6.2. Ефективне використання електроенергії.
Основний потенціал енергозбереження в освітлювальних установках лежить підвищенні ефективності перетворення електричної енергію в світову. Основні фактори, що впливають на споживання енергії освітлювальної установки, при заданих нормах освітлення включають наступні:
проект схеми освітлення, спільне використання природного та штучного освітлення, забезпечення гнучкості керування освітлювальними мережами;
зовнішній вигляд та облицювання (збільшення коефіцієнтів відбиття поверхонь приміщень);
світлова віддача лампи (світловий вихід на один ватт електроенергії, що споживається лампою даного типу;
ефективність світильника (коефіцієнт корисної дії освітлювальної апаратури);
правильне використання вимикачів та регуляторів;
використання стартерних пускорегулювальних пристроїв при освітленні люмінесцентними лампами;
вибір схеми розміщення світильників;
зниження коефіцієнту запасу при виборі освітлювальних установок;
автоматичне регулювання освітлення, централізація керування базовими освітлювальними установками;
запиленість повітря приміщень;
чистота вікон для повного використання природного освітлення.
Впровадження нових прогресивних джерел світла, використання світильників з високим ККД, використання конструкцій відбиваючої арматури і раціональних схем освітлення дозволяють в багатьох випадках різко підвищити ефективність електроосвітлювальних установок, збільшити освітленість робочих місць, досягнути реальної економії електроенергії.
Необхідно використовувати той тип лампи, який забезпечує максимальний світловий потік на один ватт встановленого електричного навантаження та має характеристики, узгоджені з іншими потребами освітлювальної установки. Світлова віддача кожного типу лампи може бути визначена на основі доступних даних про лампу і схему її включення. При проектуванні нової установки має порівнюватись світлові віддачі придатних ламп і мають використовуватись ті з них, які мають найвищу ефективність.
Для використання світлової віддачі ламп необхідно враховувати: ефективність світильника (освітлювальної арматури); проект схеми освітлення – природне освітлення; правильне використання вимикання та регулювання. Основні функції світильників заключаються у тому, щоб підтримувати і захищати лампи, забезпечувати електричні підключення до джерела живлення, а також регулювання та направлення світла, що випускається лампою.
Високоефективні рефлектори. Використовують поверхню покриту сріблом, що має виключно високе дзеркальне відображення та забезпечує максимальне відбиття світлового потоку лампи. Високоефективні рефлектори забезпечують збільшення коефіцієнта використання освітлювальної установки, в результаті чого більша частина світлового потоку, досягає поверхні. Практично це дає змогу зменшити вдвоє кількість ламп.
Вплив дизайну та облицювання. Поверхні покрашені в світлий тон відбиває світла більше і є більш ефективними, проте їх необхідно регулярно красити, мити, або заново оклеювати з тим щоб забезпечувати економічне використання освітлення. Збільшення коефіцієнтів відбиття поверхонь приміщень на 20% дозволяє економити 5-15% електроенергії, внаслідок збільшення рівня освітленості.
Регулятори освітлення. Мета подібних регуляторів забезпечити ефективне освітлення в потрібному місті і протягом необхідного часу. Ручними регуляторами забезпечується керування освітленням для окремих рядів систем освітлення, керування індивідуальними світильниками. Автоматичні регулятори бувають: фотоелектричні, безконтактні, регулятори з таймером.
Фотоелектричні регулятори. Фотоелектричні регулятори можуть забезпечити відключення освітлення тоді, коли природного (денного) освітлення достатньо для створення необхідного світлового потоку. Наприклад, фотоелектричний датчик може реагувати на зовнішню освітленість і може бути налаштований так, що спрацьовувати при зовнішній освітленості, що забезпечує необхідну освітленість на робочому місці. Включення електронного економного світлотехнічного пристрою в робочий режим відбувається фотодіодом в момент настання темноти, а безпосереднє включення виключення освітлення створює детектор руху в момент попадання об’єкту в поле його дії. Для систем освітлення ліфтових площадок, момент включення та виключення регулюється також на запрограмований період часу для посадки в ліфт або пішого підйому на визначений поверх. Вартість такого пристрою становить біля 200 грн. (ОАО “ЕРА”).
Безконтактні регулятори. Це локальні регулятори, які реагують на присутність (ефект близькості) людей в приміщені. Визначення присутності може базуватися на використанні інфрачервоних чи високочастотних датчиків, які включають освітлення при визначені присутності людини в приміщені та знову відключають освітлення коли людина залишає приміщення.
Регулятори з таймером. Часові регулятори використовуються в приміщення із чітким графіком роботи. Наприклад при фіксованій зміні освітлення може вимикатись при деякому запізненні після закінчення зміни. Проте в цьому випадку необхідно передбачити аварійне та охоронне освітлення.
Автоматичне управління рядами світильників. При освітлені великих приміщень де використовуються кілька рядів світильників, розміщених паралельно стіни можна відмикати окремі ряди в залежності від зміни природного освітлення, часу доби, роботи в окремих частинах приміщення.
Енергозбереження в системи передачі і розподілу електричної енергії.
Щорічно втрати електроенергії в мережах споживачів і енергосистеми складають 12-16% від усієї електроенергії, що виробляється в Україні [96]. За останній час змінилась структура електроспоживання: якщо в 90-х роках втрати в лініях і трансформаторах були приблизно рівні між собою, то сьогодні внаслідок збільшення навантаження в лініях 0,4 кВ, через інтенсивне зростання кількості садово-городніх кооперативів, масове будівництво котеджів із збільшеним електронавантаженням, використанням закордонних побутових приладів, потужність яких значно вища потужності вітчизняних, втрати в проводах ліній різко зросли.
