Повышение эффективности потребления электроэнергии

Для получения консультаций относительно эффективного потребления электроэнергии мы приглашаем потребителей электроэнергии компании связаться с нами по тел. +370 612 41558 или по эл. почте elektra@lifosa.com.

Вопрос повышения эффективности потребления энергии для многих стал особенно актуальным с повышением закупочных цен на энергию, увеличением издержек по обслуживанию электрооборудования и ужесточением конкуренции. Принимая во внимание усиливающуюся конкуренцию и растущее загрязнение окружающей среды, Европейский союз поставил для себя цель повышать эффективность потребления энергии и проводит связанную с этим политику стимулирования – проводит работу по просвещению общественности, выделяет средства на поддержку, налагает обязательства проведения аудитов потребления энергии для крупных предприятий и т. п.

Почему для предприятий должно быть актуальным инвестирование в повышение эффективности потребления энергии? Цель Европейского союза ясна, однако что от этого получат предприятия, занимающиеся различными видами деятельности в нашей стране? Ответ очень простой – повысят свою конкурентоспособность. Инвестиция в эффективность потребления энергии – это инвестиция в прирост прибыли. Представьте себе, что предприятие производит продукцию или предоставляет услуги, единица продукции / услуг имеет свою цену, поэтому при уменьшении потерь энергии на создание единицы продукции / услуг уменьшается и цена за единицу, а это приравнивается в прирост прибыли. Возросшая прибыль способствует развитию бизнеса. Энергию потребляют все, поэтому возможности повышения конкурентоспособности посредством сокращения расходов актуальны для всех.

Вы считаете, что на вашем предприятии нет потерь энергии, вы используете наиболее эффективное из имеющегося на рынке оборудование, и все процессы максимально оптимизированы? По данным Eurostat, показатель интенсивности потребления энергии в Литве на создание валового внутреннего продукта на целых 70 % превышает среднее значение по Европейскому союзу, а это признак того, что в нашей стране потенциал сокращения издержек на энергию, повышения конкурентоспособности и развития бизнеса очень высок.


При отсутствии ресурсов для надлежащей оценки потенциала повышения эффективности потребления энергии и предоставления оптимальных решений можно обращаться к специалистам в этой области. Обновить осветительное оборудование или электроприводы несложно, однако не всегда инвестиция может принести преследуемую выгоду или обеспечить, чтобы уменьшение потерь было оптимальным – для этого необходим доскональный анализ. Возможно, вы будете инвестировать по принципу наименьшей цены и не будете оценивать эксплуатационные издержки – в этом случае вы, возможно, в течение срока службы оборудования заплатите в два или даже три раза больше, чем в случае выбора оптимального решения.

Важно надлежащим образом оценивать каждую инвестицию, выбирать надежных и компетентных поставщиков услуг, изготовителей продукции, предоставляющих реальные гарантии. Мы рекомендуем оценивать не только издержки начальной инвестиции – лишь в этом случае вы примете рациональные и действительно полезные для вашего бизнеса решения.

Надлежащее управление освещением – возможность более эффективно потреблять электроэнергию

Чаще всего управление системами искусственного освещения осуществляется вручную, с помощью кнопки. Это решение управления в смысле инвестиций является наиболее дешевым – оборудование управления просто устанавливается. Однако из-за человеческого фактора такое управление освещением не является эффективным.
Какое решение управления освещением является подходящим, как его выбрать?

Решений существует действительно множество и самых разнообразных. Необходимо оценить потребности, пользу и возможности, а затем выбирать решение.

Прежде всего следует обратить внимание на то, где используется освещение, каково его предназначение. Для управления освещением находящихся на открытом воздухе зон движения (дороги, улицы, пешеходные и велосипедные дорожки) и территорий целесообразно использовать фотореле или реле времени (см. рис. 1), с помощью которых, по заранее введенным настройкам, включалось / выключалось бы освещение. Это позволяет избежать ситуаций, когда вследствие человеческих ошибок не включается система освещения и создаются риски для процессов деятельности, либо система освещения остается включенной, и электроэнергия расходуется без надобности.

Использование фотореле позволяет управлять освещением в зависимости от уровня интенсивности естественного освещения (вручную уменьшая чувствительность фотодатчика, можно отсрочить время включения / приблизить время выключения).

