Технико-экономическое обоснование внедрения источников наружного освещения в сельской местности в условиях светового календаря
Автор: Терентьев Павел Валерьевич, Шильников Сергей Владимирович, Евстифеева Евгения Вадимовна, Каманин Андрей Александрович
Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel
Рубрика: Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса
Статья в выпуске: 4 (37), 2022 года.
Бесплатный доступ
Основной задачей государственной политики в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности является разумное и бережное использование энергетических ресурсов на основе обеспечения заинтересованности потребителей в энергосбережении. В последние несколько лет, на всех уровнях власти, были приняты программы по энергосбережению и энергоэффективности топливно-энергетических ресурсов, согласно которым, каждая организация, предприятие, учреждение, муниципальное образование, местное поселение и население обязаны следовать этим программам, для сохранения и рационального использования топливно-энергетических ресурсов и внедрения новых энергосберегающих технологий в нашу жизнь. В статье рассмотрен анализ применения различных источников наружного освещения в сельской местности. В работе проведен расчет времени работы светильников наружного освещения согласно световому календарю. Приведен расчет срока окупаемости единовременных затрат от внедрения энергоэффективных светильников при времени использования осветительной нагрузки. Построен график зависимости срока окупаемости при времени работы осветительной установки.
Энергоэффективные источники освещения, срок окупаемости, световой календарь, светильники с лампами дрл, светодиодные светильники, энергосбережение, сельское хозяйство, сельская местность
Короткий адрес: https://sciup.org/147240733
IDR: 147240733
Текст научной статьи Технико-экономическое обоснование внедрения источников наружного освещения в сельской местности в условиях светового календаря
Сети наружного освещения являются неотъемлемой частью инженерной инфраструктуры любого города или поселка сельской местности. Затраты на электроэнергию в этих сетях оцениваются в 30% от всех затрат на освещение [1, 2].
Мероприятия по энергосбережению в сетях наружного освещения, как правило, сводятся к замене светильников с ртутными лампами на более экономичные светодиодные светильники [4, 8, 10].
Материалы и методы. Проанализировав рынок светильников, для расчета были выбраны 2 вида систем наружного освещения:
-
1. Светильники с лампами ДРЛ РКУ15-250-107 Сириус: ШО (с/стеклом) стоимостью 17564 рублей/шт [7].
-
2. Светодиодные светильники FREGAT LED 75 стоимостью 26370 рублей/шт [6].
Основой определения времени включения и выключения уличного освещения населенного пункта был выбран метод расчета по световому календарю, где указано местное время включения и выключения уличного освещения Т мест. в зависимости от широты расположения с шагом равным одному градусу. Нижегородской области соответствует северная широта 56° [3].
Световой календарь составлен с учетом летнего и зимнего времени. Время включения и выключения уличного освещения дано в часах-минутах.
В таблице 1 представлено время работы светильников наружного освещения согласно световому календарю для Нижегородской области.
Используемые сокращения:
-
t общ - общее темное время, ч;
-
t н - общее темное время от 0 до 6 ч.
