Енергозбереження в світлотехніці

Енергозбереження  в світлотехніці

Кожушко Г.М., доктор технічних наук

(Полтавський університет  споживчої кооперації України)

Технічний процес зробив людину незалежною від природного світла. Уже давно штучне освітлення стало невід'ємною частиною й  істотним елементом нашого життя. Жодна сфера людської діяльності сьогодні не може обходитися без штучного освітлення і з кожним роком, з розвитком цивілізації, споживається усе більше світлової енергії.

У глобальному  масштабі електроенергія, що йде на освітлення, розподіляється приблизно в такий спосіб: 28% - житловий сектор, 48% - сектор обслуговування, 16% - промисловий сектор, 8% - вуличний та інші види освітлення.

В індустріальних країнах витрати електроенергії, що йде на освітлення, коливаються  в діапазоні від 5 до 15%, у той час, як у країнах, що розвиваються, цей показник доходить до 85%.

В Україні споживається близько 180 млрд. кВт·год. електроенергії. Якщо прийняти, що частка споживаної електроенергії на освітлення в Україні складає 15%, то річне споживання складе 27 млрд. кВт·год. Це річне споживання електроенергії п'яти таких областей, як, наприклад, Полтавська (близько 6,0 млрд. кВт·год.).

Україна, слід зазначити, по виробництву електроенергії на душу населення знаходиться на рівні  економічно розвитих країн, а от споживання електроенергії вкрай неефективне. По оцінках фахівців, витрачається до 50% «зайвої» електроенергії. Неефективно витрачається електроенергія і на освітлення – більш 15%. При значно більших обсягах виробництва світлової енергії на душу населення (у 2-3 рази!!!) в економічно розвитих країнах для цих цілей споживається істотно менша кількість електроенергії. Це відбувається, насамперед, тому, що в Україні ще мало використовуються енергоекономічні джерела світла. В табл. 1 приведені питомі показники виробництва і споживання світлової енергії і енергоекономічних розрядних ламп. В табл. 2 приведені основні характеристики сучасних джерел світла, а в табл. 3 – теоретично можливі світлові віддачі при перетворенні електричної енергії в світлову. Очевидно, що головним джерелом економії електроенергії в Україні на найближчий час повинна стати заміна малоефективних ламп розжарювання і світильників на більш енергоекономічні.

Досвід європейських країн, США, Китаю показує, що для  максимального підвищення ефективності розвитку енергозберігаючого освітлення необхідне активне втручання держави, незважаючи на те, що економіка функціонує в умовах вільного ринку.

У багатьох країнах  формуються і реалізуються спеціальні програми енергозбереження й екології в області освітлення, що є або самостійним, або частиною загальних програм по ефективному використанню енергоресурсів.

Загальним для  всіх програм засобом досягнення зниження енергоспоживання (на 30-50% за 5-7 років) при збереженні якості і  кількості висвітлення є найширше використання сучасних засобів освітлення: світлових приладів із КЛЛ і ЛЛ типу Т5, електронних ПРА, НЛВТ, МГЛ, світлодіодів і ін.

Загальними  є й основні методи вирішення  задачі:

• перегляд на світлотехнічні вироби і норм проектування освітлювальних установок. Зокрема шляхом введення в норми проектування граничних енергетичних показників (Вт/м²);
• введення контролю якості виробів через сертифікацію; присвоєнню спеціальних знаків енергоефективності, що дають право на пільгові податки; експертизу всіх нових проектів (і реконструйованих) на енергоефективність, особливо державного підпорядкування;
• широкий міжнародний обмін досвідом, встановлення нагород і призів за вищі досягнення й ін.;
• видання урядами спеціальних директив, спрямованих на підвищення ефективності використання електроенергії.

