Новейшие технологии в освещении. Аналитика и перспективы

Эффект от внедрения:
-для объекта : снижение стоимости киловатт/часа за счет снижения омических потерь в проводах;
-для муниципального образования : снижение (в несколько раз) капитальных затрат на прокладку линий электропередач, особенно для кабельных линий; экономия (в несколько раз) цветных металлов; снижение затрат на эксплуатацию; исключение аварий, вследствие отсутствия короткого замыкания в проводах, в том числе и за счет опасных погодных явлений (сильный ветер, наледь и др.); снижение уровня энергопотребления за счет уменьшения потерь энергии в проводах. .
Объекты внедрения: Системы освещения , Промышленность , Насосные станции , Подстанции, электрические сети .

В.М. Угаров, генеральный директор, ЗАО «РезонансЭнерго», г. Москва

Предлагаемое решение

Разработана экономичная пожаробезопасная резонансная система электроосвещения с использованием сверхярких светодиодов и люминесцентных ламп. Однопроводная резонансная высокочастотная электрическая система используется в качестве источника энергии. Использование провода или кабеля с одной тонкой жилой позволяет сократить расход цветных металлов, уменьшить капитальные затраты на осветительные сети, исключить возможность короткого замыкания в линиях и хищение кабелей и проводов. Резонансная система питания может найти применение для экономичного энергосберегающего освещения жилых и производственных зданий, а также для освещения сельских населенных пунктов, дорог и улиц.

Однопроводниковые линии позволяют передать электрическую энергию на б́ольшие расстояния, по сравнению с традиционными, уменьшить потери в линии электропередачи, исключить аварии на линии, связанные с погодными явлениями, получить экономию цветных металлов. От однопроводниковой линии можно питать потребителей от одного генератора, для этого достаточно к линии (3) присоединить обратных преобразователей состоящих из резонансного трансформатора (4), выпрямителя (5) и преобразователя со стандартным выходным напряжением (6) (рис. 1).

Линия электропередачи может быть воздушная, кабельная (проложенная в земле) или может просто лежать на поверхности земли. В качестве воздушной линии можно использовать имеющиеся линии электропередачи.

Система с электропитанием по одному проводу в резонансном режиме предназначена для освещения больших помещений, интерьеров подземных и наземных сооружений, вокзалов, железнодорожных станций, выставочных павильонов, вагонов, освещение жилых, спортивных, промышленных, железнодорожных и сельскохозяйственных объектов и помещений, удаленных улиц и железнодорожных станций.

Использование одиночного проводника в качестве волновода для передачи электромагнитной энергии на высокой частоте основаны на свойстве разомкнутой линии индуцировать на поверхности проводника электрические заряды, благодаря которым осуществляется передача электрической энергии.

Традиционная система уличного (рис. 2) освещения большой протяженностью состоит из 3-х фазной высоковольтной линии электропередачи (1) напряжением 6-10 кВ, нескольких трансформаторных подстанций (2) 6-10/0,4 кВ, участков 3-х фазной низковольтной линии (3) протяженностью до 2-3 км и фонарей на газоразрядных лампах с дроссельным питанием. Дроссельное питание, как правило, имеет cosφ равный 0,4-0,55, что увеличивает потребляемый ток в трансформаторах и линии электропередачи, что в свою очередь требует увеличение сечения проводов или установки индивидуальных компенсаторов реактивной мощности.

Таким образом, параллельно линии освещения должны быть протянуты 6 силовых проводов (3-высоковольтных и 3 низковольтных), не считая нулевых и заземляющих.

Резонансная система уличного освещения (рис. 3) состоит из одной трансформаторной подстанции (5) 6-10/0,4-0,6 кВ, преобразователя частоты (6), резонансного трансформатора (7), однопроводниковой линии (8) и фонарей (9) с обратными преобразователями.

Система работает следующим образом. Напряжение источника электрической энергии, подводимое к преобразователю напряжения, преобразуется в повышенное напряжение высокой частоты, и подается на однопроводную линию. К однопроводной линии подсоединены фонари. Лампы могут быть применены компактные люминесцентные или светодиодные.

Например, для линии освещения со стандартной системой питания мощностью 20 кВт, протяженностью 6 км, необходимо:

3-х фазная линия электропередачи с напряжением 6-10 кВ, длиной 3 км с минимальным сечением 70 кв.мм х 3 (на отпайках, в линиях 6-10 кВ, допускается минимальное сечение 35 мм2);
трансформаторная подстанция 6-10/0,4, мощностью 25 кВа (при cosφ=0,9);
две 3-х фазные низковольтные линии электропередачи с напряжением 0,4 кВ, длиной 3000 м, сечением 150 кв.мм х 3, при потерях напряжения до 8 %;
фонари с дроссельным балластом (0,9 кг меди в каждом) и компенсаторами реактивной мощности;
натриевые или дуговые ртутные лампы.

Для линии освещения с резонансным питанием мощностью 20 кВт, протяженностью 6 км, необходимо:

трансформатор 6-10/0.4-0.66, мощностью 25 кВА (при cosφ=0,9 и кпд преобразователя 0,9);
преобразователь частоты мощностью 20 кВт;
резонансный трансформатор (10 кг меди);
однопроводниковая линия электропередачи длиной 6 км, сечением 6мм2;
фонари с обратными преобразователями и электронными балластами (0,12 кг меди);
светодиодные или компактные люминесцентные лампы.

Система электроосвещения прошла апробацию на молодежном форумах «Селигер-2006» и «Селигер-2007» (рис. 4), показывалась на выставках «Архимед-2007», «Архимед-2008», Золотая Осень 2008 и др.

Во всероссийском научно-исследова-тельском светотехническом институте (ВНИСИ) разработана и запатентована система электрического освещения на основе светодиодных ламп с питанием от резонансной однопроводниковой линии.

Преимущества

Преимущества резонансных систем светодиодного освещения:

передача электрической энергии на большие расстояния без применения трансформаторных подстанций;
снижение капитальных затрат на электроснабжение;
уменьшение потерь в линии при передаче электроэнергии;
исключение аварий на линии, связанных с погодными явлениями;
принципиальное отсутствие коротких замыканий в проводах;
получение экономии цветных металлов;
улучшенная цветопередача;
экономия электроэнергии;
высокой срок службы - до 100 тыс. ч;
возможность плавного регулирования яркости.

Опыт внедрения

На основе апробации данной системы в птичнике ГУП ППЗ «Птичное» Россельхозакадемии (рис. 5) установлено:

в настоящее время клетки размером 1м х 2м при двух ярусном расположении освещаются двумя лампами накаливания мощностью по 60 Вт итого 120 Вт, данная система не позволяет равномерно освещать клетки всех ярусов (нижние клетки освещены хуже, 5 лк против 15 лк), таким образом, для освещения одной клетки при двух ярусной конструкции расходуется 40 Вт;
на одну птицеклетку размером 1м х 2 м достаточно 2-х светодиодных ламп мощностью по 1 Вт и одну светодиодную лампу мощностью 1 Вт для освещения прохода обслуживающего персонала, таким образом, для освещения одной клетки при двух ярусной конструкции расходуется 2,5 Вт;
светодиоды обеспечивают равномерное освещение внутри клетки независимо от яруса расположения клетки;
резонансная система электрического освещения на основе светодиодных ламп позволяет изготавливать регулируемое освещение внутри любой клетки в пределах 2-20 лк при неизменном спектре излучения (в то время как при изменении яркости ламп накаливания спектр излучения меняется);
срок службы светодиодных ламп составляет 50 тыс. ч (при уменьшении светового потока на 20 %), у ламп накаливания до 1 тыс. ч (замена 30% ежемесячно).

Полученные результаты производственной апробации разработанной однопроводной резонансной системы освещения на основе светодиодов с целью замены существующих линий освещения свидетельствуют о высокой эффективности и экономичности.

Нормы освещенности внутри клеток обеспечиваются при монтаже двух светодиодных ламп мощностью по 1 Вт снаружи клетки с разных сторон по диагонали.

Однопроводная резонансная система освещения может быть использована для замены существующей системы освещения.

Литература
1. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи электрической энергии, издание второе. Изд. ВИЭСХ, М., 2008.
2. Стребков Д.С., Юферев Л.Ю., Рощин О.А. Однопроводниковые системы электрического снабжения (освещения). Специализированная выставка «Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОПК» Сборник научных трудов и инженерных разработок. Москва 2008. С. 358-362.
3. Стребков Д.С., Некрасов А.И., Юферев Л.Ю., Рощин О.А. Резонансная система электрического освещения. Экология и сельскохозяйственная техника. Материалы 5-й международной научно-практической конференции 15-16 мая 2007 г. Том 3. Экологические аспекты производства продукции животноводства и электротехнологий. С-П 2007. С. 246-250

14.07.15

Современный рынок светотехники меняется вслед за возрастающими потребностями клиентов. Технологии, еще 3 года назад доступные только в hi-end сегменте, приходят на массовый рынок. Специалисты компании Тринова исследовали новинки 2015 года ведущих мировых производителей светотехники с целью выяснить, какие из трендов доминируют на рынке сейчас.

