ПРИМЕНЕНИЕ СВЕТОДИОДНЫХ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ ПРИ МОДЕРНИЗАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ

АННОТАЦИЯ

Энергоэффективность в течение последних лет остается приоритетом развития отрасли железнодорожных перевозок. Среди инструментов, которые способствуют энергоэффективности, специалисты выделяют светодиодные технологии. Создаются научные лаборатории, работающие в этом направлении, реализуются пилотные проекты. Следует отметить значительную эффективность внедрения, но можно отметить и значительную проблему – высокую стоимость процесса модернизации освещения железнодорожных станций.

ABSTRACT

Energy efficiency has remained a priority for the development of the railway transportation industry in recent years. Among the tools that contribute to energy efficiency, experts distinguish LED technologies. Scientific laboratories working in this direction are being created, pilot projects are being implemented. It should be noted the significant efficiency of implementation, but it is possible to note a significant problem – the high cost of the process of modernization of lighting of railway stations.

Ключевые слова: светодиод, пилотный проект, энергоэффективность, полупроводниковые источники, долговечность, высокая стоимость.

Keywords: LED, pilot project, energy efficiency, semiconductor sources, durability, high cost.

Усилия руководителей ОАО «РЖД» в последние несколько лет направлены на повышение энергетической эффективности объектов [4]. В основе процессов модернизации лежит программа энергосбережения железнодорожной отрасли включает, где значительное место отведено внедрению светодиодных технологий в освещении.

Специалисты региональных подразделений Дирекции по энергообеспечению - филиала ОАО «Российские железные дороги» традиционно демонстрируют творческий подход ко всему, что составляет суть электроснабжения. Они вовлечены в процесс постоянного совершенствования - изучают чужой опыт, проверяют разные варианты возможных решений [6, с. 38-39].

Теоретические исследования в этом направлении построены на изучении экспериментальных данных, представленных в научных публикациях. Так, группа специалистов рассматривает особенности энергосберегающего оборудования [4, с. 46-53] и отмечают, что энергосберегающие технологии, внедряемые в российскую экономику, способствуют повышению эффективности производств. Авторы отмечают такие виды освещения как светодиодное или СИД-освещение разрешено на объектах железной дороги, согласно поправок к СанПиН 2.2.1/2.1.1.2585-10, принятых 15.03.2010 г. Нормативные документы разрешили применение светодиодных светильников во всех сферах, кроме образовательных организаций.

Рассматривая качество электроэнергии в системах светодиодного освещения на станциях железной дороги, специалисты отмечают[5, с.87-90], что светоизлучающие диоды наиболее перспективны благодаря неоспоримым преимуществам перед другими источниками света. Авторы отметили, что имеют место и проблемы, связанные с расширением спектра применения LED-освещения. Оно является источником высших гармонических составляющих тока, так как является нелинейным потребителем электроэнергии. В качестве способа нивелирования проблем появления высших гармоник, специалисты отмечают использование активных фильтров, иногда называемых активными сглаживателями гармоник - АСГ или активными фильтрами гармоник (АФГ).

То есть в данном случае речь идет о качестве электроэнергии, получаемой в результате использования светодиодного освещения. В. О. Колмаков в своем диссертационном исследовании ввел схемотехнику обеспечения качества электрической энергии в сетях с нелинейными массовыми электроприемниками [7]. Автор отметил, что светодиоды официально обладают значительно меньшим энергопотреблением, лучшей экологичностью, большим сроком службы, низкими эксплуатационными расходами. Однако, автор обращает внимание на значительную стоимость модернизации светодиодными источниками, что затрудняет более широкое использование светодиодов на железнодорожных станциях в качестве альтернативы газоразрядным лампам.

Светодиоды широко используются во всем мире. Поддержанное мировым сообществом специалистов в сфере электроэнергетики, производство светодиодов для освещения позволяет рассматривать его как альтернативу современным газоразрядным лампам, технически более совершенное и экономически более конкурентоспособное. Однако все специалисты подчеркивают и проблемы использования, к которым относятся не только высокая стоимость модернизации, но и импульсный характер энергии. То есть имеет место широкий диапазон гармоник при низкой электромагнитной совместимости (ЭМС) с электросетью [2].

