Энергосбережение и техническая политика в области освещения

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ООО «ВНИСИ»

Энергосбережение и техническая политика в области освещения

Ю.Б. Айзенберг, профессор, д.т.н.,

главный научный сотрудник,

генеральный директор ЗАО «Московский дом света»

В светотехнической науке, технике и индустрии энергетическая эффективность принимаемых решений при создании новых изделий и установок является одним из краеугольных камней технической политики.

Энергетические затраты на выработку и использование 1 Млм-ч световой энергии определяют в значительной степени светотехнический уровень отрасли и страны в целом. Степень развитости государств в наибольшей мере может характеризоваться не столько объемами выплавки стали и чугуна, добычи нефти или газа, числом произведенных станков и локомотивов, как «светообеспеченностыо» населения этого государства при минимизации энергопотребления, т.е. параметрами Млм-ч/чел, год и кВт*ч/Млм-ч. энергосбережение освещение светотехнический

В аналитических обзорах [1,2] состояния проблемы энергосбережения в осветительных установках сделана попытка подвести итоги на конец 80-х - начало 90-х годов прошлого столетия. Представляется весьма важным и интересным проследить динамику изменения основных показателей за прошедший период и рассмотреть состояние работ по энергосбережению в мире (используя результаты представительного всемирного конгресса «Right Light 6» в Шанхае [3], прошедшего в мае 2005 г.

По сообщению Dr. E. Mills [4], всемирный масштаб потребления электроэнергии (ЭЭ) на освещение составлял в 1997 г. 2016 ТВт-ч (по данным 41 страны, где проживало 63% населения земного шара). По оценкам этого же автора в настоящее время всемирный объем выработки ЭЭ составляет около 3000 млрд. кВт-ч (из расчета ежегодного прироста в 5% и базируясь на известных данных для 1997 и 2001 гг.).

Кроме того, в странах с населением 2 млрд. человек, где испытывается дефицит ЭЭ и массово используется керосиновое освещение, расходуется 3600-1015 Дж энергии. Соответственно, выделение парникового газа за счет освещения составляет около 15% от всемирного выделения.

Примечание. Область сбережения для керосина представлена при замене на КЛЛ-СД.

* При разных сценариях развития событий.

Суммируя данные многих стран и Европы в целом и рассматривая два сценария возможного развития событий (пессимистический и оптимистический), Е. Mills приводит данные своих расчетов потенциала энергосбережения (ЭЭ и керосина) в 12300-1015 Дж (табл. 1) или по ЭЭ (550-890)-1012 Вт-ч. При этом отмечается, что освещенность от 1 керосиновой лампы в 100 раз меньше, чем при использовании ЛН. Каждой керосиновой лампе (при условии сохранения уровня выделения углерода при сгорании топлива) эквивалентны 2 ЛН; 8,5 КЛЛ или 128 СД. При этом сбережение энергозатрат составляет примерно 50% при одновременном увеличении светового потока соответственно в 200, 800 и 1200 раз [4, 5].

Е. Mills делает вывод, что потенциал энергосбережения в мире выше, чем суммарное потребление ЭЭ в Канаде, Франции или Германии. Сбережение энергии в странах с керосиновым освещением может превысить производство нефти в Алжире, Бразилии, Индонезии или Ливии. Самым простым способом уменьшения парниковых газов является замена в развивающихся странах керосиновых ламп на новые источники света - СД.

Искусственное освещение составляет существенный процент (более 15%) в глобальном энергопотреблении современного общества. Испанский специалист проф. R.San Martin [6] называет цифру в 2000 ТВч в 1997 г. и приводит данные о структуре производства ЭЭ (рис. 1). Из этого рисунка хорошо видно, что выработка ЭЭ при сжигании нефтепродуктов и угля на ТЭЦ равна суммарной выработке на АЭС и ГЭС.

