28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Применение нанотехнологий для энергосбережения в наружном освещении и ЖКХ Москвы

Г. Р. Титова, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» ГОУ ВПО «Московский энергетический институт» (технический университет)

 

Москва имеет одну из самых развитых систем наружного освещения среди других столиц мира (отстает только от Саудовской Аравии). Применение в наружном освещении города нанотехнологий, позволяющих экономить электроэнергию, снизить затраты на эксплуатацию и получить другие преимущества, является актуальным и перспективным направлением.

 

В настоящее время годовое электропотребление освещения столицы составляет 287 млн кВт•ч, а к 2009 году достигнет, учитывая настоящие темпы развития, 300 млн кВт•ч. Применение нанотехнологий в наружном освещении Москвы позволит значительно экономить, например, только за счет замены светильников РКУ с лампами ДРЛ-250 (ДНАТ-250) на светодиодные светильники LZ-70 мощностью 70 В. На одной светоточке экономится 1 813 руб. в год и дополнительно 11 250 руб. одноразово за технологическое присоединение, что сопоставимо со стоимостью светильников (таблица).

 

Предполагаемый экономический эффект от внедрения нанотехнологий в освещение Москвы может составить 544 млн руб. в год. И наиболее заинтересованной организацией в применении нанотехнологий должно стать ГУП «Моссвет» – одно из крупнейших специализированных сетевых предприятий в России и СНГ по эксплуатации установок наружного освещения, технического обслуживания, установок наружного освещения улиц, дорог, проездов, бульваров, дворовых территорий, транспортных тоннелей, мостовых пешеходных переходов, а также освещения архитектурных ансамблей Московского Кремля, храма Христа Спасителя, собора Василия Блаженного и др. Предприятие обеспечивает работу более 300 тыс. светильников, 17 тыс. км электрических сетей 0,4 кВ, 240 км высоковольтных кабельных сетей, 137 трансформаторных подстанций.

 

Комплексный результат внедрения энергосберегающих светильников на основе LED-технологий в наружное освещение, освещение придомовых территорий, лестничных клеток и коридоров общественных зданий позволит получить экономию 53 МВт установленной мощности, или 4 426 500 000 руб.

 

Неоспоримые преимущества LED-технологий позволяют заявить о масштабных переменах на светотехническом рынке изделий и технологий:

  • срок службы – до 70 тыс. ч, что эквивалентно 25 годам работы в режиме реального городского освещения. Это обусловлено отсутствием нити накала благодаря нетепловой природе излучения света. Например, галогеновую лампу за этот срок придется заменить примерно 100 раз, а металлогалогеновую – 30 раз;
  • высокая экономичность энергопотребления;
  • снижение энергопотребления до 50 % в сравнении со светильниками на основе традиционных ламп;
  • экологическая безопасность и отсутствие необходимости утилизации;
  • антивандальность вследствие отсутствия стек-лянной колбы и нити накала (или горелки), высокая механическая прочность, виброустойчивость и надежность;
  • контрастность света светодиодов в 400 раз превышает контрастность газоразрядных ламп, тем самым обеспечивая значительно лучшую четкость освещаемых объектов и цветопередачу (индекс цветопередачи 80–85) при, казалось бы, меньшей видимой яркости;
  • показатель использования светового потока равен 100 %, тогда как у стандартных уличных светильников – 60–75 %;
  • мощные светодиоды представляют собой идеальные точечные источники света с встроенной корректирующей оптикой, что обеспечивает идеальное формирование заданных диаграмм направленности светового потока (задача практически невыполнимая для других источников);
  • отсутствие вредного эффекта низкочастотных пульсаций (стробоскопического эффекта), свойственного люминесцентным и газоразрядным источникам света;
  • люминесцентные и газоразрядные источники света мерцают с различной частотой, что негативно влияет на нервную систему человека, повышая возбудимость и утомляемость;
  • световой поток светодиодов постоянен, как и естественный свет солнца, что обеспечивает психологический комфорт;
  • полное отсутствие опасности перегрузки электросетей в момент включения;
  • потребляемый ток светодиодного светильника равен 0,6–1,0 А, тогда как у светильника с газоразрядной лампой потребляемый ток 2,1 А, а пусковой 4,5 А.
  • светодиодные светильники (в отличие от светильников с газоразрядной лампой) обладают возможностью регулировки яркости (диммирование) за счет снижения питающего напряжения. СНиП 23-05–95 (п. 7.44) для экономии электро-энергии допускает в ночное время снижение уровня освещенности на 30–50 %. Применение светодиодных светильников позволяет выполнять данные рекомендации путем снижения питающего напряжения. При этом не изменяется спектральный состав излучения и цветопередача;
  • дополнительным немаловажным преимуществом является мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и независимость работоспособности от низких температур окружающего воздуха;
  • широко используемые в настоящее время для уличного освещения светильники с лампами ДРЛ и ДНаТ неудовлетворительно запускаются при низких температурах;
  • при монтаже светодиодных светильников требуется кабель меньшего сечения, что является существенной статьей экономии.

 

Однако все перечисленные преимущества могут быть перечеркнуты, если вовремя не задаться решением вопросов электромагнитной совместимости и качества напряжения в сети.

 

Один из примеров – нарушение работы сотовой связи WAP-технологий при включении в сеть светодиодных экранов или соизмеримых по потреблению со зданием рекламных щитов.

 

Требует тщательной проработки вопрос поведения выпрямительных установок в условиях температурного перепада от -45 до 55 °С. Еще одним очень важным концептуальным вопросом является вопрос, на каком токе – переменном или постоянном, – каком напряжении – 12, 24, 36 В или традиционном 220 В – осуществлять энергоснабжение светоточек.

 

Сравнительные анализы и технические характеристики, полученные на кафедре ЭПП МЭИ при решении этих сложных научно-прикладных задач, позволяют сделать вывод о целесообразности дальнейшего совершенствования и удешевления LED-технологии для осветительных сетей городов и ЖКХ.

 

Таблица 1

Экономический эффект от замены светильников РКУ с лампами ДРЛ-250 на светодиодные светильники LZ-70

Эффект для одной светоточки Затраты, руб. Экономический эффект
Экономия потребляемой электроэнергии
690 руб./год
Уменьшение затрат на эксплуатацию
330 руб./год
Замена физически изношенных
светильников новыми

245 руб./год
Увеличение срока службы ламп 13 000 65 руб./год
Уменьшение затрат на утилизацию ламп
189 руб./год
Вандалоустойчивость
190 руб./год
Потери электроэнергии в
распределительных сетях

104 руб./год
Стоимость технологического
подключения светоточки
3 150 11 250 руб.
Итого 16 150 1 813 руб./год + 11 250 руб.

 

 www.abok.ru