Как определить эффективность светодиодных источников света?

Сегодня светодиодные светильники имеют широкое применение. На них рассчитывают при проектировании источников внутреннего освещения, в том числе для светильников жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), а также для светильников промышленного назначения.

Цель нашей работы – произвести расчет экономического эффекта для двух вариантов освещения общедомовых помещений жилого 16 этажного дома. Во-первых, при использовании в качестве источника света (ИС) светодиодных светильников с питанием от сети переменного тока, во-вторых – светильников на основе светодиодов CREE XLamp MP-L Easy White, при их питании от сети постоянного тока пониженного напряжения.

Сеть постоянного тока пониженного напряжения создавалась с помощью применения выпрямительного устройства серии ВП. На основании светотехнического расчета, проделанного точечным методом, для первого варианта принимаем светодиодный светильник марки ДПО-10-101. Номинальная мощность данного светильника равна 10 Вт. Для второго варианта светильник на основе сверхярких светодиодов CREE XLamp MP-L Easy White.

Светодиоды серии MP-L Easy White состоят из 24 кристаллов под одной линзой, объединённых в три независимые цепочки. При правильном построении системы светодиод MP-L обеспечивает сверхбольшой световой поток - 900 лм (при токе 150 мА на цепочку) - эквивалентный лампе накаливания 75 Вт. При этом энергопотребление светодиода на 78% меньше, чем у традиционных ламп.

После проведения электротехнического расчета для обоих вариантов распределительной групповой сети по механической прочности был выбран медный кабель ВВГнг - 3×1,5-0,66.

Для выбора оптимального проектного решения, наряду с разносторонней оценкой положительных и отрицательных факторов сравниваемых вариантов, осуществляется их технико-экономическое сопоставление путем выполнения технико-экономических расчетов (ТЭР).

Экономичность проектируемых вариантов производим двумя методами: методом приведенных затрат и методом чистого дисконтированного дохода (ЧДД).

Метод приведенных затрат заключается в оценке приведенных затрат сравниваемых вариантов. Расчет приведенных затрат для каждого варианта рассчитываем по следующей формуле:

Зпр=Е∙К+И,

где Е=0,15 – коэффициент дисконтирования с учетом инфляции;

К – капитальные вложения на реализацию определенного варианта, (бел. руб.);

И – ежегодные эксплуатационные издержки для определенного варианта, (бел. руб.).

Соответственно капитальные вложения рассчитываются как:

К=N∙ (А∙n+Б+М+0,001∙α∙P∙С∙n),

где N – количество световых приборов, используемых для освещения одного этажа рассматриваемого здания;

А – стоимость одной лампы, бел. руб.;

n – количество ламп в световом приборе;

Б – стоимость одного осветительного прибора, (бел. руб.);

М – стоимость монтажа одного осветительного прибора (в соответствии со средними значениями цен на 2006 год), (бел. руб.);

α – коэффициент, учитывающий потери энергии в ПРА сети;

P – номинальная мощность одной лампы, Вт;

С – стоимость монтажа электротехнической части осветительной установки на 100 м проложенного кабеля и потерь в ПРА на 2006 год, (бел. руб.).

Ежегодные эксплуатационные издержки рассчитываются по следующему выражению:

И= N∙ [А∙n/τ+α∙P∙Т∙q∙n+1/1000∙ (100∙ [Б+М]+0,1∙α∙P∙С∙n +1000∙В∙m)], (3)

где τ – номинальный срок службы лампы, ч;

Т – число часов использования максимума осветительной нагрузки в год, ч;

q – существующий тариф на электроэнергию для потребителей ЖКХ, бел.руб./кВтч;

В – стоимость чистки одного осветительного прибора, (бел. руб.);

m – число чисток осветительного прибора в год.

При проведении ТЭР для второго варианта необходимо учесть стоимость выпрямительного устройства, которая составляет 16 867 000 бел. руб. (в пересчете с рос.руб.).

Таблица 1 – Результаты ТЭР по методу приведенных затрат

Марка

светильника

P, Вт

А, бел. руб.

Б, бел. руб.

К, млн. бел. руб.

τ, ч

И, млн. бел. руб.

Зпр, млн. бел. руб.

