ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Энергоэффективное освещение подразумевает обеспечение необходимой освещённости при уменьшении затрат на потребляемую электроэнергию и замену источников света.

Необходимая освещённость должна соответствовать заданным нормам и параметрам в нужном месте и в нужное время при обеспечении качественных характеристик освещения: требуемый спектральный состав излучения, ограничение пульсаций светового потока и неравномерность распределения яркости в поле зрения, отсутствие в поле зрения близких источников вызывающих слепящее действие. Необходимая освещённость достигается за счёт оптимизаци размещения светильников, подбора цвета и контраста /15/, /16 и др./.

Освещение в нужное время означает гарантию того, что освещение обеспечивается всё время, когда в освещённом пространстве находятся люди. Освещение должно быть в нужном месте для обеспечения необходимой освещённости в определённых заданных пространствах.

энергоэффективное освещение может быть выполнено за счёт минимизации трёх переменных:

- число часов использования;

- установленная мощность светильников;

- затрат на приобретение и установку или замену ламп.

Бытует мнение, что энергоэффективное освещение дорогое. В действительности – это не так, так оно выгодно и позволяет экономить деньги. Первоначальная стоимость новой системы освещения выше, чем малоэффективной. Однако, в течение нескольких лет или месяцев она себя окупает за счёт сбережения электроэнергии и средств на замену источников света.

Для воплощения в жизнь концепции энергоэффективного освещения необходимо осуществлять комплексный подход к системе освещения: источник света – пускорегулирующий аппарат – светильник – осветительная установка – экология – эксплуатация.

В настоящее время для большинства общественных зданий доля энергопотребления на освещение составляет от 30 % до 45 % от общего потребления энергии в здании. Иногда до двух третьих от этой величины можно сберечь благодаря дешёвым и простым энергосберегающим мероприятиям:

1) Выключение освещения при выходе из помещения;

2) Поддержания отражающей поверхности осветительных приборов в чистоте (на грязной поверхности теряется до 50 % освещённости) – наиболее дешёвые способы по энергосбережению.

3) Светлый интерьер создаёт дополнительное ощущение более светлого пространства и уменьшает потребность в использовании искусственного освещения. 4) Сбережение электроэнергии на уровне 30-70 % даёт сочетание двух составляющих: хорошего естественного освещения и хорошо регулируемого искусственного освещения.

Из известного зарубежного опыта известно, что автоматизация системы освещения позволяет снизить энергопотребление на 30-50 % .

Так же нужно применять и более дорогостоящие мероприятия, в которых заложен значительный потенциал энергосбережения при за счёт повышения эффективности преобразования электрической энергии в световую, к таким мероприятиям относятся:

1) снижения установленной мощности источника света без ухудшения светоотдачи; этого достигаем благодаря применению энергоэффективных источников света с высокой светоотдачей Р_уд (лм/Вт);

2) применения высокоэффективных пускорегулирующих аппаратов (ПРА) с малым собственным потреблением энергии: электронные ПРА, электромагнитные ПРА на кремниево-железных сердечниках с высокой магнитной проницаемость; высокочастотные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА);

3) применение светильников с высоким КПД, имеющих высокую отражающую поверхность (применение альзакированного алюминия с коэффициентом отражения 98 %), замена рассеивателя из органического стекла на рассеивающую решётку из выше названного материала и т.д.;

4) применение светильников отражённого света уменьшает затраты на освещение до 30 %;

5) оптимальное размещение светильников для освещения требуемого пространства;

6) автоматизировать системы освещения; использовать датчики движения и другие новые разработки;

7) надлежащее техническое обслуживание (периодическая замена ламп и чистка).

8) Применять люминисцентные лампы, галогеновые лампы, натриевые лампы высокого давления (для уличного и объектного освещения в комплекте с ЭПРА) и другие энергосберегающие лампы;

9) Применение светопроводов из полимерных материалов (для оформления вывесок и витрин, праздничного украшения зданий и др.).

Лучшие зарубежные светильники с энергоэффективными лампами обеспечивает удельные затраты электроэнергии от 9 до 15 Вт/м² при освещённости 500 лк.

В 1981 г. на мировом рынке появились высокочастотные электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА или электронные ПРА) для люминисцентных ламп (ЛЛ). ЭПРА представляет собой электронный блок, выполненный на печатных платах (изготавляется в защитном корпусе или без него) с габаритными размерами, позволяющими свободно встраивать его в различные модификации светильников с люминисцентными лампами. Следует сказать, что некоторые новые линейные люминисцентные лампы, например типа Т2 (с диаметром трубки 7 мм) и Т5 (16 мм), не могут работать в схемах с обычными электромагнитными ПРА и рассчитаны на работу только с ЭПРА.

