Энергосберегающие источники света: достоинства, недостатки, перспективы массового внедрения.
Энергосберегающие источники света: достоинства, недостатки, перспективы массового внедрения.Готовый реферат по Энергосбережению (Российская Федерация). Скачать бесплатно (Здесь можно заказать реферат по Энергосбережению).
Объем работы: 17 стр.; Год: 2016; Страна: Россия.
Введение
Запрет на продажу и производство в России привычных нам ламп накаливания породил ряд устойчивых слухов вокруг энергосберегающих ламп. Для рядового потребителя, какими мы с вами и являемся, главной задачей осветительных приборов было и остается само качество освещения. И, разумеется, не хочется нести лишние расходы на приобретение этих «новомодных» ламп, ведь стоят они гораздо дороже «лампочек Ильича».[2, c.76]
Официально первая люминесцентная или, как ее еще называют, флуоресцентная лампа была создана в начале прошлого века инженером-изобретателем из США Питером Купером Хьюиттом, получившим на нее патент 17 сентября 1901 года. Хотя некоторые исследователи оспаривают его первенство в изобретении, называя «отцом» люминесцентной лампы малоизвестного немецкого физика Мартина Аронса, экспериментировавшего с ртутными лампами в конце XIX века.
Изобретенная и запатентованная Хьюиттом люминесцентная лампа содержала ртуть, пары которой нагревались проведенным через нее электротоком. Лампа Хьюитта была шарообразной формы и слегка изогнута, она давала больше света, чем лампы Лодыгина-Эдисона, но свет этот был голубовато-зеленым, неприятным для глаза. По этой причине первые ртутные лампы использовали только фотографы и они не получили широкого распространения.
Люминесцентная лампа в ее практически современном виде была создана группой немецких изобретателей во главе с Эдмундом Гермером, запатентовавшими свое изобретение 10 декабря 1926 года. Именно Гермеру пришла идея нанести флуоресцирующее покрытие на стеклянную поверхность лампы изнутри, которое преобразовывало ультрафиолетовое свечение ртутной лампы в белый свет, не режущий глаз. Альберт Халл, инженер компании «General Electric», разработал люминесцентную лампу с аналогичным покрытием к началу 1927 года, но компания была вынуждена приобрести патент Эдмунда Гермера, как оформившего его раньше.
Рассмотрим истоирию появления светодиодных ламп:
Все началось в далеком 1907 году, когда английский инженер Генри Раунд, выключив освещение в лаборатории, случайно заметил свечение вокруг диодного контакта, находящегося под напряжением. Он решил, что свечение вызвано какой-то ошибкой в расчетах и не придал этому особого внимания, хотя и отметил этот факт в отчете.[4, c.89]
Спустя 16 лет после этого события советский физик Олег Владимирович Лосев занялся исследованием странного свечения, возникающего в месте пайки контактов диода из карбида кремния (карборунда). Лосев так и не выяснил природы свечения, отметив, что нагрева до высоких температур при этом не было — причина свечения таилась в каком-то электронном процессе, не известном науке тех лет. Результаты исследований Лосева по свечению диодов были переведены на несколько языков и опубликованы в ряде научных журналов, но особого интереса не вызвали. Привычные лампы с нитью накаливания в начале XX века считались вполне достаточными и незаменимыми — изобретать что-то новое не было необходимости.
Цель данной работы изучить энергосберегающие источники света: достоинства, недостатки, перспективы массового внедрения.
Исходя из данной цели, можно выявить следующие задачи:
1.Выявить как устроена и работает энергосберегающая лампа
2.Рассмотреть энергосберегающие лампочки: плюсы и минусы
3.Изучить тот факт что развитые страны переходят на энергосберегающие лампочки
4. Рассмотреть эффективность энергосберегающих ламп
5. Изучить светодиодные лампы — экономия по сравнению с лампами накаливания.
1. Как устроена и работает энергосберегающая лампа
Основные конструкционные элементы люминесцентной лампы — колба, электронный балласт и цоколь. Цоколь с резьбой для вкручивания в патрон лампы и с контактами для ее питания практически не отличается от цоколя обычной лампы накаливания.