Ультратонкие светодиодные светильники

Один из главных трендов 2015 года продиктован стремлением производителей светотехники делать свои изделия тоньше, легче, элегантнее, а также экономить собственные ресурсы, снижая конечную стоимость изделия для потребителя. Европейская тенденция к экономии в сочетании передовыми достижениями в области дизайна и технологий рождает восхитительные решения.

Тонкий корпус потребовал целого ряда серьезных конструктивных изменений. В отличие от классических подвесных светильников, у сверхтонких подвесных светильников источник света расположен в боковых рамках корпуса, как это реализовано, например, в экранах современных смартфонов. Такое расположение источника света потребовало изменить способ доставки света, благодаря чему появились микропризматические светорассеиватели особой конструкции, прозрачные на вид, они обеспечивают достаточный световой поток благодаря прямому и отраженному свету.

Ультратонкий профиль;
Красивый внешний вид;
Экономичный и долговечный светодиодный источник света;
Простота монтажа;

TRILUX LATERALO PLUS - толщина профиля 14 мм.

TRILUX LATERALO RING - 15 мм.

RZB SIDELITE ECO - 12 мм.

Regent Dime LED - 25 мм.

Модульные светильники: новые возможности для светодизайна

Современные светильники модульной конструкции становятся все более разнообразными и функциональными. Главная идея, которая легла в основу модульных светильников — обеспечение свободной подстройки освещения под нужды и функции конкретного пространства. Подобные решения особенно актуальны для open space офисов и пространств, которые могут менять свое функциональное назначение.

ARTEMIDE GRAFA

Комбинируя модули разных размеров (в данном случае это модули 600х600 и 600х1200 мм) можно создавать особую конфигурацию системы освещения, повышая освещенность, изменять внутренний облик помещения. Отличная опция для продуманного дизайна освещения.

Принцип модульности лег также в основу многих современных уличных светильников. В этом случае один и тот же модуль - светодиод + оптика, встраивается в разные корпуса, что позволяет снизить цену приборов, сохраняя привлекательный дизайн и меняя функциональное назначение осветительного прибора. Например, светильник HESS с модулем LEVO может быть использован как для освещения автомагистралей, так и для освещения парковых зон - модуль просто вставляется в другой корпус на соответствующей опоре.

Преимущества для конечного потребителя:

Легкая система монтажа - нет пыльных и грязных работ, не нужно сверлить, монтировать, грунтовать и красить;
Нет необходимости останавливать функционирование объекта для изменения конфигурации системы освещения;
Затраты на обслуживание и монтаж минимальны;
Возможность создать уникальный дизайн освещения.

Дизайнерский свет становится доступнее

Современные светильники перестали быть лишь утилитарным прибором, обеспечивающим достаточный уровень освещенности в помещении. Светильники сейчас — неотъемлемая часть красивого и продуманного интерьера. Производители светотехники все чаще прибегают к использованию натуральных материалов при изготовлении осветительных приборов, дизайнеры фабрик стараются совместить эргономику, функциональность и превосходный внешний вид в одном устройстве.

Инженерам и дизайнерам немецкой фабрики RZB это удалось в полной мере. Этот светодиодный светильник получил массу восторженных отзывов от критиков и потребителей, а также стал победителем престижной международной премии в области дизайна REDDOT 2015 за лучший промышленный дизайн. Ультратонкий светодиодный подвесной светильник из муранского стекла ручной работы RZB SIDELITE ROUND является одновременно шедевром дизайнерской и инженерной мысли, а его стоимость не превышает стоимость обычных европейских светильников такого класса, но лишенных какой-либо изюминки в дизайне.

Преимущества для потребителей:

Экологичность изделий;
Светильники гармонично сочетаются с натуральными отделочными материалами;
Повышают класс помещения;
Остаются доступными.

Высокотехнологичная оптика активнее проникает в светотехнику

Кроме того, новые технологии обработки светорассеивателей позволяют повысить эффективность и светильников для внутреннего освещения. Немецкая компания Trilux преуспела в этом направлении, выпустив оригинальный светильник Lateralo Plus с микропризматическим рассеивателем BLGS - бинарной светорассеивающей системой, которая позволяет эффективно сочетать прямой и отраженный световой поток, не допуская бликов и теней на рабочих поверхностях, равномерно заливая светом все пространство.