В своем докладе в мае 2005 г. проф. Liisa Halonen (Lighting Laboratory Helsinki University of Technology) от имени рабочей группы Annex 45 Международного энергетического агентства IEA (International Energy Agency) и его подразделения ECBCS (Energy Conservation in Building and Community Systems) привела следующие данные. Суммарное потребление ЭЭ в ОУ стран, входящих в IEA, составило 1066 ТВт-ч (из 2016 ТВт-ч общего мирового потребления ЭЭ). При этом 28% ЭЭ было использовано в ОУ жилья, 48% в коммерческом секторе, включая транспорт и наружное освещение. В индустриальных странах на освещение расходуется от 5 до 15% от всей генерируемой ЭЭ, в развивающихся странах эта доля может доходить до 86%. По данным проф. Halonen в среднем в мире на освещение расходуется около 17% всей генерируемой ЭЭ (2200 ТВт-ч). При выработке ЭЭ, идущей на освещение, в атмосферу выбрасывается 1775 млн. тонн двуокиси углерода (из них 511 млн. тонн в странах-членах ПEА).

В странах Европейского Экономического Союза (ЕЭС) в зданиях потребляется около 40% всей вырабатываемой ЭЭ, при этом на освещение расходуется 50% в офисных зданиях, 20-30% в больницах, 15% на предприятиях, 10-15% в школах и 10% в жилых зданиях. В связи с этим Европейский Парламент издал специальную директиву, направленную на повышение эффективности использования ЭЭ [7].

Директива 2000/55/EG сформулировала энергосберегающие требования к балластам для люминесцентных ламп. С одной стороны, выполнена классификация ПРА с точки зрения энергопотребления (классы А, В, С и D - рис. 2), а с другой, установлен порядок снятия с производства и потребления энергомагнитных балластов (сначала ЭмПРА с нормальным энергопотреблением, а затем и с пониженным) [8]. При этом ограничивается собственное потребление мощности, например, балласта для ЛЛ 36 Вт: 45 Вт с 21 мая 2002 г. и 43 Вт с ноября 2005 г. Таким образом, со второй половины первого десятилетия XXI века должны выпускаться только электронные ПРА класса А. При этом наиболее перспективными с энергетической, а также со светотехнической точек зрения являются комплекты ЛЛ типа Т5 с ЭПРА класса А [8-9]. Одновременно осуществляется 80%-ное снижение выбросов в атмосферу (рис. 3, 4). Европейская Комиссия ставит задачу довести долю ЭПРА на рынке до 55%. При этом нельзя с сожалением не отметить, что из-за отсутствия в нашей стране какого-либо государственного или общественного действенного регулирования энергопотребления в ПРА и светильниках с ЛЛ, происходит недопустимо быстрое наполнение отечественного светотехнического рынка энергозатратной продукцией, неприемлемой для Запада, и поэтому экспортируемой в Россию и страны бывшего СССР.

Одновременно в докладе проф. L. Halonen отмечается со ссылкой на [10] кардинальная возможность снижения энергозатрат на освещение благодаря постепенному переходу на массовое применение СД: 20% рынка источников света в 2010 г., 50% в 2020 г. Это позволит обеспечить снижение энергопотребления в середине 20-х годов XXI века на 5%.

Весьма показательной для оценки состояния проблемы в большинстве стран Восточной Европы является информация Dr. J. Grzonkowski о потенциале энергосбережения в ОУ Польши [11]. Общее потребление ЭЭ в Польше в 1999 г. составило 142 ТВт-ч (142 млрд. кВт-ч), при этом на нужды освещения - 26,3 ТВт-ч (19%). Затраты распределили следующим образом: 14,5 ТВт-ч (55%) в жилье и фермерских хозяйствах; 5,4 ТВт-ч (20%) в нежилых общественных зданиях; 4,6 (17%) в промышленности; 1,8 ТВт-ч (< 7%) для освещения улиц и дорог.

В середине 80-х годов из-за отсталой структуры парка светильников (с доминированием приборов с ЛН) и малого использования современных источников света (НЛВД, МГЛ, КЛЛ) среднее потребление ЭЭ на душу населения в Польше было на 10% больше, чем в среднем в мире, а уровень «светообеспечения» на 33% меньше (табл. 2) Проведенный Dr. J. Grzonkowski анализ показал потенциал экономии ЭЭ при реорганизации светотехнических установок страны (табл. 3).

