Модернизиране на уличното осветление Качественият живот в града през тъмната част на денонощието е възможен само с подходящо улично осветление. То е основен инфраструктурен фактор, определящ стандарта на селищната среда. Сигурността и комфорта на гражданите, безпроблемният транспорт, красотата на града през нощта зависят именно от доброто улично осветление. Много от селищата в страната ни за съжаление не могат да се похвалят с такова. Дори в най-големите ни градове има улици без осветление. Друг проблем е, че част от наличните системи за улично осветление са стари, амортизирани и несигурни. Повреждат се често, понякога светят в светлата част от деня, а в тъмната - не винаги, и са енергийно неефективни. За да разрешат тези проблеми, много градове по света преминаха към използване на нови продукти и технологии в системите за улично осветление. Те крият голям потенциал за намаляване на енергийната консумация и гарантират качествено осветление. Ще ги разгледаме, с надеждата все повече улици в България да засветят с тяхната светлина.
текст Вела Динкова
Уличното осветление е належащо, но и доста скъпо удоволствие. За да му се радваме, трябва да се вложат средства за самите системи, за инсталиране, функциониране и поддръжка. То консумира значителни количества енергия – около 40% от общите енергийни нужди на градовете. Старите инсталации предизвикват големи загуби всяка година. При правилно направени инвестиции и използване на новите технологии е възможно редуциране на днешната енергийна консумация на селищата за улично осветление с приблизително 60%. За Европа като цяло това означава спестяване на 36TWh годишно. В допълнение се постига значителна икономия и в разходите за поддръжка. Всичко това е съчетано с надеждно и качествено осветление. За да стане реалност тази картина, старите неефективни осветителни тела трябва да се заменят с по-ефективни, трябва да се внедри съвременна система за управление, а за захранване да се използват повече възобновяеми енергийни източници на енергия. Така уличното осветление ще е по-независимо, гъвкаво, адаптивно спрямо конкретните нужди, спестяващо енергия и щадящо природата. За максимален резултат предимствата, които ни дават иновационните технологии би трябвало да се използват във всяко ниво от системата – в светлинните източници, осветителните тела, инсталационните работи и управлението на осветителните системи.
Динамичните промени в икономиката, енергийните ресурси и екологичното състояние на национално, европейско и световно ниво изискват адекватно модернизиране във всяка сфера, в това число и в уличното осветление. Заради все по-големия недостиг на енергийни ресурси и глобалните екологични проблеми, внедряването на системи за спестяване на енергия в сферата на уличното осветление би трябвало да е приоритет за управлението на всяко населено място. Енергоспестяващите системи са насочени към ефективно използване на енергията чрез иновативни технологии. Благодарение на тях съвременното улично осветление съчетава адаптивност, функционалност, естетика, екологичност и енергийна ефективност. Нека разгледаме как може да се постигне това, чрез най-актуалните аспекти на модернизирането в уличното осветление.
Светодиодно улично осветление
Няколко убедителни предимства на светодиодните (LED) лампи налагат преразглеждане на старите концепциите за улично осветление. Все по-често в енергийно ефективните проекти за осветление на населените места старите, конвенционални лампи се заменят от светодиодни. Много градове по света като Бостън, Кливланд, Ню Йорк, Будапеща, Торонто и други вече са преминали към LED улично осветление. Основната причина за това е енергийната ефективност на LED осветлението. Светодиодните лампи консумират 12 пъти по-малко енергия в сравнение с лампите с нажежаема жичка и 2-4 пъти по-малко от обикновените луминесцентни лампи при една и съща яркост. Освен това имат много по-дълъг експлоатационен период – до 100 000 часа, което е еквивалентно на 25 години при 10 часа работа на денонощие. За сравнение лампите с нажежаема жичка работят 1000 часа. В допълнение към икономичността и дългия живот LED крушките показват висок коефициент на полезно действие. Изразходват за светлина 80% от мощността, като 20% са загуба във вид на топлина, докато при лампите с нажежаема жичка това съотношение е 5% към 95%. Напоследък се правят все повече нови разработки, които са насочени към подобряване на енергийната ефективност на светодиодното осветление. Някои компании са разработили специални модели за улично осветление, които са 60% по-ефективни от предишните. Животът им е 12 години и възвръщат направените в тях инвестиции само за 3 години, чрез спестената енергия. LED осветлението е много предпочитано като улично и заради възможностите му да се наглася към различни режими на работа. То е гъвкаво и адаптивно, което му позволява включване към енергийно ефективни проекти. Интензивността на осветление, както и цвета, могат да се регулират по зададен алгоритъм. Друга характеристика на светодиодното осветление, която го прави много подходящо за улично е, че работи безпроблемно в широк температурен диапазон, независимо от времето.
