
Studiile privind cresterea eficientei in procesele de utilizare a energiei au permis elaborarea unor solutii care conduc la o reducere importanta a consumului de energie pentru acelasi efect final. Câteva dintre aceste solutii sunt prezentate in continuare.
Iluminat electric
Realizarea lampii cu incandescenta de catre Edison in anul 1879 a reprezentat un foarte important salt in progresul civilizatiei umane. S-a realizat astfel o sursa de lumina artificiala care a permis desfasurarea eficienta a activitatilor si in lipsa luminii solare.
In prezent, circa 5% din energia electrica generata este consumata in instalatii de iluminat electric. Caracterizat de o eficienta redusa, acest consumator are un important potential de economisire, oferit de introducerea tehnologiilor noi de realizare a luminii artificiale. in acest sens, se considera ca, pâna in anul 2015, este posibila o reducere cu 30% a consumului actual de energie electrica pentru iluminat, iar pâna in 2025 cu 50%, fara a scadea fluxul luminos necesar desfasurarii activitatilor in absenta luminii naturale.
Eficienta luminoasa extrem de mica a lampilor cu incandescenta a stimulat numeroase cautari pentru realizarea unor sisteme noi de iluminat artificial. Sursele actuale cu eficienta ridicata (pâna la 120 lm/W) se bazeaza pe descarcarea electrica la inalta frecventa, in vapori metalici de joasa presiune (tuburi) fluorescente) sau de inalta presiune (lampi de inalta presiune).
Una dintre solutiile care ar putea sa deschida noi directii de dezvoltare in acest domeniu este utilizarea diodelor luminiscente – LED. O caracteristica deosebita a surselor bazate pe LED este durata de viata foarte ridicata (peste 25 ani) ceea ce le face deosebit de atractive, mai ales acolo unde costurile de inlocuire si mentenanta are importanta
Eficienta energetica buna, estimata pentru sistemele de iluminat cu diode luminiscente, va asigura reducerea consumurilor de energie electrica. Desi, in prezent, eficienta luminoasa a LED este inca mica , se considera ca, pâna in anul 2020, ea va putea atinge 180 lm/W. Potentialul important al acestor categorii de surse permite sa se considere ca, in viitor, ele vor inlocui cu succes lampile cu descarcari in vapori metalici .
Limitarea deformarii curbei curentului electric absorbit din circuit si problemele de compatibilitate electromagnetica sunt rezolvate cu ajutorul circuitului de corectie a formei curentului electric, a factorului de putere PFC (Power Factor Corrector) si a circuitului EMC (Electromagnetic Compatibility). Se asigura astfel realizarea unui factor de putere practic unitar si o redusa deformare a curentului electric absorbit din circuit (THDI < 7%).
In general, eficienta luminoasa si energetica a sistemului de iluminat depinde, in buna masura, de calitatea energiei electrice in circuitul de alimentare. Pe de alta parte, sistemele de iluminat conduc, ele insele, la aparitia de perturbatii electromagnetice in reteaua electrica de alimentare si, deci, pot afecta calitatea energiei electrice livrata altor consumatori din zona.
Variatia tensiunii de alimentare U fata de tensiunea normata (Ur = 230 V) are, mai ales in cazul lampilor cu incandescenta, o influenta importanta asupra parametrilor de functionare ai lampii. Cresterea tensiunii de alimentare conduce la o drastica reducere a duratei de viata, iar reducerea tensiunii conduce la reducerea temperaturii filamentului si are ca efect modificarea compozitiei spectrale a luminii emise – creste ponderea componentelor rosu si galben – afectând calitatea iluminatului. De asemenea, sunt influentate fluxul luminos emis , eficienta luminoasa si puterea absorbita P. Trebuie remarcat faptul ca, in cazul lampilor fluorescente, variatia tensiunii de alimentare are, in general, o influenta mai redusa decât in cazul lampilor cu incandescenta.
Realizarea unor parametri superiori ai sistemului de iluminat interior impune controlul tensiunii de alimentare pentru a se incadra in limitele impuse de 2,5% fata de tensiunea nominala.
intreruperile si golurile de tensiune determina inconfort vizual in cazul lampilor cu incandescenta si a celor fluorescente, la care sistemul de iluminat raspunde practic imediat la revenirea tensiunii la parametrii nominali.
In cazul lampilor cu descarcare in vapori metalici de inalta presiune, intreruperi foarte scurte ale tensiunii de alimentare produc intreruperi de durata mare din cauza timpului de relansare. La utilizarea acestui tip de lampa este necesara adoptarea unor masuri speciale pentru asigurarea unui iluminat de siguranta daca este necesar pe durata timpului de relansare.
Conectarea sistemelor de iluminat in instalatii de alimentare in care tensiunea prezinta variatii relativ dese fluctuatii determinand efect de flicker (variatii ale fluxului luminos emis) cu efecte importante asupra calitatii iluminatului realizat. in cazurile practice se considera ca variatiile de tensiune sunt acceptabile daca sunt inferioare curbei de iritabilitate. Conform normelor actuale, ii revine furnizorului de energie electrica obligatia de a asigura in circuitul de alimentare un nivel de fluctuatii ale tensiunii de alimentare care sa produca un flicker inferior curbei de iritabilitate.