Проблема энергосбережения в ОУ важна не только для развивающихся стран, но и для технически передовых, таких как США, Великобритания, Германия, Япония, Швеция. Проблема постоянно обострялась в связи с непрерывным ростом масштабов осветительных установок и увеличением их энергопотребления. Например, в Китае за последние 10 лет темпы роста потребления ЭЭ в ОУ возрастали ежегодно на 15%.

В связи с этим во многих государствах, начиная в основном с середины 90~х годов прошлого века, формируются и реализуются специальные программы энергосбережения и экологии в области освещения, которые являются либо самостоятельными, либо частью общих программ эффективного использования глобальной энергии. Лидирующую роль, как уже отмечалось [2], играет программа «Green Lights» США, по образу и подобию которой реализуются программы ряда государств. Все существующие программы «Green Lights» условно можно разделить на три группы:

I - Европейские партнерские программы частных фирм под руководством и при поддержке ЕС;

II - Общественные программы и различных странах;

III - Государственные программы «Green Lights» ряда стран.

Группа I. Партнерские программы «Green Lights» являются частью плана Европейской Комиссии по энергосбережению в рамках Европейского Сообщества (ЕС 2000а). Программа начата в 2000 г. в свете соглашений в Киото по сокращению выбросов в атмосферу (по инициативе Генеральной Дирекции по общественному транспорту и энергетике при Еврокомиссии) [12, 13]. Программа способствует принятию частными организациями добровольных решений по эффективному использованию ЭЭ на освещение как в существующих, так и в новых и реконструируемых ОУ. Она способствует также поддержке и улучшению качества освещения. Основой программы является Регистрационная форма, * подписываемая Партнерами программы и Комиссией. Партнеры обязуются за определенный срок либо переоснастить как минимум 50% ОУ в собственных или арендуемых (на срок более 5 лет) помещениях, либо сократить энергопотребление как минимум на 30%. В обмен на свои обязательства они получают выгоду в виде технической поддержки проводимым мероприятиям и широкого общественного признания со стороны Европейской Комиссии и национальных энергетических агентств.

Наряду с Партнерами, программа использует также статус Сторонников с менее жесткими обязательствами. В начале действия Европейской программы «Green Lights» в нее входили 37 Партнеров и 31 Сторонник из 14 стран. В настоящее время число Партнеров практически удвоилось [12,13].

Группа II. Общественные программы «Green Lights», поддерживаемые и направляемые международной группой ELI (Efficient Lighting Initiative), в значительной степени финансируются International Finance Corporation (IFC), Вашингтон.

Деятельность ELI была начата в 2000-2003 гг. в семи странах: Европы (Чехия, Венгрия, Латвия), Африки (Южно-Африканский Союз) и Азии (Филиппины). Начало было положено в конце 1999 г., когда Международная финансовая корпорация (1FC) объявила грант в 15 млн. долларов США за работы по сохранению окружающей среды (Global Environmental Facility - GEF) и организовала ELI.

Цели Общественных программ и методы их достижения в принципе те же, хотя и имеют ряд интересных отличий, но не могут быть подробно рассмотрены в рамках одной этой статьи.

Группа III. Государственные программы «Green Lights» действуют с середины 90-х годов прошлого столетия в США (на основе US Energy Policy Act - 1992, US Green Light Programm, US Energy Star Labeling Programm - 1997), Великобритании (Energy Efficient Lighting in Building - 1992, Government Home Energy Efficient Scheme - 1994), Китае (Решение Государственной экономической и торговой комиссии КНР (SETC)), Польши (Poland Efficiency Lighting Project), а также Нидерландах, Южной Корее, Таиланде и некоторых других странах. Эти программы не только выдвинуты государственными органами, но и частично финансируются и строго контролируются ими, особенно в Китае.

Общим для всех программ является единство цели - как правило, снижение энергопотребления в ОУ на 30-50% за 5-7 лет при сохранении количества и качества освещения.

