Оценка перспективных возможностей энергосбережения в светотехнических установках России

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ООО «ВНИСИ»

ЗАО «Московский дом света»

Оценка перспективных возможностей энергосбережения в светотехнических установках России

Ю.Б. Айзенберг, профессор, д.т.н.,

главный научный сотрудник, генеральный директор

В настоящей работе сделана попытка оценки перспектив энергосбережения в ОУ на основе рассмотрения сценария развития ОУ страны на ближайшие 20 лет. Прогноз выполнен с учетом мировых тенденций развития светотехники и реального ее состояния в настоящее время в нашей стране, при этом впервые оценки выполнены комплексно на базе сбора и изучения статистических данных о развитии электроэнергетики за истекшие 10 лет с учетом потребления энергии в основных отраслях народного хозяйства, а также на основе прогнозируемых изменений характеристик ИС (световых отдач, сроков службы, средних мощностей), соотношений применяемых ИС в различных группах ОУ, числа часов использования ОУ в год и коэффициентов спроса.

Масштабы расхода электроэнергии (ЭЭ) на освещение при сохранении нормируемых характеристик определяются, с одной стороны, параметрами светотехнических изделий, с другой стороны - структурой парка средств освещения. Следует отметить, что прогноз на 2010 г. и особенно на 2020 г., безусловно, носит предварительный характер и подлежит последующим уточнениям. При этом под термином «структура парка» понимается соотношение числа световых точек с определенными ИС определенной мощности. электроэнергетика освещение светотехника

Количественный прогноз возможностей энергосбережения до 2020 г. базируется на изложенном в [1] качественном прогнозе развития светотехники.

При проведении настоящей работы авторы располагали материалами по прогнозу, выполненными в США и Германии (фирма Osram),

Основные направления развития светотехники до 2020 г. сформулированы в документе «Видение 2020» департамента энергетики и строительства США 12] в виде семи стратегий - ключевых целей развития светотехники. Первые 4 стратегии относятся к категории техники освещения (нормирование и проектирование ОУ), популяризации и маркетингу освещения, остальные 3 стратегии формулируют задачи создания новых технологий светотехнических изделий. При этом учитывается, что светильники станут многофункциональными, совмещенными с системами контроля, самонастраивающимися и легко обслуживаемыми. Микроэлектроника позволит сделать малогабаритные ПРА, а сенсоры облегчат взаимосвязь пользователя и окружения. Будет оптимизировано использование естественного света. В ОУ будут применяться высокоэффективные ИС с большим сроком службы, включая светодиоды. Световая отдача ЛЛ достигнет 200 лм/Вт при высоком индексе цветопередачи, ГЛН 50-100 лм/Вт, ЛН 20-30 лм/Вт. Универсальные ПРА повысят гибкость систем, а дешевые ЭПРА обеспечат широкое применение КЛЛ в жилых домах Америки.

Легко заметить, что все это хорошо согласуется со сформулированной нами ранее концепцией световой среды будущего [1].

В материалах фирмы Osram [3] дается оценка теоретически возможных значений световых отдач ИС с указанием индекса цветопередачи и цветовых температур. Там же приведены значения параметров ИС, достигнутые к 2000 г. и указан процент реализации теоретических возможностей для разных ИС (табл. 1).

Расчетные оценки интегральных характеристик всего парка средств освещения, проводимые в настоящей работе, базировались на экспертных оценках средневзвешенных для этого парка значений световых отдач и сроков службы отечественных ламп (табл. 2). Принимая в расчетах эти параметры, авторы исходили из того, что хотя к 2020 г. будут разработаны отечественные ИС с существенно лучшими параметрами, полная замена ими всего действующего парка к этомy времени нереальна.

В ходе расчетов по приведенной ниже методике за основу принимались:

* прогноз изменения числа световых точек по основным отраслям хозяйства (промышленность, сфера услуг, быт, сельское хозяйство);

изменение средней мощности светильников с учетом внедрения более эффективных ИС, обеспечивающих тот же световой поток при меньшей мощности;

рост световой отдачи и срока службы ИС;

перераспределение внутри парка светильников, в частности, менее эффективные приборы с ЛН и ДРЛ заменялись на более эффективные с КЛЛ, ЛЛ, НЛВД, МГЛ (при этом до 2020 г. не предусматривалось широкое определяющее внедрение нового поколения безэлектродных газоразрядных ламп и светодиодов);

уменьшение коэффициента запаса Кз массовых ОУ за счет совершенствования характеристик ламп и светильников;

поэтапное внедрение эффективных ЭПРА (например, в сфере услуг для светильников с ЛЛ предусматривалось число светильников с ЭПРА в 2010 г. - 9%, в 2020 г. - 25%) и светильников с зеркальной и " призматической оптикой (например, в сфере услуг на 2010 г. - 15 млн. шт., на 2020 г. - 45 млн. шт.);

внедрение систем автоматического управления освещением (например, в сфере услуг в 2010 г. - в 5% ОУ, в 2020 г. -в 5% ОУ).

