Проблема энергосбережения в осветительных установках во всех странах мира, приобрела за последние годы особое значение. Проблема в значительной мере связанная с непрерывным увеличением масштабов использования электроэнергии на освещение. Объем электроэнергии расходуемой на освещение в разных странах мира, показана в таблице. Как видно на освещение направляется до 20% всей используемой электроэнергии.
Страна | Доля потребления электроэнергии на освещение, % | В том числе | ||
| В промышленности | В домашних хозяйствах | В административных зданиях | ||
| Украина | 15 | 33 | 32 | 35 |
| США | 20 | 11 | 23 | 66 |
| Германия | 10 | 32 | 25 | 43 |
| Япония | 15 | 55 | 27 | 18 |
| Индия | 17 | 9 | 28 | 60 |
| Бразилия | 17 | 2 | 25 | 44 |
По оценкам метеорологов, глобальное потепление на нашей планете началось приблизительно в 1978 г. и вызвано оно так называемым «парниковым эффектом» — накоплением в атмосфере «парниковых» газов, в первую очередь двуокиси углерода (СО2). Основной вклад в общий объем выбросов СО2 приходится на уголь и другие виды топлива, используемого на тепловых электростанциях (ТЭС). Затраты электроэнергии на искусственное освещение в мире в начале 2002 г. сопровождались ежегодными выбросами в атмосферу до 300 млн. т СО2. По прогнозам американского Worldwatch Institute, до 2010 г. эта цифра может увеличиться до 450 млн. т/год.
Стабильность температуры окружающей среды является одним из основных условий существования жизни. Главными механизмами, которые обеспечивают стабильность температуры на поверхности Земли, являются излучение Солнца и парниковый эффект.
Явление "парникового эффекта" заключается в том, что после отражения от поверхности Земли часть солнечной энергии не полностью рассеивается в космическом пространстве. Значительная часть теплового излучения задерживается парниковыми газами, которые входят в состав атмосферы Земли. Благодаря этому температура повышается на 33"С. Без парникового эффекта температура возле поверхности Земли не превышала бы 18"С, а это означает отсутствие условий для жизни, так как вода на земной поверхности существовала бы только в виде льда.
Многолетний мониторинг обнаружил ярко выраженную тенденцию к повышению среднегодовой температуры. Большинство специалистов связывают это явление с повышением концентрации газов, которые принято называть парниковыми. Антропогенные выбросы СО2, СН4 и N20, которые относятся к группе парниковых газов, способны в значительной степени увеличить парниковый эффект. Результатом этого может быть повышение среднегодовой температуры на протяжении XXI столетия на 2-5°С. В одних регионах температура будет меняться более быстро, в других - медленнее. Результатом этого будет изменение циркуляции ветров и перераспределение осадков. Это, в свою очередь, приведет к увеличению влажности в одних регионах и к засухам в других. Изменение температуры, количества осадков и уровня моря отразится на жизнедеятельности людей. В особенности существенно влияние глобального потепления будет ощущаться в прибрежных зонах. Некоторые из них просто исчезнут. Значительно увеличится эрозия грунта, чаще будут происходить наводнения, затопление прибрежных территорий, увеличится количество увлажненных земель. В сельском хозяйстве возникнет необходимость в проведении ирригационных работ, изменится урожайность и количественный состав культур, а это, в свою очередь, отразится на животноводстве. В энергетическом секторе наиболее значительные изменения произойдут в гидроэнергетике.
Пути решения проблем: уменьшение выбросов и увеличение поглощения парниковых газов.
Соответствующие международные и национальные организации разработали целый ряд мероприятий, направленных на внедрение энергоэффективных технологий, в том числе реализацию первоочередных шагов по экономии электроэнергии в установках внутреннего и внешнего освещения.
Международное энергетическое агентство (IЕА) и Общество экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) вместе с Европейским министерством окружающей среды предложили программу, осуществление которой может снизить затраты электроэнергии на освещение в среднем на 60%. К числу реальных мероприятий повышения энергоэффективности осветительных установок (ОУ) и, соответственно, снижения выбросов СО2 во время работы теплоэлектростанций относятся прежде всего:
1) широкое внедрение в ОУ жилых и общественных зданий энергоэффективных компактных люминисцентных ламп (КЛЛ) взамен ламп накаливания (ЛН);
2) переход в ОУ промышленных и общественных зданий на осветительные приборы (ОП) с линейными люминесцентными лампами (ЛЛ) нового поколения с высокой светоотдачей (100лм/Вт);
3) использование электронных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) вместо электромагнитных в светильниках с ЛЛ и КЛЛ;
4) автоматизированный контроль и управление освещением в зависимости от интенсивности природного света и с помощью датчиков присутствия;
5) более эффективное использование естественного освещения за счет применения активных светоперераспределяющих элементов на светопройомах (как боковых, так и потолочных).
