CC BY
44
УДК 681.2
ОСВЕЩЕНИЕ ПАРКОВЫХ ЗОН СВЕТИЛЬНИКАМИ С АВТОНОМНЫМ ПИТАНИЕМ
Ю.В. Сухова
В данной статье предлагается модернизация уличного освещения в парковых зонах южных городов-курортов. Питание такого освещения будет производиться автономно, за счет энергии, вырабатываемой Солнцем. Это усовершенствование приведет к снижению потребление электроэнергии из электроэнергетической системы (ЭЭС).
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии (ВИЭ), солнечная энергия, уличное освещение, датчик движения, светодиодный светильник, экономия электрической энергии.
В связи с внедрением энергоемких технологических процессов остро становится проблема нехватки энергетических ресурсов, в частности, устаревшие электрогенерирующие установки и распределительные трансформаторные подстанции неспособны выдать большой объем электрической энергии, необходимой потребителям. Одно из экономических решений этой проблемы - дополнительное электроснабжение на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе - преобразование энергии Солнца.
На данный момент доля солнечной энергетики в мировом энергобалансе составляет около 0,1 %, но популярность этого вида энергии растет с каждым годом. Солнечная энергия с большой эффективностью применяется для энергоснабжения различных потребителей. В системе энергоснабжения России доля энергии, получаемой от ВИЭ очень мала, хотя наша страна имеет большой потенциал в развитии этого вида энергетики.
Большая доля электрической энергии, получаемой от сжигания не возобновляемых источников энергии, расходуется на нужды уличного освещения. Как известно, высокая стоимость и низкий уровень автоматизации делает применение наружного освещения существенно более энергозатратным. Но, если перейти на энергообеспечение от ВИЭ, все эти проблемы можно решить. Автономные системы питания позволят снизить нагрузки на ТЭС и АЭС, что поможет высвободить электрические мощности на нужды промышленных предприятий.
В данной статье предлагается модернизировать уличное освещение, питание которого осуществляется централизованно от электроэнергетической системы (ЭЭС).
Для достижения этой цели следует заменить питание на автономное от аккумуляторов, заряжаемых энергией Солнца. В течение светлого времени суток, при помощи фотоэлектрического преобразователя, (солнеч-
192
ная батарея) установленного на опоре электрического освещения либо встроенного непосредственно в светильник, солнечный свет преобразуется в электрическую энергию, накапливаемую в аккумуляторной батареи (АКБ) (преимущественное распространение получили АКБ типа GEL), расположенной внутри антивандального бокса, закреплённого внутри опоры.
При наступлении сумерек светильник включается автоматически, с помощью датчика света, используя энергию, накопленную в аккумуляторе. Данную конструкцию планируется оснастить датчиками движения (ДД), которые будут располагаться либо непосредственно на опоре, либо на некотором расстоянии от нее, т. е. включение осветительной установки (ОУ) происходит только в моменты появления человека в зоне освещаемой светильником. Для экономии ресурса аккумулятора светильник оснащается встроенным реле времени, отключающим светильник.
Для уличного освещения на современном этапе применяются лампы ДРЛ, натриевые лампы высокого и низкого давления, светодиодные светильники. Анализируя энергопотребление и срок службы, наиболее экономичными из выше перечисленных ламп являются светодиодные светильники, поэтому предлагается оснастить ими осветительную установку (ОУ). Светодиодный светильник дополнительно снизит объем потребляемой энергии.
Уличное освещение, работающее автономно, предлагается установить в южных городах-курортах. В летние месяцы, уличное освещение включается стандартно, от сумеречного выключателя (датчик освещенности) и работает всю ночь не зависимо от наличия людей в освещаемой зоне.
В осенне-зимний период, когда поток людей снижен, освещение включается не централизованно, а производится с помощью ДД. Расстояние от одного ДД до другого выбирается в зависимости от частоты расположения опор, таким образом, чтобы чувствительности устройства хватало для включения нескольких подряд стоящих светильников, что дополнительно снизит объемы потребляемой электроэнергии.