В нашей республике разработчиком и производителем электронной ПРА для люминисцентных ламп любой мощности для уличного и объектного освещения является СКБ «НЕМИГА» НПО «ИНТЕГРАЛ». Также выпуск энергосберегающих галогенных светильников осуществляется «БелОМО» (Белорусское оптико-механическое объединение) ГП ММЗ им. С.И.Вавилова (220836, г. Минск , ул. Макаенка , 23). Эти светильники предназначены для локального и общего освещения жилых, административных и общественных зданий, для подсветки витрин, экспозиций, стендов. Удобством является шарнирное крепление платформы лампы к корпусу. Галогенные лампы позволяют снизить потребление электроэнергии в 2-2,5 раза по сравнению с лампой накаливания. А также использование в светильниках низковольтного источника питания повышает надёжность их работы и обеспечивает безопасность их эксплуатации.

Люминисцентные лампы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими осветительными приборами:

1) экономия электроэнергии до 30% по сравнению с питанием от электромагнитного ПРА и шестикратная экономия энергии по сравнению с аналогичной лампой накаливания;

2) повышение на 20% светоотдачи, благодаря высококачественному функционированию люминисцентных источников света;

3) увеличение срока службы лампы на 20% и более, за счет оптимального режима с плавным подогревом нитей накала (катодов);

4) мгновенное включение без дополнительного стартера и бесшумная работа светильника;

5) ровный без мерцания свет не утомляющий зрение при длительной зрительной нагрузке, благодаря высококачественному функционированию люминисцентных ламп;

6) отсутствие стробоскопического эффекта;

7) пригодность к эксплуатации в резервных (аварийных) установках 200-250 В. постоянного тока;

8) отсутствие электромагнитных помех, защита от помех в электросети .

Недостатки ЭПРА: высокая стоимость по сравнению с лампой накаливания.

Продукция «СКБ НЕМИГА»: 1) тип ЭПРА с компактными люминисцентными лампами КЛУ-7, 9, 11 Вт – эквивалентен лампам накаливания 40,60, 75 Вт, выпускается в виде - бра, настольных ламп, взрывозащитных, уличных; ЛСП;

2) КЛЛ- компактная люминисцентная лампа ; галогенный светильник;

3) датчики движения для управления энергетическими установками и световыми приборами. Этот датчик чувствительный в инфрокрасному излучению, обеспечивает подключение внешней нагрузки с потребляемой мощностью до 2 кВт при появлении в поле его чувствительности человека. Отключение напряжения после выхода из зоны датчика человека регулируется заказчиком. Это позволяет сократить до 50 % потребление электроэнергии. Энергоэкономично его использование в целях пожарно-охранной сигнализации, для освещения помещений с временным нахождением людей (коридоров, складов, лестничных площадок), с его помощью можно открыть дверь не прикосаясь к ручке. Расходы на его приобретение окупаются за 6 месяцев.

Аналогичные ЭПРА с 1992 года выпускают в г.Молодечно.

В западной Европе с 1996 до 2000 г. объем выпуска ЭПРА возрос и составил по отношению к 1996 г. 300%, или 20 млн. шт.

Очень актуально использование более дешёвых светильников с простым дизайном и меньшей стоимостью для жилого сектора, общественных и промышленных зданий, животноводческих помещений предлагает на рынке Беларуси ПООО «Тантал» (220600, г.Минск, ул.Сухая, 3). Срок службы светильников не менее 8 лет. Виды светильников для энергосберегающего освещения:

1) подвесной светильник ЛПО-013-11-002 УХЛ4 с индивидуальным пускорегулирующим устройством и люминисцентной лампой КЛ мощностью 11 Вт, при этом он даёт уровень освещённости равный уровню как от прибора с лампой накаливания мощностью 75 Вт; степень защиты IP54 и климатическое исполнение УХЛ4; номинальное напряжение питания 220 В;

2) подвесной светильник ЛПО 22-9-801 УХЛ4 с индивидуальным пускорегулирующим устройством и люминисцентной лампой КЛ мощностью 9 Вт для освещения общественных и промышленных зданий; он даёт уровень освещённости равный уровню как от прибора с лампой накаливания мощностью 60 Вт; степень защиты IP54 и климатическое исполнение УХЛ4;

Преимущество этих энергосберегающих светильников по сравнению с лампами накаливания: 1) в пять раз меньше потребление электроэнергии; 2) срок службы в 8 раз больше, поэтому экономия электроэнергии на одном светильнике за время его эксплуатации составляет до 1400 кВт·час.

Рациональное управление уличным освещение позволяет выполнять таймер ТЭУ-01Н выпускаемый ЗАО «Каскад» , г.Лида. С его помощью достигается большая точность включения уличного освещения, переключение счётчиков, включение аварийной вентиляции, дежурного отопления и т.п. Промежутки времени включения регулируются.

