Нэктоника

"Энергосберегающие светильники на полупроводниковых источниках света"

За последние несколько лет вопросы энергосбережения приобрели в России особую актуальность. Так за последние годы выпущен целый ряд документов федерального уровня, регламентирующих деятельность в области энергосбережения. Наиболее важные из них следующие: Федеральный закон "Об энергосбережении" (1996г.), Федеральная целевая программа "Энергосбережение России" (1998г.), "Энергетическая стратегия России на период до 2020 г." (2000г.), Федеральная программа "Энергоэффективная экономика на период 2002–2005 гг. и на перспективу до 2010 г." (2001) и пр. Перечисленными документами предусмотрены, в частности, меры по созданию региональных законов об энергосбережении, а также региональных и отраслевых программ энергосбережения, по энергоаудиту, по стимулированию энергосберегающих мероприятий.

      Различные экспертные оценки показывают, что Россия обладает гигантским потенциалом энергосбережения — более 40 % от общего энергопотребления. Одна треть потенциала сосредоточена в отраслях ТЭК, другая треть — в промышленности и стройиндустрии, и четверть — в ЖКХ. И при этом Россия признается одной из самых энергонеэффективных стран мира…

Снижение энергопотребления в свою очередь влияет на экологическую ситуацию – уменьшение парникового эффекта вследствие меньшей нагрузки на электростанции; опять же применительно к светодиодной технологии это значительное снижение нагрева окружающей среды, как при изготовлении светильника, так и при его эксплуатации из-за принципиально другой природы света. Напомним, что результатом выполнения Киотского протокола подписавшими его государствами в 2008-2012 годах должно стать сокращение объема выбросов парниковых газов в атмосферу.

28 мая 2007 г. принято Постановление Правительства РФ № 332 "О порядке утверждения и проверки хода реализации проектов, осуществляемых в соответствии со статьей 6 Киотского протокола к Рамочной конвенции ООН об изменении климата".

       Одним из самых существенных проектов в этой области является запрет на производство ламп, сама технология производства которых сопровождается обильными выбросами парниковых газов.
        Эти меры совместно с повышением доли возобновляемых источников энергии, по оценкам Еврокомиссии, позволят ЕС сократить к 2020 году выбросы углекислого газа (по мнению большинства экспертов, именно рост концентрации этого газа в атмосфере является одной из главных причин глобального изменения климата) на 20% по сравнению с уровнем 1990 года. ЕС готов пойти и на более серьезное сокращение выбросов – до 30%, в том случае, если на меры по энергосбережению и развитию альтернативной энергетики согласятся остальные крупнейшие экономики, – в частности, США, Япония, Китай и Индия.

Однако, понимая масштабы использования ламп, эти меры вводятся в наиболее ответственных странах поэтапно и постепенно:

-         в Великобритании уже в 2009 году будет запрещено производство и использование традиционных ламп накаливания.

-         Калифорния может стать первым американским штатом, в котором будет официально запрещено использование ламп накаливания к 2012 году.

-         Австралийские власти запретили в стране использование ламп накаливания. Полностью от ламп накаливания Австралия планирует отказаться к 2010 году. По данным министра по вопросам окружающей среды и водным ресурсам Малькольма Тернбулла (Malcolm Turnbull), к 2012 году этот шаг может обеспечить стране снижение выбросов парниковых газов на четыре миллиона тонн.

-         Руководители стран Евросоюза 13 марта 2007 договорились об обязательном развитии мер энергосбережения. Среди таких мер — запрет на использование ламп накаливания с 2010 года. В течение ближайших 14 лет Евросоюз собирается повысить энергоэффективность на 20%. Сочетание различных мер, по оценкам Еврокомиссии, позволит ЕС сократить к 2020 году выбросы углекислого газа (по мнению большинства экспертов, именно рост концентрации этого газа в атмосфере является одной из главных причин глобального изменения климата) на 20% по сравнению с уровнем 1990 года. ЕС готов пойти и на более серьезное сокращение выбросов – до 30%, в том случае, если на меры по энергосбережению и развитию альтернативной энергетики согласятся остальные крупнейшие экономики, – в частности, США, Япония, Китай и Индия.

В последнее время в России, да и во всем мире, все определеннее берется курс на энергосбережение, на развитие инноваций в этой сфере. Все чаще об этом заявляет Президент страны и его ближайшее окружение. Экономить так или иначе приходится, т.к. рост потребления энергии резко обгоняет ввод новых мощностей в электроэнергетике. Если не исправить эту диспропорцию, то о сколько-нибудь серьезном росте ВВП можно надолго забыть. Ведь электростанции, построенные, в основном, в советские годы, работают на пределе. И уже вскоре речь может зайти о жестоком энергетическом кризисе.

