Praktijkonderzoek tunnelverlichting
Uit eerdere onderzoeken en proeven is gebleken dat er diverse mogelijkheden zijn voor de verduurzaming van tunnelverlichting. Deze mogelijkheden zijn als onderzoeksvoorstellen gebundeld door de werkgroep Verduurzaming tunnelverlichting van het COB. Consortium De Groene Boog heeft meerdere van deze voorstellen verwerkt in een onderzoeksprogramma dat middels financiering vanuit het Urgenda-fonds mogelijk is gemaakt.
De uitkomsten van deze onderzoeken uit het programma hebben medio 2023 geleid tot een herziening van de NSVV Richtlijn Tunnelverlichting. De nieuwe richtlijn is inmiddels al toegepast bij de Victory Boogie Woogietunnel in Den Haag. Hierdoor is een besparing van meer dan 30 procent behaald. In de herziene richtlijn zijn de volgende duurzaamheidsoptimalisaties doorgevoerd:
- Aanvulling op de instelbaarheid van de tunnelverlichting (waaronder de k-factor)
- Verlagen van de basisverlichting voor langere tunnels met een passagetijd > 60 seconden
- Verlagen van de basisverlichting op tijden met lagere verkeersintensiteit
- Nachtverlichting verder dimmen bij lage verkeersintensiteit
Onderzoeksvoorstellen COB
Onderstaande onderwerpen zijn door de COB-werkgroep in 2020/2021 geformuleerd. Bij de voorstellen is vermeld of er vanuit de door De Groene Boog uitgevoerde onderzoeken resultaten zijn behaald, dan wel of de NSVV-richtlijn hierop is aangepast. Voor de uitvoering zoekt het COB tunnelprojecten en participatie in binnen- en buitenland. De werkgroep is in gesprek met meerdere tunnelbeheerders en -installateurs ter ondersteuning bij de implementatie van de nieuwe richtlijn. Ook belangstelling? Laat het dan weten aan Karin Clement via karin.clement@cob.nl.
1. Verlagen lichtniveau basisverlichting en ingangsverlichting
Interessant voor: beheerders van tunnels met hogedruknatriumlampen en beheerders van tunnels met ledverlichting.
Dit voorstel heeft geleid tot een aanpassing van de NSVV Richtlijn Tunnelverlichting 2023: instelbare niveaus van de ingangszone en basisverlichting zijn nu vereist.
Verschillende experimenten wijzen erop dat het bredere lichtspectrum van ledlampen een verlaging van het lichtniveau van dertig tot vijftig procent mogelijk maakt, zonder dat dit waarnemingen negatief beïnvloedt. De huidige richtlijn voor het lichtniveau is vastgesteld op basis van het gebruik van hogedruknatriumlampen met een smal spectrum. Om deze richtlijn te herijken en vast te stellen met welke objecten de waarneming het beste gedaan kan worden, is het plan om referentiemetingen te doen in tunnels die zijn uitgerust met hogedruknatriumlampen.
Voor deze metingen wordt een testpanel samengesteld met lichtexperts, deskundigen tunnelveiligheid, beheerders en tunnelgebruikers van verschillende leeftijden. Het testpanel beoordeelt de zichtbaarheid van de objecten vanuit rijdende voertuigen bij verschillende snelheden. Vervolgens bekijkt het panel in een of meerdere tunnels met ledverlichting bij welk verlichtingsniveau de objecten even goed zichtbaar zijn. Dit kan zowel voor de basisverlichting, als voor de ingangsverlichting worden gedaan. Als bij meerdere tunnels blijkt dat het verlichtingsniveau van ledlampen voor de basis- en of ingangsverlichting inderdaad omlaag kan, kan de richtlijn worden aangepast.
2. Verlaging lichtniveau basisverlichting in lange tunnels
Interessant voor: beheerders van tunnels langer dan 1500 meter.
Dit voorstel is verwerkt in de herziene NSVV Richtlijn Tunnelverlichting 2023, dit op basis van de resultaten van de onderzoeken door De Groene Boog.
