"Умный" свет – новое веяние времени

Новейшие интеллектуальные системы управления светодиодной техникой позволяют следить за освещением города из единого контрольного пункта. Фото автора

11 ноября мир отмечает День энергоэффективности. Социально знаковое событие впервые в 2008 году отметила школьная организация SPARE (School Project for Application  of Resource and Energy) Сейчас к инициативе присоединились более 14 стран, в том числе и Россия. В Российской Федерации этот день ознаменовался принятием Государственной думой 11 ноября 2009 года Федерального закона РФ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».  Основная цель праздника – привлечь внимание властей и общественности к рациональному использованию ресурсов и развитию возобновляемых источников энергии. Проблема энергосбережения намного глубже, чем может показаться на первый взгляд. Экономия энергии позволит снизить загрязнение окружающей среды.

Каждый год спрос на электроэнергию растет на 3%, в то время как ее эффективное расходование увеличивается лишь на 1,5%. При этом около 19% мирового потребления электроэнергии приходится на освещение. По мере роста численности промышленных предприятий, населения и урбанизации общее количество световых точек по всему миру к 2030 году вырастет на 35%, в России этот показатель увеличится до 3,5 млрд (по сравнению с 2,8 млрд световых точек в 2006 году). 

Эксперты светотехнической отрасли в 2015 году составили рейтинг стран по энергопроизводительности или объему ВВП, который  производится каждую единицу затраченной энергии (термин «энергопроизводительность» отличается от «энергетической эффективности», которая имеет противоположное значение: количество энергии, необходимой для достижения определенного уровня производительности). Среди стран с самой высокой энергопроизводительностью первое место занял Гонконг (его ВВП достигает 456 млрд евро на один эксаджоуль), на втором месте Куба, на третьем, четвертом и пятом местах находятся Колумбия, Сингапур и Швейцария. Россия с энергопроизводительностью в 143 млрд евро оказалась только на 114-м месте, не сильно отстав от Китая (111-е место). Мировые державы – США, Япония, Германия и Франция  оказались соответственно на 87, 51, 35 и 56 местах. При этом именно крупнейшие экономики мира потребляют 65% всей энергии.

ЭнергоНЕэффективные города

Нерациональное использование неэффективных источников света приводит не только к увеличению энергопотребления, но и к возникновению светового загрязнения, от которого страдают многие мегаполисы мира, в том числе Москва. Чрезмерное ночное освещение становится причиной перерасхода электроэнергии и увеличения выбросов парниковых газов. В среднем одна лампа уличного освещения потребляет 250 Вт, таким образом, за 8 часов работы каждый источник света расходует 2 кВт электроэнергии. Значительная ее часть тратится впустую, вызывая засветку неба. Яркое освещение в мегаполисах может влиять на биологические ритмы человека, замедлять рост зеленых насаждений, дезориентировать насекомых, ведущих ночной образ жизни, а также сбивать с пути перелетных птиц, которые стараются облетать очаги цивилизации.

Неудивительно, что эффективное использование электроэнергии стало одной из 17 целей, принятых членами ООН в рамках Глобальной стратегии устойчивого развития до 2030 года. В России энергоэффективность также была включена в перечень пяти стратегических приоритетов развития страны. Увеличение количества энергоэффективных световых решений всего на 3% в год будет способствовать устойчивому развитию и приведет к ежегодной экономии 2 500 млрд долл. к 2030 году. Полный переход на светодиодное освещение в течение 25 лет позволит предотвратить выброс 1 400 млн т углекислого газа, сэкономить 272 млрд евро, отказаться от необходимости в 1 250 электростанциях. В России он мог бы обеспечить сохранение 210 ТВт энергии, что эквивалентно производительности 105 электростанций, при этом экономия расходов на электроэнергию составит 13 млрд евро, а выбросы углекислого газа снизятся на 84 мегатонны в год.

Однако совсем скоро для удовлетворения растущих потребностей населения и промышленных предприятий государствам нужно будет не просто больше энергоэффективного света, а больше интегрированного освещения, способного сгладить негативное влияние на окружающую среду и создать новые услуги и возможности. Город будущего, гармоничный и взвешенный с точки зрения освещения – это место, где удобно, комфортно и безопасно жить. Освещение в нем должно быть не заливающим, а акцентным, «умным», появляться в необходимом количестве там, где нужно и когда нужно. Световая атмосфера в городе станет выверенной, а источники света смогут органично интегрироваться в окружающую среду: например, встраиваться в бордюры и ступеньки и реагировать на шаги человека увеличением светового потока.

«Умные» системы

Максимальной энергоэффективностью обладают светодиодные источники света, объединенные в интегрированную систему освещения (Connected Lighting). Они могут экономить до 80% электроэнергии на освещение по сравнению с традиционными источниками света и значительно сокращают выбросы углекислого газа. LED решения обладают максимальной управляемостью и позволяют контролировать настройки света удаленно. Светильники в таких системах оборудуются модулями Wi-Fi и различными датчиками, что позволяет решать дополнительные задачи. Кроме того, светодиодные источники света не содержат вредных паров, поэтому утилизируются без ограничений и не наносят вреда окружающей среде. Интегрированные системы на базе LED-технологий могут применяться для освещения как отдельных городских объектов (дорог и улиц, исторических зданий, парков и т.д.), так и целых мегаполисов. 

Так, интегрированные системы освещения значительно улучшают ситуацию на дорогах: их применение может обеспечить городским властям существенную энергоэффективность до 80%, а возможность управления каждым отдельным устройством помогает сократить расходы на техническое обслуживание. В зависимости от уровня сложности система может реагировать на определенные обстоятельства, например, переключать световой сценарий при смене погодных условий, в частности увеличить яркость во время дождя или тумана. Именно поэтому такие системы освещения можно назвать «умными».

