Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Вакпрофи. Публикация статей ВАК, Scopus
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Электротехника
Размещена 13.05.2018. Последняя правка: 13.05.2018.

Сравнительный анализ систем наружного освещения

Князькин Егор Алексеевич

Магистр

Национальный Исследовательский Технологический Университет

Студент

Бабокин Г. И., доктор технических наук, профессор, Национальный Исследовательский Технологический Университет


Аннотация:
В данной статье проведена оценка энергоэффективности светодиодного освещения автомобильных дорог класса А1. Для анализа было проведено сравнение двух типов освещения таких как традиционные газоразрядные лампы типа ДНаТ и современные светодиодные источники света. Исходя из международных требований по освещенности автомагистралей были выбраны лампы ДНаТ-400 и их светодиодные аналоги по кривой силе света (КСС). В качестве места сравнения была выбрана бессветофорная «клеверообразная» развязка


Abstract:
In this article, the energy efficiency of LED lighting of A1 class roads has been evaluated. For the analysis, two types of lighting were compared, such as traditional gas-discharge lamps such as DNaT and modern LED light sources. Based on the international requirements for the illumination of motorways, the lamps DNaT-400 and their LED analogs were chosen for the light-power curve. As a comparison point, a no-light decoupling was chosen


Ключевые слова:
светодиодное освещение; энергоэффективность; альтернативные источники питания; солнечные панели; уличное освещение

Keywords:
LED lighting; energy efficiency; alternative power supplies; solar panels; street lighting


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].

 
Рис. 4 Оценка генерируемой энергии солнечными панелями и потребление светодиодной лампы кВт*ч

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.

Библиографический список:

1. GALAD Стандарт LED-160-ШБ/К50 // GALAD URL: http://galad.ru/catalog/outdoor/street/standart/galad-standart-led-160-shb-k50/ (дата обращения: 06.12.17).
2. Light-in-Night Road URL: http://www.l-i-n.ru/ (дата обращения: 03.12.17).
3. Восход и заход солнца, продолжительность светового дня в Москве // Dateandtime.info URL: http://dateandtime.info/ru/citysunrisesunset.php?id=524901 (дата обращения: 05.12.17).
4. ГОСТ Р 54305-2011 // Дороги автомобильные общего пользования Горизонтальная освещенность от искусственного освещения. Технические требования URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-r-54305-2011 (дата обращения: 02.12.17).
5. Достоинства и недостатки различных источников света // РОСЭЛЕКТРОСВЕТ URL: http://rsvet.org/info/dostoinstva_i_nedostatki_razlichnyh_istochnikov_sveta (дата обращения: 27.11.17).
6. Кривые силы света (КСС) // АСТАРТА URL: http://www.astarta-led.ru/kss/ (дата обращения: 02.12.17).
7. Лампа ДНаТ 400. Характеристики // Energ2010 URL: http://energ2010.ru/Katalog_oborudovaniya/Lampy/Lampa_DNaT_400.html (дата обращения: 26.11.17).
8. Освещение мостов, эстакад, путепроводов, автодорожных развязок // Свет Трейд URL: https://2svet.ru/news/75.html (дата обращения: 27.11.17).
9. Подключение солнечных батарей к сети в России // WATTrouter.ru URL: http://www.wattrouter.ru/infa/pv_grid_connection_in_russia.htm (дата обращения: 08.12.17).
10. Потребление электроэнергии в ЕЭС России в 2015 году уменьшилось на 0,5 % по сравнению с 2014 годом. // Министерство энергетики РФ URL: https://minenergo.gov.ru/node/3851 (дата обращения: 27.11.17).
11. Сам Электрик URL: https://samelectrik.ru/prichiny-poter-elektroenergii-na-bolshix-rasstoyanix.html (дата обращения: 02.12.17).
12. Светодиодные светильники в аналог ДНАТ 400 // ЛЕДКОМ URL: https://led-comp.ru/po-analogam/analog-dnat-zhku/analog-dnat-400/ (дата обращения: 03.12.17).
13. Солнечные панели // Свет ДВ URL: http://svetdv.ru/sun/index.shtml (дата обращения: 04.12.17).
14. Транспортная развязка // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BF%D0%BE%D1%80%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F _%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%B2%D1%8F%D0%B7%D0%BA%D0%B0 (дата обращения: 27.11.17).




Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх