Магистр
Национальный Исследовательский Технологический Университет
Студент
Бабокин Г. И., доктор технических наук, профессор, Национальный Исследовательский Технологический Университет
УДК 620.97
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].
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.
Комментарии пользователей:
Оставить комментарий