Изогнутая колба люминесцентной лампы покрыта слоями люминофора, наполнена инертным газом и, в небольшом количестве, парами ртути — их ионизация и вызывает свечение лампы при подключении питания. Содержание ртути в люминесцентных лампах составляет от 1-го до 70 мг. Внутри колбы расположены вольфрамовые электроды, покрытые смесью окислов бария, кальция, цинка и стронция. Люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянной колбы в компактных люминесцентных лампах, содержит щелочноземельные металлы, и поэтому на 40% дороже люминофоров, применяемых в продолговатых люминесцентных лампах для потолочных светильников. Щелочноземельные металлы в составе люминофора компактных ламп обеспечивают работу при высокой интенсивности облучения, благодаря им стало возможным уменьшение диаметра ламповой колбы. Причудливо изогнутая форма колбы в люминесцентных лампах позволяет уменьшить ее длину за счет разделения на несколько коротких, сообщающихся друг с другом секций.[1, c.134]
Сами по себе лампы, покрытые люминофором и содержащие пары ртути, при подключении питания работать не будут — требуется пускатель-балласт, встроенный в лампу между цоколем и колбой. Потребляя высокочастотный ток порядка 50 кГц, электронный балласт (CFL) устраняет эффект мерцания энергосберегающих ламп, одновременно повышая выработку света. Высокочастотный ток электронный балласт повышает для себя сам — содержит в своей схеме инвертор. Также в задачи балласта входят подогрев электродов и поддержание мощности люминесцентной лампы на номинальном уровне, вне зависимости от перепадов напряжения в сети. От того, насколько качественно выполнен электронный балласт, зависит срок службы энергосберегающей лампы.
Как работает люминесцентная лампа? Подача питания вызывает разряд между электродами, ток проходит через смесь инертного газа и паров ртути, быстрые электроны наталкиваются на медлительные атомы ртути — лампа зажигается. Однако 98% светового излучения, производимого энергосберегающей лампой — ультрафиолет, невидимый для человеческого зрения. А видимый свет, идущий от нее, обеспечивают слои люминофора, светящиеся под воздействием ультрафиолетового облучения. Цветность освещения, вырабатываемого люминесцентными лампами, зависит от химического состава люминофора, нанесенного на стеклянную колбу с внутренней стороны.[5, c.132]
Свет, генерируемый дешевыми энергосберегающими лампами, чаще всего неприятен для зрения — в его спектре преобладают синий и желтый цвета, в результате цвет предметов в освещаемом помещении неестественен. Причины кроятся в типе люминофора, содержащем недорогой галофосфат кальция. Такие лампы, обладая высокой светоотдачей, предназначены для освещения нежилых помещений (складов и т.п.) — внешне вырабатывают белый свет, но его отражение от предметов выявляет неполный спектр (отсутствие красного и зеленого цветов).
Энергосберегающие лампы для домашнего освещения имеют более высокую цену, т.к. люминофор в них создает 3-5 цветных полос (к примеру красную, зеленую и голубую) из видимого для человеческого глаза спектра и имитирует эффект естественного света, но уменьшает при этом светоотдачу.
2. Энергосберегающие лампочки: плюсы и минусы
С тех пор как на рынках появились энергосберегающие лампы, обычные лампы накаливания стремительно стали сдавать свои позиции. Обусловлено это тем, что выходит из самого названия продукции – экономия энергии. Однако самые свежие научные исследования ошарашили покупателей заявлением, что опасны энергосберегающие лампы. Как выбрать «экономку», взвесить все «за» и «против» и прийти к единому верному решению?
Вначале давайте поговорим о достоинствах данных изделий.[5,c.98]
1) Сбережение энергии происходит за счет высокой световой отдачи. Лампы накаливания значительно отстают от энергосберегающих по этому показателю, так как более 85% всей затрачиваемой энергии уходит на накопление тепла, которое поступает в вольфрамовую проволоку. В экономках та же электроэнергия напрямую преобразовывается в свет.