Применение на практике 

Интегрированные системы освещения создают уникальные возможности и для архитектурного освещения: свет может интегрироваться в различные участки здания, реагировать на данные многочисленных датчиков и звуковое сопровождение. Например, в 2012 году один из символов Нью-Йорка, здание Empire State Building, получило новую архитектурную подсветку, состоящую из 400 светодиодных решений, способных воспроизводить 16 млн цветов под управлением системы Philips Color Kinetics. Она позволяет создать эффекты мерцания, ряби, взрыва и фрагментарного освещения. На торжественной церемонии запуска светодиодной системы выступила известная американская певица, пианистка, автор песен, выступающая в стилях ритм-энд-блюз, соул и неосоул, лауреат 15 наград «Грэмми»  Алиша Киз, во время исполнения песен «Girl on Fire» и «Empire State of Mind» LED-система башни реагировала на звуки и тембр голоса певицы, меняя освещение каждую секунду.

«Умную» систему освещения также установили в Саду имени Баумана в Москве в 2013 году, где инновационные технологии позволяют администрации дистанционно управлять освещением парка с помощью iPad или iPhone. При этом разнообразные световые сценарии можно переключить всего за несколько секунд из любой точки сада. Такое решение позволяет менять атмосферу всего парка в зависимости от повода.

Уличные светильники, объединенные в «умную» систему, могут приносить пользу не только ночью, но и днем. Существуют световые приборы с датчиками, которые учитывают количество проходящих мимо людей, регистрируют уровень шума. Улавливая громкий звук или удар, источники света могут увеличить яркость до 100%, если они были задиммированы (способны изменять силу отдаваемого ими света), или передать сообщение о происшествии в экстренные службы, что значительно сократит время реагирования на чрезвычайные ситуации.

Современные города будущего

Светодиодная подсветка Сада имени Баумана в Москве. Фото автора

Города будущего, экологичные и энергоэффективные – не утопия. Их строительство происходит уже сегодня. Муниципальные власти начинают обращать внимание на уникальные возможности «умного» света, постепенно переводя городские объекты на интегрированные системы освещения. Наиболее продвинутыми с этой точки зрения являются Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Сингапур. 

Примером того, как инновационное светодиодное оборудование органично встраивается в облик исторических европейских городов, может стать проект по оборудованию итальянских Читта-Сант-Анжело, Чизон-Ди-Вальмарино и Вармо. На их улицах установили в общей сложности 7 тыс.  LED-светильников на базе программной платформы Philips City Touch. Такое решение позволило снизить энергопотребление городов на освещение до 80% и дополнительно сократить издержки на обслуживание до 10% благодаря функции раннего оповещения о неполадках. При этом светодиодные приборы вписываются в городской ландшафт и не нарушают историческую атмосферу городов. 

Интеллектуальной системой освещения на базе светодиодных светильников той же системы также оборудовали порты трех испанских островов – Тенерифе, Ла Гомера и Эль Иерро. В режиме реального времени в контрольный пункт поступает информация о каждом светильнике, что позволяет управлять ими удаленно и программировать их работу на месяцы вперед. Система самостоятельно оповещает операторов о неполадках, что избавляет от необходимости посылать на объекты ремонтные бригады. «Умная» технология позволяет управлять не только новыми светодиодными светильниками, но и прожекторами с традиционными источниками света, которые подлежат замене в будущем. В результате модернизации удалось сократить энергопотребление на освещение портов на Тенерифе, Ла Гомере и Эль Иерро на 81%.

Светоцветовая среда России

Не только европейские, американские и азиатские города обращают внимание на интеллектуальные LED-системы. Москва в условном рейтинге городов с самым «умным» светом стоит далеко не на последнем месте. В 2008 году в правительстве Москвы утвердили подпрограмму «Развитие единой светоцветовой среды города Москвы» со сроком реализации до 2018 года. В ее рамках на 25% Садового кольца уже установили современные светодиодные светильники. Сейчас меняется аппаратная часть, позже будет внедряться единая система контроля. В столице постоянно обновляется и совершенствуется программное обеспечение, появляются новые уличные светильники с возможностью диммирования, запускаются пилотные проекты по освещению.

Российские города стараются не отставать и тоже внедряют «умные» системы, которые позволяют экономить до 50% электроэнергии на освещение. Например, в Курске в 2014 году установили 20 тыс. уличных натриевых светильников Philips Lighting с возможностью диммирования. Система управления позволяет удаленно менять освещение во многих районах города. В общей сложности муниципалитету удается экономить более 50% электроэнергии на освещение, или около 60 млн руб. ежегодно. При этом, согласно отчету Европейского банка реконструкции и развития (ЕБРР), уровень освещенности на основных магистралях города существенно увеличился. Модернизация освещения Курска была выполнена на основании энергосервисного контракта, когда подрядчик за свой счет выполняет всю работу, а средства, сэкономленные на сокращении энергопотребления на освещение, идут в счет оплаты долга в течение установленного в контракте срока, обычно пять-шесть лет.

Таким образом, «умный» свет способен кардинальным образом преобразить жизнь городов: снизить энергозатраты на освещение до 80%, сократить количество ДТП, создать уникальный ночной облик зданий и более комфортные условия жизни горожан. Несмотря на то что светотехнические компании встречаются с определенными трудностями, эксперты отрасли настроены оптимистично: интерес к инновационному освещению растет. Российский рынок светодиодного дорожного освещения, например, в скором времени увеличится вдвое. Позитивные тенденции заметны и в других отраслях применения светодиодной технологии –  городском, архитектурном и парковом, офисном и даже домашнем освещении.