Крупномасштабное (в масштабах страны или хотя бы региона) внедрение энергосберегающих светодиодных светильников для освещения городов и сельских поселений позволит не только значительно сократить дефицит электроэнергии, но и серьезно экономить на продлении срока службы электросетей за счет того, что светодиодным светильникам достаточно тока не более 0,6А, тогда как светильникам с газоразрядными лампами требуется питающий ток 2,1-2,2А, а пусковой 4,5А.

Применение энергосберегающих светильников позволит сберечь и перенаправить на другие нужды высвободившиеся средства и мощности за счет экономии электроэнергии, мощностей; первоначальное строительство светоточек на улицах с трех и четырех полосным движением станет в полтора раза дешевле за счет возможности применения специальной оптики и установки опор с одной стороны дороги, отсутствие затрат на эксплуатацию и утилизацию на сроки в четыре раза превышающие жизненный цикл ламповых технологий.    

Давно известно: сбережение энергии всегда обходится и экономике, и экологии в разы дешевле, нежели экстенсивный путь — наращивание ее производства, строительство новых электростанций, для которых требуется добывать все больше топлива, строить шахты и т.д.

Согласно прогнозу Минпромэнерго на 2010 год, электростанции страны будут выдавать до 181,8 ГВт электроэнергии. В то же время реальный спрос на электроэнергию превысит предложение, составив 189,6 ГВт в «минимальном» сценарии и 203,7 ГВт в сценарии «постиндустриального перехода». При этом энергетики обещают угнаться за ростом потребностей в электроэнергии не раньше 2015-2020 годов. До этого же Россия будет испытывать энергетический голод.

Как сказал глава департамента экономической политики РАО «ЕЭС России» Игорь Кожуховский, через 12 лет траты населения на электроэнергию могут составить существенную часть расходов, а энергохолдинг прогнозирует рост цен на электроэнергию в среднем по России почти в три раза к 2020 году. Это произойдет на фоне масштабных инвестпрограмм и ввода новых экологических требований. Главными факторами, которые повлияют на этот процесс, станут опережающие темпы роста цен на топливо, в первую очередь на газ. По его словам, в 2008 году вырастет конкурентоспособность угля как вида топлива для угольной электроэнергетики. «При превышении цены на газ в 1,3 раза наступает точка перелома, когда уголь становится более привлекательным топливом. Мы считаем, что это наступит уже в следующем году», — заявил менеджер. Как напомнил г-н Кожуховский, в структуре топливного баланса электроэнергетики рост доли угольной электроэнергетики к 2020 году предполагается с 25 до 38%, рост потребления — со 130 до 289 млн т угля. Драйвером взлета цен на электроэнергию послужат и новые экологические требования, которые принудят генкомпании вводить иные технологии для снижения вредных выбросов. Эксперты не только соглашаются с энергетиками, но и считают их прогнозы слишком консервативными.

Директор департамента структурной и тарифной политики в естественных монополиях Минпромэнерго Вяче­слав Кравченко, выступая на энергетическом форуме «ТЭК России в XXI веке», отметил, что изменение в стоимости электроэнергии в разных ценовых зонах будет примерно одинаковым. В частности, в Северо-Западном регионе цена 1 кВт ч вырастет с 3,36 до 7—8 центов, в Центральном регионе — с 3,8 до 7—8 центов, на Урале — с 2,8 до 6,5—7 центов, на Дальнем Востоке — с 5,2 до 7,5 цента.

Такое изменение стоимости электроэнергии учтено в генеральной стратегии развития отрасли до 2020 года, разрабатываемой в настоящее время Мин­промэнерго.

По мнению старшего аналитика Альфа-банка Александра Корнилова, трехкратный рост цен к 2020 году выглядит вполне реалистичным.

 Тенденция роста цен на электроэнергию наблюдается по всему миру, и предполагаемая либерализация российского энергорынка к 2012 году может способствовать более высоким темпам роста цен на энергорынке. Таким образом внутренние цены на газ предполагается увеличивать более чем на 25% в год, начиная со следующего года. В результате уже к 2015 году внутри страны они могут вырасти более чем в четыре раза.

В связи с тем, что 40% всей электроэнергии производится на газе, влияние растущих цен на газ на энергорынок будет очень существенным. Сейчас электроэнергия в России очень дешевая: на скандинав­ском энергорынке NordPool оптовые цены на электроэнергию в полтора раза выше цен в Европейской России, в Западной Европе цены на электроэнергию в два раза выше, в Италии — в четыре.