Преимущества для потребителя:

Высокая эффективность;
Возможность получить четко направленный световой поток;
Возможность создать продуманный дизайн освещения;

Светодиоды развиваются экспоненциально

Современные светодиодные источники света становятся эффективнее, меньше, ярче и доступнее. Фабрики признаются, что производство не всегда успевает реагировать на обновления источников света, поколения которых иногда меняются по 2 раза в год. В скором времени на рынке появятся светодиоды, готовые прослужить более 100 000 часов, это значительно повысит окупаемость проектов на светодиодов и мы в праве ожидать их массовый приход в retail. Кроме того, светодиодные источники света становятся меньше, что позволит делать корпуса светильников еще тоньше и легче, не жертвуя при этом мощностью светового потока.

Какие новые тенденции светотехники ждут нас в будущем? Предлагайте свои варианты в комментариях!

Революционное развитие технологий в области наружного освещения позволяет существенно сократить энергопотребление за счет рационального управления, применения инновационных, перспективных энергосберегающих технологии с применением различных типов светильников.

В последние десятилетия проблема энергосбережения в области освещения становится все более актуальной из-за роста вероятности дефицита энергии. Общая доля мирового производства электроэнергии, затрачиваемая на освещение, доходит, по разным источникам до 20—30%, и значительная ее часть приходится на наружное освещение (НО).

В проекте Федерального закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» закладываются основы государственной политики в этой области, при этом большое внимание уделено разработке программ повышения энергетической эффективности в основных отраслях и определение потенциала энергосбережения.

Ведущие компании в области освещения проводят исследования и разработки с целью создания технологий управления энергосбережением в области НО. Реализация таких технологий обеспечивается благодаря применению современных автоматизированных систем управления.

В настоящее время, несмотря на значительный прогресс в области создания энергосберегающих источников света, создалась достаточно стабильная ситуация по использованию современных ламп для наружного освещения. Основные типы источников света, применяемые в этой области, представлены в таблице 1.

Не вдаваясь в подробности сравнения различных типов источников света, необходимо отметить, что революционные сдвиги во внутреннем освещении зданий в настоящее время существенно опережают аналогичные процессы в области наружного освещения. Наиболее распространенным источником света во внутреннем освещении, как для промышленных, так и для бытовых целей, являются газоразрядные люминесцентные лампы низкого давления подключаемые, как правило, через электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Широко распространено управление световыми сценариями, обеспечивающее, в том числе и энергосбережение. Для этого применяются различные проводные (DALI, DSI, 1-10V) и беспроводные интерфейсы.

В наружном освещении применяются натриевые лампы высокого давления (НЛВД), а также, в отдельных случаях, более дорогие металло-галогенные лампы (МГЛ), обладающие спектром, более близким к спектру излучения Солнца. Оба типа ламп, оснащаются электромагнитной, либо электронной пускорегулирующей аппаратурой.

В отдельных случаях находят применение светодиодные светильники, однако, как следует из таблицы, от них в настоящее время не следует ожидать существенной экономии электроэнергии.

Предпосылки внедрения технологий управления энергосбережением.

Внедрение энергосберегающих технологий с каждым годом становится все актуальнее. Известны несколько программ, реализованных в Европе и в Северной Америке и направленных как на увеличение экономичности собственно светильников, так и на обеспечение энергосберегающих способов управления.

Рассмотрим возможности управления энергосбережением в наружном освещении. Типовая для России и для ряда других стран схема установка наружного освещения включает в себя трансформаторную подстанцию, преобразующую трехфазное напряжение 6/10 кВ в трехфазное напряжение 220/380 В, пункт включения освещения (ПВ), осуществляющий управление, контроль и энергоучет в сетях освещения и собственно линии НО. В линиях освещения устанавливаются светильники с лампами высокого давления (как правило, НЛВД и МГЛ). Лампы, подключаются по схеме «звезда», т.е. между одним из фазных и нулевым проводом сети. В «обычном» исполнении для обеспечения нормального режима работы НЛВД (МГЛ) в светильник устанавливается электромагнитный пускорегулирующий аппарат (ЭмПРА). ЭмПРА содержит импульсное зажигающее устройство, обеспечивающее начальный поджиг заряда в лампе, балластный дроссель, согласующий нелинейное сопротивление лампы с сетью 220 В и конденсатор, обеспечивающий приемлемый коэффициент мощности.

Возможности экономии электроэнергии в типовых установках НО минимальны. Традиционный до недавнего времени способ экономии энергопотребления при управлении такими установками, заключался в отключении 1/3 или 2/3 светильников в ночное время (на 4—5 часов), когда снижается активность городского населения и интенсивность дорожного движения. Такое пофазное отключение обеспечивает суммарную экономию электроэнергии до 30% и симметричность загрузки трехфазных линий сетей НО при подключении к одному пункту включения нескольких линий наружного освещения. Однако в настоящее время этот способ не признается целесообразным и не рекомендуется для использования международным комитетом по освещению (МКО), в основном, ввиду негативного влияния на безопасность дорожного движения. В Москве и Санкт-Петербурге уже несколько лет такой ночной режим освещения не используется.