Наприклад, Європейський Парламент видав директиву, у  якій сформульовані енергозберігаючі вимоги до баластів для люмінесцентних ламп. З однієї сторони виконана класифікація ПРА з точки зору енергоспоживання (класи А, В, С и Д), а з іншого боку – установлений порядок зняття з виробництва і споживання електромагнітних баластів (Д, С, В). Таким чином, у недалекому майбутньому країнами Євросоюзу для люмінесцентних ламп будуть випускатися тільки електронні ПРА. При цьому найбільш перспективними з енергетичної і світлотехнічної точок зору є комплект «люмінесцентна лампа Т5 – ЕПРА».

Слід зазначити, що через відсутність в Україні  державної політики в області  освітлення відбувається наповнення вітчизняного ринку енергозатратною продукцією. Це, в першу чергу, і визначає досить низький технічний рівень і енергетичну ефективність освітлення в країні.

Основні причини  такого положення:

• недооцінка ролі енергоефективного освітлення на державному рівні, керівниками підприємств і організацій, а також населення в цілому;
• висока вартість високоякісних сучасних засобів освітлення і досить низка вартість енергозатратних світлотехнічних виробів;
• недоліком політичних заходів спрямованих на розвиток виробництва і впровадження в експлуатацію енергоефективних засобів освітлення), відсутністю правил і стандартів для керування якістю й ефективністю продукції.

Показово як вирішується проблема енергоекономічного освітлення в Китаї. Державною економічною  і торговельною комісією була розроблена Програма «Зелене світло Китаю». Для кардинального рішення задач цій програмі був доданий вищий державний статус і організований «виконавча команда» для керування в яку ввійшли провідні спеціалісти міністерств, промисловості, академій і т.д. Була введена система постійного вибіркового контролю якості продукції і моніторинг якості; організовані спеціалізовані випробувальні центри; затверджена система штрафів за порушення стандартів; прийнята система заохочення за використання енергоефективної техніки; створені демонстраційні об'єкти для широкого показу енергоефективних рішень і т.д.

Результати дії програми за 10 років: різке збільшення виробництва  енергоефективних джерел світла (КЛЛ  – у 10 разів, МГЛ – у 8,3 рази). Китай  сьогодні робить більш 70% світового  обсягу КЛЛ. У підсумку реалізації програми знижена на 9 ГВт загальна потужність світильників і отримана економія електроенергії більш 45 млрд. кВт·год при поліпшенні якості освітлення.

Спираючись на досвід країн, що досягли  значних успіхів по зниженню споживання енергоресурсів на освітлення варто виробити державну політику, що повинна передбачати:

1. Розробку світлотехнічних норм, що будуть не тільки рекомендаційними, але і директивними. Норми повинні містити вимоги до величини питомої встановленої потужності освітлювальних установок для різних типів будинків – промислових, торговельних, суспільних, житлових і т.д. Реалізувати їхній можна буде при новому будівництві, реконструкції і навіть при продажі будинків.
2. Розробку системи стандартів, у яких будуть регламентовані вихідні робочі характеристики світлотехнічних виробів, а також норми енергоефективності освітлювальних установок. Стандарти повинні періодично переглядатися з метою одержання максимальної ефективності. Нові вимоги будуть приводити до впровадження нових виробів.
3. Розробку правил проектування і реконструкції з метою доведення споруджуваних і будинків, які реконструюються до енергоекономічних норм. Правила повинні передбачати здійснення початкового енергетичного аудита будинків.
4. Енергетичне планування й аудит. Ці акції повинні передбачити розробки стратегічних енергозберігаючих програм і незалежну їхню експертизу, експертизу проектів з урахуванням проблем світлотехніки, регулярне статистичне обстеження промислових, суспільних і житлових будинків.
5. Планування і фінансування перспективних науково-технічних розробок в області енергоефективного освітлення, надання фінансової підтримки підприємствам, що впроваджують нові технології.
6. Розробку системи стимулювання (у тому числі і систему дотування) упровадження енергоекономічного освітлення в житловому секторі.

Як обстоять справи по розвитку енергозберігаючих  технологій в області освітлення в Україні?

Слід зазначити, що в Україні доступні сучасні  засоби освітлення – енергоекономічні лампи, світлові прилади, ПРА, засоби керування освітленням і ін. Незважаючи а те, що вітчизняний асортимент засобів освітлення обмежений, ринок наповняється імпортними виробами.