В качестве генераторов электрической энергии предлагается использовать фотоэлектрические панели нового поколения, выполненные из перовскита и полупроводниковых полимеров. Такие солнечные батареи дешевле тех, что производятся на основе кремния, при их изготовлении не выделяются токсичные вещества, а так же их можно делать тонкими и гибкими для размещения на поверхностях любой кривизны [4]. Выбор фотоэлектрической панели производится на основе максимальной потребляемой мощности светильника, необходимой для работы исходя из максимальной продолжительности темного времени суток сентября, а так же основываясь на графиках инсоляции.
Разрабатываемую конструкцию планируется оснастить аккумулятором типа GEL, в котором находится композитный гель - загущенный раствор серной кислоты. Данные аккумуляторы предназначены для использования в солнечных энергосистемах. Такой вид АКБ имеет достаточно большой срок службы(12 лет), сравнительно низкую стоимость и способность работать в условиях низких температур.[3] Емкость аккумуляторной батареи выбирается исходя из необходимой мощности для светильника. Планируется вмонтировать аккумуляторную батарею внутрь опоры на глубину до двух метров, защищая данную конструкцию от вандалов.
При проектировании опор освещения, нужно учитывать опыт ведущих мировых производителей светотехнической продукции. Для украшения парковых зон рекомендуется выполнять опоры в виде различных арт-объектов.
Отличительной особенностью автономных уличных светильников является удобство их применения, так как для их работы не требуется прокладки кабелей электропитания, благодаря чему снижаются затраты на их установку и эксплуатацию.
Достоинством предлагаемой установки является:
- срок работы ОУ рассчитан на 20 лет.
- с помощью такой автономной ОУ может производиться освещение участков, на которых затруднен или невозможен подвод электрической энергии, а также в тех случаях, когда подвод электроэнергии связан со значительными экономическими затратами;
- качество и удобство настройки параметров прибора;
- в данной установке используется безопасный для людей инфракрасный (ИК) датчик движения, так как у него отсутствует вредное излучение в отличии от микроволнового (СВЧ) ДД, а также безртутная светодиодная лампа;
- возможность оборудования системы функцией, которая посылает уведомление о том, что кто-то пытается вывести из строя данное устройство - антивандальная система;
- использование светодиодного светильника увеличит экономичность, т.е. уменьшает затраты на обслуживание и подключение к электросетям;
У предполагаемой конструкции также имеются свои недостатки, такие как генерация электроэнергии, зависящая от погодных условий, а так же применение оборудования, срок окупаемости которого велик, но при правильном выборе комплектующих эти минусы можно избежать.
Светодиодные фонари уличного освещения, работающие на основе солнечных преобразователей, актуальны для применения почти на всей территории России.
Список литературы
1. Суржикова О.А., Лукутин Б.В. «Возобновляемые источники энергии»/ Изд.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012 - 252 с.
2. Ференбрух А., Бьюб Р. «Солнечные элементы: теория и эксперимент»/ Пер.с англ. под ред. М.М. Колтуна.-М.: Энергоатомиздат, 1987. -280 с.
3. Сайт компании Sunways PV Systems [Электронный ресурс] URL: https://s-ways.ru/products/akkumulyatornye-batarei- po-tekhnologii- gel-gel-electrolite (дата обращения: 10.11.2017).
4. Статья с сайта Россиской газеты. Батареи просят солнца. [Электронный ресурс] URL: https://rg.ru/2016/05/24/novye-solnechnye-elementy-
ustroili-revoliuciiu-v-alternativnoi-energetike.html_(дата обращения:
10.11.2017).
Сухова Юлия Валерьевна, студент, yulia. suhova2015@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
LIGHTING OF PARK AREAS BY LAMPS WITH AUTONOMOUS POWER SUPPLY
J. V.Sukhova
This article suggests the modernization of street lighting in the park areas of southern resort towns. Power of such lighting will be produced autonomously, due to the energy generated by the Sun. This improvement will lead to a reduction in electricity consumption from the electricity system (EPS).
Key words: renewable energy sources (RES), solar energy, street lighting, motion sensor, LED lamp, energy saving.
Sukhova Julia Valer'evna, student, yulia. suhova2015@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