За рубежом в разработку энергосберегающей тематики вкладываются целые состояния. В Китае в 2006 году принята масштабная программа по поддержке частного бизнеса, занимающегося разработкой светодиодных проектов, она обойдется казне в 754 млн.$. Там подсчитали: если сменить лишь треть имеющихся в стране ламп и светильников, будет сэкономлена мощность, которую вырабатывает крупнейшая в мире АЭС. Игра стоит свеч. В США на аналогичную программу до 2011 года правительство выделяет около 1 млрд.$. Нам о таких вложениях приходится лишь мечтать.

И это притом, что в стандартном расчете мы учитываем лишь прямую экономию, а совокупность косвенных показателей, таких как снижение энергодефицита, уменьшение объемов нового строительства, уменьшение потребления кабельно-проводниковой продукции и т.д., дают эффект который реально сокращает 2-3х летний срок окупаемости светодиодных светильников, как минимум в половину.

Макроэкономические выгоды использования светодиодных светильников:

1.  Увеличение освещенности за счет увеличения количества светильников на существующих мощностях и кабельных трассах;

Т.к. 80% информации человек получает через органы зрения, зрительный комфорт напрямую зависит от степени освещенности. Качественная световая среда - создает зону безопасности и визуального комфорта. Каждому знакома смена чувства тревоги и напряжения на уверенность и чувство защищенности при выходе из неосвещенного переулка на освещенную улицу. Статистика однозначно свидетельствует, что в районах с хорошим уровнем освещенности число преступлений в темное время суток значительно ниже, чем в районах с уровнем освещенности ниже норм и тем более, где освещение вообще отсутствует.

2.  Уменьшение сечения кабеля или мощностная разгрузка существующего;

На данный момент значительная часть электрических сетей России обветшала, и уменьшение нагрузки существенно увеличит их срок службы.

3. Отсутствие необходимости постройки дополнительной электрической подстанции, перераспределение существующей высвободившейся мощности на другие потребности (на сегодняшний момент, заявленный дефицит электроэнергии в России составляет около 50 млрд. кВт, что равняется примерно 5% годового прироста ВВП страны);

4.  При отсутствии необходимости в высвободившейся энергии ГРЭС может снизить свою производительность в 2 и более раз, а сэкономленное таким образом сырье возможно экспортировать.

Особенно остро вопрос энергопотребления для освещения стоит при строительстве и вводе в эксплуатацию новых объектов. В целом, для поселения с численностью 100 000 человек требуется порядка 9 000 светоточек. При замене считающихся энергосберегающими светильников с натриевыми лампами на светодиодные получаем экономию электроэнергии до 3 ГВт в год, а это не только снижение затрат на подключение (плата за выделение мощности), но и возможность использования кабелей меньшего сечения и т.д.

Светодиодный светильник — это полупроводниковый прибор, преобра­зующий электрический ток в световое излучение. В светодиодном светильнике, в отличие от лампы накаливания или люми­несцентной лампы, электрический ток преобразуется не­посредственно в световое излучение, со значительно меньшими потерями на образующиеся тепло. Светоди­одный светильник излучает в узкой части спектра, его цвет чист, что особенно ценят дизайнеры, а ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, как правило, отсутствуют. Светодиодный светильник механически про­чен и исключительно надежен, его срок службы достигает 100 тысяч часов, что почти в 100 раз больше, чем у лампы накаливания, и в 5 — 10 раз больше, чем у газоразрядной. Наконец, светодиод — низко­вольтный электроприбор, а стало быть, безопасный.

Технология светодиодов дает более чем трехкратную экономию электроэнергии и не требует затрат на обслуживание по сравнению с обычными осветительными системами и приборами. Экономичность и энергосбережение при использовании светодиодных светильников для освещения улиц позволит полностью переоснастить улицы городов на  новый источник света, близкий к натуральному.

Основные отличия светодиодной технологии освещения от ламповой:

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.

На практике зафиксировано значительное снижение светового потока ламп ДНаТ, ДНаЗ в процессе их эксплуатации. Снижение светового потока достигает 40-60% от показателей новой лампы. Причем наибольшая скорость спада светового потока наблюдается в первые 100-200 часов эксплуатации лампы, т.е. в течение первого месяца работы. Основываясь на данной особенности работы ламп ДНаТ, ДНаЗ, в различной литературе рекомендуют производить их замену еще до выхода их из строя через 4-6 месяцев (по данным различных источников). Т.о. реальный срок жизни этих ламп определен 4-6 месяцами.

Светодиодный светильник создает освещенность с более высокой контрастностью (в 400! раз выше чем у газоразрядных ламп), что улучшает качество освещения объекта.

Сегодня для освещения улиц и дорог наиболее широко используются лампы ДРЛ, ДНаТ, ДНаЗ, обладающие узким спектром излучения, который не обеспечивает приемлемой цветопередачи. Их свет имеет характерную желтую окраску, что является существенным недостатком ламп этого класса.

