З усіх видів доступної нам альтернативної енергії, сонце є найбільшим її джерелом, яке надає нам понад 970 трлн кВт енергії щодня. Енергії сонця, яка потрапляє на землю щохвилини, значно більша за отриману в результаті спалювання викопного палива протягом року! Із постійним зростанням вартості нафти і газу багато споживачів почали заощаджувати кошти, переходячи на «чисту» сонячну енергію, що спричинило стрімкий розвиток індустрії сонячних модулі. Упродовж 15 років світове виробництво сонячних модулів щороку зростало на 25%.

Критерії вибору

Технології отримання електроенергії з сонячної енергії невпинно удосконалюються. На підставі чого можна говорити, яка з технологій найбільш перспективна? Є три важливих критерії, які слід враховувати при оцінюванні таких технологій. До них належать:

‑ вартість. Для більшості цих технологій найважливішим показником є вартість однієї кіловат-години електроенергії, яку виробляє сонячний модуль. Цей показник свідчить не лише про те, наскільки конкурентоспроможною є технологія. За його допомогою можна порівнювати вартість виробленої сонячним модулем електроенергії з вартістю електроенергії, виробленої традиційними джерелами живлення;

‑ виробничі питання. Як і у будь-якому секторі промисловості, функціонування і розвиток підприємства-виробника сонячних модулів врешті-решт залежить від можливості виготовляти якісну продукцію у великих обсягах. Це складне завдання, оскільки вартість електроенергії, виробленої сонячними модулями поки що висока, виробничий процес постійно покращують, а велику кількість сонячних батарей відбраковують у процесі виробництва. Наприклад при виготовленні модулів на основі полікристалічного кремнію до 5% продукції мають дефекти;

‑ ефективність перетворення енергії. Цей показник може як позитивно, так і негативно позначатися на вартості 1 Вт виробленої електроенергії –усе залежить від багатьох факторів (наприклад, якість і вартість сировина, структури комірки тощо). Хоча висока ефективність перетворення зазвичай є кращою, цей показник не є критичним з простої причини – що ефективнішою є комірка, то важче і дорожче її виготовити.

Такі критерії дають змогу будь-якому інвестору визначити сильні і слабкі сторони основних технологій, що нині найбільш поширені на ринку. Кремнієвій технології належить понад 90% ринку, а сонячні модулі, як моно-, так і полікристалічні на підставі цієї технології виготовляють практично усі провідні світові компанії. Основним конкурентом цієї технології є «тонкоплівкова» – порівняно нова, переспективна технологія, що має значний потенціал щодо економічності. Цій технології поки що належить 9,99% ринку, але ця цифра може сягнути 15‑20%. Решту ринку займають інші різнотипні технології, які ще не мають промислового застосування.

Тариф на сонячну енергію: європейський досвід

Ще 10 років тому розвитку галузі виробництва фотоелектричних панелей в європейських країнах сприяла лише невелика кількість демонстраційних програм, що переважно мали науково-дослідне спрямування і розвивали експериментальні проекти, що сприяли стартування ринку фотоелектричних станцій і привертали увагу громадськості до цього сегмента енергетики.

Німеччина була першою країною, що вжила заходів для стимулювання виробництва і використання сонячної електрики. Ґрунтуючись на позитивному досвіді вітроенергетики, на законодавчому рівні уряд Німеччини прийняв незалежну від державного бюджету систему спеціальних закупівельних тарифів (feed-in-tariff) для виробників електрики з сонячної енергії. Закон встановив гарантовану мінімальну ціну на електроенергію, вироблену сонячними панелями, яка постачається в електричну мережу. Ця ціна досить висока для того, щоб стимулювати інвесторів вкладати кошти у розвиток сектора і очікувати прибутків. Отримані після цього переконливі результати дали змогу переглянути і покращити законодавчу норму. Як результат, з 2004 у цьому сегменті ринку зафіксовано рекордне зростання, незважаючи на те, що Німеччина не належить до країн зі значним сонячним потенціалом.

Рішення підтримати досить дорогу технологію виробництва електроенергії пояснюється кількома факторами. З одного боку, екологічно зорієнтована державна політика Німеччини підтримує розвиток і застосування відновлювальних джерел енергії ‑ для більшої диверсифікації виробництва енергії. З іншого боку, необхідно було виявляти внутрішніх лідерів, здатних конкурувати на нових світових ринках. Стратегія була обрана успішно. Нині Німеччина – один із лідерів у цьому секторі на світовому ринку –тут зосереджено близько 80% європейського ринку фотоелектричної енергії. У 2005 році цей показник становив приблизно 600 МВт із 1,4 ГВт, вироблених у світі.

Директива ЄС з підтримки виробництва електроенергії за допомогою відновлюваних джерел енергії встановлює вигідні умови для розвитку чистої енергетики в Європі. Починаючи з 2001 року держави ЄС прийняли пакет механізмів підтримки виробників «чистої» енергії для досягнення національних цілей зі збільшення частки відновлюваної енергії.

