Осветителни концепции за интелигентни градове

С увеличаването на населението на планетата и разрастването на световните мегаполиси като резултат от масовата урбанизация концепцията за устойчиво развитие на градовете добива нови измерения. На преден план излиза въпросът за ограничените ресурси и възможностите за тяхното оптимално оползотворяване, както и за намаляване на вредното въздействие от човешката дейност върху околната среда.

Основно икономическо и екологично предизвикателство в съвременните градове, които са силно зависими от електрическата енергия (потреблението им съставлява 70% от общата световна консумация), е нейното адекватно управление.

Един от най-големите консуматори на електричество в градска среда е осветлението. Ето защо са необходими ефективни осветителни концепции, базирани на принципите на стратегията за интелигентни градове (smart cities). В основата й е заложена идеята, че чрез модерни компютърни, информационни и комуникационни технологии градската инфраструктура и свързаните с нея ресурси могат да бъдат управлявани икономично и рационално.

С нарастващата свързаност на технологиите във всички сфери на ежедневието ни интелигентното свързано осветление вече не е лукс, а необходимост в съвременния град, за да гарантира, че енергията се управлява устойчиво и се търсят оптимални решения в икономически и екологичен аспект.

Публичното осветление като управляем актив
Изкуственото осветление е неизменна част от градската среда. То се отличава със широк спектър от функции - от осигуряване безопасността на жителите през тъмните часове на денонощието, през социализиращ елемент от средата, до основен белег за идентичността на дадено населено място. В съвременните градове делът на осветлението в общия микс на енергийната консумация достига над 20%.

Актуално проучване на водеща световна компания в областта на градското осветление сочи, че близо една трета от уличните осветители в световен мащаб са монтирани през 60-те години на миналия век и все още не са подменени.

Аналитиците изчисляват, че инициирането на мащабен проект по подмяна на тези амортизирани лампи с интелигентни и енергоспестяващи осветителни системи би спомогнал за реализиране на икономии в размер на 10 млрд. евро годишно.

Ако всички те бъдат заменени с LED осветители, общите спестявания биха могли да достигнат 130 млрд. евро, показва още изследването. Това е равносилно на премахването на близо 640 средни по мащаб електроцентрали.

Независими един от друг пилотни проекти по ретрофит на остарялото публично осветление със светодиодни осветители в 12 големи града по света доказват, че съвременните осветителни технологии, комбинирани с интелигентен контрол, могат да доведат до 80% по-малко потребление на електроенергия за осветление. Програмата постига и значителни социални и екологични ползи, като жителите масово споделят, че така се чувстват по-сигурни и е налице многократно подобрена видимост.

Свързано градско осветление
Само подмяната на амортизираните осветители с LED лампи не би била достатъчна да покрие високите цели по отношение на енергийната ефективност в съвременните градове. Необходими са адаптивни осветителни решения, които могат да се свързват и комуникират помежду си в мащабна градска осветителна платформа, която да позволява централизирано управление и оптимално оползотворяване на енергията.

Ето защо свързаното в мрежа градско осветление е основна крачка към постигане на концепцията за интелигентен град. Необходима e цялостна трансформация от аналогови към цифрови системи и от флуоресцентно към LED осветление, свързано с останалите елементи от градската инфраструктура в интелигентна мрежа (smart grid).

Допълнителни икономии на енергия биха могли да бъдат постигнати и чрез интегриране на контрола върху свързаното осветление в интернет-базирана платформа. Така ще бъде опосредствана комуникацията между осветителните и останалите свързани системи в градската среда, например трафик контрол, метеорологични системи, технологии за управление на атмосферното замърсяване, ТОЛ системи, видеонаблюдение и др.

Средства за постигането на високите цели по отношение на енергийната ефективност са осигуряването на повсеместна безжична свързаност на интелигентните устройства чрез сензори и реализирането на стратегия за т. нар. “енергиен интернет” (мрежа, която свързва всички енергийни консуматори в градската среда с цел ефективно управление на консумацията им).

Изграждане на интелигентна осветителна градска инфраструктура
Реализирането на тази цел е свързано с извличането на най-доброто от различните концепции за свързаност в градска среда - Energy Internet, Smart Grid, Internet of Things и др. Осъществяването на комуникация между отделните елементи на градската инфраструктура чрез различни стандарти като IP, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и др., позволява използването на оптималния потенциал на LED осветлението.

Така енергийната мрежа се превръща в двупосочна комуникационна среда, която позволява на потребителите и доставчиците на енергия и услуги да управляват консумацията, да произвеждат и съхраняват електроенергията по най-рационалния начин.

Този преход е свързан с генерирането и потребността от обработка на големи количества данни, които позволяват цялостен и ефективен контрол върху елементите на градската инфраструктура. Чрез инсталирането на сензори, видеокамери, измервателни и други интелигентни устройства с възможности за отдалечен мониторинг и управление дори конвенционалните градски системи могат да се превърнат в интелигентни.