При нахождении расчетных оценок исходными данными являлись: электробаланс 1998 г. пo данным Российского статистического ежегодника [4], расширенный электробаланс 1999 г. по данным Энергосетьпроекта, экспертные оценки прогнозируемых значений:

световых отдач и сроков службы отечественных ИС;

доли электроэнергии (г;), потребляемой на освещение в разных отраслях, среднего числа часов горения ОУ в разных сферах (Т'_г), коэффициента спроса К'с (средней вероятности одно временной нагрузки) (табл. 3);

средней единичной мощности светильников - Р_ср (средневзвешенной величины, определяемой на основе оценки процента светильников с тем или иным ИС в заданной сфере народного хозяйства);

доли светового потока, генерируемого каждой группой светильников в общем световом потоке.

По данным 1999 г. потребление ЭЭ в России составляет 832,1 млрд. кВтч.

В расчетах принято допущение, что расход ЭЭ на освещение (Э) составляет 13% от общего расхода ЭЭ т.е. 108,1 млрд. кВт-ч. Ниже приведены основные расчетные формулы методологии прогнозирования, принятые в настоящей работе.

Установленная мощность ОУ в разных отраслях хозяйства определялась по соотношению:

Прогнозируемый расход ЭЭ - по формуле:

где Э_пр - прогнозируемое значение расхода ЭЭ в млрд. кВт-ч; _j - экспертные оценки числа световых точек с тем или иным ИС (ЛН, ЛЛ, КЛЛ, ГЛН, ДРЛ, МГЛ, НЛВД); Р_ср - средняя мощность светильника с j-ым ИС по экспертной оценке.

Прогнозируемое значение вырабатываемого светового потока определялось по формуле:

Ф_пр - прогнозируемое значение вырабатываемого светового потока в Млм; ^j_cp- средняя световая отдача j-oro ИС в лм/Вт; Р^' - средняя мощность светильника с j-тым ИС в i-и отрасли; _ij - экспертная оценка числа световых точек с j-ым ИС в i-и отрасли.

Основные характеристики парка средств освещения по состоянию на 2000 г. приведены в табл. 4.

Для определения потенциала экономии ЭЭ все расчетные оценки выполнялись для двух сценариев развития событий:

без проведения энергосберегающих мероприятий;

с проведением мероприятий.

Суммарные результаты расчетов по годам представлены в итоговой табл. 5. Сравнительный анализ данных табл. 5 позволяет оценить возможную годовую экономию ЭЭ в 2020 г., - 34,2 млрд. кВт-ч, что составляет 26%, а в 2020 г. - 71,8 млрд. кВт-ч (45%). Оценка таких удельных показателей, как «светообеспечение» (млм. ч/чел -выработка световой энергии на одного человека при населении России 146 млн. чел.), расход ЭЭ на одного человека (кВт-ч/чел) и расход ЭЭ на выработку 1 млм. ч световой энергии (кВт-ч/Мл м-ч) приведены в той же табл. 5. Значения этих показателей свидетельствуют о том, что предусмотренные в работе мероприятия эффективны и при их реализации возможно достижение имеющегося мирового уровня.

Прогнозируемое изменение структуры парка средств освещения показано на рис. 1. Как видно из рис. 1, прогнозируемый парк средств освещения в 2020 г. по сравнению с 2000 г.

содержит меньше светильников с ЛН (в 1,35 раза) и с ДРЛ (в 1,14 раза); в то же время существенно возрастает доля светильников с ЛЛ (в 1,5 раза); с ГЛН (в 10 раз), с МГЛ (в 25 раз); с НЛВД (в 23 раза). Что касается КЛЛ, то учитывая крайне малый объем их применения в настоящее время. следует ожидать в перспективе резкое, в сотни раз увеличение парка светильников с ними, при этом прогнозируется, что парк светильников с зеркальной и призматической оптикой составит в 2010 г. 15 млн. шт., в 2020 г. - 45 млн. шт.; ЭПРА в 2010 г. - 13 млн. шт., в 2020 г. - 38 млн. шт. Доля светового потока, генерируемого разными ОП в общем парке ОУ, является реальным показателем внедрения современных энергосберегающих изделий. Для примера на рис. 2 показано прогнозируемое изменение долей различных ИС в генерируемом световом потоке для сферы услуг: доля неэффективных ЛН уменьшается в 3 раза.

В результате комплексных расчетов получены прогнозируемые энергетические затраты в светотехнических установках, а также проведена оценка структуры парка средств освещения на 2010 и 2020 гг. Рассмотренный сценарий развития и эффективности отечественной светотехники базируется на весьма реальных прогнозируемых параметрах и пока далек от потенциально теоретически возможных результатов, которые могли бы быть получены при ориентировании на самые передовые данные, прогнозируемые такими фирмами, как GE Lighting и Osram.

Список литературы

Айзенберг Ю.Б., Шахпарунянц Г.Р. О концепции прогноза развития светотехники. Светотехника. 2000. № 5. С. 2-4.

Vision 2020. A 2-year industry plan for lighting technology. USA.

Alfred Wacher, Stephan Muller. Lichtquellen und ihre Betrlebsgerate - Status 2000. Osram.

Российский статистический ежегодник. 1999.

Размещено на Allbest.ru