В случае необходимости наличия более широких возможностей управления освещением целесообразно выбирать аналоговые реле времени с программированием дневного или недельного периода либо цифровые реле времени с программированием недельного или годового периода и астрономическими часами (реле времени автоматически устанавливает продолжительность светлого периода каждых суток года, оценивает зимнее и летнее время). Выбирайте такие реле, которые не только надежно и надлежащим образом будут управлять вашей системой, но и будут экономить ваше время при проведении обслуживания системы (например, реле, параметры настроек которых можно загрузить с карты памяти или дистанционно). При выборе фотореле или реле времени также необходимо оценивать их место и способ монтажа (на открытом воздухе, на щите, на стене, на рельсе DIN), число цепей управления.

Большую эффективность потребления электроэнергии можно обеспечить с помощью светодиодных светильников с программируемыми источниками питания. Использование программируемых источников питания предоставляет возможности управлять светильниками автономно, индивидуально или группами – в определенное время / при определенных обстоятельствах увеличивать или уменьшать световой поток, излучаемый светильниками.

При управлении освещением в автономном режиме источник питания светильника заранее программируется с использованием стандартных (см. рис. 1) или индивидуальных алгоритмов. В соответствии с ними световой поток светильников изменяется одинаково во все времена года. Тем временем управление включения / выключения системы освещения осуществляется с помощью фотореле или реле времени в зависимости от темного времени суток.



Для индивидуального или группового управления светильниками чаще всего используются системы дистанционного управления, которые включают в себя контроллеры, интегрированные в светильники или отдельно в шкафу управления (для управления группами светильников), оборудование связи и информационную систему. При использовании такого оборудования управление каждым светильником / группами светильников можно осуществлять дистанционно с компьютера или смартфона. Это решение управления освещением целесообразно использовать в системах освещения дорог и улиц с высокой интенсивностью движения, в местах массового скопления людей (например, на городских площадях, на территориях спортивных или культурных объектов и т. п.).

Для управления освещением территорий и помещений широко используются датчики движения. С помощью этих устройств управления освещение включается тогда, когда движение фиксируется в области его обнаружения. Область обнаружения движения можно изменять, выбирая приборы с разным углом обнаружения (110° – 360°), колпаки, ограничивающие угол обнаружения, выполняя регулировку прибора относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей. В датчиках движения также имеется возможность регулировать чувствительность светового датчика, устанавливать продолжительность режима включения и задержку включения. В современных датчиках движения используются датчики инфракрасных волн (IR), поэтому такие устройства способны различать мелких животных (кошек, собак и т. п.), не включают светильники без надобности.

Датчики движения чаще всего монтируются на плоскостях (стенах, потолках) или же с использованием дополнительных элементов закрепляются на различных других конструкциях (опорах, углах стен зданий и т. п.), а также бывают встроенными в потолок или стены, вмонтированными в светильники, имеют возможности дистанционного управления. Эти устройства управления освещением нельзя монтировать возле различных движущихся объектов (ветви деревьев, вентиляторы и т. п.). Также нецелесообразно использовать датчики движения в зонах движения высокой интенсивности.

По оценке изготовителей оборудования управления освещением, датчики движения в среднем помогают уменьшить издержки на электроэнергию освещения примерно на 30 %. Конечно, в каждом случае количества сберегаемой электроэнергии будут индивидуальными, будут зависеть от настроек датчиков движения и интенсивности / продолжительности в зонах движения.

Помимо датчиков движения для управления освещением помещений также широко используются и датчики присутствия / преобразователи интенсивности светового потока. Датчики присутствия реагируют даже на малейшие движения (например, нажатия клавиатуры компьютера), имеют зоны обнаружения круглой, квадратной или прямоугольной формы, постоянно измеряют уровень естественной освещенности в помещении и могут уменьшать уровень искусственной освещенности. По оценке изготовителей оборудования управления освещением, датчики присутствия в среднем уменьшают издержки на электроэнергию освещения примерно 40 % на (как и в случае датчиков движения, сберегаемое количество индивидуально).

