10 задач для инженеров по наружному освещению
Уличное и наружное освещение города - одно из первых пространств, в котором началось массовое внедрение светодиодов.
В данной статье рассмотрен ряд проблемных вопросов, с которыми на первых этапах светодиодной революции столкнулись инженеры Туманного Альбиона. Автор публикации представил результаты своего критического анализа и указал возможные направления для выхода на более высокий уровень развития наружного освещения.
В 2018 году специалисты по наружному освещению будут вынуждены заниматься не только новыми, но и некоторыми полузабытыми проблемами, во многом связанными с вопросами качества света, такими как слепимость (блёскость), возможное вредное влияние синего света от светодиодных светильников, и другими.
Уличное и наружное освещение города в целом было одним из первых пространств, в котором началось массовое внедрение светодиодов.
Применение светодиодных светильников, давших очевидную и уже общепризнанную экономию электроэнергии, в то же время породило и новые задачи, для решения которых инженерам потребуется еще долгое время держать себя в тонусе. Обозначим основные проблемы, стоящие перед наружным освещением в этом году.1.Блескость (glare)
Это проблема, которую больше нельзя замалчивать. В последнее время становится все более очевидным, что на энтузиазме первой волны внедрения светодиодов было установлено слишком много светильников с плохой оптикой. Для целого ряда проектов во всем мире характерным стало сочетание слепящего действия таких светильников и их холодной цветовой температуры (до 5000 К). Первоначально подобное внедрение казалось более-менее приемлемым, сегодня же такое освещение горожане справедливо считают дискомфортным.
2. Конец частным энергосервисным инициативам
Эпоха частного финансирования инновационных светодиодных проектов наружного освещения подходит к концу. По мере того как оседает пыль от прошедшего инновационного светодиодного бума, у многих муниципальных чиновников зреет сомнение относительно ценности реализованных проектов. Постепенно приходит понимание того, что качество и комфортность освещения были принесены в жертву политике энергосбережения.
3. Зарядка электромобилей
Технические специалисты муниципалитетов уверены, что сеть уличного освещения является идеальным местом, где можно установить множество «умных» розеток для зарядки электромобилей, которые окажутся востребованными в недалеком будущем. В действительности же это не совсем так, и даже совсем не так. Превалирование технических проблем (не в последнюю очередь связанных с прокладкой сильноточных сетей), скорее всего, сделает решение этих задач непосильным для традиционных сетей уличного освещения, рассчитанных на работу со слаботочной осветительной нагрузкой.
4. Коммуникационные возможности
Многие муниципалитеты увлечены внедрением бесплатных Wi-Fi-сетей и гордятся уже достигнутой доступностью и скоростью Интернета. Сегодня благодаря активному тестированию коммуникационной аппаратуры стандарта 5G становится понятно, что опоры освещения являются удобным местом и для размещения требуемого количества точек доступа 5G. Например, на улицах Лондона при необходимости можно будет установить до нескольких сотен тысяч таких маршрутизаторов.
5. Коммутация сетей освещения
В результате архаичной пофазной коммутации уличных фонарей, которую местные власти все еще используют в целях экономии средств, ночью на улицах наблюдается существенная неравномерность освещенности. Полиция и дорожно-патрульные службы по-прежнему считают, что в целом ряде несчастных случаев и во многих дорожно-транспортных происшествиях виновных следует искать в организациях, эксплуатирующих городское освещение. Ряд производителей предлагает внедрять светильники с индивидуальным управлением, однако это альтернативное энергосберегающее решение считается пока довольно затратным с финансовой точки зрения.
6. Опасность синего света
Яркая голубая компонента в спектре уличных светодиодных светильников вызывает у многих горожан дискомфорт, иногда переходящий даже в страх (так называемую цианофобию). Влиятельная Американская медицинская ассоциация (American Medical Association, АМА) исследовала эту проблему и в июне прошлого года предложила ограничить цветовую температуру светодиодов, применяемых для освещения, на уровне 3000 К. Жаркие дебаты и дискуссии на эту тему все еще продолжаются.
7. «Умные» города
В последнее время мэры мегаполисов активно продвигают идею ребрендеринга своих «каменных джунглей» в «умные» города, и хотя это инновационное определение и звучит замечательно, но мало кто понимает, что оно означает. Еще меньше найдется специалистов, которые смогут четко сформулировать и грамотно воплотить эту концепцию. Однако многие согласны с тем, что в создании «умных» городов роль «умных» систем освещения должна быть значительной, а может, и определяющей. По крайней мере следует ожидать, что в ближайшее время на фонарных столбах наряду со светодиодными светильниками будут развешаны всевозможные «умные» датчики и множество других «умных» устройств.
8. Световое загрязнение
Красивые и одновременно страшноватые фотографии земных городов с борта МКС наглядно показали нам то, о чем многие давно догадывались: применение недорогих светодиодных светильников из Китая и других стран не уменьшило световое загрязнение атмосферы, как первоначально - и так наивно - надеялись. Вместо этого наблюдается рост светового загрязнения, которое уже превзошло уровень, существовавший при натриевом наружном освещении. Ожидается, что в 2018 году законодатели все-таки начнут заниматься данной проблемой.