2) Продолжая говорить о том, какие энергосберегающие лампочки плюсы и минусы имеют, нельзя забывать о долговечности этих устройств. Средние показатели времени, которое способна проработать лампочка без перерывов, – 6-15 тысяч часов. В состав таких ламп не входит нить накала, которая со временем перегорает. Поэтому срок, который может прослужить экономка, в разы превышает время функционирования ламп накаливания.
3) Энергосберегающие лампы позволяют пользователю самостоятельно выбирать уровень свечения.
4) Лучшие энергосберегающие лампочки даже при самой высокой мощности не перегреваются. Поэтому их можно использовать в тесных светильниках, сделанных из материалов, которые могут деформироваться от тепла. В то же время лампочки накаливания могут расплавить плафон, пластиковые аксессуары на люстре и даже провода, что очень опасно.
5) Свет распределяется равномерно по всему помещению. В конструкции обычных лампочек свет излучается непосредственно от вольфрамовой нити только в одном направлении. Энергосберегающая лампа распределяет свет максимально равномерно благодаря тому, что светится вся. Исследователи отмечают, что такой эффект понижает уровень утомляемости человеческих глаз.
Многие покупатели задаются вопросом: «Если разбилась энергосберегающая лампочка, что делать?» Если она все-таки разбилась, необходимо принять следующие меры:
1) Все посторонние лица должны покинуть помещение, обходя место с разбитой лампой.
2) Необходимо хорошо проветрить помещение.
3) Проветривание совершать только с помощью окон, искусственную систему кондиционирования необходимо отключить.
4) Если разбилась энергосберегающая лампочка, ее осколки и остатки необходимо собрать при помощи плотной бумаги и поместить в герметично закрывающуюся банку или целлофановый пакет.
5) Собирать мелкие детали и порошок следует при помощи скотча или липкой ленты.
6) Место, где были осколки, следует обработать влажными салфетками. Все материалы, которые использовались для сбора остатков, необходимо также поместить в герметичный пакет.
7) Если разбилась энергосберегающая лампочка, никогда не собирайте остатки ртути при помощи пылесоса.
8) Все вещи, которые контактировали с осколками, необходимо выбросить. Те же, что просто пропитались парами, следует хорошо выстирать.
9) Обувь нужно сразу же протереть салфетками и оставить на открытом воздухе проветриваться.
10) Все ненужные вещи следует утилизировать, а необходимые тщательно проветрить.
11) После утилизации всех отходов хорошо вымыть руки.
3. Развитые страны переходят на энергосберегающие лампочки
Мир постепенно избавляется от электрических лампочек. Американский штат Калифорния принял закон, согласно которому с 2012 года продажа большинства видов обычных лампочек будет запрещена.
Как сообщает корреспондент «Нового Региона», эта мера позволит тратить на 50% электроэнергии меньше. Подобные законопроекты готовят штаты Северная Каролина, Род-Айленд и Коннектикут.[3, c.154]
Потребителям предлагают переходить на флуоресцентные лампочки, которые потребляют на 25-30% меньше электричества и служат в десять раз дольше.
В борьбе с изобретением Томаса Алвы Эдисона американцы несколько отстали. Производство и использование традиционных ламп накаливания будет запрещено в Великобритании уже в 2009 году. Правда, на сегодняшний день обычная лампочка стоит в британском магазине 30 пенсов, а энергосберегающая – в десять раз больше, 3 фунта стерлингов.
Не отстает от островитян и Брюссель: Евросоюз к 2009 году полностью откажется от лампочек накаливания и перейдет на энергосберегающие. Такой срок для вывода из употребления 136-летнего «патриарха» освещения установлен на последнем саммите ЕС еще в 2006 году.
Устранен последний барьер на этом пути: согласованы стандарты энергосбережения в жилых домах, пишет деловая газета «Взгляд».
С 2009 года традиционные «спиральки в вакууме» перестанут производить и в Австралии. В соответствии с принятым законом, постепенное ограничение продажи лампочек старого образца поможет Австралии к 2012 году сократить выброс парниковых газов на 4 млн. тонн, а также снизить плату за электроэнергию на 66%, отмечает министр охраны окружающей среды Малькольм Тернбулл.
