Сравнительный анализ систем наружного освещения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сравнительный анализ систем наружного освещения

Князькин Егор Алексеевич

Национальный исследовательский

технологический университет

Аннотация

В данной статье проведена оценка энергоэффективности светодиодного освещения автомобильных дорог класса А1. Для анализа было проведено сравнение двух типов освещения таких как традиционные газоразрядные лампы типа ДНаТ и современные светодиодные источники света. Исходя из международных требований по освещенности автомагистралей были выбраны лампы ДНаТ-400 и их светодиодные аналоги по кривой силе света (КСС). В качестве места сравнения была выбрана бессветофорная «клеверообразная» развязка

Ключевые слова: светодиодное освещение; энергоэффективность; альтернативные источники питания; солнечные панели; уличное освещение

Abstract

In this article, the energy efficiency of LED lighting of A1 class roads has been evaluated. For the analysis, two types of lighting were compared, such as traditional gas-discharge lamps such as DNaT and modern LED light sources. Based on the international requirements for the illumination of motorways, the lamps DNaT-400 and their LED analogs were chosen for the light-power curve. As a comparison point, a no-light decoupling was chosen

Keywords: LED lighting; energy efficiency; alternative power supplies; solar panels; street lighting

В России на все виды освещения в целом затрачивается 13 - 15% электроэнергии от вырабатываемой в год [10]. В настоящее время для наружного освещения городов, населенных пунктов и трасс применяют традиционные светильники с газоразрядными лампами высокого давления. Недостатки данного типа освещения -- это необходимость пускорегулирующей аппаратуры, большие размеры, высокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения, невозможность работы на любом роде тока, долгий выход на рабочий режим [5].

Развитие науки привело к созданию источников света нового поколения - светодиодные лампы. Достоинства этого типа освещения - низкое энергопотребление, заявленный долгий срок службы, полная экологическая безопасность, высокая механическая прочность [5].

В работе рассматривается освещение типовой дорожной развязки «ромашка». На сегодняшний день питание таких развязок осуществляется от единой энергетической сети с использованием воздушных, кабельных линий электропередач. Это влечет за собой негативные факторы такие как потери электроэнергии (до 10-15%), необходимость близкого расположения понижающей электростанции, наличие большого количества монтажных работ [11]. Лучше дела обстоят в случае использования автономных источников питания, которые требуют лишь не стандартную конструкцию опоры [8].

Объектом исследования принят освещение типовой развязки трассы класса «А1» (автомагистраль). Предложено заменить централизованное электроснабжение на автономное от возобновляемых источников - световой энергии.

В выбранной развязке вида «ромашка» рассчитана электрическая нагрузка для средней полосы в течение года для традиционной газоразрядной лампы мощностью 400Вт [14, 7]:

Рис. 1 График электрической нагрузки одного традиционного светильника.

Из графика следует, что минимум потребления одного источника освещения летом 2,6 кВт в сутки, а максимум зимой 6,8 кВт в сутки. Для предполагаемого освещения выбран новый светодиодный аналог по кривым силы света, удовлетворяющим требования к освещению автомобильных дорог ГОСТ Р 54305-2011. [4, с.5; 12] На рисунке 2 представлены кривые силы света двух сравниваемых светильников[2].

Рис. 2. Кривая силы света: а - традиционной газоразрядной лампы; б - светодиодной лампы.

Из анализа кривых силы света следует, что углы падения светового потока практически идентичны, но мощность выбранной светодиодной лампы в 2 раза меньше по сравнению с газоразрядной [6]. Сравнение электропотребления в сутки обоих источников света представлено на рис. 3.

Рис.3 Электрическая нагрузка: а - традиционного светильника; б -светодиодного.

В работе предложено применить для освещения автономные источники питания с использованием солнечных панелей [13]. По разработанной методике с учетом распределения светового потока по временам года для средне полосы построен график выработки и потребления электрической энергии рис.4 [3;1].