При использовании для управления светильниками с программируемыми источниками питания различных интерфейсов (например, 0-10V/1-10V, DALI), переключателей и / или датчиков можно создавать полезные решения управления освещением (например, нажатием и удержанием кнопки активировать алгоритм, который изменял бы световой поток светильников до предусмотренного значения, в случае срабатывания датчика движения в светильниках активировал бы алгоритм «коридора» и т. п.).

Что стоит знать при оборудовании светодиодного освещения

Со стремительным развитием технологий, расширением ассортимента изделий и ростом числа предлагающих их поставщиков встает вопрос о том, как надлежащим образом оборудовать (обновить) светодиодное освещение.

Искусственное освещение не оборудуется (не обновляется) часто, и для этого необходимы ресурсы и компетенции. От выбора решения освещения, внедрения оборудования и ухода за ним зависит не только долговечность системы освещения, но и надежность, эффективность осуществляемых процессов бизнеса, возникновение различных рисков, могущих представлять опасность здоровью и даже жизни людей, порчи имущества.

Искусственное освещение оборудуется там, где естественное освещение недостаточно для осуществления процессов бизнеса. Случаи, когда освещение оборудуется и используется «неизвестно где и неизвестно для чего» не считаются рациональными, и их следует избегать. Ненадлежащим освещением следует считать и такое освещение, которое не соответствует предъявляемым к нему требованиям, установленным в правовых актах.

Требования, предъявляемые к освещению рабочих мест в помещениях и снаружи сооружений, установлены в Литовской гигиенической норме HN 98:2014 «Естественное и искусственное освещение рабочих мест.  Минимальные предельные значения и общие требования к измерению освещенности», стандарте LST EN 12464 (части 1 и 2). К рабочим местам различного назначения применяются разные требования, охватывающие нормы не только средней освещенности рабочих поверхностей (Em, lx), но и ослепления светом (UGRL), равномерности распространения света (U0), цветопередачи (Ra).

При оборудовании нового освещения следует определить зоны освещения и обратиться к компетентным специалистам, которые могли бы смоделировать освещение – выбрать и расположить светильники так, чтобы в зонах освещения параметры освещения соответствовали предъявляемым требованиям.

Необходимо рассмотреть возможность замены существующих источников света (ламп) на более эффективные светодиодные источники света с аналогичным световым потоком (оценив потери светового потока источников света вследствие их неодинаковой конструкции) в тех случаях, когда существующие светильники находятся в хорошем техническом состоянии (не повреждены физически, не подверглись воздействию коррозии, не деформированы, герметичны, с неизменного цвета / прозрачными абажурами и т. п.), и параметры освещения отвечают требованиям, предъявляемым к рабочим местам. В других случаях следует выполнить моделирование освещения и заменить существующие светильники на новые. Хороший специалист по освещению всегда будет искать решения, которые позволят обновить освещение без замены существующей инсталляции (если она еще пригодна к использованию, или если нет потребности в ее замене из-за внедрения намечаемых решений управления освещением), стараться новые светильники разместить в тех же самых местах, где оборудованы существующие, однако не всегда это удается сделать. Причиной этого могут быть ненадлежащим образом оборудованные существующие светильники, изменившееся предназначение, место зоны освещения или даже используемое в моделировании освещения оборудование освещения ограниченного ассортимента.

Мы представляем несколько аспектов, на которые следует обратить внимание при выборе решений светодиодного освещения:

Требования к освещению

Предъявляемые к освещению требования / его параметры установлены на основании научных исследований, являются обоснованными и взаимосвязанными. Несоблюдение любого из требований может обусловить указанные отрицательные последствия.

Значение освещенности на освещаемой поверхности должно быть не ниже, чем указанное в требованиях значение, или быть близким к нему. Освещенность, намного превышающая нормативную, приведет к более высоким издержкам системы освещения. Значение равномерности распространения света также должно быть не меньшим нормативного. Оба этих показателя достигаются изменением потока света источника света / светильника, местом его установки, с помощью различной оптики светильников (чаще всего для освещения помещений используется оптика с узким лучом – NB (англ. narrow beam), с широким лучом – WB (англ. wide beam) и очень широким лучом – VWB (англ. very wide beam)).

