CC BY
66
8/2011 ВЕСТНИК _в/2012_МГСУ
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ ГОРОДСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ
INNOVATIVE TECHNOLOGY SOLUTIONS USED FOR ENERGY AND RESOURS SAVING IN SYSTEMS OF THE CITY INFRASTRUCTURE
E.A. Киселева
E.A. Kiseleva
ФГБОУ ВПО МГСУ
Рассматриваются ключевые технологические решения и инновации, применяемые в энерго- и ресурсосбережении систем освещения на примере долговечных и эффективных светодиодных светильников, которые существенно превосходят по критериям энерго и ресурсосбережения люминесцентные лампы, лампы накаливания, а также галогенные, ртутные и многие другие лампы, используемые в городских системах освещения в России. Параллельно с инновациями в сфере разработки светильников для городских систем освещения, рассмотрена разработанная российскими специалистами система интеллектуального уличного освещения, суть которой заключается в том, что работа данной системы компьютеризирована, благодаря чему диспетчер может контролировать каждую лампочку, каждый обрыв или сбой, а регулирование освещения улиц и их различных участков можно запрограммировать, и оно будет осуществляться в автоматическом режиме. В этом случае не нужны огромные затраты на ежедневную, диагностику сетей электробригадами, и как следствие существенная экономия за счет автоматической регулировки света. Так же в работе отражена информация о ходе выполнения Федеральной целевой программы "Энергосбережение России", в том числе по внедрению концепции энергосбережения, отличающуюся отдельными разделами, отражающими специфику региона, муниципального образования. В первую очередь во всех программах присутствуют мероприятия по совершенствованию энергосистем и энергооборудования, эксплуатации и модернизации городского электроосветительного хозяйства, что в свою очередь позволяет существенно сократить расход бюджетных средств на эксплуатацию системы городского освещения, а так же сократить потребляемую мощность, что особенно важно для регионов, в которых ощущается дефицит электромощностей.
Key technological decisions and the innovations applied in power- and resours saving of systems of illumination on an example of durable and effective light-emitting diode fixtures LED which essentially surpass in criteria power- and resours saving luminescent lamps, incandescence lamps, and also the halogen, mercury and many other lamps used in city systems of illumination in Russia are considered. In parallel with innovations in sphere of working out of fixtures for city systems of illumination, the system of the intellectual street illumination developed by the Russian experts which essence consists that work of the given
system is computerized thanks to what the dispatcher can supervise each bulb, each breakage or failure is considered, and regulation of illumination of streets and their various sites can be programmed, and it will be carried out in an automatic mode. In this case huge expenses on daily, diagnostics of networks by electrobrigades, and as consequence essential economy at the expense of automatic adjustment of light aren't necessary. It is also reflected in the status of implementation of the federal target program "Energy of Russia", including the introduction of the concept of energy conservation, differing individual sections that reflect the specific region of the municipality. In the first place in all programs are present measures to improve energy systems and power equipment, operation and modernization of electric urban economy, which in turn can significantly reduce the expense of budget funds for the operation of street lighting, as well as to reduce power consumption, which is especially important for regions in which electrical power is a shortage.
B большинстве муниципальных образований РФ имеет место сильный физический износ осветительного оборудования, 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 энергоэффективные.
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. 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.
Ниже приведен ряд технологических решений, направленных в первую очередь на увеличение энергоэффективности систем освещения.
1. Светодиоды LED
Благодаря экономичности, долговечности и эффективности светодиодные светильники LED за последние десять лет заметно потеснили традиционные осветительные приборы - люминесцентные лампы, лампы накаливания, а также галогенные и многие другие. Ведущими мировыми производителями светодиодов вкладываются значительные средства в их усовершенствование, в результате чего значительно возросла яркость светодиодов, что позволяет использовать их в системах уличного освещения, автомобильных фарах, морских маяках, для архитектурного освещения и т.д.
8/2011 И1 ВЕСТНИК
На рисунке 1 изображена типовая схема светильника уличного освещения с использованием светодиодов LED.