Соларно улично осветление
Една изключително екологична и енергийно ефективна форма на уличното осветление е тази с използване на енергия от слънцето. При нея фотоволтаични клетки преобразуват слънчевата енергия в електрическа през светлата част от денонощието и я използват за зареждане на акумулаторни батерии, които пък захранват лампите след включването им. Това е една интегрирана система, включваща производство на електроенергия, съхранение и управление (соларен панел, батерия и контролер).
Един от основните проблеми при соларното улично осветление е, че е зависимо от времето. При няколко последователни облачни и дъждовни дни произведената енергия може да не е достатъчна, за да се зареди акумулаторната батерия. Решение на този проблем вече има. Няколко компании предлагат продукти, които гарантират, че всяко количество произведена енергия, независимо колко малко е то, може да се използва за зареждане на батерията. Това прави системите за соларно улично осветление значително по-независими и по-рационално използващи енергийните ресурси. Повечето батерии позволяват лампите да светят 4 нощи при облачно време.
Соларното улично осветление търпи голямо развитие. В тази област постоянно се правят нови разработки. Една от тях е светещото дърво, изобретено от Омар Хуерта, специалист по индустриален дизайн. Това е много оригинално, впечатляващо и находчиво творение, съчетаващо техниките на хидропониката с най-новите фотоволтаични и светодиодни технологии. Всъщност светещото дърво е изкуствено дърво, което играе ролята на улична лампа. В основата на дървото са разположени соларни клетки, които улавят и трансформират слънчевата енергия в електрическа. Тя служи за захранване на LED лампите, вградени в ствола и клоните на дървото. Върхът на всичко е, че клоните на дървото завършват с истинска зеленина, която расте по методите на хидропониката. Това е пак иновативна техника за отглеждане на растения в изкуствено подбран органичен или инертен субстрат, различен от почва. В този проект са вложени много въображение и изобретателност и крайният резултат е внушителен. Ето че уличната лампа може да е дори полужива скулптора, съчетаваща естетика, екологичност, използване на енергия от възобновяем енергиен източник и ефективност.
Хибридно улично осветление
Както видяхме, в модерното улично осветление могат да се интегрират иновации от различни области. С голяма сила това важи за оползотворяване на енергията от различни източници. За по-рационално използване на възобновяемите енергийни източници и постигане на по-голяма независимост и енергийна ефективност, много от най-модерните системи за улично осветление интегрират фотоволтаични клетки с вятърни турбини. Това е една нова концепция, която дава възможност за осветление на всяко населено място, извън електроразпределителна мрежа. Освен това тя е предпочитана и на всяко друго място заради лесния монтаж, бързото изплащане и по-малките сметки за електричество. Такава система се изплаща бързо, заради икономиите от електричество. Тя е много подходяща за улично осветление, като се имат предвид климатичните условия в България. Тук скоростта на вятъра през лятото е по-ниска, но пък слънчевото греене е по-интензивно и продължително. През зимата нещата стоят обратно. По аналогичен начин се изменят и условията през денонощието. Ето защо хибридните вятърно-соларни системи в уличното осветление ще дадат възможност оптимално да се използват предимствата и на двете системи. Така ток ще се произвежда както през нощта, така и в слабо ветровито време. Вятърната турбина може да е както с вертикална, така и с хоризонтална ос. Хибридизацията гарантира, че ако едната част от системата не работи, има резервен вариант. Произведената енергия се акумулира в батерия и се подава на лампите. Батериите позволяват осветлението да не спира в продължение на 4-5 дни в облачно и безветрено време.
