Экономия электроэнергии в сетях электроосвещения

   В рамках разработанной Федеральной целевой программы "Энергосбережение России" многие регионы разработали свою концепцию энергосбережения, отличающуюся отдельными разделами, отражающими специфику региона, муниципального образования. Но во всех программах присутствуют мероприятия по совершенствованию светильников и светотехнического оборудования, эксплуатации и модернизации городского электроосветительного хозяйства.

   В большинстве муниципальных образований РФ имеет место сильный физический износ осветительного оборудования, освещенность дорог ниже нормы в 2-3 раза, светильники имеют устаревшую конструкцию (эксплуатация отражателя без защиты от попадания влаги и пыли приводит к потере светотехнических характеристик и снижению КПД), в светильниках используются низкоэффективные лампы накаливания (светоотдача 12 лм/Вт) и ртутные лампы типа ДРЛ (светоотдача 55 лм/Вт).

   Большую экономию электрической энергии дает модернизация уличного освещения, основанная на замене светильников с ртутными лампами и лампами накаливания на более эффективные натриевые (ДНаТ).

   Помимо энергосбережения (в части электроэнергии) модернизация систем уличного освещения позволяет сократить потребляемую мощность. Это особенно важно для регионов, в которых ощущается дефицит мощностей.

   Реконструкция системы уличного освещения приводит к целому ряду важных социальных аспектов. Известно, что социальная и экономическая сферы неразрывно связаны между собой и изменения социального характера обычно влекут за собой изменения в финансовой сфере.

   При недостаточном освещении водители планируют основную часть поездок в дневное время. Из-за увеличения интенсивности движения транспорта происходит более быстрое разрушение дорожного покрытия. Следовательно повышение эффективности уличного освещения экономически связанно со снижением затрат на эксплуатацию дорог.

   Качественное уличное освещение обеспечивает жителям городов чувство безопасности и комфорта, что позволяет людям избавиться от "страха перед ночными улицами". Ярко освещенные улицы города в вечерние часы позволяют родителям не беспокоится за безопасность детей, что дает возможность организовать их досуг оптимальным образом (посещение спортивных секций, музыкальных школ и т.д.).

   Согласно статистическим данным повышение уровня освещенности напрямую влияет на криминальную обстановку в городе, снижая, число уличных преступлений. Снижение преступлений на улицах города в темное время суток является не только положительным социальным фактором, но и позволяет экономить бюджетные средства.

 

3.2 Совершенствование  автоматизированного управления  с целью экономии энергии

 

   Системы освещения улиц и автомагистралей играют важную роль в обеспечении комфорта и безопасности граждан. Перед разработчиками современных систем автоматизированного управления уличным освещением стоят следующие основные задачи:

- обеспечить бесперебойным освещением жилые, общественные и промышленные территории, автотрассы и прочие объекты наземной транспортной инфраструктуры. Под бесперебойным освещением понимают минимальное время от момента выхода ламп из строя до восстановления работоспособности;

- обеспечить экономию электроэнергии, затрачиваемой на освещение. В рамках описания систем управления уличным освещением, мы не рассматриваем энергетическую эффективность самих ламп, но анализируем системные способы сокращения энергозатрат при обеспечении качества освещения;

- обеспечить минимизацию затрат на техническое обслуживание (главным образом, замену ламп).

   Сегодня бесперебойное освещения часто обеспечивается с помощью экономических рычагов: организации, ответственные за уличное освещение, платят штрафы за превышение нормативного количества неисправных ламп на своей территории. Таким образом, противоречивые задачи минимизации расходов и оптимизации качества услуг приходят в равновесие.