Многие исследования показали, что белый свет имеет преимущества перед другим освещением:

- улучшает ночное видение на от 40 до 100% относительно освещения другого спектра;

- улучшает цветовое восприятие (цветопередачу), что в свою очередь увеличивает контраст изображения и восприятия глубины пространства.

Практический опыт показал , что по мере старения некоторые натриевые лампы начинают «мигать», т.е. лампа включается, разогревается как обычно, потом вдруг гаснет и через минуту все повторяется. Если своевременно не поменять лампу, а реально это не всегда удается, приходится «любоваться» этим эффектом долгое время.

Указанные неблагоприятные факторы особенно начинают сказываться при минусовых температурах. И лампу, которая летом еще могла бы светить, в наиболее неудобный для проведения ремонтных работ период - зимой, необходимо менять на новую.

Отслужившую лампу необходимо отправить на утилизацию, что требует дополнительных денежных затрат. Утечка ртути или других газов из лампы при ее повреждении приведет к возникновению экологических проблем (негативное влияние на здоровье людей, загрязнение окружающей среды и т.п.). Так, любая ртутная лампа содержит до 100 мг сильнодействующего вещества - паров ртути. Предельно допустимая концентрация этих паров в населенном пункте равняется 0,0003 мг/м2. можно отметить, что эта опасная проблема остается, если возникает бой ламп при транспортировке и эксплуатации.

Напомним, ртуть это самый ядовитый тяжелый металл, она токсична в любой форме. При вдыхании ртутные пары адсорбируются в мозге и почках, а также вызывают разрушение легких и желудочно-кишечного тракта. Даже давние ртутные загрязнения опасны, поскольку ртуть может испаряться годами, нанося непоправимый вред здоровью человека.

Кстати, бытует неверное мнение о том, что современная лампа ДНаТ является экологически чистой, так как в ней используется натрий. В техническом описании подобной лампы, например SON - T Comfort Pro указано, что ее горелка содержит натриево-ртутную амальгаму и ксенон для зажигания разряда.

Светодиодные светильники являются экологически чистыми и не требуют специальных условий по обслуживанию и утилизации. Срок их службы значительно превышает существующие аналоги (срок непрерывной работы светильника не менее 80 тыс. часов, что эквивалентно 25 годам эксплуатации, при 10 часовой работе в день). При чем, это не срок когда светодиод выходит из строя, а примерно в это время снижение его светового потока достигнет 50%.

Имеются и другие экономические выгоды. Так, известно, что в ночное время, для дополнительной экономии электроэнергии, допускается снижение освещённости улиц в два раза (пункт 7.44 СНиП 23-05-95). Светодиодные светильники позволяют регулировать освещённость снижением питающего напряжения (традиционные светильники на газоразрядных лампах этого не допускают, при снижении напряжения они выключатся). Наличие переключателя потребляемой мощности на подстанции позволяет, без расширения номенклатуры светильников, получать различные нормы освещённости в соответствии со СНиП 23-05-95.

Кроме того, при оценке экономии электроэнергии необходимо учитывать потери на проводах линий питания светильников. Потребляемый лампами ДРЛ и ДНаЗ ток составляет 2.1-2.2А, потребляемый ток светодиодного светильника составляет 0.6-0.9А в зависимости от режима работы. Таким образом, рассеиваемая на проводах питания мощность уменьшается в 4-9 раз.

Итак, подводя итог можно выделить основные ВЫГОДЫ от внедрения светодиодных светильников:

1. экономия электроэнергии до 70% – позволяет перераспределить высвободившуюся энергию в «узкие» места и на другие нужды;

2. отсутствие затрат на обслуживание и срок службы 25 лет – позволяет первые 3 года экономить, а следующие 22 – получать реальную прибыль;

3. экологическая безопасность – позволяет исключить затраты на специальную утилизацию и сохранить окружающую среду;

4. безопасность движения и сохранение жизней – обеспечивается лучшей видимостью и восприятием глубины пространства за счет бóльшей контрастности (в 400 раз), отсутствие слепящего эффекта за счет, специально сформированного угла светового потока;

5. сохранение электросетей – за счет низких питающих токов (0,6-0,9А) и отсутствия пусковых;

6. стабильное освещение в зимний период – обеспечивается отсутствием проблем с включением, характерными для всех газоразрядных ламп;

7. реальная поддержка программ Президента по внедрению энергоэффективности и энергосбережению .

С 2007 года НПО НЭТО на собственной производственной базе выпускает экологически чистые энергосберегающие светильники с использованием испускающих кристаллов Американской компании Semileds .

Торговый Дом НЭКТОНИКА, реализация светодиодных светильников производства НПО НЭТО www.nectonika.ru