Очень важным – и зачастую не оцениваемым – является показатель ослепления, который определяется посредством моделирования освещения или с использованием информации, предоставляемой в технических спецификациях изготовителя осветительного оборудования. Показатель ослепления рассчитывается с помощью методики UGR (англ. unified glare rating) на уровне глаз человека. Более высокий показатель ослепления (от 5 до 40 по балльной шкале) означает большее ослепление. Когда уровень ослепления превышает нормативный, человек начинает чувствовать дискомфорт, утомление, головную боль, могут возникнуть нарушения зрения. Причиной ослепления чаще всего бывают ненадлежащим образом подобранные или оборудованные светильники, однако уровень ослепления может измениться и вследствие изменений, возникших после оборудования освещения (изменений геометрии помещений, использованных для отделки материалов с высокой отражающей способностью и вследствие других причин).

Показатель цветопередачи светодиодных изделий, предназначенных для освещения помещений, достигает 80–98 % и близок к естественному свету (100%). Более высокий показатель цветопередачи актуален при оборудовании освещения в местах торговли, в комнатах для проведения медосмотра, в местах точных работ в некоторых отраслях промышленности, на рабочих местах для проверки цветов и др.

Цвет света

Цвет света влияет на психическое и физическое состояние людей, может вызывать утомленность, беспокойство или же придавать им энергии, силы, вызывать положительные эмоции. Свет воздействует на людей через гормоны. Много исследований проведено для анализа воздействия света на выработку мелатонина («гормона сна») и серотонина («гормона счастья»).

Во время научных исследований установлено, что свет высокой температуры подавляет выработку мелатонина и способствует выработке серотонина. Последний улучшает способность человека обрабатывать информацию, придает бодрости / энергии, повышает концентрацию. Однако во время других научных исследований, при анализе влияния света высокой температуры на зрение человека и циркадный цикл (цикл сон-бодрствование), установлено отрицательное воздействие на людей с нарушениями зрения, так как такой свет ускоряет фоторецепторные процессы и может вызывать рябь, «мерцание», затемнение или мглу в глазах, раздражение глаз; отмечена корреляция с онкологическими заболеваниями. Таким образом, долговременное воздействие света высокой температуры может повлечь отрицательные последствия для здоровья людей, поэтому необходимо ответственно выбирать и использовать сертифицированные / обладающие соответствующими характеристиками безопасные продукты известных изготовителей осветительного оборудования.

Источники света более низкой цветовой температуры света обладают меньшей эффективностью – их следует использовать в зонах отдыха, столовых и т. п.

Изготовители осветительного оборудования для нужд бизнеса чаще всего предлагают светодиодные изделия со стандартными цветовыми температурами света – 3000 K (теплый белый), 4000 K (нейтральный), 6500 K (холодный белый).

Среда

В случае влажной, пыльной, взрывоопасной среды необходимо использовать герметичные светильники, предназначенные для соответствующих помещений. Герметичность светильников IP (англ. Ingress Protection) определяется двумя цифрами, первое из которых обозначает уровень защиты от пыли, а второй – уровень защиты от воды. Например, IP65 означает, что светильник полностью герметичен, защищен от пыли и от водяного потока. Если промывка светильников осуществляется большим потоком воды, необходимо выбирать светильники с более высоким уровнем защиты от воды (IP66).

Если в среде присутствуют агрессивные химические вещества, или если они будут использоваться при проведении периодической чистки светильников, необходимо выбирать светильники, изготовленные из соответствующих материалов и / или защищенные дополнительным покрытием.

Управление освещением

Осветительное оборудование необходимо выбирать с учетом предусмотренного решения управления освещением (о решениях управления освещением мы писали в предыдущей статье). Если предусматривается управление освещение с изменением светового потока, необходимо выбирать светильники с программируемыми источниками питания.

В случае активации в светильниках с программируемыми источниками питания алгоритма постоянного светового потока (англ. constant light output) в течение срока службы светильников можно дополнительно сэкономить около 15 % электроэнергии (более подробно об этом (EN): CLO).

Срок службы

Срок службы светодиодного источника света определяется характеристиками Bp (англ. rated life) и Lp (англ. rated lumen maintenance life), где:

Bp – процентная доля всех испытанных изделий, которые работали в течение указанного срока службы;

Lp – значение светового потока испытанных изделий в конце указанного срока службы.