   Основу существующих сетей уличного освещения УО составляют автономно функционирующие фрагменты, управление которыми осуществляется с применением фотореле или таймеров. В качестве коммутационной аппаратуры для всей линии УО обычно используются контакторы или магнитные пускатели. Приборы учета электроэнергии - практически повсеместно однотарифные. Кроме того, достаточно часто, особенно в сельских районах, встречаются варианты сетей УО, совмещенные с сетями электроснабжения коммунально-бытового сектора (воздушные линии напряжением 0,38 кВ). В таких сетях УО управление осветительными приборами осуществляется индивидуально ручным выключателем, установленным на опоре воздушной линии, а оплата за потребленную электроэнергию взимается по усредненному количеству часов горения светильников, как правило, не соответствующему реальному режиму их работы. Контроль текущего расхода электроэнергии, режимов работы электрооборудования в таких сетях УО не ведется. Как следствие, значительные нерациональные затраты бюджетных средств на оплату электроэнергии и дополнительные эксплуатационные расходы.

   Резюмируя сказанное, можно заключить, что в основном состояние сетей УО характеризуется следующими признаками:

- отсутствие централизованного мониторинга и управления режимами работы;

- отсутствие режимов энергосбережения;

- эксплуатация морально устаревшего и изношенного оборудования;

- неэффективный учет электроэнергии (однотарифный учет или расчетные схемы оплаты);

- высокий уровень эксплуатационных затрат;

- распределение шкафов управления по большой территории;

- возможность несанкционированного вмешательства в процесс управления из-за доступности оборудования шкафов управления для посторонних лиц;

- экологические проблемы, возникающие при утилизации вышедших из строя ртутных ламп.

   Автоматизация процессов управления в сетях УО часто сводится к введению функций внешнего централизованного компьютерного управления с использованием проводных каналов связи, прокладываемых от центра управления до каждого шкафа управления линией освещения, а при невозможности такового – использование выделенных радиоканалов или сетей операторов мобильной связи для передачи команд управления. В этом случае включение и отключение сетей УО происходит централизованно и, как правило, объектом управления является вся линия освещения. Информативность диспетчерского персонала здесь связана с неоправданным ростом затрат на централизованную систему управления, а сбои в канале связи могут привести к полной потере управления линией освещения или фрагментом сети УО.

   Мероприятия по энергосбережению в сетях УО в основном связаны с заменой ламп светильников на энергосберегающие и пофазным управлением линиями освещения (при этом светильники, подключаются на разные фазы линий освещения через один). Следует отметить, что замена ламп в светильниках на энергосберегающие приносит ощутимый экономический эффект, а способ экономии электроэнергии за счет отключения одной фазы линии освещения в определенный период времени делает неравномерным освещенность территории и недопустим по существующим СНиП для сельской местности.

   Эффективное дистанционное управление режимами работы сетей УО основано на применении GSM/GPRS технологий и позволяет оперативно получать информацию о текущем состоянии оборудования и режимах его работы.

   На сегодняшний день на рынке систем управления светотехническим оборудованием имеются отечественные и зарубежные разработки с широким диапазоном функциональных возможностей, в которых используются силовые провода для передачи команд управления светильниками, а для управления шкафами – GSM/GPRS каналы операторов мобильной связи.

   Экономия 32% энергии, расходуемой для уличного освещения. Опыт Финляндии. За истекший 2007 год система автоматизированного управления уличным освещением GSM-Control запущена в опытную эксплуатацию в восьми муниципальных округах Финляндии: Uurainen, Jyvдskylдn, Tielaitos, Rovaniemi, Hyvinkдд, Heinola, Anjalankoski, Nastola. В общей сложности установлено более тридцати удаленных блоков управления, каждый из которых контролирует по 3 – 6 фаз. Среднее количество уличных ламп в каждой фазе более 100.