In Nederland is er een minimumniveau vastgesteld voor basisverlichting. Aangezien het menselijke oog zich vrij snel aanpast aan minder licht, is de verwachting dat het lichtniveau in de centrale zone van lange tunnels verder omlaag kan. In buitenlandse tunnels gebeurt dat al. Het voorstel is om na te gaan in hoeverre deze maatregel haalbaar is in specifieke tunnels. Hiervoor kunnen buitenlandse richtlijnen bestudeerd worden. Als verlaging van het lichtniveau mogelijk lijkt, is het plan om een aantal praktijktesten uit te voeren in lange tunnels.
3. Dynamische regeling lichtniveau ingangsverlichting op basis van actuele snelheid
Interessant voor: beheerders van bestaande of nieuwe tunnels met ledverlichting.
Het lichtniveau van de ingangsverlichting wordt volgens de zogeheten CIE-curve over een bepaalde lengte geleidelijk verlaagd. Tot nu toe wordt de CIE-curve bepaald aan de hand van de ontwerpsnelheid (de maximum snelheid waarmee auto’s verkeerskundig veilig door de tunnel kunnen rijden). Daarbij wordt het lichtniveau zodanig ingesteld dat een automobilist, die met deze snelheid rijdt, voldoende ver voor zich kan uitkijken en op tijd kan stoppen bij een eventueel obstakel op de weg. De ontwerpsnelheid is vaak hoger dan de werkelijke snelheid in de tunnel. Bij een lagere snelheid is de stopafstand korter en kan het lichtniveau vanaf de tunnelmond eerder worden verlaagd. Het plan is om te onderzoeken hoeveel energie er kan worden bespaard als de ingangsverlichting wordt geregeld op basis van de actuele snelheid van het verkeer. Hiervoor kan een praktijkproef worden gedaan. Daarbij wordt gedacht aan twee opties: het verlagen van het lichtniveau volgens een aantal vaste stappen (bijvoorbeeld 100, 90 en 70 kilometer per uur) of een volledige dynamische regeling van het lichtniveau.
4. Vloeiender verloop CIE-curve
Interessant voor: beheerders van tunnels met ledverlichting.
De CIE-curve, die tot nu toe wordt toegepast, is in de jaren zestig vastgesteld op basis van eenvoudig laboratoriumonderzoek. De verwachting is dat deze curve vloeiender kan verlopen, zonder de huidige discontinuïteiten, wat voor een forse energiebesparing kan zorgen. In Italië wordt een vloeiender curve in diverse tunnels toegepast. Helaas is hierover geen wetenschappelijke onderbouwing beschikbaar. Het plan is om rijproeven te doen om te testen of een vloeiende curve voor de ingangsverlichting geen nadelige gevolgen heeft voor de veiligheid.
5. Toepassen nieuwe curve ooggevoeligheid bij lichtmetingen
Interessant voor: beheerders van tunnels met ledlampen die in kleur kunnen variëren of partij met laboratoriumopstellingen.
Dit voorstel is onderzocht door De Groene Boog: dit vergt complexe aanpassing van meetapparatuur en leidt tot marginale verschillen.
