Повишаване на енергийната ефективност на уличното осветление чрез димиране на светлинния поток

Значителна част от уличните осветителни уредби в Европа са базирани на неефективни технологии. Над 30% от тях са инсталирани преди повече от 20 - 30 г., а както е известно максималната “лимитирана” трайност на съвременните улични осветители е 25 г. У нас също преобладават улични осветителни уредби с възраст над 25 - 30 г, като на най-голяма амортизация подлежат кабелната мрежа, стълбове, конзоли и касети за улично осветление. Обновлението се състои главно в смяна на живачните лампи с натриеви с високо налягане и съответните осветителни тела. Но тяхното качество е на нивото от 1970-80 г., т. е. лампи със значително по-нисък светлинен добив и трайност и осветителни тела с по-ниски к.п.д. и степен на защита IP54.

Съвременни изисквания към уличното осветление
Съвременните изисквания към уличното осветление и по-специално неговия дизайн, строителство и функционалност са известни под общия термин “устойчивост”. Устойчивото развитие е насочено към повишаване на енергийната ефективност на уличното осветление; подобряване на неговите екологични показатели; ограничаване на разхода на материални ресурси. Към изискванията се прибавя дълготрайност на елементите на уличните осветителни уредби и повишаване на ефективността и качеството на експлоатацията чрез модернизация на управлението и контрола. Целта е подобряване на качеството на уличното осветление и по-добри визуални условия за безопасно и бързо движение на моторните превозни средства, ограничаване на криминалните прояви и създаване на естетична и спокойна нощна картина в населените места.

Светлотехническата общност реагира адекватно и оперативно на новите изисквания чрез повсеместно и динамично въвеждане на достиженията на техническия прогрес: актуализиране и преоценяване на действащите светлотехнически стандарти, нови високоефективни светлинни източници, осветителни тела, пусково-регулираща апаратура, модерни системи за управление на осветителните уредби, модернизация и поевтиняване на експлоатацията на осветителните уредби и др.

Адаптивно улично осветление
Адаптивното улично осветление е нова перспективна форма за устойчиво развитие на уличното осветление. Яркостта или осветеността на уличното платно се регулира автоматично в зависимост от конкретните условия на околната среда. Чрез телеуправление се контролира непрекъснато работното състояние на всички елементи на осветителната уредба (лампи, баласти, осветителни тела) и тяхната продължителност на работа, изправността на електроснабдителната система (електроразпределителни линии, комутационна и защитна апаратура), консумацията на електроенергия и се ограничава светлинното замърсяване. Това подобрява, улеснява и намалява разходите за обслужване и поддържане на уличното осветление, като консумираната енергия може да се намали до 40% (фиг. 3).
Главната функция и предназначение на адаптивното осветление е “димиране” - управление на интензивността на осветлението, т. е. нивото на яркостта или осветеността на пътното платно в зависимост от интензивността на трафика на МПС, динамиката на естественото осветление, метеорологичните условия и съобразяване на пътно-транспортни инциденти, пътни ремонти или извънредни ситуации.

На фиг. 4 е показан принципен график за димиране на уличното осветление в зависимост от интензивността на транспортния трафик. Естествено, той е приложим за определен годишен сезон.

Икономия на електроенергия чрез  различни начини за управление на нивото на осветеност
Планиран (фиксиран) график на управление на нивото на осветление - икономия на енергия до 40-45%
Най-простият и може би най-ефективен начин на димиране (регулиране) е намалението на нивата на осветеност в късните и ранните часове на денонощието по фиксиран времеви график. Димирането на две нива на осветеност предлага по-добро качество на външното осветление и същевременно намалява енергийното потребление.

Динамичен график и свободен избор на параметри за управление на нивото на осветление - икономия на енергия 50-55 %
В райони, където би била достатъчна по-малка мощност на лампата, първоначалната стойност може да бъде нагласена на <100%. Това позволява конкретна настройка според ситуацията. Въвеждането на режими на димиране осъществява допълнителни икономии на енергия.
Понастоящем няма общоприети препоръки за определяне на нивата и периодите на димиране.

В немския град Дормаген, например, е възприета следната програма: включване 30 минути след залез слънце до 20 h - 100%; от 20 h до 22 h - 80%; от 22 h до 06 h - 50%; от 06 h до 30 минути преди изгрев слънце - 100%.

В гр. Смолян - от 30 мин. след залез слънце до 24 h - 100%; от 24 h до 06 h - 50%; от 06 h  до 30 мин. преди изгрев слънце - 100%.
При обосноваване на степента и периода на димиране трябва да се имат предвид функционалният характер на градските улици (фиг. 7) и интензивността и съставът на транспортния трафик и максимална скорост. Възможните нива на димиране зависят от вида на светлинния източник и неговия баласт. С електромагнитни баласти е възможно димиране само на натриеви лампи с високо налягане. Ако баластът е електронен, допустимото ниво на димиране зависи от вида на светлинния източник. Неограничен е обхватът на димиране на светодиодите (фиг. 8).

“Антидимиране”
На фиг. 9 са показани излишните загуби на енергия вследствие преоразмеряване на осветителната уредба поради намаляване на светлинния поток на стандартните светодиоди в процеса на тяхната работа. Ново решение представляват светодиодите с постоянен светлинен поток. На фиг. 10 е показано изменението на светлинен поток и електрическата мощност на стандартен светодиод и светодиод с постоянен светлинен поток.
Характеристиките на светодиода с постоянен светлинен поток позволяват да се реализира показаната на фиг. 11 икономия на енергия. В началото светодиодът работи с по-малка мощност, като постепенно тя се увеличава, за да се компенсира намалението на светлинния поток на светодиода вследствие на неговата деградация, т. е. използваме принципа на “антидимиране”.

проф. д-р инж. Н. Василев,
маг. инж. К. Георгиев