9. Отсутствие стратегии
Наверное, невозможно составить конкретный план на следующие 30 лет развития городского освещения, поэтому инженеры, занимающиеся уличным и наружным освещением, предпочитают говорить о стратегии развития. Если попробовать воспользоваться этой весьма отчетливой подсказкой и обратиться к генеральному плану развития Лондона (The London Plan), можно увидеть, что на его 526 страницах слово «освещение» упоминается всего шесть раз. Это наводит на определенные размышления...
10. Необходимость создания будущего облика наружного освещения
Требование по разработке инновационной системы наружного освещения диктуется не только новыми потребностями горожан, но и тем, что следующему поколению надежных уличных светильников предстоит эксплуатация в течение долгих лет. Поэтому весьма актуальной становится задача предоставления дополнительных услуг, использующих сети «умного» освещения, таких как видеонаблюдение, Wi-Fi, контроль дорожного движения, экологический мониторинг, и прочее, и прочее...
И как же все это сделать, сильно не раздувая городской бюджет?
Осознание британскими инженерами своего реального места на траектории движения светодиодной революции сродни внезапному озарению. Однако, как и во всяком озарении, остаются некоторые вопросы, находящиеся в тени (или в полутени) и требующие пояснения. Так, если некоторые из приведенных автором задач — например, потребность в замене дешевых светильников с «неправильным» спектром и «искривленной» кривой силы света (п. 1 и 6), необходимость борьбы с растущим «световым загрязнением» городов (п. 8) и другие аспекты — рассматриваются им как досадные издержки технического прогресса (с чем, не вдаваясь в подробности, можно согласиться), то результаты анализа других, более сложных проблем вызывают вопросы.
Первый такой пример - верно замеченная тенденция по изменению отношения к частным энергетическим инициативам (и. 2). Однако автор, к сожалению, лишь фиксирует, что на первом этапе светодиодной революции интересы потребителей были принесены в жертву политическим и иным устремлениям чиновников с недостаточно высокой социальной ответственностью. В действительности же саму идеологию энергосервиса следовало бы признать результатом преднамеренной подмены в процессе целеполагания. Суть этой подмены заключается в том, что на первое место поставлены интересы получения быстрой прибыли за счет энергосбережения. Вопросы же формирования и реализации экономически обоснованной комплексной программы переформатирования инфраструктуры наружного освещения под новые требования протекающей светодиодной революции были отставлены в сторону. К постановке вопроса создания такой программы автор вплотную подобрался в конце статьи (п. 9 и 10), однако ему пришлось ограничиться лишь констатацией ряда новых свойств, которые следует придать системам городского освещения, при этом его озаботило только то, откуда взять на это деньги.
Представляется, что отмеченные автором и уже хорошо известные городские инновации, такие как начавшаяся экспансия электромобилей с увеличением количества мест их зарядки (п. 3), внедрение сетей 5G для «поумнения» городов (п. 4 и 7), а также иные, вновь появляющиеся потребности горожан приведут к необходимости разработки комплекса интеллектуальных городских систем. Для экономии средств на полный жизненный цикл существования такого комплекса разработку как каждой из этих систем, так и комплекса в целом следует вести с применением критерия минимума совокупной стоимости владения.
Применение этого критерия в показало, что подобный перспективный комплекс нужно создавать на базе городской питающе-управляющей сети, основой которой должна послужить инновационная сеть освещения. Для удовлетворения большинства возникающих потребностей эту сеть следует проектировать на постоянном напряжении с обеспечением связи непосредственно по ее силовым проводам (Power Line Communication, PLC).
Из последних примеров, подкрепляющих эту позицию, можно привести все большее распространение стандартов быстрой зарядки электромобилей CHAdeMO (CHArge de MOve), Combined Charge System (CCS) и Tesla Supercharger, обеспечивающих существенное сокращение количества зарядных станций за счет их работы на постоянном напряжении. Это не только меняет взгляд на облик возможного будущего симбиоза «умных» городских систем, но и задает совершенно определенный инновационный тренд.
Необходимо отметить, что если в Лондоне пока еще не замечают обвешивание фонарных столбов «умными» гаджетами (и. 7), то в некоторых других европейских поселениях этот процесс зашел уже довольно далеко . Впрочем, в британской столице уже существует пилотный проект «умного» освещения в Сити и в районе Баркинг и Дагенем. В рамках этого проекта установлено 28 ООО «умных» светильников, управляемых с помощью беспроводной сети стандарта Wi-SUN (IEEE 802.15.4g).
Выработка же стратегии развития «умных» городов, как это отметил автор на примере генерального плана Лондона, находится еще в зачаточном состоянии. Очевидно, что важнейшей частью данной комплексной стратегии должна стать инновационная программа модернизации сетей освещения. При этом многие текущие и застарелые проблемы, как, например, пофазная коммутация в ночном режиме (п. 5), будут решаться как бы между прочим, в процессе внесения инновационных изменений прежде всего в базовые принципы построения систем наружного освещения.
Работа по созданию стратегии развития «умного» освещения Лондона, насколько можно судить по более поздней публикации в одном из следующих выпусков Luxreview, уже стартовала, однако ее детали пока не раскрываются. В то же время известны аналогичные заокеанские планы, уже реализуемые в некоторых североамериканских городах.
Тем не менее, несмотря на ряд критических замечаний, отрадно наблюдать, как пытливые английские инженеры вслед за не менее пытливыми английскими учеными смело ставят животрепещущие вопросы в попытке нащупать прямую дорогу к светлому будущему.
ИсточникЖурнал «Полупроводниковая светотехника» 2018
- Комментарии