ДраМу ГгрноШ
СбетхШ V \ ТщшеНая кртша профиля
iM^nm^tmajs. {/
Рис. 1. Схема светильника уличного освещения, оснащенного светодиодами LED
Популярность LED-снстем растет лавинообразно во всем мире, и в частности в России. Показатели их светоотдачи неуклонно увеличиваются и на сегодняшний день достигают 145 люменов с ватта (у люминесцентных ламп она не превышает 80 люменов с ватта). Помимо высокой светоотдачи, низкого уровня энергопотребления, а также возможности получать любой цвет излучения, светодиоды обладают целым рядом других достоинств. Отсутствие нити накаливания обеспечивает длительный срок их службы. По уверениям производителей светодиодов, он достигает 100 000 часов - это одиннадцать лет непрерывной работы (в обычном режиме - не менее двадцати пяти лет). Отсутствие стеклянной колбы обеспечивает высокую механическую прочность и надежность светодиодов, а низкое питающее напряжение и малое тепловыделение делают уровень их безопасности очень высоким. Благодаря своей безынерционности светодиоды незаменимы в тех случаях, когда необходимо высокое быстродействие (к примеру, для стоп-сигналов). Безусловными достоинствами их являются сверхминиатюрность, а также встроенное светораспределение. Созданные на их основе световые приборы легкие, компактные, плоские и очень удобные как в установке, так и в эксплуатации.
Светодиодные прожектора и другие подобные изделия стопроцентно используют световой поток, в то время как стандартные уличные светильники имеют соответствующий коэффициент 60-75 процентов. Следующим важным преимуществом, которое отличает светодиодную продукцию высочайшего класса, является возможность направлять с помощью специальной оптики световой поток. Кроме того, в данных изделиях полностью отсутствует вредный эффект низкочастотных пульсаций, характерный для люминесцентных и газоразрядных светильников. И наконец, городским и муниципальным электросетям в момент включения данных светильников не угрожает опасность перегрузки. Светодиодные прожектора и светодиодное уличное освещение дают значительную экономию средств для муниципальных бюджетов.
2. Интеллектуальное уличное освещение в России
В Западной Европе сейчас активно внедряется автоматическое регулирование уличного освещения. В России в большинстве случаев муниципальные власти ограничиваются заменой старых ртутных ламп на более прогрессивные и экологически чис-
тые натриевые. Однако при данном подходе не происходит энергосбережения, хотя такие лампы потребляют меньше электроэнергии. Заменой лампочек, как давно заметили аналитики, проблему не решить. Во-первых, остается открытым вопрос «лишнего» ночного света, во-вторых, диагностика и ремонт электросетей уличного освещения остаются по-прежнему неэффективными и очень дорогими. Есть, конечно, и в России опыт прогрессивного управления системой уличного освещения, которую еще в 2009 году предложил профессор Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса А.Сапронов. Более того, с 2009 года система Сапронова успешно используется в городе Шахты, но широкого распространения пока не получила. В начале 2011 г. ее стали частично применять на улицах Азова, в сентябре власти Иркутска обещают внедрить данную систему регулирования уличного освещения у себя в городе, а так же Ленинградская область заинтересовалась этой прогрессивной технологией.
Суть сапроновской системы контроля за уличным освещением заключается в том, что ее работа компьютеризирована, благодаря чему диспетчер может контролировать каждую лампочку, каждый обрыв или сбой, а регулирование освещения улиц и их различных участков можно запрограммировать, и оно будет осуществляться в автоматическом режиме. В этом случае не нужны огромные затраты на ежедневную, диагностику сетей электробригадами, и как следствие существенная экономия за счет автоматической регулировки света. Например, одно из существенных новшеств данной системы заключается в том, что Сапронов предложил уникальный способ передачи данных по самим же электрическим проводам, в то время как раньше для этого тянули специальный кабель из оптоволокна.
Постоянный контроль за системой уличного освещения и возможность автоматического регулирования делают ее по-настоящему энергосберегающей. Проблемой является то, что такая система в два раза дороже традиционной. Однако затраты на уличное освещение и обслуживание сетей в этом случае становятся почти вдвое дешевле, и таким образом сапроновская система окупает себя за 1-2 года.
3. Нанотехнологии, применяемые при изготовлении солнечных батарей
В этом году Российские инновационные компании представили первые образцы солнечных батарей, напечатанных на принтере.