Нови възможности на системите за управление
Най-разпространените в момента газоразрядни лампи от уличното осветление се управляват чрез конвенционална система с електронни и индукционни баласти. Електронните баласти често се комбинират със средства за дистанционно управление. Тук се използват специални мрежови протоколи, в които са определени методите на адресиране, насочване и управление. Електронните баласти играят ролята на механизъм за включване на лампите и съчетани с дистанционно управление предоставят възможност за увеличаване живота на лампите и намаляване на енергийните разходи. За автоматизиране на процеса на включване и изключване на лампите от уличното осветление най-често се използват датчици за нивото на осветеност. Алгоритъмът на работа на такива системи е прост – при понижаване нивото на яркост на светлината под предварително зададен праг (сумрак), лампите се включват, а се изключват при преминаване над прага. Към недостатъците на такива системи за управление може да се посочи трудното калибриране на датчиците, чувствителността им към замърсяване и невъзможността за реализация на някои енергоспестяващи алгоритми на работа (например, затъмняване или изключване на част от лампите в най-слабо активното нощно време, когато пълно улично осветление не е необходимо).
Друг интересен метод за управление на уличното осветление в зависимост от външното ниво на осветеност вече предлагат доста фирми по света. Вместо фотодатчици тук се използват вградени GPS-приемници и изчислителни устройства. Приемниците получават информация от спътникова радионавигационна система за определяне на положението, скоростта и времето на всяка точка от земното кълбо – глобална система за позициониране (Global Positioning System, GPS). Така, знаейки точните координати на географското местоположение на контролера за улично осветление и астрономическото време, изчислителното устройство определя точното време на залез и изгрев на слънцето за конкретното място. Обикновено контролерът включва осветлението 15 минути преди настъпване на сумрак, т.е. в момента, когато центърът на слънцето е на 60° над хоризонта. Очевидно, при тази система на управление се избягва от оптичното замърсяване и неправилното калибриране на фотодатчиците.
Алтернативен метод в системите за управление на уличното осветление е този с използване на графици за включване и изключване. Тук контролерът въз основа на база данни - дата, ден от седмицата (делничен или почивен) и време от денонощието, включва и изключва осветлението. Този метод е сравнително прост и едновременно с това дава възможност за реализиране на енергийно ефективно схеми на управление. Всички автоматични системи за управление на уличното осветление работят под управление на зонален контролер или сървър. В зависимост от алгоритъма на управление, контролерът формира сигнал, например за включване на група лампи. За предаването на този сигнал на изпълнителното устройство се използват различни средства – слаботокови захранващи линии, радиоканали, GSM-канали и високочестотни линии. Всички те имат своите предимства и недостатъци. Например, при предаване на сигнала чрез GSM-канал, силови линии и радиоканал, е възможно само групово управление, докато при слаботоковите линии е възможно управление на отделни лампи. Централният сървър има големи възможности. Чрез интернет портал се осъществява мониторинг на състоянието на всички компоненти от системата и непосредствено управление на зони и отделни лампи. Представя се информация върху географски карти, анализира се поведението на елементите от системата, откриват се аварии, измерва се потреблението на енергия и се планира замяна на лампи.
Да разгледаме и някои интересни примери от света за внедряване на модерни системи за управление на уличното осветление. През април 2006 година в Осло (Норвегия) започва използване на интелигентна система за улично осветление с дистанционен мониторинг и управление. Това е един от първите проекти от този род в Европа. Системата намалява използването на енергия с 50%, подобрява безопасността и свежда до минимум разходите за поддръжка. В стремежа си да спести повече енергия общината в Делхи (Индия) стартира програма за преминаване към дистанционно управление на системата за улично осветление през март 2010 година. Тя работи в зависимост от времето на изгрев и залез на слънцето на всяко конкретно място. Благодарение на автоматизираната система, първата по рода си в страната, уличните лампи се включват и изключват с използване на главен сървър с интернет връзка, локализиран в сърцето на града. През 2008 година във Франкфурт (Германия) един от водещите световни производители на системи за осветление изгради нова система за улично осветление. При нея осветителните тела отново са свързани със сървър, който чрез постоянна интернет връзка осъществява мониторинг и контрол. По този начин може да се стигне до икономия на енергия над 40%.06/06/2011 |