За останні кілька років керівництво кількох країн півдня Європи запозичили досвід Німеччини. Перша з них – Іспанія, керівництво якої прийняло законодавство, що передбачає заохочення виробників, як і в Німеччині. У 2005 р. Італія прийняла програму підтримки виробництва фотоелектрики, що сприяло збільшенню виробництва з 4 МВт енергії у 2005 році до 100 МВт у 2006-му.

Згідно з прогнозом Європейської асоціації фотоелектричної промисловості (EPIA), наприкінці 2010 року світове виробництво фотоелектричних систем сягне 5,4 ГВт. За цим амбіційним сценарієм розвиток світового ринку базується на таких підходах: у Європі ‑ на ефективності системи спеціальних тарифів (з усуванням коливань на ринку), у Японії ‑ з реалізацією зусиль, спрямованих на досягнення поставленого завдання – 5 ГВт загальної встановленої кількості, у США ‑ удосконаленою політикою підтримки фотоелектричних технологій, приклади якої нині можна бачити в Каліфорнії. Усе це дає змогу прогнозувати зростання світового ринку фотоелектрики на 25% щороку.

Система закупівельних тарифів ‑ ефективний інструмент розвитку

У більшості промислово розвинених країн традиційні виробники електроенергії залежні від державних субсидій, у зв’язку із чим негативний вплив їх підприємств на навколишнє середовище жодним чином не позначається на вартості електроенергії для споживачів. Система спеціальних закупівельних тарифів (ССЗТ) пропонує споживачам привабливу ціну для продажу виробленої ними електрики з енергії сонця у загальну мережу і винагороджує їх те, що вони віддають перевагу сонячній енергетиці.

Для того, щоб ССЗТ була успішною, необхідно дотримуватись таких умов:

‑ тариф починає діяти у точці під’єднання виробника до мережі;

‑ тариф повинен гарантовано діяти не менш 20 років, що дає можливість виробнику планувати інвестиції й одержувати вигоду;

‑ вартість застосування ССЗТ розподіляється між усіма споживачами електроенергії, в результаті чого на державний бюджет не буде додаткових навантажень. Застосування подібної схеми також захищає від «політичного футболу» у часи зменшенням керівництвом країни бюджетних витрат.

Ефективність ССЗТ значною мірою залежить від таких ринкових бар’єрів:

‑ занадто велика кількість інстанцій, залучених у цю діяльність, і слабка координація їх діяльності;

‑ занадто багато часу потрібно для отримання необхідних дозволів;

‑ відновлювані джерела енергії не беруться до уваги при перспективному плануванні.

Ліквідація цих бар’єрів додасть змоги значно прискорити розвиток виробництва фотоелектрики в країнах, які вже прийняли відповідні програми підтримки його виробництва і застосування. Наприклад, у Франції і Португалії система вигідних тарифів була прийнята, але потрібні занадто великі зусилля для отримання усіх дозволів і погоджень, що відлякує потенційних інвесторів.

Завдяки сталому зростанню європейського ринку фотоелектричних технологій розвивається промисловість, створюючи велику кількість нових робочих місць. Щоб зберегти ці позиції, Європі необхідно розширювати ринки збуту. Важливим напрямом для європейських виробників є вихід на ринки країн, що розвиваються. Нині європейська асоціація фотоелектричної промисловості створює Альянс для розвитку сільської електрифікації ‑ некомерційну організацію, метою якої буде залучення усіх зацікавлених сторін для стимулювання розвитку економічно відсталих регіонів за допомогою широкого застосування відновлюваних джерел енергії.

А як у нас?

Яка ситуація з цим в Україні, журналісти газети «ЕлектроТЕМА» спробували з’ясувати вивчаючи нюанси створення сонячної міні-електростанції в нашій державі.

Отже, доцільність створення сонячної електростанції – доволі сумнівна річ, оскільки вартість створення такого об’єкта окупить себе лише тоді, коли закінчиться термін експлуатації обладнання. Проте створювати таке електроживлення можна з різною метою: для автономного живлення гарантованої напруги або з перспективою на майбутнє. Адже давно подейкують, що в Україні за кілька років вартість електроенергії сягне європейського рівня і сонячна енергетика стане вигідною для свого використання та доволі привабливим видом бізнесу. Треба готувати сани влітку, адже, відповідно до закону «Про електроенергетику» щороку бажаючі отримати «зелений тариф» будуть мати дедалі менше привілеїв, оскільки коефіцієнт для об’єктів, впроваджених в експлуатацію після 2014, 2019 та 2024 років, зменшуватиметься на 10, 20  та 30% відповідно. Не бажаюче пасти задніх займемось власними розрахунками просто зараз. Уявімо собі, що ми представники промислового підприємства, яке хоче використовувати електроенергію для своїх потреб, а на перспективу її ще й  продаватиме.

