CC BY
270
УДК 621.31:330.131:628.97
ВОПРОСЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ОСВЕЩЕНИИ ENERGY SAVING QUESTIONS IN LIGHTINGIN THE LIGHT
Н.В. КОРЮКОВ,
аспирант кафедры « Технического сервиса машин» Национальный исследовательский Мордовский государственный
университет e-mail: nw0905@yandex.ru
Аннотация
В статье рассматриваются основные вопросы энергосбережения в освещении в условиях постоянно растущего дефицита энергоресурсов. Выявлены тенденции потребления электроэнергии населением РФ. Дается оценка резервов экономии электроэнергии в освещении. Приводится сравнительная характеристика энергетических и эксплуатационных параметров энергосберегающих ламп и традиционных ламп накаливания общего назначения. Представлена классификация факторов энергосбережения в освещении, которые могут быть использованы при построении системы управления энергопотреблением в бытовом секторе. Рассмотрены основные программы по энергосбережению в освещении, реализуемые в рамках государственной политики в области повышения энергоэффективности отечественной экономики.
Abstract
In article the main questions of energy saving in lighting in conditions of permanently growing deficit of energy resources are considered. Electric power consumption trends are revealed by the population of the Russian Federation. The assessment of allowances of economy of the electric power in lighting is given. The comparative characteristic of energy and operational parameters of energy saving lamps and traditional filament lamps of general appointment is provided. Classifica-
tion of factors of energy saving in lighting which can be used in case of management system creation by power consumption in household sector is provided. The main programs on energy saving in the lighting, implemented within a state policy in the field of increase of an energy efficiency of domestic economy are considered.
Ключевые слова: энергетические ресурсы, энергосбережение, энергетическая эффективность, электроэнергия, освещение, осветительные установки, осветительные приборы, источники света, резервы, факторы
Keywords: energy resources, energy saving, energy efficiency, electric power, light, lighting installations, lighting devices, light sources, reserves, factors
Вопросы управления рациональным использованием энергетических ресурсов в настоящее время имеют большое народнохозяйственное значение. Многообразие направлений использования энергоресурсов определяет актуальность проблемы энергосбережения на различных уровнях национальной экономики. В данный момент, активное внедрение энергосберегающих технологий рассматривается в качестве одной из основных глобальных задач в силу невозобновляемого характера большей части энергетических ресурсов и негативного воздействия, оказываемого на окружающую среду при их производстве.
Тесная взаимосвязь между топливно-энергетическими ресурсами и всеми сферами жизнедеятельности человека определяет в целом характер экономического, социального, экологического и политического развития общества. При этом основным фактором эффективности этого развития и сохранения первичных, невозобновляемых и вторичных энергетических ресурсов становится энергосбережение.
Следует отметить, что в настоящее время энергоемкость валового внутреннего продукта Российской Федерации в 2 - 2,5 раза выше среднемирового уровня и в 2,5 - 3,5 раза выше, чем в развитых странах.
Длительное сохранение разрыва в уровнях энергетической эффективности с передовыми странами недопустимо. Сохранение высокой энергоемкости российской экономики приведет к снижению энергетической безопасности России и сдерживанию экономического роста. Выход России на стандарты благосостояния развитых стран на фоне усиления глобальной конкуренции и исчерпания источников экспортно-сырьевого типа развития требует кардинального повышения эффективности использования всех видов энергетических ресурсов. В соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» энергоемкость ВВП РФ должна сократиться не менее чем на 40% по сравнению с уровнем 2007 года.
23 ноября 2009 года вступил в силу Федеральный Закон № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (принят Г осударственной думой 11 ноября 2009 года и одобрен Советом Федерации 18 ноября 2009 года), целью которого является создание правовых, экономических и организационных основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.
В соответствии с настоящим Федеральным Законом, под энергосбережением следует понимать реализацию организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг).
Энергетическая эффективность представляет собой характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю1.
Электроэнергетика - составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию хозяйства страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Данный вид энергии находит применение во всех сферах деятельности человека: промышленности, сельском хозяйстве, ЖКХ и пр. Представить без электроэнергии быт человека просто невозможно. За последнее десятилетие в РФ наблюдается положительная динамика потребления электроэнергии на душу населения (Рисунок 1) .
7 500
7 000
§ 6 500
.Т
I
<5 6 000
5 500
5 000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Год
Рисунок 1 - Потребление электроэнергии на душу населения в РФ
за 2000-2012 гг.