Таблица №1 – Световой календарь определения времени включения и выключения уличного освещения соответствующее географической широте выбранного населенного пункта (в данном случае Нижний Новгород)
|
Северная широта, град. |
|||||
|
56 |
|||||
|
Месяцы |
|||||
|
Январь |
Февраль |
||||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
16-10 |
7-54 |
1-5 |
17-07 |
7-16 |
|
6-10 |
16-18 |
7-52 |
6-10 |
17-18 |
7-06 |
|
11-15 |
16-27 |
7-47 |
11-15 |
17-28 |
6-56 |
|
16-20 |
16-35 |
7-41 |
16-20 |
17-40 |
6-44 |
|
21-25 |
16-45 |
7-34 |
21-25 |
17-51 |
6-33 |
|
26-31 |
16-58 |
4-24 |
26-28 |
17-57 |
6-24 |
|
t общ |
4 |
69 |
t общ |
373 |
|
|
t н |
186 |
t н |
168 |
||
|
Март |
Апрель |
||||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
18-09 |
6-11 |
1-5 |
20-13 |
5-48 |
|
6-10 |
18-19 |
5-59 |
6-10 |
20-24 |
5-34 |
|
11-15 |
18-30 |
5-46 |
11-15 |
20-34 |
5-20 |
|
16-20 |
18-39 |
5-33 |
16-20 |
20-45 |
5-07 |
|
21-25 |
18-50 |
5-20 |
21-25 |
20-57 |
4-54 |
|
26-31 |
19-03 |
5-02 |
26-30 |
21-08 |
4-42 |
|
t общ |
342 |
t общ |
257 |
||
|
t н |
173 |
t н |
157 |
||
|
Май |
Июнь |
||||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
21-19 |
4-30 |
1-5 |
22-20 |
3-27 |
|
6-10 |
21-31 |
4-17 |
6-10 |
22-27 |
3-22 |
|
11-15 |
21-41 |
4-05 |
11-15 |
22-33 |
3-18 |
|
16-20 |
21-50 |
3-55 |
16-20 |
22-33 |
3-18 |
|
21-25 |
22-01 |
3-45 |
21-25 |
22-23 |
3-21 |
|
26-30 |
22-11 |
3-35 |
26-30 |
22-32 |
3-24 |
|
t общ |
194 |
t общ |
146 |
||
|
t н |
124 |
t н |
101 |
||
|
Июль |
Август |
||||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
22-29 |
3-30 |
1-5 |
21-36 |
4-28 |
|
6-10 |
22-24 |
3-37 |
6-10 |
21-23 |
4-40 |
|
11-15 |
22-19 |
3-45 |
11-15 |
21-10 |
4-51 |
|
16-20 |
22-09 |
3-54 |
16-20 |
20-59 |
5-03 |
|
21-25 |
22-00 |
4-04 |
21-25 |
20-45 |
5-13 |
|
26-31 |
21-48 |
4-17 |
26-31 |
20-29 |
5-27 |
|
t общ |
176 |
t общ |
246 |
||
|
t н |
120 |
t н |
154 |
||
|
Сентябрь |
Октябрь |
||||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
20-14 |
5-36 |
1-5 |
17-55 |
5-37 |
|
6-10 |
20-01 |
5-48 |
6-10 |
17-42 |
5-47 |
|
11-15 |
19-46 |
5-58 |
11-15 |
17-29 |
5-57 |
|
16-20 |
19-32 |
6-08 |
16-20 |
17-16 |
6-07 |
|
21-25 |
19-20 |
6-18 |
21-25 |
17-05 |
6-17 |
|
26-30 |
19-07 |
6-29 |
26-31 |
16-51 |
6-30 |
|
t общ |
311 |
t общ |
393 |
||
|
t н |
177 |
t н |
183 |
||
|
Ноябрь |
Декаб |
рь |
|||
|
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
Числа месяца |
Включение |
Выключение |
|
1-5 |
16-41 |
6-41 |
1-5 |
15-58 |
7-36 |
|
6-10 |
16-30 |
6-51 |
6-10 |
15-55 |
7-43 |
|
11-15 |
16-22 |
7-03 |
11-15 |
15-55 |
7-49 |
|
16-20 |
16-13 |
7-13 |
16-20 |
15-55 |
7-53 |
|
21-25 |
16-05 |
7-21 |
21-25 |
15-58 |
7-55 |
|
26-30 |
16-02 |
7-31 |
26-31 |
16-04 |
7-54 |
|
t общ |
4 |
44 |
t общ |
491 |
|
|
t н |
180 |
t н |
186 |
||
Согласно таблицы №1, световой календарь определения времени включения и выключения уличного освещения соответствующее географической широте выбранного населенного пункта, получаем нормативы времени работы осветительной установки по месяцам.
Полученные данные представлены в таблице №2 - Время работы светильников наружного освещения по световому календарю для Нижегородской области.