До числа  реальних заходів підвищення енергоефективності освітлювальних установок (ОУ) і, відповідно, зниження викидів СО₂  під час роботи теплоелектростанцій відносяться насамперед:

1. широке впровадження в ОУ жилих і суспільних будинків енергоефективних КЛЛ замість ЛР;
2. перехід в ОУ промислових і суспільних будинках на освітлювальні прилади (ОП) з лінійними люмінесцентними лампами (ЛЛ) нового покоління в колбах діаметром 16 мм (типу Т5) з високою світловою віддачею до (105 лм/Вт);
3. використання електронних пускорегулюючих апаратів (ЕПРА) замість електромагнітних у світильниках з ЛЛ і КЛЛ;
4. автоматизований контроль і керування освітленням в залежності від інтенсивності природного світла або за допомогою датчиків присутності;
5. більш ефективне використання природного освітлення за рахунок застосування активних світлоперерозподіляючих елементів на світлопройомах (як бічних, так і стельових).

 

За результатами аналізу цих рекомендацій цікаво зробити оцінки гіпотетичної економії ЕЕ, яку можна одержати з урахуванням  прогнозованої зміни рівня освітленості і за умови удосконалювання тільки одного з засобів або способів освітлення. Оцінка можливої економії ЕЕ приведена в табл. 4.

З таблиці видно, що максимальна гіпотетична економія ЕЕ при одночасній реалізації всіх умов (з обліком їх неповної адитивності) може досягти 50%. При цьому найбільш ефективними шляхами є розширення виробництва й областей застосування розрядних ламп, особливо КЛЛ. На друге місце можна поставити раціональне використання природного світла і систем керування освітленням.

В таблиці 5 приведені  дані по оцінці реальних можливостей  економії електроенергії за рахунок  вдосконалених засобів та способів освітлення.

Що потрібно почати для поліпшення ситуації по розвитку ефективного освітлення в  Україні?

Я вважаю, що Україні  немає необхідності винаходити свій оригінальний шлях підвищення енергоефективності в області освітлення. Існує світовий досвід, і його необхідно використовувати. Необхідно розробити програму енергоекономічного освітлення з використанням досвіду США, Китаю, Польщі й інших країн. Перше, що необхідно зробити в рамках цієї програми (а може, це необхідно зробити ще раніш – починати прямо зараз!), - це провести обстеження освітлювальних установок на різних об'єктах (статистичними методами), оцінити стан де по освітленню в різних областях, оцінити парк світильників, обсяги споживання електроенергії на освітлення, виявити основні резерви економії і визначити, виходячи з отриманих даних, пріоритетні напрямки.

 

 

Таблиця 1

Питомі показники  виробництва і споживання світлової  енергії і розрядних ламп

Назва показника	Одиниця виміру	Україна	Передові  країни світу
Виробництво світлової енергії на душу населення		30	85
Витрати електроенергії на виробництво  1 Млм·год світлової  енергії	кВт·год	36	20
Частина світлової енергії, що виробляється енергоекономічними розрядними лампами	%	45	80-90
Споживання на душу населення люмінесцентних ламп	Шт/чол·рік	0,35	1,6
Споживання на душу населення  високоінтенсивних розрядних ламп високого тиску	Шт/чол·рік	0,03	0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2

Параметри сучасних джерел світла для загального освітлення

Тип ламп	Р, Вт	h, лм/Вт	Ra	Ткол, К	t, год
ЛР (230 В)	15-200	10-15	100	2400-2700	1000
ГЛР	20-50	До 30	100	3000	4000
ЛЛ Т5	14-35	92-104	80	2700 3000 4000 6000	2000
КЛЛ	5-57	До 75	80		8000-15000
МГЛ	35-3500	До 100	80 90	3000 4200 6000	До 15000
НЛВТ	50-1000	До 150	20	2000	До 32000
Світлодіоди	До 0,2 до 1	До 20 (білий.) до 50 (кол.)	80	6000	100000