   Результаты опытной эксплуатации показали высокие показатели энергосбережения по сравнению с действовавшими ранее системами управления уличным освещением в этих округах:

 

До	После
Освещение включалось по сигналу  датчика освещенности. Для обеспечения  гистерезиса при срабатывании датчика использовались длительные (20 минут) временные задержки.	Интеллектуальная система  управления при использовании датчика  освещенности исключает ложные срабатывания без значительных задержек, что экономит энергию в утренние часы.
Лампы включались в вечернее время и выключались в утренние часы.	В сумерки на лампы подается 50% мощности (понижением напряжения с 220 до 195 Вольт или отключением одной  из фаз)
	В позднее ночное время 90% ламп отключаются
	Экономия по результатам  опытной эксплуатации 32%

 

   Использование интеллектуальной системы управления уличным освещением выявило значительные преимущества для эксплуатирующих организаций:

 

До	После
Плановая замена ламп производилась  по расчетному ресурсу (сроку службы ламп)	Интеллектуальная система  управления производит точный учет времени  работы ламп, что повышает точность прогнозов необходимости плановой замены.
Необходимо периодическое  инспектирование территории для  выявления перегоревших ламп	Блоки управления способны контролировать исправность ламп в  цепи и статистически выявлять наличие  перегоревших ламп при выходе из строя  от 3% ламп в цепи. Например, в цепи из 100 ламп контроллер подаст аварийный  сигнал в диспетчерскую при выходе из строя трех ламп.
	Все датчики подключаются без нарушения существующей проводки (датчики трансформаторного типа), что приводит к быстрой и удобной  установке системы управления даже на устаревшие сети уличного освещения.
	Способность контроллеров Autolog к удаленному программированию позволяет оперативно модифицировать программное обеспечение для его отладки.

 

   По результатам опытной эксплуатации муниципальные образования Финляндии планируют закупку системы управления наружным освещением в объемах до 800-1000 удаленных блоков в год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Эволюция освещения:  энергосберегающие светильники  на полупроводниковых источниках  света

 

   Светодиоды являются полупроводниковыми приборами, преобразующими электрический ток непосредственно в световое излучение, при этом они характеризуются низким энергопотреблением, а значит, обладают хорошим потенциалом в области энергосбережения.

   До настоящего времени одним из существенных препятствий на пути массового внедрения светодиодов в освещении была их высокая стоимость по сравнению с традиционными источниками света. Однако, постепенное удешевление и повышение технических характеристик светодиодных изделий, а также насущная необходимость снижения энергопотребления, позволяют уже сегодня применять эти энергосберегающие технологии.

   В различных российских регионах уже созданы пилотные проекты по использованию светодиодного освещения в городском хозяйстве и в целом этот опыт оценивается как положительный. Также, безусловно, оправданным является замена ламп накаливания в общем освещении и неоновых ламп в рекламе на светодиоды.

Область применения светодиодных прожекторов:

Подсветка зданий, домов и других объектов архитектуры (особенно художественная подсветка);

 

- Подсветка рекламных конструкций;

- Освещение пешеходных переходов;

- Освещение мостов, туннелей и других, сложных для замены ламп объектов;

 

- Аварийное энергосберегающее освещение.

   Российское массовое производство готовых светодиодных светильников находится в стадии становления (так, например, госкорпорация Роснано собирается инвестировать значительные средства в развитие этой технологии на отечественных предприятиях). Но уже сейчас российские фирмы предлагают на рынке изделия, созданные с помощью иностранных комплектующих. В России пока нет единой методики измерения параметров этих изделий, поэтому качество и надежность работы светодиодных светильников значительно зависит от поставщиков.

Рассмотрим основные отличия  новой - светодиодной технологии освещения  от ламповой:

   Известно, что почти все лампы, традиционно используемые в уличных светильниках, дают излучение в радиусе 360о. Эти лампы расходуют 80% энергии на собственный нагрев. Светильники с такими лампами имеют рефлекторы для создания необходимой направленности излучения, где теряется порядка 35% светового потока, за счёт потерь света излучаемого в рефлектор.

   Часто встречающееся последнее время техническое перевооружение светильников путём замены ламп ДРЛ на лампы ДНаТ или ДНаЗ при их аналогичной мощности и заявленной высокой экономичности, не приводит к реальной экономии электроэнергии.                         Так, при включении новой лампы ДНаТ или ДНаЗ освещённость увеличивается, превышая нормативную в 3-5 раз, что ведет к ослеплению водителей и пешеходов.