Анализ вариантов энергосбережения

Анализ традиционной схемы НО показывает, что возможными резервами по управлению энергосбережением могут быть:

1. стабилизация напряжения;

2. увеличение КПД ПРА;

3. диммирование.

В первом случае экономия достигается стабилизацией режима работы каждой лампы групповым или индивидуальным способом, компенсируя нестабильность напряжения в сети, которая может доходить до ±15%.

Во втором случае достигнуть экономии возможно за счет использования более эффективных балластов, необходимых для питания НЛВД и МГЛ, а именно ЭПРА. Кроме того, более эффективное использование ламп высокого давления может достигаться за счет повышенной отдачи ламп при питании их от ЭПРА за счет отсутствия эффекта так называемого «перезажигания» в каждый полупериод питающего напряжения.

В третьем случае энергосбережение достигается за счет регулировки режима работы ламп (диммирования) в так называемом «ночном» режиме работы. При этом, целесообразным считается обеспечение глубины регулирования светового потока ламп до 50%, что может обеспечить экономию потребляемой мощности по сравнению с полным режимом освещения до 45% . Общее уменьшение энергопотребления за счет того, что ночной режим составляет около половины от всего времени работы ламп, может достигать 25%. МКО признает предпочтительным такой способ регулирования при снижении интенсивности дорожного движения в ночное время.

Суммарный резерв по снижению энергопотребления в сетях НО, таким образом, приближается к 50%.

Рассмотрим несколько методов управления линиями НО с точки зрения энергосбережения.

1. Традиционная схема трехфазной установки НО с обычными светильниками с ЭмПРА и возможностью уменьшения освещенности за счет отключения в ночное время 1/3 или 2/3 светильников, что не признается целесообразным и поэтому в нашем анализе не рассматривается.

2. Схема с двойным количеством светильников (по два на опору), половина из которых в ночном режиме отключается. Схема довольно проста, однако требует больших затрат при монтаже, а также в эксплуатации.

3. Схема со светильниками с двухрежимными ЭмПРА, обеспечивающая уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией энергопотребления до 30% за счет подключения в каждом светильнике в ночном режиме дополнительного балластного дросселя. Исторически это были первые на Европейском рынке энергоэкономичные устройства, обеспечивающие снижение энергопотребления без частичного отключения светильников. Необходимо учитывать, что такая схема существенно снижает надежность ЭмПРА и требует использования дополнительного компенсирующего конденсатора, а также линии управления.

4. Схема с симисторными регуляторами, обеспечивающими фазовое регулирование напряжения линии освещения с изменением формы питающего напряжения. Она обеспечивает уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией суммарного энергопотребления до 35%. При простоте реализации такая схема требует использования дополнительного общего регулируемого компенсатора коэффициента мощности и не нашла широкого применения в НО.

5. Схема со светильниками с ЭПРА, обеспечивающая уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией энергопотребления до 40%. Такая концепция впервые позволяла использовать все известные возможности по экономии энергопотребления. Однако, решая проблему управления светильниками, эта схема снижает их надежность и существенно увеличивает их стоимость.

6. Схема с регулятором напряжения в шкафу пункта включения НО, построенная на многообмоточном автотрансформаторе с переключаемыми с помощью симисторов обмотками. Она обеспечивает уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией энергопотребления до 35%. Схема нашла довольно широкое распространение в Европе, но требует использование дополнительного силового шкафа.

7. Схема с конверторами (или так называемыми «электронными трансформаторами») в шкафу пункта включения НО, обеспечивающая уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией энергопотребления до 35%. Реализации такой схемы нам не известны; вероятно, это связано с тем, что весьма затруднительно получить в ней требуемую надежность.

8. Перспективная схема установки НО со светильниками с ЭПРА на линиях постоянного напряжения, обеспечивающая уменьшение освещенности в ночном режиме до 50% с экономией энергопотребления до 45%. Являясь модернизацией схемы по п. 5, эта схема имеет повышенную, по сравнению с ней, надежность и меньшую материалоемкость.

9. Установка НО со светодиодными светильниками.

По вариантам 3, 5, 8 и 9, в которых используются регулируемые (диммируемые) светильники, возможны следующие подварианты, связанные с различными способами управления светильниками

а) Управление светильниками по дополнительной командной линии с общепринятыми во внутреннем освещении интерфейсами DALI, DSI, 1-10V или другими проводными интерфейсами.

