Исследование энергосберегающих технологий



Энергетика — одна из самых важных отраслей жизнедеятельности человека. В связи с важностью данной сферы, проблемы и задачи, возникающие в энергетической нише, должны решаться немедленно. Современный мир невозможно представить без электроэнергии, поэтому каждое государство старается вывести энергетическую отрасль на высший уровень. Можно утверждать, что развитость энергетики — показатель общего развития государства. Перед энергетиками всего мира стоит очень много проблем, требующих немедленного решения. Среди них: рационализация использования исчерпаемых природных ресурсов, снижение вреда, наносимого окружающей среде, от процесса выработки электроэнергии, исследование альтернативных источников энергии и создание электростанций нового типа, создание новейших технологий, позволяющих экономить электроэнергию. В данной статье будет рассмотрена проблема создания технологий, позволяющих экономить электроэнергию, и пути ее решения.

Энергосбережение сегодня — одно из приоритетных направлений развития энергетики, так как эта проблема тесно связана с государственной политикой, экономикой и положением страны на мировом энергетическом рынке. Экономия электроэнергии — один из факторов роста экономической эффективности государства.

В настоящее время на смену обыкновенным лампам накаливания приходят новые светодиодные светильники. Светодиод — электротехнический прибор на основе полупроводникового материала, излучающий фотоны света при пропускании через него электрического тока. К преимуществам светодиодной техники стоит отнести:

1. Малая себестоимость;
2. Высокая энергоэффективность;
3. Долгий срок службы — до 50000 часов;
4. Энергобезопасность, обеспечиваемая за счет малого напряжения питания;
5. Высокая скорость переключения режимов работы.

Но как и любой электротехнический прибор, светодиодный светильник не может не иметь недостатков. К ним относятся:

1. Нагревание при использовании светодиодной техники мощностью более 1 Вт;
2. Плохая взаимозаменяемость светодиодной техники.

Несмотря на приведенные отрицательные качества, светодиодные светильники активно внедряются в систему современного энергосбережения и производственную сферу. На рисунке 1 приведен пример светодиодного светильника.

Рис. 1 Светодиодный светильник

Рассмотрим принцип работы такого устройства. При подаче напряжения на светодиодный элемент, электрический ток, проходя от анода(+) к катоду(-), проходит через полупроводниковый кристалл и вызывает рекомбинацию электронов, то есть их переход с одного энергетического уровня на другой, что, собственно, и вызывает свечение, представляющее собой излучение фотонов света. На рисунке 2 приведен принцип действия светодиодных светильников.

Рис. 2. Принцип работы светодиодного светильника.

Теперь рассмотрим электротехническую схему светодиодного светильника и поясним о назначении каждого элемента. На рисунке 3 приведена электротехническая схема светодиодного светильника.

Рис. 3. Электротехническая схема светодиодного светильника

На входе такой схемы обязательно устанавливают резистор большого сопротивления и емкость. Они выполняют роль понижающей питающей установки. Дело в том, что для питания светодиода требуется очень маленький ток, в связи с этим устанавливают резистор большого сопротивления для падения напряжения до нужного уровня. Емкость устанавливают для сглаживания пульсаций, установки номинальной частоты питающего тока. Если эта емкость будет подобрана неверно, возможна неправильная работа установки, то есть мерцание или перебои в работе. Далее в схеме устанавливают светодиодный мост, выполняющий роль выпрямителя, так как светодиодные элементы восприимчивы только к постоянному току. После всех дополнительных конструкций устанавливаются уже сами светодиоды, непосредственно. Так как 1 светодиод дает недостаточное свечение, устанавливают группу диодов, соединенную параллельно или последовательно. Преимуществом последовательного соединения является простота конструкции, но есть существенный недостаток — при выходе из строя 1 элемента, вся установка не может работать, так как пропускание тока через испорченный элемент невозможно. В плане надежности гораздо выгоднее использовать параллельное соединение, но это дорогостоящее изделие, в связи с тем, что к каждому светодиоду нужно устанавливать ограничивающий резистор, который будет ограничивать пропускаемый ток и предохранять диод от сгорания. В связи со сложностью и дороговизной конструкции параллельное соединение светодиодных элементов применяется редко. На рисунке 4 приведен параллельный способ соединения светодиодов.

Рис. 4. Параллельное соединение светодиодов

Самым распространенным способом соединения считается смешанное соединение. Оно представляет собой несколько параллельных групп диодов, соединенных между собой внутри групп последовательно. Преимуществом такого способа соединения является то, что при выходе из строя 1 светодиода, выйдет из строя только 1 группа последовательно соединенных диодов, а остальные группы, соединенные с этой группой параллельно, останутся в рабочем состоянии. На рисунке 5 приведен смешанный тип соединения светодиодов.

Рис. 5. Смешанное соединение светодиодов

В подтверждение вышесказанного приведем сводную таблицу 1, в которой покажем преимущество светодиодных ламп по сравнению с люминесцентными и лампами накаливания.

Таблица 1

В таблице 2 проведено сравнение по нескольким параметров всех осветительных приборов, включая лампы накаливания, светодиодные и люминесцентные лампы.

Таблица 2

Итак, подводя итог, стоит отметить, что использование светодиодных ламп очень выгодно и широко распространено в наши дни. Единственное, что откладывает полную замену ламп накаливания и люминесцентных ламп на светодиодные — дороговизна светодиодных установок и недостаточное изучение влияния на человеческий организм. Но, с современными темпами развития технологий, можно быть уверенным, что будущее энергосберегающей техники стоит именно за приборами, собранными на основе светодиодов.

Литература:

1. Энергосберегающие лампы. Диагностика, ремонт, модернизация. Тищенко И. В. 2012г.
2. Институциональные проблемы повышения энергоэффективности жилищного и бюджетного секторов. Сиваев С. Б., Гордеев Д. П., Лыкова Т. Б. 2010г.