Перше запитання, яке постає одразу ж: де розташувати міні-електростанцію? Потрібна відкрита ділянка приблизно 1,2 м2 на кожні 100 Вт номінальної потужності, або 1200 м2 на весь блок. І одразу виникає проблема, бо не у всіх підприємствах є у «загашнику» територія такого розміру, яку не використовують. Можна, звичайно, взяти в оренду, але це додаткові витрати на її оплату, охорону (аби не сталося так, як  з сонячними батареями «Київгазу») та додаткові ЛЕП. Про пільги на таке використання земельних ділянок згадок у законодавстві ми віднайти не змогли. Проте натрапили на коефіцієнти “зеленого тарифу” для електроенергії, виробленої з використанням альтернативних  джерел  енергії. Зокрема, привернув увагу тариф «для  електроенергії,  виробленої  з енергії сонячного випромінювання об’єктами електроенергетики, які вмонтовані (встановлені) на дахах будинків, будівель та споруд» – чудова ідея, адже така «територія» є майже на кожному промисловому підприємстві у вигляді плоских чи напівкруглих дахів, зазвичай, складських приміщень чи цехів, які нагадують про себе під час дощів. Тож маємо змогу вполювати двох зайців та й дозволів на встановлення сонячних панелей не потрібно.

Наступним кроком є проект електростанції. Хто його буде здійснювати й у скільки це обійдеться? Зазвичай, з монтують сонячні панелі підприємства які їх і продають, отже, звернувшись до них, ми можемо вирішити одразу дві проблеми – з монтажем і закупівлею обладнання. Оскільки торговельні компанії працюють з виробниками на спеціальних умовах, то при здійснення такого проекту ми отримаємо значну знижку. Є торговельні компанії, які пропонують панелі кількох виробників різних цінових категоріях – тут, приймаючи рішення потрібно керуватись не лише ціною. В Україні представлено кілька виробників панелей: «AIT», «Buderus», «Sanyo» – всіх не перелічити, з українських – це «Квазар». Середня ціна панелі 3,2 євро  за 1 Вт номінальної потужності. Є, звичайно, і дешевші варіанти (2,1 євро), але такі «безіменні» виробники навряд чи зможуть гарантувати якість обладнання. Тому варто зупинити вибір на сертифікованому обладнанні знаних виробників, яке працюватиме саме за такими параметрами, що вказані у технічному паспорті, інакше батареї будуть замінені. Отже, повернемося до цифр: 320000 євро ми можемо віднести в видаткову частину бізнес-плану на генерувальне обладнання, додамо витрати на інше обладнання (монтажні аксесуари, кабель, перетворювачі постійного струму на змінний і т.д) та 12 % на монтаж (вартість монтажу в Україні – від 10 до15% вартості обладнання). Округлимо витрати -  140000 євро, також варто додати 5% (23000 євро) на непередбачувані витрати. Загалом отримуємо 483 000 євро. Отже, вартість такого проекту нам вже відома, залишилося лише знайти джерело фінансування.

Ця частина виявилася більш клопіткою, ніж попередні. Річ у тому, що в Україні існують програми кредитування для підвищення енергоефективності, але більшість їх містить умови аби проект був рентабельним одразу і окуповував себе не більш як за вісім років. Без таких параметрів наш проект не міг розраховувати на інвестиції. Ми написали кілька запитів в різні інстанції з проханням пояснити практичне застосування інвестиційних програм, про які ми дізналися, а також чи наш проект міг би для цього надаватися. Але, на жаль, відповіді на такі запити приходять не швидко, а вихід номера газети – річ планова, тож сподіваюся на продовження цієї теми у наступних номерах.

Кілька слів від себе…..

Загалом, підготовка такого проекту є дуже клопіткою та тривалою процедурою. Відверто кажучи, я не хотіла б проходити її насправді. Для підготовки матеріалу я надіслала вісім запитів у різні інстанції та структури для роз’яснення юридичної, фінансової та законодавчої частини проекту. На жаль, відгукнулось лише двоє, а консультацію я отримала лише одну – та й ту тільки в загальних рисах. Хочу висловити особливу подяку підприємствам, які пропонують обладнання, особливо «Санлайт Україна С.Р.Л.», «Аванте», «Електроцентр», «НОМИНАЛ-Т»та «SUNENERGY» – з їх допомогою ми у розрахункові частині статті ми використовували реальні цифри. Дуже прикро, що в Україні нові ідеї розвиваються так повільно.
Шановні читачі! Ця стаття буде розміщена на сайті газети «ЕлектроТЕМА». На цьому ж сайті є форум, на який запрошуємо до спілкування усіх зацікавлених. Всю інформацію, яку я надалі буду знаходити з цієї тематики, обіцяю там публікувати, якщо вдасться підготувати другу частину статті про інвестиційні програми – розмістимо її в газеті. Хочу запропонувати й вам публікувати знайдені вами роз’яснення. Сподіваюся, що разом ми подолаємо бюрократію і полагодимо заіржавілий механізм державної підтримки розвитку українського бізнесу.

Обговорити на форумі

Для всіх спортивних заходів потрібне гарне освітлення, що забезпечує досягнення найкращих результатів і створює зручності учасникам і глядачам як у місцях проведення змагань, так і, тим, хто спостерігає за змаганнями по телевізору. Для максимального використання обмеженого простору й дорогого устаткування місця проведення змагань дедалі більше використовуються для інших заходів, таких, як, наприклад, концерти, театральні вистави й виставки. Це треба враховувати при проектуванні освітлення. Телевізійні трансляції звичне явище при проведенні спортивних заходів, а штучне освітлення забезпечує можливість одержання зображення високої якості. Завдяки телебаченню глядачі починають цікавитися спортом, а це, у свою чергу, вимагає поліпшення місць проведення змагань. Якість же освітлення є одним з основних факторів, що визначають облаштованість спортивних об’єктів.