Общим главным средством достижения этой цели является широчайшее, все возрастающее использование наисовременных высокоэффективных средств освещения: световых приборов с КЛЛ и ЛЛ типа Т5, электронных ПРА. Оно ведется с вытеснением приборов с ЛН и ДРЛ, заменой их приборами с КЛЛ, а также НЛВД и МГЛ соответственно.

Общими являются и основные методы решения задачи:

· пересмотр и ужесточение стандартов на изделия и норм проектирования ОУ, в частности, путем введения в последние предельных энергетических показателей (удельных установленных плотности мощностей (Вт/м2) для каждой типовой ОУ параллельно с нормируемым значением освещенности, а также максимальных нормируемых мощностей для типовых зданий в целом (в зависимости от объема и назначения этих зданий);

· поддержка изготовителей новой энергоэффективной техники;

· введение жесткого контроля качества изделий, сертификатов качества, присвоение специальных знаков энергоэффективности, дающих право на повышенную цену и меньшие налоги; осуществление строгого контроля на энергоэффективность всех проектов новых и реконструируемых сооружений, особенно государственного и муниципального подчинения;

· проведение через средства массовой информации (печать, радио, телевидение) широкой разъяснительной работы среди специалистов и населения, организация сети учебных курсов и программ;

· проведение системных маркетинговых исследований;

· создание широкой сети демонстрационных зон с образцовыми энергоэффективными осветительными установками на самых различных объектах;

· широкий международный обмен опытом, учреждение наград и призов за высшие достижения.

Наиболее интересно и показательно проследить действие программы «Green Lights Китая» и ее результаты за последнее десятилетие [15-18].

Программа «China's Green Lights» (Программа «Зеленый свет Китая» - ПЗСК) была начата Государственной экономической и торговой комиссией (SETC КНР) в 1993 г. [15]. Первые три года работы были направлены на исследования состояния светотехники и анализ препятствий на пути ее развития, а также на выработку комплекса мер по выполнению ПЗСК. В то время в Китае вырабатывалось 1000 ТВт-ч ЭЭ, 10-13% расходовалось на освещение, 75% всей ЭЭ вырабатывалось ТЭЦ, работавшими на угле, средняя световая отдача ИС составляла не более 30% от среднего показателя для ламп передовых западных фирм. Основные данные производства для 1996 г. приведены в табл. 4 и (переработанных автором на основе материалов [15-18]).

Такое положение явилось результатом:

недооценки роли энергоэффективного освещения руководителями фирм и организаций, а также населением в целом;

высокой стоимости высококачественных современных светотехнических изделий;

относительно малой стоимости осветительного оборудования в общих капитальных вложениях и эксплуатационных расходах;

* низким качеством изделий, выпускавшихся в стране; недостатком политических мер и отсутствием содействия развитию производства, отсутствием правил и стандартов для управления качеством и эффективностью продукции, наличием многочисленных изготовителей, стремящихся за счет низкого качества получать высокую краткосрочную прибыль, подрыв доверия потребителей к новой технике.

Для кардинального решения задач ПЗСК этой программе был придан высший государственный статус и при SETC организована «Исполнительная команда» для управления процессом и систематического контроля за его ходом. В «команду» вошла группа ключевых должностных лиц и ведущих специалистов министерств, комиссий, академий, промышленности.

В дополнение к рассмотренным выше общим методам реализации программы «Green Lights», в Китае было осуществлено следующее: введена система постоянного выборочного контроля качества продукции и мониторинг качества; организованы специализированные испытательные центры; утверждена система штрафов за нарушения стандартов качества; принята система побудительных мер, включающая дифференцированные цены на ЭЭ в различное время суток; скидки и субсидии для поощрения клиентов, . использующих эффективную технику; проводится поддержка модернизации технологии и оборудования на предприятиях-изготовителях. Одновременно создавались демонстрационные зоны и объекты для широкого показа эффективности новых решений. Были осуществлены демонстрации: прогрессивных ОУ наружного освещения в Шанхае, эффективных светотехнических технологий в Гуаньчжоу, современных ОУ гостиниц, коммерческих зданий, школ и правительственных объектов в Пекине, жилых зданий в ряде городов Китая.