б) Управление светильниками путем коммутации напряжения (тока) в линии НО.

в) Управление светильниками с помощью PLC или FM-модема.

г) Автономное управление светильниками встроенными таймерами.

Все варианты от 3-го по 9-й представляют собой дополнительный уровень автоматизированной системы управления наружным освещением (АСУНО), а именно групповое и индивидуальное управление регуляторами и светильниками.

Было рассмотрено 20 вариантов и подвариантов управления энергосбережением в линиях НО. Многие из этих вариантов уже реализованы, другие вполне могут быть реализованы, а некоторые, скорее всего, не будут реализованы никогда.

Для обеспечения объективности оценки вариантов нам необходимо учесть все факторы, влияющие на экономическую эффективность внедрения каждой конкретной инновации.

Как уже отмечалось, аналогичная революция в области внутреннего освещения, продолжается уже более 20 лет. На начальной стадии этой революции самые примечательные сдвиги произошли в части широкого применения энергосберегающих светильников с ЛЛ и встроенными ЭПРА, дальнейший прогресс многие исследователи связывают с применением сверхярких светодиодов.

Оценка экономической эффективности

При исследовании возможных вариантов управления была разработана методика оценки эффективности внедрения энергосберегающей технологии в НО.

При проведении оценки эффективности учитывалась разница в показателях между конкретным вариантом и типовым вариантом линии НО. В расчете учитывалось:

Энергопотребление линии НО;

Стоимость силовых и управляющих кабелей;

Стоимость светильников;

Затраты на монтаж линии НО;

Затраты на ремонт и обслуживание линии НО;

Стоимость дополнительного оборудования и материалов.

В оценке были учтены прогнозы по росту тарифов на электроэнергию по РФ на весь расчетный период.

Объектом анализа в проводимом исследовании выступает типовой участок скоростной автодороги, за который принят магистральный отрезок трассы длиной 2 км по 4 полосы в двух направлениях, имеющий 328 светильников, 8,2 км линий освещения и обслуживаемый одной трансформаторной подстанцией и 2-мя шкафами управления НО.

Сравнение вариантов проведено по сроку окупаемости (СО). За период расчета принят промежуток в 6 лет.

Результаты оценки представлены в таблице 3.

Таблица 3. Результаты оценки вариантов энергосберегающих технологий
	Варианты технологий	Срок окупаемости, лет	% экономии
	Типовая система
	Двойное число светильников
	2-режимные ЭмПРА
	2-режимные ЭмПРА
	2-режимные ЭмПРА
	2-режимные ЭмПРА
	Фазорегурятор
	Система с ЭПРА
	Система с ЭПРА
	Система с ЭПРА
	Система с ЭПРА
	Переключаемый автотрансформатор
	Конвертор

	Система с ЭПРА на линиях с постоянным напряжением
	Система с ЭПРА на линиях с постоянным напряжением
	Система с ЭПРА на линиях с постоянным напряжением
	Светодиоды
	Светодиоды
	Светодиоды
	Светодиоды

Лучшие сроки окупаемости вариантов 8б и 8в объясняются реализацией максимальной экономии электроэнергии при более высокой надежности ЭПРА в сравнении с другими вариантами.

Очевидно, что варианты 4 и 6 из-за меньшей экономии электроэнергии существенно проигрывают варианту 8 в далекой перспективе. Что касается варианта 5, то его недостаточно высокие показатели могут быть объяснены относительно большей ценой ЭПРА и сравнительно меньшей их надежностью. При отладке серийного изготовления высоконадежных ЭПРА при всех других равных условиях этот вариант, вероятно, сможет по эффективности конкурировать с вариантом 8. Система наружного освещения со светодиодными светильниками (вариант 9) имеет большие начальные затраты (высокая цена светильников) и меньшую экономию электроэнергии в сравнении с другими вариантами, СО такой системы превышает 6 лет. Очевидно, что при таких показателях наибольшее применение в НО светодиодные светильники найдут не в утилитарном освещении, а в архитектурно-художественной подсветке.

Особо следует отметить, что расчеты проводились для нового строительства линий НО, либо их капитальной реконструкции. Внедрение технологий энергосбережения на действующих линиях НО без капитальной реконструкции линий потребует уточняющих расчетов, при этом оценки отдельных вариантов могут претерпеть изменения. Впрочем, такие расчеты необходимы для любого конкретного проекта.

Таким образом в области наружного освещения в настоящее время происходит революционное развитие технологий, связанное с расширением возможностей по экономии энергопотребления за счет рационального управления.

На конкретном примере разработки в области управления энергосбережением впервые проведена технико-экономическая оценка эффекта внедрения различных типов технологий на самом раннем этапе проектирования системы.