Таблица №2 – Время работы светильников наружного освещения по световому календарю для Нижегородской области
|
Месяц года |
Время работы светильников наружного освещения |
|
Январь |
469,00 |
|
Февраль |
373,00 |
|
Март |
342,00 |
|
Апрель |
257,00 |
|
Май |
194,00 |
|
Июнь |
146,00 |
|
Июль |
176,00 |
|
Август |
246,00 |
|
Сентябрь |
311,00 |
|
Октябрь |
393,00 |
|
Ноябрь |
444,00 |
|
Декабрь |
491,00 |
Согласно таблице №2, время работы светильников наружного освещения по световому календарю для Нижегородской области месяцем с наибольшим временем работы светильников наружного освещения является – декабрь. Наименьшим – июнь.
Ниже представлен график работы светильников наружного освещения согласно светового календаря для Нижегородской области
Время работы системы освещения, ч 600,00 550,00 500,00 450,00 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00
Время работы светильников наружного освещения по световому календарю для Нижегородской области
6^X
У 1
/ о* ^^
Месяц года
Рисунок 1 - Время работы светильников наружного освещения по световому календарю для Нижегородской области
Дальнейшие расчеты проводили по методу срока окупаемости единовременных затрат, который прост в расчетах, эффективен и является обратной величиной коэффициента эффективности [2, 9].
Срока окупаемости определяется по формуле:
К
Т =
Э г
где К – капиталовложения, руб.; Эг – эффект, руб..
Для замены определяем 10 шт. светильников. При этом учитывались только капитальные затраты на приобретение светодиодных светильников и стоимость электроэнергии.
Рассчитываем мощность системы освещения дорожного участка для месяца с наибольшим временем работы осветительной установки.
Р уст = Р св "N K пра • Т м
где Р св - мощность одного светильника, Вт; N - количество светильников, шт; К пра - коэффициент потерь: К пра - 1,15 (люминесцентные светильники); К пра - 1 (светодиодные светильники), Тм – часы работы осветительной установки в выбранный месяц.
По формуле (2):
Для РКУ15-250-107 Сириус: ШО (с/стеклом):
ZP = 250 • 10 • 1,15 = 2875 Вт.
Для FREGAT LED 75:
£P = 75 • 10 • 1 = 750 Вт.
Рассчитаем потребление электроэнергии:
w = z Р • Т м
где ZP — мощность системы освещения, Вт
Согласно формуле (3):
Для РКУ15-250-107 Сириус: ШО (с/стеклом):
^ = 2875 491 = 14И,625 кВт * ч
-
1 1000 ,
Для FREGAT LED 75:
W2 = 787,5 491 = 368,25 кВт * ч
-
2 1000 ,
Ниже представлен график потребления 2мя типами системы наружного освещения в течение года:
-
• Светильники с лампами ДРЛ РКУ15-250-107 Сириус: ШО (с/стеклом)
-
• Светодиодные светильники FREGAT LED 75
Потребление Потребление системы наружного освещения в течение года системы освещения, кВт*ч
Рисунок 2 – График потребления 2-мя системами наружного освещения в течение года
Капиталовложения:
Ц = С -N (4)
где С – стоимость одного светильника, руб.; N – количество светильников, шт.
По формуле (4) рассчитываем:
Для РКУ15-250-107 Сириус: ШО (с/стеклом):
Ц = 17564 • 10 = 175640руб
Для FREGAT LED 75:
Ц = 26370 • 10 = 263700руб.
Разница между стоимостью светильников:
ДС = С1-С2 = 263700 - 175640 = 88060руб.
Разница в потреблении энергии за год между выбранными светильниками, т.е. экономия при применении светодиодных светильников:
ДW = W2 - W1 = 1411,625 - 368,25 = 1043,375 кВт * ч.
В соответствие с решением № 55/1 от 14.12.2021 г. Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей Нижегородской области на 2022 год для населения одноставочный тариф сверх нормы составляет - 6,97 руб. кВтч [5].
Экономия в денежном эквиваленте составит:
ДСэ.э. = ДW • в, (5)
где ДИ - разница потребления энергии, кВт*ч; в — тариф на электроэнергию, руб/кВт
Экономия в денежном эквиваленте составит согласно формуле (5):
ДСэ.э. = 1043,375 • 6,97 = 7272,324 руб.