De huidige meetapparatuur, waarmee de hoeveelheid licht in tunnels wordt gemeten, is gebaseerd op een lichtgevoeligheidscurve die lang geleden is vastgesteld. Inmiddels is er een nieuwe curve, die beter aansluit op hoe het oog licht waarneemt. Vooral in het blauwe deel van het lichtspectrum, nemen ogen meer waar, zo blijkt. Deze nieuwe curve sluit ook meer aan bij het lichtspectrum van ledverlichting. Doordat ledlampen relatief veel blauw licht uitstralen, zien mensen bij ledverlichting dus meer dan wat de lux- of luminantiemeter meet. Als de gevoeligheid van de meetapparatuur wordt aangepast en beter overeenkomt met die van het menselijk oog, kan het lichtniveau van ledlampen – en daarmee het energieverbruik – omlaag, zonder dat dit nadelige gevolgen heeft voor de veiligheid. Aangezien mensen met volledig geopende pupillen (in het donker) vooral gevoelig zijn voor blauw licht en bij grotendeels gesloten pupillen (bij veel licht) vooral voor rood licht, is het te overwegen in het centrale deel van tunnels het licht blauwer en bij de ingang het licht roder te maken. Om de kansen van deze besparingsoptie beter in beeld te krijgen, is naast wetenschappelijk onderzoek, ook een testopstelling nodig met dimbare ledlampen waarvan de lichtkleur kan worden gewijzigd (zoals in de Mont Blanctunnel). Bij de renovatie van de Kiltunnel wordt dergelijke ledverlichting toegepast. De kleurtemperatuur van deze verlichting kan worden gevarieerd tussen neutraal wit en koud wit. Dat maakt deze tunnel in principe geschikt voor dit onderzoeksproject.
6. Toepassing hoogreflectief asfalt
Interessant voor: beheerders van nieuwbouwtunnels of bestaande tunnels waar asfalt vervangen dient te worden.
Dit voorstel is onderzocht door De Groene Boog. De uitkomst: besparing op de tunnelverlichting weegt niet op tegen de meerkosten van het lichte asfalt, zelfs als naar de total cost of ownership (TCO) incl. energie en onderhoud wordt gekeken. Het omslagpunt lag voor De Groene Boog bij ca. 130 cd/m. Dit impliceert dat alleen in het eerste stuk van de tunnel (ca. 100 meter) het toepassen van licht asfalt zin zou hebben. Dit is mede vanuit onderhoudbaarheid niet wenselijk.
In de Gaasperdammertunnel heeft de aannemerscombinatie na onderzoek lichtgekleurd asfalt toegepast, dat licht beter reflecteert. Daardoor kan het lichtniveau in de tunnel omlaag en wordt een besparing van twintig procent gerealiseerd op het elektriciteitsverbruik. De verwachting was dat hoogreflectief asfalt in andere tunnels ook tot aanzienlijke besparingen kan leiden. Gezien de resultaten bij De Groene Boog worden er tunnelprojecten gezocht, die willen onderzoeken of er voor hen wel een businesscase met hoogreflectief asfalt mogelijk is. Daarbij zien we drie opties: reflecterend asfalt in de hele tunnel toepassen of alleen in de ingangszone, of in het geheel niet.
7. Regelen basisverlichting aan de hand van verkeersintensiteit en snelheid
Interessant voor: beheerders van tunnels met sterk wisselende verkeersintensiteiten en verkeerssnelheden.
Op basis van onderzoeken door De Groene Boog is, mede naar aanleiding van onderzoek in de Kiltunnel, een aanpassing opgenomen in de herziene NSVV Richtlijn Tunnelverlichting. Op momenten van lagere verkeersintensiteit kan het verlichtingsniveau van de basisverlichting zowel overdag als ’s nachts worden verlaagd.
Het lichtniveau van de basisverlichting in tunnels wordt in de ontwerpfase bepaald. Belangrijke factoren hierbij zijn de ontwerpsnelheid en de verwachte verkeersintensiteit. Bij hoge ontwerpsnelheden en veel verkeer is een hoger lichtniveau nodig dan bij lagere ontwerpsnelheden en weinig verkeer. In de praktijk is de ontwerpsnelheid vaak hoger dan de geldende maximumsnelheid, wat leidt tot een te hoog lichtniveau. Verder blijken de daadwerkelijke snelheid en/of intensiteit van het verkeer gedurende een deel van de tijd lager dan de ontwerpwaarden. Door het lichtniveau te regelen aan de hand van de actuele verkeerssnelheid en verkeersintensiteit kan het elektriciteitsverbruik omlaag. Het plan is om het besparingspotentieel van een automatische regeling van het lichtniveau, op basis van de actuele verkeersgegevens te berekenen en – als het potentieel voldoende groot is – een proef te doen met een dergelijke regeling in bestaande tunnels.