Реальність

Іноді питання освітлення не розглядається належним чином і встановлюється невідповідна освітлювальна система. Економія на освітленні – це завжди збиткова економія, і на певному етапі учасники, глядачі й телевізійні компанії вимагають реконструювати системи освітлення, тобто робота фактично виконується двічі. При розробці й реконструкції спортивних об’єктів дуже важливим є проблема енергоефективності. Як врахувати всі фактори, щоб створити ефективну систему освітлення?

Основні поняття спортивного освітлення

Кількість необхідного світла (освітленість)

Це кількість світла (вимірюваного в люксах), яка необхідна для занять спортом. Що динамічніший спорт і менший ігровий предмет, то вищим має бути рівень освітленості. Як правило, освітлювальна установка забезпечує кілька рівнів освітленості: від «тренувального режиму» до режиму «міжнародних телетрансляцій».

Підтримувана середня горизонтальна освітленість (Eh)

Це середній рівень освітлення, який потрібно підтримувати до моменту проведення чергового обслуговування освітлювальної установки. Обслуговування передбачає заміну ламп і очищення світлових приладів. Для телетрансляцій дедалі частіше нормують мінімальний рівень освітлення. Це стосується також і вертикальної освітленості.

Підтримувана середня вертикальна освітленість (Ey)

Вертикальна освітленість

Це освітленість у вертикальних площинах, орієнтованих за напрямками чотирьох сторін світу, або в площині, орієнтованої в напрямку до телекамери.

Освітленість для телекамери

Це освітленість об’єкта в площині, перпендикулярній до «лінії зору» телекамери. В ідеальному випадку варто також оцінювати освітленість для телекамери, що стежить за м’ячем, який рухається в повітрі, оскільки така освітленість відрізняється від освітленості об’єкта на рівні землі. При стрибках у воду освітленість для телекамери варто оцінювати в просторі від місця початку стрибка до поверхні води.

Важливі також ТВ-кадри із глядачами. Тому треба враховувати контраст між учасниками змагань і глядачами (освітленість трибун може становити 15% від загального рівня освітленості для телекамери). Контрольна точка: в основному, вона розташовується на висоті 1,5 м від землі, крім таких видів спорту, як плавання й стрибки у воду.

Рівномірність розподілу освітленості

Як правило, оцінюються два співвідношення:

- мінімальне/середнє – це відношення мінімального й середнього рівнів освітленості;

- мінімальне/максимальне – це співвідношення мінімального й максимального рівнів освітленості. Для створення збалансованих умов, щоб очам глядачів і телекамерам не доводилося постійно пристосовуватися до різних рівнів освітлення, необхідний відповідний ступінь рівномірності.

Градієнт зміни освітленості

При телевізійних трансляціях розходження в рівнях освітленості впливають на якість зображення. Тому варто контролювати не тільки рівномірність, а й градієнт зміни освітленості між розрахунковими точками. Градієнт виражається як відношення освітленості в окремо взятій точці й 8 прилеглих вузлових точках.

Моделювання й тіні

Моделювання визначає здатність освітлення до розкриття форми й структури, що впливають на привабливість видовища. Тіні можуть стати серйозною проблемою на ігровому полі. Класичним прикладом є хокей на льоду, де бортики за периметром ігрового майданчика можуть створювати тіні на його краях, якщо джерела світла розташовані неправильно. Щоб зменшити різкість тіні, необхідно використовувати співвідношення 60/40 для визначення кількості світлових приладів на одному боці спортивної арени щодо кількості світлових приладів на іншому.

Колірна температура (колір випромінювання)

Колір випромінювання джерела світла часто описується як «теплий», «білий» і «холодний». Колірна температура визначається в градусах Кельвіна (К). Що нижче значення, то тепліший сприйманий колір випромінювання. Наприклад, при 2700 К колір випромінювання сприймається більше теплим, ніж при 4000 К. Колірна температура випромінювання характеризує світлове середовище – не слід плутати її з передачею кольору. Якщо планується проведення телевізійних трансляцій, то не рекомендується змішувати випромінювання з різними колірними температурами.

Передача кольору

Передача кольору – це здатність випромінювання точно відтворювати кольори об’єктів. Індекс передачі кольору (Ra) використовується для опису якості випромінювання джерела світла.

Сліпуча дія

Поняття «сліпуча дія» дуже суперечливе. Для оцінки сліпучої дії є математичні формули, однак питання про те, будуть чи не будуть люди відчувати сліпучу дію при заняттях спортом, досить суб’єктивне. Очевидно, що якщо хтось подивиться безпосередньо у бік світлового приладу потужністю 2 кВт із близької відстані, він буде «засліплений», але здебільшого реакція людей на сліпучу дію не завжди однозначна. Щоб забезпечити зниження сліпучої дії до мінімуму, настійно рекомендується одержати консультацію у фахівця зі спортивного освітлення.