По официальным данным, только в 2004 году Австралия произвела почти 565 млн. тонн парниковых газов. «Если весь мир последует нашему примеру, это позволит снизить количество потребляемой электроэнергии в пять раз», – сказал австралийский министр, выступая по телеканалу Nine Network.
А три года спустя лампа накаливания подпадет под запрет в Канаде. Любопытно – по сообщениям канадских коллег, уже несколько лет подряд правительство Канады присылает всем купоны на скидку при покупке энергосберегающих ламп и подобных вещей (типа датчиков движения, «плавного» переключателя света и т.д.).
Не хотят отставать в вопросе энергосбережения и израильтяне, где проблема нехватки энергоресурсов вообще довольно остра. Первое в стране совещание, посвященное переходу от лампочек накаливания к флуоресцентным лампам, прошло в канцелярии министра инфраструктуры Израиля Биньямина Бен-Элиэзера, сообщает радио Aruz Sheva.
Согласно отчету Министерства инфраструктуры страны, переход Израиля от лампочек накаливания к флуоресцентным уменьшит потребление электроэнергии на 10%, что для Израиля означает разницу между стабильной подачей электроэнергии и веерными отключениями.
Кстати, совсем лампы накаливания не исчезнут и найдут ограниченное применение в силу некоторых своих уникальных свойств. Они будут применяться в исключительных случаях для специальных нужд, например в медицине и физике. Последние десятилетия у граждан развитых стран растет сознательное желание максимально сберечь окружающую среду для потомков.
4. Эффективность энергосберегающих ламп
Мировые тенденции по реализации энергоэффективных технологий таких как энергосберегающие лампы все более прочно занимают свои позиции на рынке энергосбережения России. Правительство обещает Нам в скором времени остановить производство энергонеэффективных ламп и на рынке останутся только энергосберегающие лампы. По этому если Вы привыкли к теплому «солнечному» свету ламп накаливания советую запастись нескольким десятком). И чем больше ходит разговоров о переходе к рыночным ценам в сфере потребления электричества т.е. рост тарифов в несколько раз, тем более актуальным становится применение энергосберегающих ламп и подобных технологий. По заявлению самих производителей энергосберегающих ламп в отличии от обычных лампочек ильича они потребляют в 4-6раз меньше электроэнергии.[5, c.161]
Расчет эффективности энергосберегающих ламп
Итак все же перейдем к расчетам эффективности таких ламп. Посчитаем сколько будет стоить эксплуатация люстры с 3 обычными лампочками на 100Вт и 3 энергосберегающими лампочками на 25Вт, также учтем повышение тарифов на электроэнергию в районе 15% в год, и при условии что средний срок наработки на отказ обычных ламп составит 1000 часов, а энергосберегающих 4000-5000 часов. В среднем ламы горят 3 часа в день за год получается около 1000 часов, следовательно обычная лампа в среднем будет работать 1 год, а энергосберегающая лампа порядка 4 лет. Тариф на электро энергию в разных регионах колеблется и в среднем составляет 1,5 руб за 1КВт. Стоимость обычной лампы на 100Вт составит порядка 20 рублей, а энергоэффективной 200 рублей.
Из таблицы видно, что за 4 года эксплуатации одной только люстры с 3 лампами при установке энергосберегающих ламп можно экономить более чем в 2 раза, а при возможном повышении тарифов эффективность возрастает в разы. Но есть одно большое «но» — это все действует только при соответствии срока службы заявленным параметрам. При использовании не качественных энергосберегающих ламп, и как следствие уменьшение срока службы, можно значительно потерять в затратах на смену некачественных ламп. Так же как правило такие лампы намного опаснее по содержанию вредных веществ, что при больших масштабах и неорганизованности по утилизации таких ламп, может привести к экологической катастрофе. Утилизация энергосберегающих ламп отдельная тема которую в ближайшее время постараюсь раскрыть.