Например, в спецификации изделия указывается, что срок службы источника света составляет 50000 часов при характеристике L50B70. Приводя такие данные, изготовитель гарантирует, что в случае использования освещения в течение 50000 часов световой поток 50 % использованных источников света составит долю первичного светового потока не менее 70 %.

Заметив, что некоторые изготовители осветительного оборудования начали манипулировать показателями срока службы, европейская ассоциация осветительной промышленности LightingEurope в 2018 г. установила стандартные сроки службы источников света: 35000 ч, 50000 ч, 75000 ч и 100000 ч (более подробно об этом (EN): Оценка эксплуатационных свойств светодиодных светильников).

Чтобы выбрать надлежащие изделия и не переплатить, оцените, сколько в среднем часов в сутки вы используете освещение, и рассчитайте, сколько времени в год вы используете освещение. Разделив срок службы светодиодного источника света на годовое время использования освещения, вы узнаете срок службы светодиодного источника света в годах. Оцените, действительно ли вам необходимо изделие с такой продолжительностью службы. Здесь также важно понимать, что осветительное оборудование состоит не только из источников света, но и оценить, не является ли срок службы других компонентов осветительного оборудования (например, источника питания) более коротким, – по истечении их срока службы они, возможно, будут действовать неэффективно или выйдут из строя.

Осветительное оборудование с более продолжительным сроком службы целесообразно выбирать тогда, когда освещение используется интенсивно или даже постоянно.

Эффективность

Эффективность светильников / источников света рассчитывается как частное от деления излучаемого светового потока на мощность (лм/Вт). В настоящее время на рынке в основном предлагаются светильники / источники света, эффективность которых превышает 100 лм/Вт и достигает более 150 лм/Вт.

В случае выбора более новых / эффективных продуктов первичные инвестиции чаще бывают несколько более высокими, однако в течение срока службы освещения достигается большая польза / рентабельность благодаря меньшим издержкам на электроэнергию. Продукты с более высокой эффективностью целесообразно использовать в тех случаях, когда освещение используется интенсивно или постоянно.

Следует отметить, что освещение бывает эффективным не только тогда, когда будет использоваться эффективное осветительное оборудование, но и в тех случаях, когда оно будет профессионально подобрано и размещено. Свет должен использоваться для освещения рабочих поверхностей / зон. Направленный в другие места свет указывает на нерациональное / убыточное использование электрических ресурсов.

Окупаемость

Окупаемость целесообразно оценивать при проведении обновления освещения. Зачастую в таких случаях берется разница мощности существующих источников света / светильников и новых источников света / светильников, умножением которой на срок службы освещения получают сберегаемое количество электроэнергии. Разделив сумму, необходимую для приобретения светильников / источников света на издержки на предполагаемую экономию электроэнергии получают окупаемость.

Такой расчет неверен прежде всего потому, что не оцениваются потери источников питания существующих светильников (например, потери электромагнитного источника питания светильников с люминесцентными трубчатыми лампами T8 36 Вт составляют более 16,6 %, с электронными – более 11,1 %). При замене на светодиодные источники света в светильниках с электронными источниками питания эти потери сохранятся, а в светильниках с электромагнитными источниками питания они будут исключены. Во-вторых, следует оценивать не только издержки на приобретение осветительного оборудования, но и другие издержки, связанные с обновлением осветительного оборудования (например, демонтаж существующего оборудования, монтаж нового оборудования, инсталляционные материалы и др.).

Гарантии

После выбора изделий необходимо ознакомиться с гарантиями, предоставляемыми поставщиком, и условиями их применения. Чаще всего они аналогичны тем, которые поставщику предоставляет производитель изделий (предоставляются стандартные гарантии на изделия сроком 3 года и 5 лет; в случае необходимости предлагается их продление за дополнительную плату), однако иногда поставщики из-за конкуренции принимают на себя дополнительные обязательства / риски, предоставляя более продолжительные гарантийные сроки на изделия. Гарантийное обслуживание осуществляется через поставщика изделий, а если он «пропадет» – через другого представителя изготовителя осветительного оборудования.

Чтобы не остаться без каких-либо гарантий, выбирайте изделия известных изготовителей осветительного оборудования. В противном случае, по прошествии некоторого времени, вы можете не найти ни поставщика, ни изготовителя...