Энергосервис в системах уличного освещения: технико-экономические аспекты

В настоящее время в России проблема энергосбережения стоит особо остро. Принятый 23 ноября 2009 года Федеральный закон № 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» регулирует отношения по энергосбережению и повышению энергетической эффективности, установив правовые, экономические и организационные основы стимулирования этих процессов [1]. Данный закон во многом является революционным – одним из его достоинств является то, что впервые предложен механизм энергосервиса, обеспечивающий внедрение новых технологий энергосбережения, не за счет бюджетных средств, а за счет экономии на сервисных объектах.

В данном контексте наиболее перспективным направлением является индивидуальный контроль параметров объектов и управление ими. Применительно к системам освещения это позволяет:

– вести непрерывный мониторинг за потребляемой электроэнергией, состоянием электросети и электрооборудования;

– гибко регулировать яркость освещения на отдельных участках системы, а также включать или отключать по необходимости отдельные группы, участки, и даже отдельные светильники;

– оперативно реагировать на аварии и сбои в работе.

Механизм энергосервиса

С точки зрения систем управления наружным освещением механизм энергосервиса может быть реализован по принципу возвратно-целевого финансирования посредством двух факторов:

– внедрения автоматизированных систем управления и автоматизированных пунктов питания линий освещения; 2

– улучшения энергетических характеристик источников света.

В первом случае экономия достигается за счет оперативного и своевременного управления оборудованием, диагностики состояния объектов управления и питающих сетей, а также своевременного оперативного ремонтно-технического обслуживания [2].

Во втором случае мероприятия могут иметь достаточно широкий спектр – от модернизации существующего парка объектов освещения до замены на новые энергоэффективные светодиодные источники света.

Данные источники освещения обладают высокой надежностью, высоким временем наработки на отказ и близкую к газоразрядным лампам светоотдачу, однако требуют больших капитальных инвестиций на этапе внедрения, и, как следствие, большой срок окупаемости [3].

Рассмотрим вариант модернизации наиболее распостраненных источников света на основе существующих газоразрядных ламп ДНаТ-250. Ос-

новным способом модернизации является замена существующей пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) на электронную пускорегулирующую аппаратуру (ЭПРА).

Достоинства ЭПРА:

• -    снижение потребляемой мощности по сравнению с ПРА;

• -    улучшение пусковых характеристик, и, как следствие, увеличение ресурса лампы;

• -    возможность управления яркостью лампы;

• -    возможность контроля рабочих параметров лампы.

Проведем технико-экономическую оценку мероприятий по повышению энергоэффективности.

• 1.    Внедрение АСДУ потребует больших капитальных затрат как на приобретение аппаратного комплекса среднего и верхнего уровней, а именно серверного оборудования, оборудования для диспетчерского пункта и автоматизированных пунктов питания для местного управления, так и специализированного программного обеспечения в составе операционной системы, SCADA и СУБД. Затраты могут различаться в широких пределах в зависимости от масштаба системы, однако, в случае применения на устаревшем оборудовании нижнего уровня системы освещения не приведут к положительному эффекту. Поэтому целесообразно внедрять АСДУ после модернизации полевого уровня [4].

• 2.    Капитальные затраты на оснащение системы освещения СИС значительно выше, чем при применении ДНаТ, но компенсируются меньшими эксплуатационными расходами и в конечном счете приводит к существенной экономии [3]. В условиях ограниченности финансирования установка СИС не всегда возможна, в этих случаях целесообразно применение ламп ДНаТ с ЭПРА (рис. 1).

Рассмотрим вариант модернизации ПРА на ЭПРА. Факторы экономии от введения ЭПРА:

• 1)    снижение суммарной потребляемой мощности за счет более высокого КПД ЭПРА;

• 2)    снижение мощности в промежуток с 24 часов до 4 часов на 50 % [5];

• 3)    улучшение режимов работы, и, как следствие, среднего времени безотказной работы (наработки на отказ);

Расчеты, связанные с затратами на потребляемую электроэнергию в случае применения ЭПРА, приведены в таблице.

Для города Копейска Челябинской области в расчете на один светильник ДНаТ-250, из расчета на один год при дневном тарифе 5,08 руб./кВт и ночном 2,54 руб./кВт, затраты на электроэнергию в случае применения ламп со стандартными ПРА составит 3715,73 рублей; в случае применения ЭПРА без снижения яркости 3454,98 рублей; в случае применения ЭПРА и снижении потребляемой мощности на 50 % с 24:00 до 4:00 – 2469,56 рублей. Таким образом, годовая экономия составит 1246,17 рублей, а ориентировочный срок окупаемости ЭПРА составит 2 года 10 месяцев (рис. 2).

Заключение

Таким образом, модернизация системы освещения как механизма энергосервисного контракта, в части нижнего и верхнего уровней системы уличного освещения приводит к получению положительного эффекта. Целесообразно проводить модернизацию поэтапно, начиная с полевого уровня.

Замена ПРА на ЭПРА дает экономию в 7 % за счет снижения общей потребляемой мощности с 285 до 265 Вт, однако большую экономию можно достичь в случае снижения мощности лампы на 50 % в ночные часы согласно СНиП 23-05-95 [5].

Рис. 1. Зависимость срока окупаемости от тарифа на энергоресурс

Расчет сроков окупаемости внедрения ЭПРА в зависимости от тарифов на энергоресурсы

S Рч cd Н Ж у о О О Рч и	р Рч к н о О О О н я о с	о И И Р< 5 8 to ^ ^ S С § о с	8 о S й CJ щ s о к с 9 S s s к и О Я 0J Рч н о к	< к о о н К	S 2 S ° о ^ со Ю	Р-1 я с 5 ° 8 о S н н К ° о	о о Г)	< Рч Г) S cd о Рч и
2,25	1054,73	1139,60	477,69	2194,33	2040,34	1458,40	735,93	4,76
2,63	1230,52	1329,53	557,30	2560,05	2380,40	1701,47	858,58	4,08
3,00	1406,30	1519,47	636,92	2925,77	2720,45	1944,53	981,24	3,57
3,38	1582,09	1709,40	716,53	3291,49	3060,51	2187,60	1103,89	3,17
3,75	1757,88	1899,34	796,15	3657,22	3400,57	2430,67	1226,55	2,85
4,13	1933,67	2089,27	875,76	4022,94	3740,63	2673,74	1349,20	2,59
4,50	2109,46	2279,20	955,38	4388,66	4080,68	2916,80	1471,86	2,38
4,88	2285,24	2469,14	1034,99	4754,38	4420,74	3159,87	1594,51	2,20
5,25	2461,03	2659,07	1114,61	5120,10	4760,80	3402,94	1717,17	2,04
5,63	2636,82	2849,00	1194,22	5485,82	5100,85	3646,00	1839,82	1,90
6,00	2812,61	3038,94	1273,84	5851,54	5440,91	3889,07	1962,47	1,78

О1.янв_______ 01.мар _______ 01.май _______ 01. и юл ________ 01.сен ________ 01.ноя __________

-----ДНАТполное                     --ДНАТ+ЭПРА с ночным отключением ---ДНАТ+ЭПРА без отключения

Рис. 2. Зависимость потребляемой мощности одним светильником с лампой ДНаТ-250 в течение года для г. Копейска

В таком случае можно получить дополнительную экономию, которая составит 33,5 % мощности относительно лампы с ПРА.