5. Светодиодные лампы — экономия по сравнению с лампами накаливания.
К примеру, возьмем лампу накаливания мощностью 15Вт (такие стоят в светильниках, подсветках и т.д.). Срок службы такой лампы составляет в среднем 1000 часов. Количество потребляемой энергии 0,015кВт/час. Стоимость такой лампы 10 – 12 рублей в среднем. Аналогичная светодиодная лампа характеризируется сроком службы в 10 и более раз дольше – 10 000 до 100 000 часов, потребляет 0,003кВт/час. Стоит в районе 300 рублей. После проведения не хитрых подсчетов относительно стоимости сгоревших ламп за год эксплуатации, цен на электроэнергию и потребляемую мощность ламп накаливания экономия в год составляет примерно 150 рублей. на одной такой маломощной лампочке. А представьте, сколько вы сможете сэкономить, заменив все лампочки в доме на светодиодные. Это от 1000 до 2500 рублей в год. А так как светодиодные лапы работают очень долго, то за все годы их службы вы сможете сэкономить кругленькую сумму.[1, c.54]
Светодиодные лампы экономия — по сравнению с люминесцентными (энергосберегающими).
Люминесцентные лампы более экономичны по сравнению с лампами накаливания, однако уступают в экономичности светодиодным, так как имеют меньший срок службы 8 000 часов и их придется несколько чаще менять, нежели светодиодные, которые служат приблизительно 50 000 часов. Энергопотребление люминесцентной лампы составляет 20кВт/час, светодиодной 6 кВт/час. Учитывая все факторы – срок службы, потребление электроэнергии, стоимость кВт/час и стоимость самой лампы, то выходит, что за 5-10 лет использования светодиодных ламп, вы сможете сэкономить довольно не мало. Это если говорить о деньгах, но прочие факторы сравнения вышеупомянутых ламп, однозначно дают перевес в сторону диодных.
(отправная цифра – количество часов работы диодной лампы, цена за потребленную энергию 0,85 рублей/кВт)
Лампа спиральная
100Вт
1шт –10.2 рубля (50шт)
510 рублей (на лампы) Лампа эконом
20Вт
1шт – 102 рубля (6шт)
612 рублей на лампы Лампа диодная
6Вт
1шт
850 рублй
Мощность 100Вт 20Вт 6Вт
Длительность
свечения 1000часов 8000часов 50 000часов
Нужно заплатить с учетом цены лампы 4250 рублей+лампы
4760 850 рублей + лампы
1462 рубля 255 рублей +лампа
1105 рублей
Заключение
Долгое время был известен один способ экономии электроэнергии — выключение ненужных приборов. Однако, в современных условиях с развитием энергосберегающих технологий и изобретением различного энергоэффективного оборудования, можно достигнуть существенной экономии электричества множеством способов.
Наиболее распространенным методом экономии электроэнергии является оптимизация потребления электричества на освещение. Освещение помещений складывается из искусственного и естественного. Для обеспечения максимального использования естественного освещения рекомендуется использовать светлые оттенки в дизайне помещения, повышение прозрачности окон, использование материалов с высокой отражающей способностью.
Важной задачей для достижения экономии электроэнергии в помещениях является правильное расположение источников света и их использование, а также грамотный выбор светильников. В настоящее время существует множество типов энергосберегающих светильников для квартир, коммунального хозяйства, а также производственных помещений. Это всевозможные люминесцентные, галогенные и светодиодные лампы, современные светильники с функцией регулирования уровня освещенности, которым не требуют больших затрат электроэнергии и обладают повышенной светоотдачей.
Ещё одним способом уменьшения потребления электроэнергии является применение устройств управления освещением. К ним относятся датчики движения, акустические датчики (микрофоны), таймеры, датчики освещенности.
Огромное количество электроэнергии тратится на наружное освещение. Поэтому, замена устаревших приборов на энергосберегающее освещение способно снизить потребление электричества в десятки раз. Ещё одним способом существенно повысить экономию электроэнергии является внедрение автоматизированной система диспетчерского управления наружным освещением.