Таким образом, как указано в [15], широко использовались механизмы «стимулирования» и «подталкивания».

Одной из важных целей программы являлось доведение выпуска КЛЛ для внутреннего рынка до 300 млн. шт., сокращение выбросов в атмосферу на 200 тыс. тонн двуокиси серы и на 7,4 млн. тонн двуокиси углерода.

Результаты реализации программы «Green Lights» в Китае исключительно впечатляющи и хорошо видны из докладов китайских специалистов [16-18] и из табл. 4 и 5. В целом они сводятся к резкому увеличению объема производства эффективных НС (КЛЛ в 10 раз, РЛВД в 3 раза, МГЛ в 8,3 раза), реализации на внутреннем рынке 356 млн. КЛЛ (по сравнению с 27 млн. шт. в 1995 г.), снижении стоимости КЛЛ в 8-10 раз, изменения соотношения в выпуске ЛН и ЛЛ с 6:1 до 2,2:1, невероятным темпам ежегодного прироста на 20% с прогнозирован нем на последующее десятилетие сохранения темпов около 10,5%.

Китай сегодня производит более 70% общемирового производства КЛЛ. В итоге реализации ПЗСК получена экономия 45 млрд. кВт-ч ЭЭ, что эквивалентно 9 ГВт установленной генерирующей мощности. Снижены выбросы СО2 на 13 млн. тонн. Важно отметить, что после достижения основных количественных показателей, центр тяжести внимания при реализации программы перенесен на достижение высших мировых параметров качества.

Подробные результаты ПЗСК были доложены на конгрессе «Right Light 6»в Шанхае и рассмотрены в опубликованных ниже статьях ведущих специалистов Китая.

Исключительно высокие результаты программы «Green Lights» в Китае объясняются наличием избыточных ресурсов дешевой рабочей силы, стремлением к использованию новых знаний и технологий, высокой дисциплиной и квалифицированным менеджментом, а также государственной поддержкой программы. Важно подчеркнуть также, что наличие государственной программы привело в Китай огромные иностранные инвестиции, а также многочисленные передовые фирмы и специалистов (в частности Osram, Philips, Motorola, GE Lighting и др.), привнесшие самый современный опыт, знания и технологии. Одним из главных факторов стали переход к частной собственности, либерализация национального рынка, вступление Китая во Всемирную торговую организацию.

Анализируя ход и результаты реализации программ «Green Lights», нельзя не высказать ряд соображений, касающихся состояния отечественной светотехники.

У нас нет подобной программы развития светотехнической науки, промышленности и рынка ни на государственном, ни на региональном, ни на общественном уровне. Имеющийся в стране «Закон об энергосбережении» распространяется на все виды энергии, является исключительно общим и, в основном, декларативным.

При наличии светотехнически необразованной массы потребителей, среди которой не проводится разъяснительной и информационной работы, отсутствует выявленная потребность в первоначально более дорогой, но несравнимо более энергоэффективной технике. Производство этих новых изделий не стимулируется, а их качество строго не лимитируется и не контролируется. В развитии существующего «дикого» рынка нет направляющей идеологии и организующей силы, как это имеет место в ряде стран и, прежде всего в США, Китае и некоторых государствах ЕЭС.

Вместе с тем, именно такая Государственная Программа Энергосбережения в Освещении (ГПЭСО), ликвидирующая эти недостатки, остро необходима стране, которая по уровню развития светотехники отстает от уровня 1995 г. в Китае. Особенно это заметно по соотношениям объемов производства ЛН и ЛЛ, РЛВД и ЛЛ, ЛЛ и КЛЛ.