Оцінка сліпучої дії

Згідно з документом 112 МКО (CIE, Міжнародна комісія з освітлення) на відкритих спортивних спорудах сліпуча дія оцінюється «спостерігачами», що перебувають на ігровому полі й на трибунах. Європейські норми освітлення критих спортивних споруджень нині не містять особливих рекомендацій з обмеження сліпучої дії. В ЕN12193 є посилання на публікацію 117 МКО. Внаслідок практично безмежної кількості можливих конфігурацій освітлювальної установки, розробити точну систему вимірювання сліпучої дії в критих спорудах дуже складно.

Фактори, що впливають на сліпучу дію:

- кути огляду. Важливо враховувати особливості виду спорту й основні напрямки огляду. Світлові прилади варто розташовувати з урахуванням цієї інформації;

- контроль сліпучої дії світловими приладами. Якщо у світлових приладах є засоби екранування прямого світла лампи, то це відіграє істотну роль при визначенні сліпучої дії в кількісному вираженні. Вибір дешевого рішення з освітлення є помилковою економією;

- максимальний кут нахилу світлового приладу. Кути нахилу прожекторів визначаються припустимою сліпучою дією;

- потужність джерел світла залежить від висоти установки.

Освітлення аварійних виходів

Для забезпечення орієнтації й безпечної евакуації глядачів і гравців в аварійних ситуаціях необхідно додержуватися приписів стандарту ЕN1838 з аварійного освітлення.

Режими вмикання

Система освітлення повинна бути спроектована таким чином, щоб забезпечувати різні рівні освітленості, які відповідають різним рівням спортивних заходів. Робота освітлювальної установки в різних режимах також має значення з погляду економії електроенергії. Зазвичай використовують такі «режими вмикання» освітлювальної установки:

- тренування;

- змагання;

- телетрансляції в аварійному режимі;

- міжнародні ТВ-трансляції.

Освітлення для продовження телетрансляцій в аварійному режимі й миттєве повторне вмикання ламп у гарячому стані

В ідеальному випадку на спортивній арені має бути запасне джерело електроенергії на випадок вимкнення основного електропостачання. Якщо використовуються газорозрядні лампи високої інтенсивності, у системі освітлення треба передбачити режим «аварійного ТВ освітлення» зі світловими приладами з «миттєвим повторним вмиканням». Система перезапалювання дає змогу негайно запалити газорозрядну лампу у випадку тимчасового вимкнення електрики й не чекати 15 хвилин для повторного вмикання лампи. Це важливо не тільки для телевізійних показів, оскільки втрата зображення на 15 хвилин неприпустима, а й для учасників і глядачів, оскільки відсутність світла повністю зриває гру.

Процес проектування спортивного освітлення

Кожен проект спортивного освітлення, як для критих, так і для відкритих спортивних споруд унікальний, оскільки в процесі задіяно безліч різних організацій. Нижче наводимо поради, які допоможуть уникнути грубих помилок.

Підготовка технічного завдання:

Варто чітко визначити коротко- й довготермінові завдання спортивної арени з огляду на потенційне використання арени для інших заходів.

- Чи передбачається освітлення для телебачення?

- Для яких видів спорту буде використовуватися арена?

На ранній стадії підготовки проекту дуже важливо провести консультації з фахівцем з освітлення, теле- та радіомовними компаніями й фахівцями в галузі спорту.

Завдання вимог до освітлення

Після визначення загальних цілей необхідно сформулювати вимоги до освітлення. На цьому етапі вибирають джерело світла й світлових приладів, визначають їхнє розміщення. Нижче наводимо деякі запитання, на які необхідно мати відповіді:

- Чи є перешкоди, які можуть затінювати світло (наприклад, будівельні балки й стійки)?

- На якій висоті можна розміщати світлові прилади?

- Яким чином забезпечується доступ для наведення, впровадження в дію й технічного обслуговування світлових приладів?

- Для яких видів спорту призначена арена?

- Які класи гри ймовірні й очікуються?

- Чи є аварійне (безперебійне) електропостачання?

- Для яких інших заходів буде використовуватися ця спортивна споруда?

- Які електричні схеми плануються? (Це дуже важливо для планування «режимів вмикання»).

- Чи буде простір використовуватися в майбутньому для інших заходів? Як це вплине на вимоги щодо освітлення?

- Яке електропостачання планується до встановлення?

- Яке природне світло падає на арену й у яких місцях?

- Чи плануються ТВ-трансляції?

Вибір ламп

Лампи обирають за наступними характеристиками: світловий потік, термін служби, споживання енергії, передача кольору й колірна температура.

Люмінесцентне освітлення

Переваги: низьке споживання енергії; довговічність ламп; гарна передача кольору; до ламп можна торкнутися рукою.

Недоліки: не годиться, якщо плануються ТВ-трансляції; велике за габаритами джерело, що важке в керуванні й фокусуванні світла; доцільно тільки при висотах встановлення нижче 8-10 м; використовується тільки в критих спортивних спорудах.

Натрієва лампа

Переваги: довговічність; висока світлова віддача; дешева у випадку заміни.