Все знают, что традиционные лампы накаливания имеют почти незаметное, еле уловимое для глаз человека, но, вместе с тем, очень раздражающее мерцание. А вот, например, светодиодные светильники для стен такого побочного эффекта не имеют, как, впрочем, и светодиодные светильники, которые вмонтированы в потолок. Благодаря отсутствию регулярного мерцания, а также, вредных для глаз излучений – ультрафиолетового и инфракрасного, современные светодиоды не могут наносить никакого вреда зрению человека, оно не будет снижаться, а глаза будут надёжно защищены от переутомления. Эти факторы особенно важны, когда речь идет об общем освещении любой комнаты, в которой человек находится постоянно –работает за компьютером, читает, вяжет или смотрит телевизор. Излучение тепла в светодиодных светильниках самое минимальное, в связи с этим они практически не нагревают окружающие элементы декора и сам светильник, а ещё не сушат воздух в комнате.
Светодиодные лампы экономны как в бытовых условиях, так и для освещения офисов, улиц, производственных площадей, торгово-развлекательных комплексов и т.п. Одним словом всех тех мест, которые требуют качественное, а главное экономичное, как в денежном, так и в энергоресурсном плане. Потратившись один раз, вы сэкономите гораздо больше на протяжении не такого уже и большого промежутка времени.
Внедрение энергосберегающих источников освещения и организации их производства в Российской Федерации может быть условно разделена на три этапа:
Первый этап (2009 – 2012 года) характеризуется переходом потребления на энергосберегающие лампы, а также организацией производства энергосберегающих источников света в Российской Федерации.
Второй этап (2013 – 2016 года) наступает сразу после отказа от оборота и производства на территории России ламп накаливания и характеризуется лидерством на рынке компактных люминесцентных ламп, продажи которых достигают в данный период своего пика.
Третий этап (2017 – 2020 года) характеризуется бурным внедрением светодиодных источников освещения. Также на третьем этапе планируется выход на мировой светодиодный рынок с конкурентоспособной отечественной продукцией.
В число социально-экономических эффектов от реализации проекта внедрения энергосберегающих ламп и производства их в России входят:
• сокращение потребления электроэнергии минимум на 4%, или на 65 млрд. руб. в год при существующих тарифах. С учетом роста тарифа эффект будет еще более значительным;
• сокращение потребности в строительстве новых электростанций и инвестиций в них – 7,7 ГВт мощности и 350 млрд. рублей;
• сокращение выбросов CO2 – 26,5 млн. тонн ежегодно;
• сокращение использования энергоресурсов – 12,9 млн. тонн усл. топлива;
• создание новых рабочих мест – 1,5 тыс. мест (13,5 тыс. при интеграции в производственную цепочку);
• повышение производительности в отрасли – в 10 раз (за счет роста автоматизации и стоимости изделий).
Необходимость утилизации отработавших КЛЛ – 11,3 млрд. рублей, без учета стоимости необходимой инфраструктуры (затраты планируется переложить на производителей, розничные компании и импортеров).
Список использованной литературы
1 Алексеев В.К. Энергосбережение: возможности и перспективы. М.: Экономист. – 2012. – 276 с.
2 Бушуев В., Васильев В., Громов Б., Давыдов Б., Лютенко Л., Хрилев Л. Энергосберегающий путь развития экономики. М.: Экономист. – 2011, — № 2. — с.19-27.
3 Калашников М. Захватывающие технологии Евгения Захватова / М.: «Русский предприниматель», декабрь 2012. – 364 с.
4 Литвак В.В., Силич В.А., Яворский М.И. Региональный вектор энергосбережения. — Томск, 2013. – 486 с.
5 Литвак В.В.,Электроэнергетика. — Томск, 2011. – 314 с.
6 Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. М.: Энергоатомиздат, 2010. – 254 с.
7 Троицкий А. Энергосбережение: возможности и перспективы. М.: Экономист. – 2012. – 212 с.
8 Яковлев И. К. Энергосбережение. М.: Экономист. – 2011. – 342 с.