Рассчитаем срок окупаемости согласно формуле (1):
Т = „ _ . = 1,55 года
-
с.0. 7272,324 ,
Вывод. Расчеты показали экономическую эффективность предлагаемых решений. В дальнейшем при внедрении и проектировании будет возможен расчет по прилагаемому методу эффективных источников света для уличного освещения. При этом также видно, что применение светодиодных светильников дает нам экономию в расходе электроэнергии, а, следовательно, повышает прибыль.
Спсиок использованных источников:
-
1. Гвоздев С.М., Панфилов Д.И., Поляков В.Д., Романова Т.К., Шестопалова И.П., Шевченко А.С., Хухтикова В.А. Энергоэффективное электрическое освещение: учебное пособие/– М.: Издательский дом МЭИ, 2013. – 288 с.
-
2. Инструкция по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94.
-
3. Методические рекомендации по определению стоимости эксплуатации объектов уличного освещения: Москва, 2006 г.
-
4. Постановление Правительства РФ от 28.08.2015 N 898 "О внесении изменений в пункт 7 Правил установления требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг при осуществлении закупок для обеспечения государственных и муниципальных нужд".
-
5. Решение № 55/1 от 14.12.2021 г. Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей Нижегородской области на 2022 год. URL: https://rstno.government-
nnov.ru/documents/other/15518/.
-
6. Светильник FREGAT LED 75 (W) URL: www.etm.ru/cat/nn/8827040 .
-
7. Светильник ЖКУ 15-250-107 Сириус URL: www.svelt.info/product/svetilnik-konsolnyy-ulichnyy-jku15-250-107-sirius-sho-02004000104/ .
-
8. Терентьев П.В. Исследование установки, позволяющей регулировать световой поток от светодиодных источников света в зависимости от естественного освещения/ П.В. Терентьев, С.В. Шильников, А.О. Соколов // Сборник статей Всероссийской национальной научно-практической конференции./ Уральский государственный аграрный университет, 2022.
-
9. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» //СЗ РФ. 2009.
-
10. Штайнер В.Ю., Питык А.Н., Архипова Е.С., Колотиенко М.А. Энергосбережение в России: основные проблемы и перспективы // Инженерный вестник Дона, 2017, 4.
Список литературы Технико-экономическое обоснование внедрения источников наружного освещения в сельской местности в условиях светового календаря
- Гвоздев С.М., Панфилов Д.И., Поляков В.Д., Романова Т.К., Шестопалова И.П., Шевченко А.С., Хухтикова В.А. Энергоэффективное электрическое освещение: учебное пособие/- М.: Издательский дом МЭИ, 2013. - 288 с.
- Инструкция по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94.
- Методические рекомендации по определению стоимости эксплуатации объектов уличного освещения: Москва, 2006 г.
- Постановление Правительства РФ от 28.08.2015 N 898 "О внесении изменений в пункт 7 Правил установления требований энергетической эффективности товаров, работ, услуг при осуществлении закупок для обеспечения государственных и муниципальных нужд".
- Решение № 55/1 от 14.12.2021 г. Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей Нижегородской области на 2022 год. URL: https://rstno.government-nnov.ru/documents/other/15518/.
- Светильник FREGAT LED 75 (W) URL: www.etm.ru/cat/nn/8827040.
- Светильник ЖКУ 15-250-107 Сириус URL: www.svelt.info/product/svetilnik-konsolnyy-ulichnyy-jku15-250-107-sirius-sho-02004000104/.
- Терентьев П.В. Исследование установки, позволяющей регулировать световой поток от светодиодных источников света в зависимости от естественного освещения/ П.В. Терентьев, С.В. Шильников, А.О. Соколов // Сборник статей Всероссийской национальной научно-практической конференции./ Уральский государственный аграрный университет, 2022.
- Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" //СЗ РФ. 2009.
- Штайнер В.Ю., Питык А.Н., Архипова Е.С., Колотиенко М.А. Энергосбережение в России: основные проблемы и перспективы // Инженерный вестник Дона, 2017, 4.