8. Betere monitoring regeling tunnelverlichting
Interessant voor: beheerders van bestaande tunnels.
In veel tunnels werken de lichtregelingen niet goed. Op zonnige dagen is bijvoorbeeld het niveau van de ingangsverlichting te laag en op bewolkte dagen juist te hoog. Ook gebeurt het dat de verlichting op zomeravonden te vroeg naar de nachtstand schakelt of dat alle verlichting ‘s nachts blijkt te blijven branden. Dit soort fouten kunnen allerlei oorzaken hebben: de L20-lichtsensor is verkeerd gericht, een regelklok verkeerd ingesteld of er is een andere storing. Helaas blijkt dat dergelijke fouten niet of onvoldoende snel worden hersteld. Verder leiden ze in sommige gevallen tot een fors hoger energiegebruik. Een geregelde controle van de werking van de lichtregeling kan fouten voorkomen of bijdragen aan een snelle reparatie. Het plan is om in kaart te brengen hoe monitoring het beste kan worden georganiseerd. Daarvoor wordt samenwerking gezocht met onderhoudspartijen van bestaande tunnels, om de lichtregeling in de praktijk te analyseren op basis van loggegevens van het regelsysteem en/of op basis van praktijkwaarnemingen. Dit kan leiden tot verbeterde onderhoudsvoorschriften en inregelprocedures.
9. Lichtniveau beperken door tegengaan verblinding
Interessant voor: beheerders van tunnels met verdiepte ligging of wegvakken met regelbare openbare verlichting.
Door De Groene Boog is dit voorstel rekenkundig en in de praktijk verkend. Gebleken is dat moderne led-koplampen tegenliggers veel meer verblinden dan traditionele halogeenkoplampen. Er zijn ook metingen verricht aan verschillende koplampen die dit aantonen. Verder onderzoek op dit vlak is benodigd, maar de potentie van dit onderzoek is erg groot.
Als verblinding door tegenliggers wordt voorkomen, onder andere door toepassing van hogere geleiderails in de middenberm, volstaan wellicht de eigen koplampen van auto’s voor een goed zicht op de weg en is mogelijk geen of veel minder openbare verlichting nodig. Dat kan voor een forse energiebesparing zorgen. In Nederlandse tunnels speelt het probleem van verblinding niet, maar wel op weggedeelten met een verdiepte ligging. Het verdient aanbeveling om deze maatregel niet alleen op reguliere wegen te onderzoeken, bijvoorbeeld met rijproeven, maar ook op wegen in een verdiepte bak, die bijvoorbeeld naar een tunnel leiden. De verwachting is dat in dat geval het lichtniveau van de tunnelverlichting ‘s nachts omlaag kan.
10. Vergroenen van tunnelingang
Interessant voor: beheerders van bestaande tunnels met ruimte voor groen boven de tunnelingang.
De lichtintensiteit nodig in ingangszone van tunnels, wordt bepaald door de lichtomstandigheden bij het naderen van de tunnel. Daarvoor wordt met de L20-meters ook naar de situatie rondom de tunnelingang gekeken, inclusief de lucht. Bomen en struiken boven en naast de tunnelingang kunnen ervoor zorgen dat de ingangsverlichting minder fel hoeft te branden. Begroeiing kan namelijk een deel van het (zon)licht tegenhouden, waardoor het lichtniveau vlak voor de ingang lager is. Dat is onder andere het geval bij de zuidelijke ingang van de Drechttunnel. Het plan is om met beheerders en onderhoudspartijen te onderzoeken in welke mate het afschermen van het ‘hemellichaam’ kan helpen om het benodigde lichtniveau terug te brengen.
11. Verbeteren L20-meting
Interessant voor: beheerders van bestaande tunnels en tunnels die in de ontwerpfase zitten.
