СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА В СИСТЕМЕ «ФЭП-АККУМУЛЯТОР-LED» Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Статья поступила в редакцию 11.03.12. Ред. рег. № 1232

The article has entered in publishing office 11.03.12. Ed. reg. No. 1232

УДК 502.174.3; 621.311.8

СВЕТОДИОДНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА В СИСТЕМЕ «ФЭП-АККУМУЛЯТОР-LED»

В.И. Велькин, С.Е. Щеклеин

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина 620002 Екатеринбург, ул. Мира, д. 19 Тел./факс: (343) 375-95-08, e-mail: v.i.velkin@ustu.ru; s.e.sheklein@ustu.ru

Заключение совета рецензентов: 21.03.12 Заключение совета экспертов: 25.03.12 Принято к публикации: 28.03.12

Представлен опыт применения солнечных фотоэлектрических преобразователей с использованием светодиодных светильников. Подтверждена эффективность использования солнечной энергии для малоэнергозатратных потребителей в условиях относительно низкой инсоляции Уральского региона.

Ключевые слова: солнечная энергия, фотоэлектрический преобразователь, светодиодное освещение, LED-светильники.

LED LIGHTING FOR ENERGY EFFICIENT HOME IN THE "PHV-BATTERY-LED" SYSTEM

V.I. Velkin, S.E. Shcheklein

Ural Federal University named after the First President of Russia B.N. Yeltsin 19 Mira ave., Yekaterinburg, 620002, Russia Tel./fax: (343) 375-95-08, e-mail: v.i.velkin@ustu.ru; s.e.sheklein@ustu.ru

Referred: 21.03.12 Expertise: 25.03.12 Accepted: 28.03.12

Experience in the use of solar photovoltaic cells using LED lamps is represented. The effectiveness of the use of solar energy for low energy-consuming customers at a relatively low insolation of the Ural region is confirmed.

Keywords: solar energy, the photoelectric converter, LED lighting, LED-lights.

Владимир Иванович Велькин

Сведения об авторе: доцент кафедры «Атомные электростанции и возобновляемые источники энергии» УрФУ, канд. техн. наук. Награжден знаками «Почетный работник высшего профессионального образования РФ», «Ветеран атомной энергетики и промышленности», медалью «За заслуги в обеспечении безопасности атомных электростанций». Лауреат «Национальной экологической премии» неправительственного фонда им. В.И. Вернадского (победитель в номинации «Энергетика будущего», 2009 г.). Действительный член Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования.

Образование: УПИ им. С.М. Кирова (1982 г.).

Область научных интересов: атомная энергетика, двухфазные потоки в энергетическом оборудовании, возобновляемые источники энергии: солнечные фотоэлектрические преобразователи, солнечные коллекторы, ветроэнергетические установки, микроГЭС, биогазовые установки, тепловые насосы.

Публикации: более 200, 8 патентов.

Энергоэффективный дом в пос. Растущий Бело-ярского района Свердловской области сдан в эксплуатацию в декабре 2005 г. [1]. Он имеет централизованное энергоснабжение, газ, спутниковое телевидение, охранную сигнализацию, современную систему канализации с очистными сооружениями, дренажное поле, декоративный пруд, альпийские горки (рис. 1).

Оснащение дома нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии продолжается до настоящего времени и, по-видимому, не имеет срока окончания: каждый год жильцы совершенствуют функционирующие и внедряют новые разработки.

Система светодиодного освещения на объекте разделена на 3 участка: основной участок из 18 LED-светильников GLOBE-LED 21 мощностью 2,1 Вт со

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 03 (107) 2012 © Научно-технический центр «TATA», 2012

Солнечная энергетика

стандартным цоколем Е27, установленных с фасадной стороны, запитан от сети 220 В. Замена энергосберегающих люминесцентных ламп на светодиодные позволила экономить в год до 2000 руб., что фактически за 1,5 года окупило затраты на их приобретение (рис. 2).

Рис. 1. Вид на энергоэффективный дом Fig. 1. Energy efficient home

Рис. 2. Освещение территории энергоэффективного дома LED-светильниками Fig. 2. LED lighting of energy efficient home

Второй и третий участки светодиодного освещения независимы между собой и имеют по 5 LED-светильников.

Один из участков территории энергоэффективного дома запитан от системы солнечных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), аккумуляторы с непосредственной подачей постоянного напряжения 12 В, а второй - с такой же системой, но через инвертирование (на светодиоды подается напряжение 220 В).

Анализ эксплуатации светодиодного освещения на объекте показал:

1. Светодиодное освещение создает существенную экономию потребителю.

2. Использование LED-светильников делает в условиях Уральского региона экономически оправданной систему «ФЭП-аккумулятор», т.к. допускает нерегулярную подзарядку аккумуляторов ввиду малого энергопотребления.

3. Использование напряжения 12 В для системы требует применения кабелей большего диаметра и малой длины во избежание потерь и надежности аккумуляторного энергообеспечения небольшой (бытовой) емкости.

4. Применение инвертора малой мощности (до 0,5 кВт) снижает энергетический запас (емкость) аккумуляторной батареи из-за потерь на 25-30% и, соответственно, продолжительность функционирования системы освещения в случае продолжительного отсутствия инсоляции.

5. Для системы с большой емкостью аккумуляторов и средней мощностью инвертора (2-8 кВт) потери на инвертирование снижаются до 15-18%.

6. Потребитель, использующий светодиодное освещение, может полностью отказаться от платы централизованному поставщику энергии, перейдя на автономное освещение территории с использованием фотоэлектрических панелей и аккумуляторов.

Список литературы

1. Велькин В.И., Щеклеин С.Е., Попов А.И., Арбузова Е.В. Опыт Свердловской области по комплексному использованию возобновляемых источников энергии в многоквартирном сельском доме // Сб. материалов Международного конгресса «Дни чистой энергии в Екатеринбурге», С-Петербург, Бел-лона, Комитет по использованию ВИЭ РосСНИО», 2010. С. 113-114.

2. Велькин В.И., Банных С.М., Емельянова Д.И., Щеклеин С. Е. Обеспечение минимальных потребностей энергоэффективного дома за счет солнечных фотоэлектрических преобразователей // Сб. тезисов Всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии». Екатеринбург, 2007.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 03 (107) 2012

© Scientific Technical Centre «TATA», 2012