Традиционные солнечные батареи быстро «выгорают» на солнце и весьма затратны в производстве. Принцип работы новых солнечных батарей основан на использовании жирных квантовых точек и углеродных нанотрубок. Квантовые точки концентрируют солнечную энергию, нанотрубки доставляют энергию на контакты батареи без потерь. Это новейшие нанотехнологии, которые значительно повышают энергетическую отдачу, а главное делают такую батарею практически вечной. Главным достоинством новой технологии является способ создания батареи. Вместо сложной традиционной технологии, требующей громоздкого промышленного оборудования, Инновационные компании предлагают простую печать. Первые образцы отпечатанных солнечных батарей дали ток. Это значит, что очень скоро любой желающий может стать обладателем собственной «солнечной электростанции» - на крыше дома, на оконном стекле, на одежде.
Инновационные компании при поддержке РОСНАНО и инновационного центра «Сколково» активно работает над созданием новой перспективной технологии нанесения солнечных батарей на любые поверхности методом цифровой струйной печати и при соответствующей доработке данная технология может быть использована при устройстве уличного освещения.
8/2011 ВЕСТНИК
Заключение
Появление новых технологий в системах уличного освещения позволяет получить большой экономический эффект. Практика показывает, что при их внедрении потенциал экономии электроэнергии в большинстве муниципальных систем уличного освещения может составлять более 50 %. В рамках разработанной Федеральной целевой программы "Энергосбережение России" многие регионы внедрили свою концепцию энергосбережения, отличающуюся отдельными разделами, отражающими специфику региона, муниципального образования. Но во всех программах присутствуют мероприятия по совершенствованию энергосистем и энергооборудования, эксплуатации и модернизации городского электроосветительного хозяйства. Это в свою очередь позволит существенно сократить расход бюджетных средств на эксплуатацию системы городского освещения, тем самым повысив экономическую привлекательность региона.
Литература
1. Грабовый П.Г., Чернышов Л.Н., Жуков Н.Н., Квачадзе Р.Г., Кириллова А.Н. и др. «Руководство для мэров по организации и управлению городским хозяйством.» (учебное пособие). Москва, «Реалпроект», 2004 г..
2. Грабовый П.Г., Чернышов Л.Н., Лукманова И.Г. и др. «Энергосбережение в жилищной и коммунальной сфере». Рекомендовано Учебно-методич. объединением Мин. Обр. РФ по спец. «Экспертиза и управление недвижимостью»Москва, Екатеринбург, 2008 г.
3. Колесников А.И, Михайлов С.А. «Энергоресурсосбережение». Учебник, изд-во АНО «МРАИ ЭЕМ», 2009 г.
4. Троицкий-Марко Т.Е., Будадин О.Н., Михалков С.А., «Научно-методические принципы энергосбережения и энергоаудита» Научно методическое пособие., изд. «Наука», 2009 г.
Literature
1. Graboviy P.G., Chemyshov, L.N., Zhukov N.N., Kvachadze R.G., Kirillov A.N. et al «Guidelines for the organization of mayors and urban management.» (Textbook). Moscow, "Realproekt, 2004.
2. Graboviy P.G., Chernyshov L.N., Lukmanova I.G. et al "Energy saving in housing and municipal sphere." Recommended Training and methodical. union Min. Arr. RF spec. "Appraisal and Property Management", Moscow, Yekaterinburg, 2008.
3. Kolesnikov A.I, Mikhailov S.A «Energy resources saving». The textbook, publishing house ANO «MRAI EEM», 2009.
4. Troickiy - Marco Т.Е., Budadin O.N., Mikhalkov S.A., «Scientific and methodological principles of energy conservation and energy auditing» (Scientific textbook.), publishing house "Science", 2009.
Ключевые слова: энергоресурсосбережение, инновационные разработки, система освещения, уличное освещение, интеллектуальные системы освещения, энергосберегающие технологии, нанотехнологии, энергоэффективностъ.
Keywords: energy resources saving, innovation, illumination system, street illumination, the intellectual systems of illumination, energy-saving technology, nanotechnology, energy efficiency.
г. Москва, Ярославское шоссе, д.26, тел. +7(499) 183-85-57 e-mail: osun_misi@mail.ru.
Рецензент: Хрусталев Борис Борисович, доктор экономических наук, профессор ВГУППГУАС