Вот некоторые, довольно интересные результаты расчетных оценок экономических и экологических выгод массового применения КЛЛ в быту в странах Западной Европы (по данным Philips Lighting и Osram). Если в любом из 145 млн. домашних хозяйств стран Европейского Союза 3 шт. ЛН по 60 Вт будут заменены эквивалентными по световому потоку тремя КЛЛ по 11 Вт с вмонтированными электронными ПРА, то при средней наработке 4 ч/сутки можно получить годовую экономию электроэнергии, эквивалентную ликвидации на европейском континенте десяти теплоэлектростанций мощностью 600 МВт каждая. По расчетам фирмы Osram, замена в 35 млн. домашних хозяйств Германии только одной ЛН 60 Вт на КЛЛ 11 Вт позволила бы за срок службы в 10 тыс. ч сэкономить около 17,5 млн. кВт-ч, что равнозначно снижению потребления на ТЭС каменного угля на 5 млн. т/год и, соответственно, сокращению выбросов СО2 на 15 млн. т ежегодно.
Заслуживают внимания и оценки специалистов Siemens AG результатов широкого внедрения высокочастотных электронных ПРА при реконструкции старых и обустройстве новых внутренних ОУ с ЛЛ. Если бы все ЛЛ, которые эксплуатируются в сооружениях Германии (большее 300 млн. шт.), работали с электронным ПРА (вместо электромагнитных), то экономия электроэнергии составила бы около 6,5 млрд. кВтч/год. Этот потенциал эквивалентен годовому потреблению 2 млн. т угля в обычных ТЭС или годовому производству электроэнергии на немецкой АЭС Isar I. Такая экономия электроэнергии позволила бы сократить выброс СО2 ориентировочно на 6 млн. т ежегодно! Это послужило бы существенным вкладом в защиту окружающей среды, если учесть, что в Германии на освещение расходуется около 50 млрд. кВт-ч/год (9-10% от общего объема выработанной электроэнергии), а ТЭС, которые вырабатывают электроэнергию, выбрасывают в атмосферу большее 27 млн. т СО2 в год.
В рамках осуществления энергосберегающей программы SAVE Европейская энергетическая комиссия провела исследования по выявлению первоочередных мероприятий по экономии электроэнергии на искусственное освещение. При этом было выявлено, что все ОУ с ЛЛ в Западной Европе потребляют ежегодно 10 млрд. кВт-ч, что равно общему годовому потреблению электроэнергии в Бельгии и Португалии на все промышленные и хозяйственные нужды.
Основные области применения осветительных приборов с ЛЛ — это производственные, административно-управленческие, учебные, лечебные учреждения, музеи и ряд других объектов. Снижение собственных потерь ПРА в светильниках, которые применяются в больших количествах для общего освещения помещений, создает хорошие предпосылки для уменьшения затрат электроэнергии в ОУ с ЛЛ.
Энергетическая комиссия внесла в Европейский парламент предложения по регламентации требований к повышению энергоэффективности ПРА для ЛЛ на базе классификации, разработанной CELMA - Европейской ассоциацией производителей осветительных приборов. Целью этой акции является поэтапное, на протяжении нескольких лет, сокращение объемов выпуска и применение электромагнитных ПРА (как со стандартным, так и с пониженным уровнем потерь) и широкомасштабное внедрение в новые системы освещения светильников, оснащенных энергоэкономичными электронными ПРА. Если эти предложения будут реализованы, то до 2020 г. в странах Европейского Союза в установках внутреннего освещения с ЛЛ можно будет рассчитывать на экономию до 12 млрд. к Вт-ч/год и снижение эмиссии СО2 на ТЭС приблизительно на 6 млн.т/год. Расчеты показали, что реально экономия электроэнергии, которая достигается в установках внутренего освещения при широком использовании новых светильников с ЛЛ повышенной светоотдачи с электронными ПРА, а также регулирующих систем и эффективных методов естественного освещения может составить 75%. Это соответственно обеспечит снижение эмиссии СО2 в 2 раза.