СД CREE

3,75

10000

94600

64,93

100000

332,3

342,1

ДПО-10-101

10

163170

31,39

100000

885,9

890,6

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что относительно капитальных затрат вариант с использованием светодиодных светильников CREE XLamp MP-L Easy White оказался в 2,06 раз дороже варианта с использованием светодиодных светильников ДПО-10-101. Это в первую очередь связано с высокой стоимостью выпрямительного устройства и светодиодных сверхярких матриц CREE.

С другой стороны, издержки на эксплуатацию светильников ДПО-10-101 в 2,66 раза выше, что является следствием гораздо большей экономии электроэнергии при использовании сети на постоянном токе и светодиодных модулей меньшей мощности.

В общем приведенные затраты при реализации проекта с использованием СД матриц CREE в 2,60 раза ниже, чем затраты проекта с использованием светильников марки ДПО-10-101.

Также нами был проделан ТЭР по методу ЧДД при t=1..Тгор:

ЧДД=∑(Rt–Иt)(1+E-t)–К, (4)

где Rt – результаты (приток реальных денег), достигаемые на шаге t, в нашем случае на участке всего расчетного периода результаты будут равны 0;

Тгор – горизонт расчета, равный номеру шага, на котором производится ликвидация объекта (срок службы объекта).

Произвольно принимает период расчета равный 10 годам (Тгор=10 лет).

Оценкой эффективности потребления электроэнергии для CREE XLamp MP-L Easy White и СД светильников ДПО-10-101 рассчитаем по следующей формуле [6]:

Wго=Pро∙Тmax0, (5)

где Pро – расчетная активная нагрузка освещения, кВт;

Тmax0 – годовое число использования максимума осветительной нагрузки.

Результаты расчета ЧДД и потребления электроэнергии для сравниваемых вариантов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты ТЭР по методу ЧДД и потребление электроэнергии

Марка светильника	P, Вт	Тгор, год	τ, ч	ЧДД, млн. бел. руб.	Wго, кВтч
ДПО-10-101	10	10	100000	-4477	7412,8
СД CREE	3,75	10	100000	-1813	2199

Из полученных результатов видно, что у второго проекта с использованием светильников на основе матриц CREE XLamp MP-L Easy White значение ЧДД больше, следовательно, он является более выгодным и предпочтительным в использовании. Также при использовании светильников ДПО-10-101 потребление электроэнергии в 3,37 раза больше, чем при использовании светодиодных модулей CREE.

Окончательный вывод проделанной работы заключается в том, что сегодня более экономически эффективным является применение сетей на постоянном токе на пониженном напряжении для питания СД ИС, чем применение сетей с переменным напряжением вместе с преобразовательными устройствами, встроенными в СД светильники.

В.Козловская

кандидат технических наук, доцент,

Д. Гаврилович,

О. Гаврилович.

Белорусский национальный технический университет

г. Минск

Материал подготовлен на основе доклада на Международной научно-технической конференции «Энергосбережение – важнейшее условие инновационного развития АПК». Минск.

ЛИТЕРАТУРА:

1. ЧУП ”Светоприбор”, СВЕТОДИОДНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ - 100 ТЫСЯЧ ЧАСОВ ЭКОНОМНОГО СВЕТА [Электронный ресурс]. – Режим доступа: – http://www. svetopribor.by/article-69.html – Дата доступа: 01. 03.2011.

2. Светодиоды – прогресс будущего [Электронный ресурс]. – Режим доступа: – http://www.led.contrel.ru/catalog/light_diode/cree_led/mp_l_svetodiod – Дата доступа: 01. 03.2011.

3. LEDs develop Germany society [Электронный ресурс]. – Режим доступа: – http://www.led-tech.de/en/High-Power-LEDs-Cree/CREE-MP-L-Serie/CREE-MP-L-EasyWhite-LT-1641_120_161.h... – Дата доступа: 01. 03.2011.

4. Айзенберг Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. – Москва, 2006. – 972с.

5. Постановление Министерства экономики Республики Беларусь от 31 августа 2005г. №158 «Об утверждении Правил по разработке бизнес-планов инвестиционных проектов». – По состоянию на 30 марта 2007 года.

6. Козловская В.Б., Радкевич В.Н. Определение расхода электроэнергии на освещение промышленных предприятий. – «Энергетика», 2008. №4. – с. 5 – 11.