За период с 2000 по 2012 гг. произошло увеличение потребления электроэнергии на душу населения в РФ с 5 936,1 кВт-ч./чел. до 7 259,4 кВт-ч./чел. Таким образом, темп роста данного показателя за рассматриваемый период составил 122,3%.
Система искусственного освещения является наиболее распространенным конечным потребителем электроэнергии. Освещение используется во всех сферах деятельности человека. В осветительных установках расходуется около 13% всей генерируемой электрической энергии.
Основными элементами системы искусственного освещения, как совокупности осветительных установок (ОУ), определяющими ее эффективность, являются осветительные приборы (светильники), включающие источники света и пускорегулирующую арматуру (ПРА).
Эффективность осветительных установок зависит от следующих параметров:
- световой отдачи источников света и их срока службы;
- светотехнических и энергетических параметров осветительных приборов;
- стабильности параметров светильников в течение эксплуатации и, в частности, характеристик источников света при их работе в светильнике;
- тарифов на электроэнергию;
- числа часов использования осветительных установок в год. Необходимо отметить, что в настоящее время большую часть отечественного парка осветительных приборов составляют устаревшие изделия, включающие в себя неэффективные источники света: лампы накаливания, люминесцентные лампы первого и второго поколений, электромагнитные пускорегулирующие аппараты (ЭмПРА) и т.д. Следовательно, существующая на данный момент структура парка осветительных установок не является энергосберегающей. В этих условиях весьма актуальным является выявление резервов энергосбережения в освещении.
В таблице 1 приведены основные группы резервов экономии электро-
3
энергии в освещении .
Таблица 1 - Резервы экономии электроэнергии в освещении___________________
№ п/п Резервы экономии электроэнергии в освещении Оценка возможной экономии электроэнергии в ОУ, %
Совершенствование средств освещения
1. Расширение производства энергоэффективных источников света и области их применения 14,0
2. Увеличение световой отдачи источников света 6,0
3. Повышение стабильности характеристик источников света 3,0
3. Повышение КПД осветительных приборов 6,0
4. Улучшение эксплуатационных свойств осветительных приборов 3,5
5. Расширение производства осветительных приборов с эффективными кривыми силы света 3,0
6. Снижение электропотребления осветительных приборов благодаря использованию ЭПРА 1,5-2,0
Совершенствование способов освещения
1. Рациональное использование естественного света и систем управления освещением 4,5-4,7
2. Расширение области применения системы общего локализованного освещения 6,5
3. Расширение применения систем комбинированного освещения 4,0
В соответствии с данной классификацией выделяют две основные группы резервов:
1) Совершенствование средств освещения. Первым направлением, позволяющим получить экономию энергетических ресурсов, расходуемых на освещение, является применение эффективных источников света и, как следствие развитие производства в этой сфере.
Осветительные приборы характеризуются потребляемой мощностью, световым потоком и освещенностью поверхности.
Световой поток равен энергии излучаемой источником и переносимой сквозь поверхность за единицу времени. Освещенностью поверхности называют отношение приходящегося на нее светового потока к ее площади. Эффективность источников света характеризуется световой отдачей, которая определяется как отношение освещенности или светового потока к потребляемой мощности.
К высокоэффективным, энергосберегающим источникам света относятся компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) и светодиодные LED-лампы (таблица 2).
Таблица 2 - Сравнительная характеристика источников света общего назначения (лампы накаливания, компактные люминесцентные лампы и светодиодные источники света)
№ п.п. Параметры Лампа накаливания КЛЛ ЬББ-лампа
1. Тип лампы накаливания газоразрядная полупроводниковая
2. Эквивалентная мощность для одинакового светового потока, Вт 40 (420 лм.) 9 3-6*
60 (720 лм.) 13 6-10*
100 (1 300 лм.) 20 10-15*
3. Светоотдача, лм/Вт 7-17 60-80 (в зависимости от мощности и типа люминофора) 60-120
4. Индекс цветопередачи, Ra 100 60-90 60-95
5. Цветовая температура, К 2700 2700-6000 2700-10000
6. Срок службы, ч > 1000 6000-15000 50000-100000
7. Время включения, сек 0,1 1-3 0,0005
8. Чувствительность к перепадам напряжения средняя высокая высокая
9. Наличие вредных веществ нет Используется ртуть, поэтому лампы требуют особой утилизации нет
10. Инфракрасное излучение высокое минимальное нет
11. УФ-излучение приемлемое высокое нет
12. Влияние частого включения/выключения практически не влияет существенное снижение ресурса практически не влияет
Эффективным способом экономии электроэнергии при освещении люминесцентными лампами является применение светильников, укомплектованных электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА), взамен электромагнитных ПРА.
Основными преимуществами ЭПРА перед электромагнитными ПРА являются:
* Сами светодиоды потребляют меньше энергии, но присутствие драйвера тока, преобразующего стандартное напряжение сети в постоянное напряжение, может увеличивать мощность лампы приблизительно до уровня люминесцентной
- создание благоприятного режима зажигания ламп;
- повышение на 10-12% светового потока ламп;
- повышение на 20-30% срока службы ламп;
- отсутствие мигания ламп в пусковом режиме;
- уменьшение расхода электроэнергии за счет значительного сокращения суммарной потребляемой мощности;
- возможность питания постоянным током;
- возможность регулирования светового потока источника света.
Целый ряд появившихся в последние годы источников света (некоторые линейные люминесцентные лампы, КЛЛ и пр.) уже не могут работать в схемах с обычными электромагнитными ПРА и рассчитаны на работу только с ЭПРА.
Принимая во внимание вышеизложенное, необходимо отметить, что в перспективе все энергосберегающие осветительные приборы должны базироваться на основе использования ЭПРА.
2) Совершенствование способов освещения. Большой резерв экономии электроэнергии, расходуемой на освещение, заложен в максимальной рационализации управления и регулирования освещением. Своевременное включение и выключение освещения, согласование работы искусственного освещения с динамикой естественного освещения (с целью максимального использования последнего), а также обеспечение возможностей регулирования искусственного освещения позволяют получить значительную экономию электроэнергии.
Системы управления освещением должны определяться в соответствии с размерами помещений и типами зданий. Системы автоматического управления (САУ) позволяют производить регулирование яркости источников света от 100% до 0% [3].
Таким образом, потенциал возможной экономии электроэнергии, расходуемой на цели освещения, при реализации комплекса вышеуказанных мероприятий может составить порядка 52%.
В качестве основы системы управления энергосбережением необходимо использовать систему факторов.
По нашему мнению, факторы энергосбережения в освещении представляют собой комплекс инженерных и организационных работ по повышению рационального использования электрической энергии в осветительных установках (ОУ) без ухудшения условий освещения (снижения норм освещенности, отключения части световых приборов или отказа от использования искусственного освещения при недостаточном уровне естественного света).
Многочисленность и многоплановость факторов энергосбережения в освещении предопределяют необходимость их классификации по следующим основным группам.
1) Административно-законодательные факторы. Их наличие обусловлено государственным управлением и регулированием процессов энергосбережения, позволяющим получить определенный экономический, экологический, социальный, политический и другой результат при осуществлении политики энергосбережения путем:
- принятия законов и нормативных актов, регулирующих процессы экономии электроэнергии в осветительных установках;
- разработки программ по энергосбережению;
- установления стандартов и норм к светотехническим изделиям и установкам.
2) Научно-технические факторы - включают в себя научноисследовательские и конструкторские разработки (НИОКР) в области энергосбережения, современные энергетические и экологические технологии, структурную переориентацию российского производства на выпуск энергоэффективных источников света и осветительных приборов.
3) Экономические факторы. Среди факторов, оказывающих влияние на энергосбережение в освещении, важная роль принадлежит экономическим факторам, которые включают в себя такие значимые регуляторы как цены, налоги, материальное стимулирование энергосбережения и санкции за энер-
горасточительство, а также источники финансирования. Учитывая, что в основе энергосбережения в освещении лежит, прежде всего, техническое и технологическое совершенствование осветительных установок значимым условием его осуществления являются источники привлечения инвестиций. Финансирование проектов, направленных на экономию электрической энергии в осветительных установках может осуществляться за счет следующих источников:
- собственные средства предприятий;
- бюджетное финансирование;
- отечественных и иностранных инвестиций;
- кредитов финансовых учреждений;
- государственных дотаций и ссуд;
- заемных средств.
4) Организационные факторы - включают в себя учет и контроль расхода электроэнергии в осветительных установках, надзор (обследования и проверки) за крупными потребителями электроэнергии для целей освещения, создание организационных структур и системы управления энергосбережением.