Анализ и предварительный расчет экономической эффективности вариантов внедрения энергосберегающих технологий показывает наибольшую перспективность систем освещения с ЭПРА на линиях с постоянным и переменным напряжением, обеспечивающих быструю окупаемость и экономию электроэнергии до 40—45%.

Некоммерческое Партнерство Производителей Светодиодов и Систем на их основе (НП ПСС) проанализировало мировой рынок светотехнической продукции и опубликовало соответствующий отчет.

Тренды в светодиодном освещении

Светодиодное освещение демонстрирует сегодня свои преимущества перед традиционными источниками света. Рынок светодиодной продукции обладает огромным потенциалом для дальнейшего развития. Среди трендов, которые сейчас складываются в светодиодном освещении и способны повлиять на дальнейшее развитие данной сферы, можно выделить следующие:

Снижение стоимости светодиодной продукции

Производители светодиодных светильников ставят перед собой задачу снизить цены на продукцию, чтобы активнее заменять традиционные источники света. Для этого необходимо снизить стоимость производства комплектующих. Новые технологии и наращивание серийного производства существенно снижают цены на готовые светодиоды. Однако разнообразие мощностей и типов светодиодов говорит о том, что рынок еще находится в стадии определения оптимальных параметров светодиодов для использования в той или иной сфере. Более того, стоимость светодиода в большинстве случаев несущественно влияет на конечную стоимость светильника или лампы, определяющую роль играет стоимость источника питания и системы теплоотвода. Снизить их стоимость производители стремятся, заменив в радиаторе алюминий термопластиком или используя высоковольтные светодиоды, способные работать без драйверов.

Активное внедрение систем управления освещением

С помощью приложений для смартфонов сегодня можно эффективно управлять освещением, задавая параметры яркости, включения/выключения. Светодиодные светильники в совокупности с системами управления освещением способны снизить энергопотребление на 20-60%.

Системы освещения на базе органических светодиодов (OLED)

OLED технологии позволяют использовать для освещения тонкие сгибаемые панели, способные имитировать природный дневной свет. Такое освещение является более естественным в отличие от обычных светодиодов, но стоимость его пока еще очень высока для массового внедрения на рынок.

Новые технологии в светодиодном освещении

Стремясь повысить эффективность светодиодного освещения, внимание производителей сконцентрировано вокруг следующих технологий:

Лазерное освещение

В светодиодах эффективность излучения падает при повышении плотности тока, однако, в лазерных диодах все наоборот: с ростом плотности тока увеличивается эффективность излучения.

Нитевидные нанокристаллы (ННК)

Нитевидные нанокристаллы - сравнительно новый материал, пока не нашедший промышленного применения. Возможность создания светодиодов на их основе активно изучается некоторыми производителями. ННК обладают уникальными свойствами: отличаются большой удельной площадью поверхности, эффективно выводят свет, свободны от механического напряжения, вызванного подложкой.

Технология удаленного люминофора

Подразумевает пространственное разделение люминофора и чипа. Данная технология позволяет увеличить световую эффективность, уменьшить яркость и слепящий эффект, решить проблему отвода тепла и создать новые возможности для дизайна. При пространственном разделении чип и люминофор не нагревают друг друга, что благоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках светильника.

География и основные сферы использования светодиодного освещения

Согласно прогнозу института промышленных исследований CSIL, к 2018 г. мировой рынок светодиодной светотехнической продукции вырастет до $63,6 млрд., что почти в 3 раза больше объема 2013 г.

Объем рынка светодиодной светотехнической продукции в 2013-2018 гг., млрд долл. США

Что касается географического распределения, большая часть рынка светодиодной светотехнической продукции приходится на страны Азии - 43% (на 2015 г.), по 25% принадлежит странам Европы и Северной Америки. Ожидается, что до 2018 г. географическая структура рынка не претерпит больших изменений и процентное соотношение останется прежним.

По сегментному распределению на 2015 г. большая доля рынка светодиодной продукции принадлежит коммерческому освещению - 39,3%. На наружное освещение приходится 37,3%, на промышленное освещение - 13,7%, на жилое освещение - 9,7%. К 2018 г. процентное распределение по сегментам не претерпит серьезных изменений.

Структура рынка светодиодной светотехнической продукции по сегментам в 2013-2018 гг., %

По предварительной оценке CSIL, к 2018 г. самыми крупными рынками светодиодной светотехнической продукции станут Китай ($17,4 млрд.), Европа ($15,3 млрд.) и США ($14,9 млрд.). В плане экспорта продукции НП ПСС советует российским производителям считать приоритетным направление стран ЕС.

