praktijk dat gemeentes echt goed bezig zijn met het vervangen van lichtbronnen door led en daarbij direct de voordelen willen benutten om de verlichting slim in te zetten. Wat ik mis is het besef dat na de vervanging de tijd gewoon doorgaat en dat er nauwelijks rekening wordt gehouden met de toekomst. Hoe zit het bijvoorbeeld met de mogelijkheden om in de toekomst aanpassingen te doen of systemen uit te breiden? Wat gebeurt er als nieuwe communicatieprotocollen hun intrede doen?’ Een tweede aandachtspunt is dat veel gemeenten onderschatten hoeveel werk het is om een goed ontwerp te maken. Het schrijven van de scenario’s, het programmeren en het inregelen, maar ook het doorvoeren van wijzigingen wanneer de omgeving verandert. Den Ouden: ‘Dit besef is onder meer van belang voor partijen die het onderhoud uitbesteden. Vaak is dit gebaseerd op het behoud van de installaties zoals ze op dat moment zijn. Deze contracten zouden met slimme verlichting echter flexibeler en dynamischer moeten zijn, zodat updates automatisch worden meegenomen. Al met al interessante materie op zowel het technische als organisatorische vlak, die wat mij betreft écht de toekomst van openbare verlichting bepaalt.’
Slimme openbare verlichting in Rotterdam
De afgelopen tien jaar heeft de gemeente Rotterdam veel pilots gedaan met telemanagement en is nu hard op weg om de stad honderd procent van slimme verlichting te voorzien. Ing. Peter Wijnands, beheerder van deze verlichting: ‘Voor nieuwe armaturen maken we gebruik van de mogelijkheden via de Zhaga book18-connector. Hierbij is het gebruik van een ‘outdoor lamp controller’ (OLC) met GPS erg handig. Voor (aluminium) armaturen die hergebruikt worden, maken we gebruik van een OLC met interne antenne en aparte gateways.’
Een belangrijk voordeel van intelligente verlichting voor Rotterdam is het automatiseren van het onderhoudsproces. Wijnands: ‘Zo worden onder meer defecten automatisch gemeld aan de onderhoudsaannemer, die de eerstelijns storingen snel kan verhelpen. Wij als beheerder kunnen historie opbouwen en bijvoorbeeld trends detecteren.’ Verder hebben alle armaturen een overcapaciteit aan verlichting en zijn standaard gedimd. In de nacht worden ze nog verder gedimd, terwijl de overcapaciteit van dienst kan zijn in het geval van bijvoorbeeld calamiteiten.
Op dit moment worden alle armaturen in de stad voorzien van led-armaturen waarop telemetrie wordt toegepast. Over ongeveer vier jaar zal het hele vervangingstraject zijn afgerond. Wijnands: ‘Hiermee heeft de afdeling openbare verlichting de meeste sensoren van de stad in beheer en beschikt zo automatisch over de meeste kennis over smart city-toepassingen op gemeentelijke assets. De kennis die we nú opdoen is ongetwijfeld van grote waarde voor de aankomende jaren.’
De slimme openbare verlichting bevalt dus goed, hoewel er ook nog veel stappen te maken zijn. Zo ervaart Wijnands de afhankelijkheid van de telemetrie-leveranciers als grootste nadeel. ‘Onze eigen data is bijvoorbeeld versleuteld en uitsluitend toegankelijk via de server van de leverancier. In de toekomst willen we graag onafhankelijk worden van deze partijen. Dit is eventueel mogelijk met de ontwikkeling van een standaard protocol voor telemetrie of een eigen systeem dat direct toegang biedt tot onversleutelde data. Momenteel worden in dat kader de mogelijkheid van LORA via de Zhaga OLC onderzocht.’