светодиодное освещение автомобильная дорога

Рис. 4 Оценка генерируемой энергии солнечными панелями и потребление светодиодной лампы кВт*ч

Из рис. 4 следует, что летом происходит выработка излишков электрической энергии, а зимой и осенью наоборот - дефицит [9]. Для решения данных проблем существуют два пути решения. Первый - это установка более мощных солнечных панелей, таки образом мы решаем только проблему, связанную с дефицитом электроэнергии, излишки летом остаются. Второе решение -- это объединить единую энергосеть и автономные источники освещения. В зимние дефицитные периоды будет проходить питание от сети, а в летние наоборот генерация энергии в централизованную сеть. Это позволит повысить энергоэффективность освещение развязки в 1,5-2,0 раза.

Таким образом, в работе получена зависимость электрической нагрузки по графику рис. 3, из которого следует что минимум потребления составляет 2,6 кВт*ч в сутки и максимум 6,8 кВт*ч в сутки для газоразрядной лампы, для светодиодной - минимум 1,2 кВт*ч в сутки и максимум 3,5 кВт*ч в сутки.

В сравнении традиционного источника освещения и светодиодного следует, что углы падения светового потока практически идентичны, но мощность выбранной светодиодной лампы в 2 раза меньше по сравнению с газоразрядной.

Предложенная система освещения с автономными источниками электрической энергии на базе солнечных панелей позволяет повысить энергоэффективность освещения развязки в 1,5 - 2,0 раза за счет генерации излишков электрической энергии в летний период в централизованную сеть.

Библиографический список

1. GALAD Стандарт LED-160-ШБ/К50 // GALAD URL: http://galad.ru/catalog/outdoor/street/standart/galad-standart-led-160-shb-k50/ (дата обращения: 06.12.17).

2. Light-in-Night Road URL: http://www.l-i-n.ru/ (дата обращения: 03.12.17).

3. Восход и заход солнца, продолжительность светового дня в Москве // Dateandtime.info URL: http://dateandtime.info/ru/citysunrisesunset.php?id=524901 (дата обращения: 05.12.17).

4. ГОСТ Р 54305-2011 // Дороги автомобильные общего пользования Горизонтальная освещенность от искусственного освещения. Технические требования URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-54305-2011 (дата обращения: 02.12.17).

5. Достоинства и недостатки различных источников света // РОСЭЛЕКТРОСВЕТ URL: http://rsvet.org/info/dostoinstva_i_nedostatki_razlichnyh_istochnikov_sveta (дата обращения: 27.11.17).

6. Кривые силы света (КСС) // АСТАРТА URL: http://www.astarta-led.ru/kss/ (дата обращения: 02.12.17).

7. Лампа ДНаТ 400. Характеристики // Energ2010 URL: http://energ2010.ru/Katalog_oborudovaniya/Lampy/Lampa_DNaT_400.html (дата обращения: 26.11.17).

8. Освещение мостов, эстакад, путепроводов, автодорожных развязок // Свет Трейд URL: https://2svet.ru/news/75.html (дата обращения: 27.11.17).

9. Подключение солнечных батарей к сети в России // WATTrouter.ru URL: http://www.wattrouter.ru/infa/pv_grid_connection_in_russia.htm (дата обращения: 08.12.17).

10. Потребление электроэнергии в ЕЭС России в 2015 году уменьшилось на 0,5 % по сравнению с 2014 годом. // Министерство энергетики РФ URL: https://minenergo.gov.ru/node/3851 (дата обращения: 27.11.17).

11. Сам Электрик URL: https://samelectrik.ru/prichiny-poter-elektroenergii-na-bolshix-rasstoyanix.html (дата обращения: 02.12.17).

12. Светодиодные светильники в аналог ДНАТ 400 // ЛЕДКОМ URL: https://led-comp.ru/po-analogam/analog-dnat-zhku/analog-dnat-400/ (дата обращения: 03.12.17).

13. Солнечные панели // Свет ДВ URL: http://svetdv.ru/sun/index.shtml (дата обращения: 04.12.17).

14. Транспортная развязка // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F _%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%BA%D0%B0 (дата обращения: 27.11.17).

Размещено на Allbest.ru