Недоліки: низька передача кольору, тому неприйнятна для ТВ-трансляцій; погане фокусування внаслідок великого розміру джерела.

Металогалогенні лампи

Переваги: придатні для ТВ-трансляцій; гарна передача кольору; завдяки невеликим розмірам джерела, можливе оптимальне фокусування.

Недоліки: коротший термін служби; дорожчий світловий прилад.

Вибір світлових приладів

На початковому етапі проектування необхідно вибрати систему освітлення: прямого або відбитого світла.

Освітлення прямим світлом

Це найпоширеніший підхід, оскільки такого роду системи найбільш ефективні. Якщо здійснюється ТВ-трансляція, це – єдиний вибір, оскільки необхідно забезпечити адекватний рівень вертикальної освітленості.

Освітлення відбитим світлом

При встановленні в деяких закритих приміщеннях, наприклад, у басейнах, це може бути практичним рішенням, оскільки користувачі не можуть бачити джерела світла. Проте цей підхід значною мірою ґрунтується на відбивальних можливостях стелі, розташуванні вибраних світлових приладів і їх ККД, а також запланованому циклі їхнього очищення. При системі відбитого світла ТВ-трансляції неможливі.

Розташування світлових приладів

Світлові прилади варто розташовувати з урахуванням виду спорту. Наприклад, світлові прилади для освітлення футбольних матчів не повинні розташовуватися за воротами. Потрібно визначити відповідний рівень горизонтальної й вертикальної освітленості (якщо передбачається показ по телебаченню) у поєднанні з необхідною рівномірністю й контролем сліпучої дії. Світлові прилади повинні розміщатися так, щоб не засліплювати учасників змагання й суддів. Необхідно враховувати особливості виду спорту, а також найбільш імовірні напрямки ліній зору спостерігачів.

Наприклад, при виконанні подачі в тенісі небажано, щоб світлові прилади розташовувалися на далекому кінці корту, тобто перебували б на лінії зору гравця при ударі по м’ячі. У більших багатоцільових залах світильники, зазвичай розташовують лінійно між кортами. У цьому випадку сліпуча дія світильників на гравців мінімальна.

Вартість

На ринку є велика розмаїтість освітлювальних систем і може виникнути спокуса вибрати найдешевше рішення. У більшості випадків Ви одержуєте те, за що заплатили, при цьому найдешевші світлові прилади можуть мати знижену світлову ефективність і бути виготовленими з низькоякісних матеріалів або ж виготовлювач може бути некомпетентними й надавати підтримку недостатнього рівня. Варто проаналізувати вартість покупки й експлуатації, беручи до уваги наведені нижче фактори.

Кількісн-вимірювальніні параметри:

- первісна вартість світлових приладів і ламп;

- кількість світлових приладів, потрібних для досягнення необхідного результату;

- простота встановлення;

- простота технічного обслуговування;

- якість матеріалів/імовірна довговічність продукції;

- споживання енергії;

- компетентна підтримка з боку виготовлювача. Якщо її немає, то, яка вартість послуг консультанта;

- вартість заміни устаткування;

- ефективність ПРА з урахуванням втрат у баласті.

Параметри, що важко піддаються кількісній оцінці

Навіть якщо змагання не транслюються по телебаченню, суперники, судді й глядачі надають великого значення своєму виду спорту й очікують від освітлення ефективного функціонування. При телевізійних показах від ефективності освітлення багато в чому залежить спонсорство змагань і статус спортивної споруди. Нерозумно покладатися на погану систему. Були випадки, коли під час матчу електрика вимикалася на двадцять хвилин, що викликало скасування важливого матчу й призводило до потенційної втрати мільйонних угод зі спонсорства в майбутньому. Гарна якість освітлювальної системи є простим способом забезпечення оптимальних умов для проведення заходу й вигод для учасників і глядачів як на арені, так і в споруді.

Встановлення

Дуже важливо, щоб світлові прилади встановлювалися так, як зазначено в проекті, і щоб було досить місця для необхідних переміщень і націлювання світлових приладів у правильний бік. Точка націлювання може бути й на протилежному кінці спортивної арени. До світлових приладів повинен бути доступ для введення їх у дію й технічного обслуговування/очищення. Також не повинно бути екранування світлового пучка.

Установка на щоглі

Щоб запобігти екрануванню світла одного світлового приладу сусіднім світловим приладом, важливо передбачити відповідну відстань між світловими приладами.

Встановлення на мостиках

Світлові прилади повинні встановлюватися відповідно до проекту освітлення. До них має бути легкий доступ з верхнього майданчика для націлювання й заміни ламп. Вони повинні встановлюватися таким чином, щоб унеможливити екранування світла будь-якими елементами конструкції.

Наведення, вимірювання і впровадження в експлуатацію світлових приладів

Світлові прилади повинні націлюватися так, як зазначено в проекті освітлення. Рекомендується, щоб це робив фахівець зі спортивного освітлення під час впровадження в експлуатацію. Доцільні попередні вимірювання перед остаточним впровадженням в експлуатацію, щоб можна було внести корективи в останню хвилину. На остаточному етапі впровадження в експлуатацію повинні бути зроблені вимірювання – їх має підписати особа, яка їх проводила, а також консультант. Необхідно виміряти напругу на баласті й на лампі. При виконанні світлових вимірювань у різних режимах роботи освітлювальної установки доцільно почати з вищого рівня, наприклад, з «міжнародних показів по ТВ», а потім іти по спадній; тому що в цьому випадку відпадає потреба розігрівання розрядних ламп.