Стратегія економії енергії визначається забезпеченням оптимального значення коефіцієнта технологічної передачі Ктп електроенергії
де Евт – втрати електроенергії; Ес – енергія, що передана споживачам.
Втрати електроенергії поділяються на комерційні і технічні.
До комерційних належать втрати внаслідок помилкового включення електролічильника (наприклад, без нульової точки, коли неможливо враховувати однофазне навантаження), недовантаження кіл живлення електролічильника (якщо ця величина буде меншою 20% від номінальної, то лічильник не буде працювати, тому що через його магнітну систему буде проходити «недостатній» для його роботи магнітний потік), перевантаження кола струму лічильника (частина енергії, що проходить через лічильник, буде неповністю враховуватися), невірного визначення коефіцієнта трансформації трансформатора струму (ТС), до якого включений лічильник або установка ТС із збільшеним номінальним струмом, що у декілька разів перевищує струм лінії тощо.
Сюди можна віднести споживання електроенергії при пошкодженні кіл живлення лічильника, при цьому споживання ведеться без обліку, крадіжки електроенергії.
Технічні втрати енергії складаються із втрат, обумовлених струмами навантаження в лініях і трансформаторах, і втрат холостого ходу в трансформаторах в години мінімуму навантаження в мережі.
Втрати електроенергії у трансформаторі, кВтгод:
де Тп–
тривалість роботи трансформатора, год;
Троб – тривалість роботи трансформатора
з номінальним навантаженням, год;
–
втрати активної енергії при роботі
трансформатора без навантаження при
номінальній напрузі, кВт;
– втрати активної енергії при роботі
трансформатора в режимі короткого
замикання при номінальному навантаженні,
кВт;
– коефіцієнт завантаження трансформатора.
де Sн–
номінальна потужність трансформатора,
кВА; Еа – кількість електроенергії,
взятої на облік за розрахунковий період
за лічильниками;
–
середньозважений коефіцієнт потужності.
Економічний режим роботи визначає кількість одночасно ввімкнутих трансформаторів, що забезпечує мінімум втрат електроенергії.
Кількість одночасно ввімкнутих трансформаторів визначають за поданою нижче методикою. При збільшенні навантаження вмикання (n + 1)-го трансформатора економічно доцільне, коли коефіцієнт навантаження працюючих трансформаторів досягне значення:
При зменшенні навантаження доцільно вимкнути один трансформатор, коли коефіцієнт навантаження працюючих трансформаторів досягне значення:
де n –
кількість працюючих трансформаторів;
–
втрати реактивної енергії при роботі
трансформатора без навантаження, кВАр;
–
втрати реактивної енергії при роботі
трансформатора в режимі короткого
замикання, кВАр; Іх – сила струму при
роботі трансформатора без навантаження,
% (за паспортом); Uк – напруга короткого
замикання трансформатора, % (за паспортом);
ке – коефіцієнт втрат, кВт/кВАр.
Компенсація реактивної потужності як ефективний засіб енергозбереження.
Синхронні компенсатори (полегшений синхронний двигун). Можуть працювати в режимі генерування реактивної потужності (режим збудження компенсатора) і в режимі споживання реактивної потужності (недозбудження). Вони дорогі як при виробництві, так і при експлуатації.
Синхронні двигуни у режимі перезбудження здатні генерувати реактивну потужність у електричну мережу. Але це призводить до додаткових втрат активної потужності в обмотках двигуна. Крім того, синхронні двигуни значно дорожчі, ніж асинхронні.
Конденсатори (конденсаторні установки). Конденсаторні установки мають ряд переваг перед іншими компенсуючими пристроями:
малі питомі втрати активної потужності 0,005 кВт на 1 кВАр;
відсутні обертові частини;
простий монтаж і експлуатація (не треба фундаменту);
невисокі, порівняно з іншими компенсаторами, капіталовкладення;
можливість підбирання будь-якої необхідної потужності;
можливість встановлення і підключення в будь-якій точці мережі;
відсутність шуму під час роботи;
невеликі затрати на експлуатацію.
Способи компенсації реактивної потужності :
Індивідуальна компенсація реактивної потужності безпосередньо біля
навантаження – це найкращий спосіб компенсації, який дає високі результати,
але потребує значних капіталовкладень.
Групова компенсація (цех, лінія тощо).
Централізована компенсація вимагає менших витрат, але не
розвантажує цехові кабелі і кабелі індивідуальних споживачів.
Фільтрокомпенсаційні установки – забезпечує захист від гармонік.
Поздовжня компенсація – забезпечує вирівнювання напруги по фазах.
Переваги конденсаторних установок
Крім компенсації реактивної енергії, конденсаторні установки виконують багато інших корисних функцій :
Компенсація дозволяє підключити додаткове активне навантаження, не збільшуючи загальної установленої потужності силових трансформаторів.
Компенсація дозволяє, не збільшуючи переріз кабелю, живити через нього додаткове навантаження.
Компенсація дозволяє споживачу підняти напругу в тих випадках, коли це необхідно для виробничих процесів.
Компенсація знижує споживання активної енергії на 3-4 %. Але це можливо тільки при встановленні індивідуальної компенсації автономних генераторних агрегатів.