Как показали расчеты ВНИСИ [19], при прогнозе развития способов и средств освещения до 2010 и 2020 годов возможная экономия ЭЭ в ОУ благодаря техническому прогрессу (повышению световой отдачи и срока службы ламп, повышению стабильности характеристик) и изменению структуры парка действующих ОП (в направлении повышения доли высокоэффективной современной техники) может составить 26% и 45% (соответственно 34,2 и 71,8 млрд. кВт-ч), «светообеспечение» может вырасти с 43 до 80 Млм-ч/чел., а расход ЭЭ на выработку 1 Млм-ч снизиться с 28 до 12 кВт-ч. При этом парк в основных группах ИС должен измениться к 2020 г. следующим образом:

снизиться в 1,35 для ЛН и в 1,14 раза для ДРЛ;

увеличиться в 1,5 раза для ЛЛ, в 10 раз для ГЛН и в 23-25 раз для ГЛВД.

Наибольшие темпы роста должны произойти в группе КЛЛ (необходим рост в несколько сотен раз).

Однако для достижения этих показателей требуется понимание значимости и масштаба этой проблемы для страны, целеустремленная и хорошо организованная работа при поддержке Правительства, необходима Государственная Программа Энергосбережения в Освещении.

В заключение автор выражает искреннюю благодарность за помощь при подготовке настоящей статьи своим коллегам Dr. E. Mills (США), Prof. L. Halonen (Финляндия) и Dr. Liu Hong (Китай).

Список литературы

Айзенберг Ю.Б., Демирчян К.С., Фаермарк М.А. О повышении эффективности использования электроэнергии в осветительных установках. Светотехника. 1989. № 12. С. 1-6.

Айзенберг Ю.Б. Проблемы энергосбережения в осветительных установках. Светотехника. 1999. №6. С. 11-18.

Proceedings «Right Light 6», Shanghai, 2005.

Миллс Э. Потенциальные возможности всемирного энергосбережения в освещении. Светотехника. 2002- № 6. С. 2-4.

Mills E. «The $ 230-billion Global Lighting Energy Bill Proceeding of «Right Light 5», Nice, 2002.

Сан Мартин Р. Некоторые важные проблемы светотехники. Светотехника. 2004. № 3. С.-46-48._

7. Directive 2002/9I/EC of European Parliament and of the Council of 16 December 2002 on the energy performance of buildings, 6 p.

Herdl J.. Электронные пускорегулирующие аппараты фирмы Osram. Светотехника. 2003. № 4. С. 43-46.

Айзенберг Ю.Б. Генеральное направление развития осветительной техники для общественных зданий - люминесцентные лампы типа Т5 с электронными ПРА. Светотехника. 2003. № 5. С. 41-43.

10. LEDs for General Illumination an Optoelectronics Industry Development Association (OIDA).

Grzonkowski .J. Возможность экономии электрической энергии в Польше. Светотехника. 2002. № 2. С. 14-17.

Bertoldi P., Berrutto V. Европеская программа «Green Light» - «Зеленый свет». Светотехника. 2001. № 6. С. 2-5.

Bertoldi P, Proceeding of «Right Light 6» Conference, Shanghai, 2005.

Sturm R. Managing for Impact: Lessons from the Implementation of the Seven-Country IFC Efficient Lighting Initiative. Proceeding of «Right Light 6» Conference, Shanghai, Mai 2005.

15. Lin Hong, Zhou Dadi. Прогрмма «Зеленый свет Китая». Светотехника. 1998. № 3. С. 10-12.

16.Chen Jansheng. China's Lighting Industry: Making Efficient & Affordable Lighting Products. Proceedings. Proceeding of «Right Light 6» Conference, Shanghai, 2005.

17. Zhao Jiarong. Vigorously Promote Green Light to Construct a Saving-Oriented Sosiety. Proceeding of «Right Light 6» Conference, Shanghai, 2005.

18. Lin Hong, Luo Zhihonh, Stuart Jeffcot. A Survey on Public Awareness of Efficient Lighting in China. Proceeding of «Right Light 6» Conference, Shanghai, 2005.

19. Айзенберг Ю.Б., Рожкова Н.В., Федюкина Г.В. Оценка перспективных возможностей энергосбережения в светотехнических установках России. Светотехника. 2001. № 3. С. 9-12.

Размещено на Allbest.ru