Применение биогаза

10.1. Общие сведения о получении биогаза

В последнее десятилетие большое внимание уделено развитию в нашей стране использованию нетрадиционых и возобносляемых источников энергии в связи с дефицитом собственных топливно-энергетических ресурсов. Одним из нетрадиционных и возобновляемых источников энергии может служить энергия получаемая из биомассы. Именно полученый в хозяйствах республики биогаз и выработка энергии из него позволит экономить природные н сжиженные газы.

Все источники биомассы можно разделить на три основные группы:

1) к первой группеотносятся специально выращенные для энергетических целей наземные растения. Наибольшее значение имеют лесоводческие энергетические хозяйства для выращивания различных пород деревьев: быстрорастущая порода ивы (разработка белорусских ученых), эбеновое дерево, эвкалипт, пальма, гибридный тополь и др. Одним из перспективных энергетических культур является является земляная груша (топинамбур), сладкое сорго, сахарный тростник.

2) Ко второй группеисточников биомассыотносится различные органические остатки и отходы:

а) биологические отходы животных (навоз крупного рогатого скота, помёт домашней птицы и др.);

б) остатки от сбора урожая сельскохозяйственных культур и побочные продукты их переработки, такие как солома ржи и пшеницы, кочерыжка кукурузного початка, стебель хлопка, скорлупа земляного ореха, отходы картофеля, рисовая шелуха и солома, лузга семечек, костра льна и др.;

в) отходы лесозаготовок , лесопиления и деревообработки: кора, опилки, древесные щепки, стружки;

г) промышленные сточные воды (в частности, текстильных, молочных, а так же других предприятий по переработке пищевых продуктов);

д) городские отходы (твёрдые и сточные воды).

3) Третья группа – это водные растения, в том числе морские водоросли, среди которых гигантские ламинарии (бурые водоросли), водяной гиацинт. Океан рассматривается как основной поставщик крупных морских бурых водорослей и водорослей обитающих на дне (бентические растения), а так же водорослей плавающих в стоячей воде. Кроме того анализируется возможность использования биомассы эстуарий солёных и пресноводных болот.

Энергетический потенциал водных растений довольно высок . Так , например свежие морские водоросли 29,2 т.н.э/га/год; водяной гиацинт -53,6 т.н.э/га/год, а сахарный тростник 40,0 т.н.э/га/год /21/, /26/.

В зависимости от влажности и степени биоразлагаемости биомасса перерабатывается термохимическими методами (прямое сжигание , газификация, пиролиз, ожижение) или биологическиеми (анаэробная переработка, этапольная ферментация). С их помощью, из биомассы можно получить различные конечные энергетические продукты, включая тепло, пар, низко- и высококалорийные газы и различные жидкие топлива. Одним из самых широко используемых методов переработки биомассы остаётся прямое сжигание с целью получения тепла или электроэнергии. Наиболее перспективным процессом превращения биомассы являются термохимическая газификация, ферментация и анаэробная переработка, в результате которых получают синтез-газ (метан). Для Беларуси перспективным может стать развитие биоэнергетики на основе обновляемого энергетического ресурса, такого как древесина. Сюда можно отнести и выращивание быстрорастущих сортов древесины. В Беларуси уже ведутся исследования по выращиванию энергетических плантаций канадской ивы и сахалинского горца Вейриха. Эти деревья способны обновляться в течении 25 лет, а обрубку и сбор топлива проводят через 3 года, причём один гектар плантации способен дать в среднем 20 м3 древесины. Так же изучаются возможности выращивания и целесообразности выращивания в наших климатических условиях сахалинского бамбука и Сильвии широколистной. Разрабатывается и получает широкое применение технология сжигания древесных гранул.

10.2. Получении биогаза при анаэробном сбраживании

Одним из способов получения биогаза является способ анаэробного (без доступа кислорода), сбраживании или ферментации (перепревании) органических веществ биологической массы самого различного происхождения при температуре 30÷370 °С, а так же при постоянном перемешивании загруженного сырья, переодической загрузке исходного сырья в ёмкость для ферментации и выгрузке сброженного материала /17, с.357-364/. Емкость, в которой происходит процесс сбраживания, называется метантенком или реактором. При соблюдении всех оговоренных выше условий под действием имеющихся в биомассе бактерий органические вещества разлагаются и образуют смесь газов, которая называется биогаз.Для получения биогаза могут быть использованы отходы обработки сельскохозяйственных культур — силос, солома, пищевые и другие отходы ферм, навоз, птичий помёт, сточных вод и тому подобное сырьё содержащее органические вещества. Важно, чтобы среда сырья была нейтральной, без веществ которые мешают действию бактеррий, например мыла, стиральных порошков, антибиотиков / 20/.