Экология потребления.Наука и техника:на подходе четвертый вариант освещения, и технология, названная FIPEL, уже по праву считается первой за последние 30 лет, претендующей на звание новой технологии энергосберегающего освещения. FIPEL зазработал новый источник света профессор физики из университета Фореста Уэйка доктор Дэвид Кэрролл.

На освещение приходится немалая доля энергопотребления во всем мире, например считается, что около 12 процентов от общего потребления электроэнергии приходится именно на освещение. Причина кроется в том, что очень распространенные сегодня традиционные лампочки накаливания (лампочка Ильича у нас, или лампочка Эдисона - в США) съедают очень много энергии, 90 процентов энергии попросту теряется в них в виде тепла.

Главной альтернативой по сей день были лишь компактные люминесцентные лампы и светодиоды, которые потребляя значительно меньше электроэнергии могут давать столько же света, сколько и лампы накаливания. Однако на подходе четвертый вариант освещения, и технология, названная FIPEL, уже по праву считается первой за последние 30 лет, претендующей на звание новой технологии энергосберегающего освещения. FIPEL от Field-induced polymer electroluminescent (электролюминесценция полимера, индуцируемая полем). Разработал новый источник света профессор физики из университета Фореста Уэйка (Северная Королина), доктор Дэвид Кэрролл.

Для объяснения, как работает данная технология, доктор Кэрролл предлагает вспомнить о том, как работает микроволновая печь. Возьмем например картофелину. Если поместить ее в микроволновку, и включить разогрев, то устройство станет действовать на картофелину микроволнами, порождая токи смещения, заставляющие молекулы воды внутри картофелины двигаться взад и вперед, при этом будет происходить нагрев продукта изнутри.

Доктор Кэрролл и его команда разработали особый тип пластика, который при взаимодействии с электрическим током индуцирует подобным образом ток смещения. Но в последнем случае происходит не нагрев пластика, а испускание света.

Новый источник света изготовлен из нескольких слоев очень-очень тонкого пластика, каждый слой при этом в 100000 раз тоньше человеческого волоса. Пластик помещается между двумя электродами, один из которых алюминиевый, а другой - прозрачный и тоже проводящий. Когда ток проходит через устройство, пластик стимулируется и светится.

Основа технологии - легированный моностенными нанотрубками и соединениями иридия, полимер поливинилкарбазол. Достигнутая исследователями яркость превышает 18000 Кд/кв.м, что уже позволяет освещать большие площади, не прибегая к сильно нагревающимся переходам светодиодов, в технологии FIPEL нет такого сильного нагрева, как у других осветительных решений.

К счастью для Дэвида Кэрролла, FIPEL появился вовремя, ведь сейчас как раз такой период, когда новые технологии в освещении востребованы как никогда, поскольку производство традиционных ламп накаливания сворачивается быстрыми темпами.

Производители утверждают, что технология FIPEL не имеет аналогов. Например, компактные люминесцентные лампы используют для освещения на 75 процентов меньше электроэнергии, чем лампы накаливания, а светодиоды и того меньше. Это значит, что КЛЛ дает столько же света, что и 100-ваттная лампа накаливания, потребляя 23 ватта, а светодиодная (LED) – 20 ватт. FIPEL же, в свою очередь, несколько эффективней компактных люминесцентных ламп, и равны по эффективности светодиодным, однако имеют ряд преимуществ.

КЛЛ содержат ртуть, которая токсична, и нужна правильная утилизация. В будущих лампочках технологии FIPEL не будет токсичных или любых других едких химикатов, поскольку это - всего лишь пластик, и утилизировать их можно будет как пластик.

Светодиоды часто имеют голубоватый оттенок, который многим не нравится, да и цветопередача у светодиодов не всегда самая лучшая. FIPEL может иметь любой оттенок, в том числе и желтоватый оттенок солнца, к которому привыкли наши глаза в процессе эволюции, который для нас наиболее комфортен.

Хоть новый источник света и не имеет форму традиционной лампочки, он больше похож по форме на большую панель, тем не менее форма может быть изменена, и тогда светильник легко впишется в любой интерьер, будучи установлен в стандартный патрон. Срок службы FIPEL также сравним со светодиодами - от 25000 до 50000 часов.

Однако, не обошлось и без недостатков. Доктор Кэрролл отмечает, что КПД технологии FIPEL все же чуть меньше, чем можно достичь с применением светодиодов, и светодиоды практически лучшие источники света на данный момент. Несмотря на это, доктор Кэрролл надеется увидеть свое детище на рынке уже к 2017 году. опубликовано

Присоединяйтесь к нам в