Pe de alta parte, instalatiile de iluminat pot introduce in reteaua electrica de alimentare importante perturbatii electromagnetice:
- armonice ale tensiunii de alimentare, determinate de caracteristica neliniara a descarcarii electrice;
- nesimetrii, datorate faptului ca lampile electrice sunt conectate pe faza;
- perturbatii de inalta frecventa, in cazul balasturilor electronice;
- caderi de tensiune datorate necesarului de putere reactiva (prezenta balastului inductiv la lampile cu descarcare electrica).
Perturbatiile determinate de iluminatul electric trebuie reduse sub limitele acceptate si, in acest sens, furnizorul de energie electrica are posibilitatea monitorizarii acestor perturbatii si adoptarea, impreuna cu consumatorul, a masurilor necesare pentru limitarea nivelului acestora. Nesimetriile determinate de sistemele de iluminat pot fi rezolvate, in cazul general, printr-o judicioasa conectare a surselor de lumina pe cele trei faze in cazul in care racordul la consumator este trifazat. in cazul racordurilor monofazate, obligatia de a rezolva problemele de nesimetrie revine furnizorului de energie electrica.
Este cunoscut faptul ca lumina naturala este cea mai confortabila sursa de iluminat ambiental. Potentialul de utilizare a luminii naturale trebuie determinat inca din faza de proiectare a unui spatiu, printr-o atenta studiere a gradului de vitrare. De asemenea, iluminatul pe cale naturala poate fi realizat si cu ajutorul unor solutii moderne care folosesc tuburi de lumina. Acestea permit transferul luminii naturale de pe acoperis sau din spatiile deschise in interiorul cladirilor.
Pentru obtinerea unui confort vizual si termic optim trebuie luata in considerare lumina solara directa care patrunde prin ferestre, precum si aportul de caldura vara sau pierderea de caldura pe durata iernii, realizata prin ferestrele insuficient izolante termic.
Utilizarea unor sisteme „inteligente” de reglaj continuu al iluminatului artificial in functie de iluminatul natural, conduce la economii importante de energie, reducerea pierderilor in sistemele de iluminat si un confort sporit al utilizatorilor.
Managementul inteligent al sistemelor de iluminat electric, cu utilizarea eficienta a iluminatului natural si limitarea iluminatului artificial la durata strict necesara realizarii functiilor sale, permite reducerea importanta a consumului de energie electrica si, in consecinta, a pierderilor de energie.
Un potential important de economisire a energiei electrice il are iluminatul public prin folosirea completa a iluminatului natural si gestionarea adecvata a iluminatului artificial. Nivelul iluminatului public reprezinta unul dintre criteriile de calitate ale civilizatiei moderne. Realizarea unui iluminat corespunzator determina, in special, reducerea cheltuielilor indirecte, reducerea riscului de accidente rutiere, reducerea numarului de agresiuni contra persoanelor, reducerea numarului de accidente pe timp de noapte, imbunatatirea climatului social si cultural prin cresterea sigurantei activitatilor pe durata serii .
Iluminatul public trebuie sa indeplinesca o serie de conditii luminotehnice, fiziologice, de norme tehnice, de siguranta a circulatiei si de estetica arhitectonica in conditiile reducerii costului investitiilor, a cheltuielilor anuale de exploatare a instalatiilor si a utilizarii rationale a energiei electrice. Se apreciaza ca pentru un oras mediu consumul de energie electrica pentru iluminat se repartizeaza astfel: 86% reprezinta iluminat stradal, 11% semnalizari rutiere si 3% iluminat arhitectural si publicitate.
Experienta arata ca, pe durata noptii, riscul de accidente este de 1,6 ori mai mare fata de zi si cu o gravitate mult mai mare (numarul de morti de 5,4 iar numarul de raniti de 2,1 ori mai mare fata de lumina naturala). Se considera ca asigurarea unui iluminat corespunzator poate conduce la o reducere cu circa 40% a numarului de accidente.
in vederea reducerii consumurilor de energie electrica in iluminatul public pot fi luate in consideratie urmatoarele doua aspecte principale:
- Utilizarea surselor noi si cu eficienta luminoasa ridicata, in special a lampilor cu vapori de sodiu de joasa si inalta presiune, in locul celor cu vapori de mercur de inalta presiune (pentru zone cu cerinte reduse de redare a culorilor in parcari, tunele subterane se utilizeaza, din ce in ce mai frecvent, lampa cu vapori cu sodiu de joasa presiune; pentru sistemele uniform distribuite, lampa cu vapori de sodiu si balon opal asigura cea mai buna repartitie a intensitatilor luminoase, iar pentru sistemele concentrate, lampa cu vapori de sodiu tubulara (cu flux luminos mai mare decât cea cu balon opal) constituie o solutie eficienta;
- Reproiectarea sistemelor de iluminat pe baze moderne, folosind surse eficiente si un management performant al sistemelor de iluminat, care poate conduce la reducerea consumului de energie electrica, fara a afecta confortul vizual (realizarea unui sistem de iluminat sectionat poate determina reduceri importante ale consumurilor de energie electrica); reducerea nivelului de luminanta (iluminare) odata cu scaderea traficului este o solutie care trebuie avuta in vedere inca din faza de proiectare, astfel incât sa se asigure conditii acceptabile in cazul unui trafic redus.
In concluzie, se poate considera ca realizarea unui mediu luminos confortabil, cu un consum minim de energie, cu utilizarea cât mai intensa a iluminatului natural si cu o investitie minima reprezinta grila de apreciere a unui sistem de iluminat modern si eficient. Utilizarea eficienta a iluminatului natural este principalul mijloc prin care se poate face o importanta economie de energie electrica pentru iluminatul artificial.