Технічне обслуговування

Для забезпечення довговічності світлового приладу дуже важливий грамотно складений план технічного обслуговування. На передньому склі збирається пил, який погіршує освітлення. Згодом ефективність роботи ламп знижується. Якісне технічні завдання повинне містити інформацію про заміну ламп і рекомендовану періодичність чищення світлових приладів.

Матеріал наданий компанією ТОВ Філіпс Україна

По-перше, з 2003 по 2006 р. ефективність потужних світлодіодних ламп збільшилася хоч і значно (з 20 до 47 Лм/Вт), але не достатньо для конкуренції із традиційними ефективними джерелами світла, застосовуваними в загальному освітленні. Це позбавляло їх основної потенційної переваги для кінцевого споживача – економічності.

По-друге, вартість одного люмена такого джерела залишалася занадто високою, що не могло окупити початкові витрати при широкому впровадженні напівпровідникових світильників через відсутність виграшу в енергоспоживанні. Зниження ж експлуатаційних витрат за рахунок високого ресурсу не було очевидним, оскільки цей ресурс не був підтверджений реальним часом експлуатації.

По-третє, майже всі виробники не прагнули розробляти напівпровідникові лампи, спеціально адаптовані до жорстких умов експлуатації в системах вуличного освітлення, тому розробники світлотехнічних пристроїв зіштовхувалися з додатковими проблемами, пов’язаними з низькою експлуатаційною надійністю напівпровідникових світильників.

Незважаючи на це, багато виробників, продовжують інтенсивні дослідження, спрямовані на збільшення ефективності й надійності напівпровідникових джерел світла. Компанія Cree також робить внесок у вирішення зазначених проблем, що дасть змогу наблизити початок масового переходу в системах вуличного освітлення від традиційних джерел світла до напівпровідникових.

До 2003 року компанія Cree виготовляла винятково кристали світлодіодів, у 2003 році у лабораторіях Cree був розроблений принципово новий тип кристалів з ефективністю понад 100 Лм/Вт (біле світло, колірна температура близько 6000 К). Це змусило компанію переглянути свою ринкову стратегію виробництва виключно матеріалів й кристалів і анонсувати початок розробки потужних світлодіодних ламп. З липня 2004 року почалося масове виробництво двох перших серій ламп – XL7090 і XL4550.

Основною відмінною рисою приладів Cree є корпус. На відміну від інших виробників, Cree уперше для масового продукту застосувала металокерамічний корпус із так званою «плаваючою» лінзою із кварцового скла. Це дало споживачам змогу одержати відразу кілька важливих переваг.

По-перше, електрично ізольована тепловідвідна основа спрощує конструювання кластерів світлодіодних ламп.

По-друге, евтектичне встановлення кристала на металізовану керамічну підкладку усуває проблему механічних напруг, що виникають за рахунок великої різниці в температурних коефіцієнтах об’ємного розширення підкристальної плати й матеріалу основи корпуса, і підвищує надійність експлуатації при від’ємних температурах.

По-третє, корпус не містить жодних пластмасових деталей, не вимагає попереднього приклеювання, що дає можливість використовувати для монтажу стандартні автоматизовані лінії, значно знижуючи собівартість кінцевих виробів. Лінза із кварцового скла стійка до впливу УФ-випромінювання, що гарантує тривалий термін експлуатації в умовах попадання прямого сонячного світла. Рухливість лінзи не тільки захищає від напруг контактну систему, а й дозволяє зберігати фокусування в широкому температурному діапазоні.

Подальше вдосконалення корпуса серії XR7090 торкнулося, в основному, зміни конструкції рефлектора й, найголовніше, зниження теплового опору p-n-перехід – тепловідвідна основа до 8⁰С/Вт.

Нині Cree виготовляє кілька серій напівпровідникових ламп. Серія XL4550 призначена для створення систем підсвічування РК панелей моніторів великої площі та інтер’єрного підсвічування. Серія XR7090 застосовується там, де наголос робиться на колір: архітектурне освітлення, дорожні світлофори, системи світлової сигналізації тощо. Напівпровідникові лампи нової серії XR-C7090 використовують кристал серії EZ700 (700х700 мкм). Ефективність при струмі 350 мА відповідає приблизно приладам серії XR7090 із кристалом попереднього покоління XB900. Однак, завдяки меншій площі кристала, вартість його в масовому виробництві набагато нижча, відповідно й нижча вартість ламп на його основі. Тому XR-C7090 позиціонується виробником як ефективне рішення для бюджетних проектів, коли фактор ціни є визначальним: його ціна нижча на 35% порівняно із XR7090.