Градската инфраструктура постепенно се трансформира в мултиплатформа, обединяваща всички свързани услуги - осветление, паркинг и трафик контрол, видеонаблюдение, системи за сигурност и др.

Предимства на свързаната осветителна инфраструктура
В концепцията за интелигентни градове осветлението отдавна не означава само осветяване на дадено пространство. Комплексните безжични платформи, от които осветителните системи са част, включват функции за разпознаване и анализиране на аудио и видео сигнали, димиране на осветлението, когато няма минувачи, сензори за присъствие и жестов контрол и много други.

Възможностите за централизирана двупосочна комуникация между контролната платформа и всяко индивидуално осветително тяло спомагат за реализирането на 70 до 80% икономии на енергия за улично осветление в сравнение с конвенционалните системи.

До голяма степен това се дължи на функциите за димиране и настройка на интензитета на осветяване в зависимост от потребностите. Чрез сензори и софтуерни инструменти за анализ на данни в реално време е възможно извършването на прогнозна поддръжка на осветителните тела и удължаване на жизнения им цикъл с до 50%. Допълнителни икономии при безжичните системи се реализират от елиминирането на нуждата от свързване и окабеляване на отделните осветители, сензори, видеокамери и аудиоустройства.

Сред ползите от възможностите за прецизно управление на енергийното потребление е и намаляването на т. нар. светлинно замърсяване. В интелигентната градска инфраструктура могат да бъдат внедрени и сензори за атмосферно и шумово замърсяване, вибрации, температура, влажност и др., както и за подобрена реакция при бедствия и аварии.

Допълнително предимство е повишаването на сигурността за жителите. Възможно е интегрирането на системи за масово известяване или бутони за връзка с органите на реда, спешна и пътна помощ и други публични услуги. Чрез сензорните технологии се увеличават опциите за двупосочно взаимодействие между пешеходците и градската среда, което спомага за по-добра сигнализация в случай на опасност за хората.

Всички тези нови и интелигентни функции са възможни благодарение на малки електронни модули, които могат да бъдат вградени или интегрирани в почти всеки елемент на градската инфраструктура. Те могат да разполагат с опции за контрол, микропроцесорно управление, връзка с централизирана платформа, изпращане и обработване на данни, аудио усилватели, релета, различни сензори и др.

Интелигентна ефективност в съвременните градове
Градовете, които инвестират в дългосрочна и устойчива ефективност на инфраструктурата, се стремят към изграждането на интелигентни системи с централизирано управление. Тук енергийното потребление и неговото управление не се разглеждат само като сметка за ток, но и като инструменти за намаляване на въглеродния отпечатък на града, подобряване на условията на градската среда и повишаване на комфорта и сигурността на жителите.

На практика тази концепция се реализира чрез подходяща комбинация от електронни устройства, мрежови технологии и платформи за събиране, архивиране, обработка и анализ на данни. В най-новите проекти за устойчива и интелигентна градска ефективност по света е заложена и идеята за интегриране на управлението на градската инфраструктура в облачна платформа с цел постигане на оптимална ресурсна и енергийна ефективност.

Благодарение на устройствата за събиране на данни от различен характер от свързаните системи в градската платформа градските власти могат да правят актуални и детайлни справки за състоянието на активите, тяхната енергийна консумация и възможностите за повишаване на ефективността.

Три са основните фактори за опосредстването на тази интелигентна ефективност - мрежовата свързаност, централизираното управление и двупосочната комуникация между инфраструктурните елементи, контролните системи и операторите. Възможностите за осъществяване на свързаност са изключително разнообразни (безжична интернет връзка, радиокомуникация, GPRS, 3G, IP, power-line комуникация и други).

Нови бизнес модели и възможности по отношение на услугите
Интегрирането на осветителните системи в интелигентната градска инфраструктура създава предпоставки за възникването на пазара на нови услуги и бизнес модели, появата на нови доставчици и допълнителна пазарна сегментация в сферата на енергията, компютърните, контролните и комуникационните технологии.

Що се отнася до осветлението, на пазара предстои да се налагат все по-интелигентни системи, способни да се адаптират към различни условия на средата, например атмосферни влияния, димиране при ясна луна или увеличаване на осветеността в облачни нощи.

Все повече ще се увеличава чувствителността на осветителите към присъствието на хора и превозни средства в обхвата им на осветяване. Нови и по-гъвкави възможности по отношение на осветлението се очаква да се развият и във връзка с неговите търговски, рекламни и презентационни функции в градска среда.

Интересен потенциал пред разработчиците на осветителни системи се разкрива и по посока интеграцията на функционалното и декоративното осветление в системите за сигурност, което да позволи в случай на извънредна ситуация осветителите да се самоадаптират към потребностите от осветяване на дадена локация, човек или превозно средство.

Интелигентните осветителни и интегрирани инфраструктурни градски платформи могат да бъдат използвани като база за разработката и на нови софтуерни приложения, свързани с мониторинг и контрол на различни елементи от градската среда като осветители, сензори, камери и други интелигентни активи.