Bij tunnels meet de L20-meter het lichtniveau vlak voor de tunnel. Op basis van deze meting wordt de ingangsverlichting aangestuurd. De meter staat vaak in de middenberm op een bepaalde hoogte en afstand van de tunnelingang. Het afstellen van de L20-meter is specialistisch werk en gebeurt meestal alleen bij de aanleg van de verlichting. Onderhoud en controle van de werking vindt zelden plaats, omdat hiervoor in beide richtingen rijbanen (overdag) moeten worden afgesloten met potentieel veel verkeershinder. In de praktijk werken L20-meters daardoor vaak slecht met als gevolg dat het lichtniveau van de ingangsverlichting te laag of te hoog is. Om de werking van de L20-meters te verbeteren, moet worden onderzocht welke parameters belangrijk zijn bij het inregelen. Ook moet per parameter worden nagegaan hoe het onderhoud en bijregelen mogelijk is, zonder het verkeer te hinderen. Daarbij wordt onder andere gedacht aan het op afstand kunnen regelen van de meter. Verder moet worden onderzocht of L20-meters in afstand tot de tunnelmond ‘zoombaar’ te maken zijn, zodat het meetgebied kan worden aangepast voor de actuele rijsnelheid. Ook wordt gekeken of het noodzakelijk is om de meting uit te voeren in de middenberm of dat er alternatieven denkbaar zijn.
12. Verhouding reflectie wanden en wegdek
Interessant voor: beheerders van tunnels waarbij de hoeveelheid licht gericht op de wanden en het wegdek kan worden ingesteld of tunnels waar verschillende wandbekleding naast elkaar is aangebracht.
Het licht uit de armaturen in het tunnelplafond is zowel naar de wanden als het wegdek gericht. In Nederland is nu het voorschrift dat de helderheid van de wanden minimaal 60 procent van de helderheid van het wegdek moet bedragen. Onderzoek in de Mont Blanctunnel laat zien dat weggebruikers objecten op het wegdek het beste zien als de wanden evenveel reflectie kennen als het wegdek. Het plan is om te onderzoeken of dat ook geldt in Nederlandse tunnels en welke wandmaterialen het minst vervuilen, dan wel het beste zijn te reinigen, zodat de wanden het licht goed blijven reflecteren.
13. Voordelen van lijnverlichting in vergelijking tot puntverlichting
Interessant voor: beheerders van bestaande tunnels met lijnverlichting of puntverlichting.
Met lijnverlichting is een hogere verlichtingskwaliteit mogelijk dan met puntverlichting. Zo zorgt lijnverlichting voor een gelijkmatiger lichtniveau, minder verblinding, een gelijkmatiger schaduwverloop en gaat het niet gepaard met een zogeheten flikkereffect. Wellicht is door deze hogere verlichtingskwaliteit een lager lichtniveau van de basisverlichting in tunnels mogelijk. Dat kan worden onderzocht door in een aantal bestaande tunnels proeven uit te voeren en de resultaten te vergelijken.
14. Tunnelverlichting op gelijkstroom
Interessant voor: ontwikkelaars van verlichting/onderzoekers.
Bij de Rottemerentunnel is voor het eerst een energiesysteem én verlichting toegepast op basis van gelijkstroom. Binnenkort zal het COB-kernteam duurzaamheid dit evalueren.
De energietransitie leidt ertoe dat er steeds meer elektriciteit in de vorm van gelijkstroom wordt geproduceerd. Het omzetten van gelijkstroom naar wisselstroom gaat gepaard met energieverliezen. Daarom is het wellicht zinvol om te onderzoeken of tunnelverlichting op gelijkstroom haalbaar is, zeker omdat al allerlei componenten in verlichtingsinstallaties worden gebruikt die prima functioneren op gelijkstroom. Naast energiebesparing zorgt overschakelen naar gelijkstroom ook voor materiaalbesparing, onder andere omdat kabels minder zwaar hoeven te worden uitgevoerd.