Табл. 1. Сімейства напівпровідникових ламп компанії «Cree»

Зупинимося більш докладно на напівпровідникових лампах для систем загального освітлення XR-E7090. Серії напівпровідникових ламп XR-E7090 і XR-C7090 базуються на нових кристалах типу EZBrightTM: EZ1000 і EZ700 відповідно. Цю серію кристалів Cree розробляла з 2004 року, в результаті вдалося домогтися рекордних показників ефективності. Так, кристали типу EZR260 забезпечують квантовий вихід 55…75%, а найбільші кристали EZ1000 мають типовий квантовий вихід 40…55%. Крім того, вдалося одержати пряме спадання напруги при номінальному струмі на 20% нижче, ніж у серії XB900 і кристалів інших виробників.

Інша важлива відмінність полягає в застосуванні нової контактної системи в кристалах EZ1000. Контактна система має дві точки приварювання провідників і виконана таким чином, щоб мінімізувати площу контактів на поверхні кристала, що дозволило збільшити площу поверхні випромінювання до 90%, а паралельне з’єднання перемичок контактів катода додатково вдвічі знизило втрати провідності при струмах понад 350 мА.

Перетерпіла зміну й технологія нанесення люмінофора. У попередніх серіях XL7090 і XR7090 суспензією люмінофора в гелі заповнювався весь простір усередині рефлектора між кристалом і первинною лінзою, технологічний процес був простий, але при цьому виявилися два серйозних недоліки. По-перше, спостерігалася істотна колірна неоднорідність спектра, а по-друге, практично була відсутня можливість створення вторинної оптики прийнятних геометричних розмірів з кутами розсіювання менше ±10⁰ через занадто велику площу випромінювання. У нових серіях люмінофор наносять безпосередньо на кристал, що майже повністю усуває зазначені недоліки.

У результаті вдалося одержати масовий виріб з унікальними експлуатаційними характеристиками, що забезпечує типову ефективність 80 Лм/Вт при струмі 350 мА (у діапазоні колірних температур 5500…6500 К) і споживану потужність 1,07 Вт. Селектовані прилади забезпечують світловий потік до 100,3 Лм при 350 мА й 160 Лм при 700 мА (електрична потужність 2,3 Вт).

Досягнуті компанією Cree показники ефективності дали змогу говорити про конкуренцію напівпровідникових джерел світла з більшістю традиційних ламп. У табл. 2 наведені порівняльні характеристики більшості традиційних джерел світла із двома серіями світлодіодних ламп – XR7090 як представника попередніх поколінь світлодіодів і XR-E7090. Під «реальною» ефективністю в таблиці розуміється та частина світлового потоку джерела, що залишається після розсіювання й втрат у реальних світильниках.

Табл. 2. Порівняльні характеристики джерел світла

Світлодіодні лампи в загальному освітленні: учора, сьогодні…

На початку статті було відзначено, що застосування напівпровідникових джерел світла в системах загального освітлення поки що не є масовим. З відкритої інформації можна скласти лише приблизну картину про впровадження світлодіодів в освітлювальні прилади за кордоном. Так, близько 60% становлять системи освітлення торговельних площ і ресторанів, 30% – частка підземних гаражів, 7% – внутрішнє освітлення офісів і лише близько 3% – одиничні проекти у вуличному освітленні.

В 2007 р. прогнозується початок серйозних проектів із застосування напівпровідникових джерел світла у вуличному освітленні. Так, у лютому 2007 р. був анонсований спільний проект компаній Cree, Lighting Science Group Corporation і уряду штату Північна Кароліна за назвою LED City. Проект передбачає переведення муніципального освітлення столиці штату м. Ролі на напівпровідникове, включаючи вуличне освітлення, освітлення підземних гаражів, пішохідних переходів, парків, архітектурного й акцентного підсвічування. Економічні розрахунки, проведені на замовлення муніципалітету м. Ролі показали, що економія електроенергії після реалізації цього масштабного проекту складе близько 40%, а термін окупності початкових витрат складе близько трьох років. Проект буде виконаний із застосуванням ламп Cree XR-E7090 (у приладах загального освітлення) і XR7090 (у приладах для архітектурного й акцентного освітлення). Крім заміни традиційних світильників на напівпровідникові, буде застосована система інтелектуального керування освітленням ODL^® (Optimized Digital Lighting), що дає змогу керувати споживанням електроенергії залежно від зміни зовнішніх умов (рівня освітленості, наявності людей у зоні освітлення тощо). Уже протягом наступних 18 місяців планується повністю переобладнати систему освітлення ділового центра з населенням понад 350000 чоловік.

Нині випадки впровадження напівпровідникових джерел світла в загальне освітлення є поодинокими й не мають поки масштабної реалізації. На думку фахівців, це пов’язано з незацікавленістю споживачів (міської влади, забудовників, експлуатаційних організацій). Ця незацікавленість, пов’язана з неясністю пропозиції для кінцевого споживача, відсутністю реальних економічних розрахунків, які могли б показати комплексний економічний ефект і терміни окупності. Наведений приклад показує, що коли є чітке обґрунтування пропозиції й ініціатива виходить безпосередньо від замовника, то можна реалізувати навіть найамбіційніший проект. Це вселяє надію на те, що незабаром ситуація почне мінятися.

Поліщук А. Г., Терехов В. Г.