Биогазсодержит 50÷80 % метана (СН₄), 50÷20 % диоксида углерода (СО₂), 0÷3 % сероводорода (Н₂S), а так же примесей: водорода, аммиака и окислов азота. Биогаз не имеет неприятного запаха. Теплота сгорания 1 м³ биогаза достигает 21÷29 МДж, что примерно эквивалентно сжиганию 0,6 л бензина, 0,85 л спирта, 1,7 кг дров или использованию 1,4÷1,6 кВт*ч электроэнергии. Эффективность сбраживания зависит от соблюдения анаэробных условий, температурного режима и продолжительности сбраживания. Сбраживание навоза возможно при температуре 30÷35 °С (мезофильный режим брожения) и 50÷60°С и выше (термофильный режим).

Продолжительность сбраживания навоза зависят от вида биомассы. Для навоза крупного рогатого скота и куриного помета продолжительность составляет 20 суток (сут), свиного навоза - 10 сут. Активность микробной реакции в значительной мере определяется соотношением углерода и азота. Наиболее благоприятные условия при соотношении С/N == 10:16.

С 1 м³ реактора выход биогаза достигает 2÷3 м³ биогаза, от птичьего помёта - 6 м³ /21/. В сутки от одного животного можно получить следующее количество биогаза: крупный рогатый скот (массой 500÷600 кг) — < 1,5 м³; свиньи (массой 80÷100 кг) — 0,2 м³; куры или кролики — 0,015 м³.

Данные об удельном выходе биогаза от различных сельскохозяйственных отходов приведены в таблице 15.1 /17, с.357/.

Энергию, которую получают от сжигания биогаза можно использовать для различных нужд сельского хозяйства. С помощъю приводимого газовым двигателем внутреннего сгорания электрического генератора можно получать электроэнергию. Недостатком является то, что часть выработанной энергии необходимо исполльзовать на работу самой биогазовой установки (в некоторых установка до 50 % вырабатываемой энергии).

Биогаз можно сжигать как топливо в горелках отопительных установок, водогрейных котлов, газовых плит и использовать в холодильных установках абсорбционного типа, в автотракторных двигателях, в агрегатах инфракрасного излучения. Карбюраторный двигатель легко переводнтся на газ, в том числе на биогаз. Для этого карбюратор заменяют на смеситель. Не представляет трудностей перевод дизельных двигателей на работу с газом. При переводе с дизельного топлива на природный газ мощность двигателя снижается на 20 %, с природного на биогаз — на 10 %. Расход биогаза составляет в среднем 0,65 м³/кВт•ч. Давление газа перед двигателем должно быть не менее 0,4 кПа /17, с.358/.

В животноводстве для подогрева воды потребность в биогазе на
одно животное в год составляет: дойной коровы — 21—30 м³, свиньн —
1,4—4,9 м³. Большие значения этих цифр относятся к малым фермам,
меньшие — к средним.

Таблица 15.1.

Выход биогаэа из органических отходов

Потребность в биогазе для отопления доильных помещений равна:
при числе коров 40 — 164/327 м³/год; при числе коров 60 - 212/410 м³/год;
при числе коров 80 — 262/530 м³/год. В числителе указаны данные при
температуре наружного воздуха до — 10 °С, в знаменателе —
при температуре наружного воздуха t_н ниже — 10°С.

Для отопления птичников при наружной температуре — 10°С и внутренней 18°С требуется примерно 1,2 м³/ч на 1000 голов.

Остаток (метатановую бражку) можно использовать в качестве удобрения.

Биогазовые установки (БГУ) в зависимости от особенностей технологической схемы бывают трех типов: непрерывные, периодические и аккумулятивные /17, с.360/.

При непрерывной (проточной) схеме (рис. 15.1) свежий субстрат загружают в камеру сбраживания непрерывно или через определенные промежутки времени (от 2 до 10 раз в сутки), удаляя такое же коли-чество сброженной массы. Эта система позволяет получить максимальное количество биогаза, но требует больше материальных расходов.

При периодической (циклической) схеме (рис. 15.2) имеются две камеры сбраживания, которые загружают по очереди. В данном случае полезный объем камер используется менее эффективно, чем при непрерывной. Кроме того, нужны значительные запасы навоза или другого субстрата для их заполнения.

Рис.15.1. Схема биогазовой установки непрерывного сбраживания: 1 – газгольдер; 2 – реактор; 3 – хранилище ила (шлама)	Рис.15.2. Схема периодического сбраживания: 1 – газгольдер; 2 – первый реактор; 3 – второй реактор; 4- хранилище ила (шлама)

При аккумулятивной схеме хранилище для навоза служит одновременно камерой сбраживания и хранения перебродившего навоза до его выгрузки (рис. 15.3).

Рис.15.3. Схема аккумулятивного сбраживания: 1 – реактор и хранилище; 2 - газгольдер