5) Информационные факторы - предполагают получение информации о разнообразных формах и методах экономии затрат электроэнергии в сфере освещения из различных источников (статистические данные; базы данных по энергосберегающим технологиям; каталоги энергосберегающей светотехнической продукции; публикации в СМИ и т.д.), а также проведение образовательных программ по вопросам энергосбережения (курсы по энергосбережению; программы в учебных заведениях; выставки энергоэффективной светотехники и пр.).
В настоящее время, для решения выше обозначенных проблем энергосбережения в осветительных установках разрабатываются программы энергоэффективности.
В рамках реализации Указа Президента РФ «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» были утверждены шесть проектов по энергосбережению, в том числе проект «Новый свет» - предусматривающий поэтапную замену ламп накаливания энергосберегающими световыми устройствами (прежде всего отечественного производства) и одновременно ужесточение контроля качества аналогичных импортных приборов. Так, с 2011 года уже введен запрет на использование ламп накаливания мощностью более 100 Вт. Кроме того, 1 января 2013 г. предлагается ввести запрет на лампы накаливания более 75 Вт, а с 1 января 2014 г. запретить лампы накаливания в принципе. Предполагается, что лампы накаливания будут заменяться только на энергосберегающие лампы.
По прогнозам Министерства промышленности и торговли РФ, внедрение энергосберегающих источников освещения и организация их производства в России может быть условно разделено на три этапа:
Первый этап (2009 - 2012 гг.) характеризуется переходом потребления на энергосберегающие лампы, а также организацией производства энергосберегающих источников света в Российской Федерации.
Второй этап (2013 - 2016 гг.) наступает сразу после отказа от оборота и производства на территории России ламп накаливания и характеризуется лидерством на рынке компактных люминесцентных ламп, продажи которых достигают в данный период своего пика.
Третий этап (2017 - 2020 гг.) характеризуется бурным внедрением светодиодных источников освещения. Также на третьем этапе планируется выход на мировой светодиодный рынок с конкурентоспособной отечественной продукцией.
В число социально-экономических эффектов от реализации проекта внедрения энергосберегающих ламп и производства их в России входят:
- сокращение потребления электроэнергии минимум на 4%, или на 65 млрд. руб. в год при существующих тарифах. С учетом роста тарифа эффект будет еще более значительным;
- сокращение потребности в строительстве новых электростанций и инвестиций в них - 7,7 ГВт мощности и 350 млрд. рублей;
- сокращение выбросов CO2 - 26,5 млн. тонн ежегодно;
- сокращение использования энергоресурсов - 12,9 млн. тонн усл. топлива;
- создание новых рабочих мест - 1,5 тыс. мест (13,5 тыс. при интеграции в производственную цепочку);
- повышение производительности в отрасли - в 10 раз (за счет роста автоматизации и стоимости изделий)4.
Таким образом, основная идея энергосбережения в освещении состоит в том, что электроэнергия в осветительных установках должна использоваться более рационально за счет применения экономически обоснованных, технически осуществимых, экологически целесообразных и социально приемлемых мер. Рассматривая сбережение электроэнергии как готовый дополнительный источник энергоресурсов, можно сказать, что энергосбережение в осветительных установках - одно из стратегических направлений решения задачи энергообеспечения населения.
Список литературы
1. Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. N 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» (с изменениями и дополнениями).
2. Единый архив экономических и социологических данных.ЦКЪ: http://sophist.hse.ru/ (дата обращения: 12.02.2013).
3. Справочная книга по светотехнике. Под ред. проф. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Издательство «Знак», 2006. С. 81.
4. Круглый стол на тему «Пути повышения энергоэффективности российской экономики» в Совете Федерации Российской Федерации.
URL: http://www.minpromtorg. gov.ru/ministry/plans/ gov/4 (дата обращения:
25.01.2013).
References
1. Federal law from November 23, 2009 of N 261-FZ «About energy saving and about increase of energy efficiency and about modification of separate legal acts of the Russian Federation» (with changes and additions).
2. Single archive of economic and sociological data. URL: http://sophist.hse.ru/ (address date: 12.02.2013).
3. The reference book on lighting engineering. Under edition of professor Yu.B.Ayzenberg. М.: Publishing house «Znak», 2006, p. 81.
4. Round table discussion on «Ways of increasing the energy efficiency of the Russian economy» in the Federation Council of Russian Federation.
URL: http://www.minpromtorg.gov.ru/ministry/plans/gov/4 (address date:
25.01.2013).