Специалисты ведут поиск гармонических корректоров, которые могут присутствовать в осветительных сетях железнодорожных станций. Специалисты считают, что такие инструменты являются устройствами, зависящими от частот или фазовых составляющих, и сразу же замечают проблемы с их использованием. Например, гармонические корректоры обладают сложностью активных электронных схем и низкой экономической целесообразностью в маломощных сетях. Специалисты относят осветительные сети к маломощным.

Поиск продолжается до сих пор, так как проблема фильтрации высших гармоник остается актуальной. Исследования ведутся как в теории, так и на практике. Специалисты, рассматривая особенности энергосбережения, исследуют  вопросы качества электроэнергии в системах LED-освещения [8, с.47-49]. Авторы предлагают оценить специфические свойства светодиодов и вариант снижения негативного влияния высших гармоник.

Таким образом, варианты модернизации освещения железнодорожных станций имеются, и они достаточно широко применяются. Это касается в большей степени центральных регионов, таких как Москва и московская область, однако, региональные железнодорожные станции находятся в худшем положении. Однако, можно говорить о модернизации и их тоже. Например, можно обратить внимание на такие изменения, которые произошли при модернизация вокзального комплекса Анапы. Этот проект стал пилотным для организаций, отвечающих за эффективное применение ресурсосберегающих средств и технологий на железнодорожном транспорте, к которым относятся Центр повышения энергетической эффективности (ЦПЭЭФ) и Центр светодиодных технологий (ЦСТ). Эти компании являются структурными подразделениями ОАО «НИИАС».

Вокзальный комплекс Анапы - это модель умного железнодорожного вокзала, где реализованы инновационные решения, примененные на вокзале. Процессы модернизации проходили поэтапно и на первом этапе были установлены на кровле микроаморфные фотоэлектрические модули (рис. 1) общей площадью около 1 600 м² и максимальной мощностью 70 кВт., объем годовой выработки электроэнергии, которых превысил 84 000 кВтч. В состав системы вошел блок из 24 аккумуляторных батарей общей емкостью 144 кВт*ч.

Рисунок 1. Фотоэлектрические модули на крыше здания вокзала Анапы

На станции «Анапа» была полностью модернизирована система освещения, были полностью заменены устаревшие светильники на современные энергоэффективные светодиодные устройства отечественного производства. В результате установленная мощность осветительной системы снижена со 113 до 28 кВт.

На станции «Анапа» впервые была реализована инновационная технология – гибридная система солнечного (естественного) освещения на основе световодов (рис. 2).

Рисунок 2. Гибридная система солнечного освещения на основе световодов на вокзале Анапы

Несомненно, энергосберегающая система в комплексе с интеллектуальной системой управления освещением объекта способствует снижению затрат на эксплуатацию станции. Кроме того, данная технология является инновационной, впервые внедрена на таком крупном объекте, имеется возможность ее опробовать, выявить возможные узкие места. Ее внедрение в практику актуализирует использование подобных инноваций на других станциях. Кроме того, пассажиры станции Анапа имеют возможность находиться в прекрасно освещенном помещении вокзала, ведь на основе работы гибридной системы установлены 12 собирающих линз, которые проводят дневной свет через используемые вентиляционные шахты по световодам в помещения здания станции. Это значительно повышает уровень освещенности в светлое время суток без дополнительного потребления электроэнергии.

Инновационные решения на станции «Анапа» были отмечены производителями  светодиодной техники в 2015 году, а использование системы было признано успешным руководством ОАО «РЖД». После запуска пилотного проекта на станции «Анапа» по внедрению светодиодного освещения был заключен контракт с российской компанией ОАО «НИИАС» на научно-техническое сопровождение применения светодиодных технологий на других станциях на железнодорожном транспорте.

В заключение отметим, что комплексный подход к контролю ключевых параметров наряду с анализом конструкторской и эксплуатационной документации на светодиодное осветительное оборудование нашел положительный отклик и поддержку среди ведущих производителей осветительных приборов, органов сертификации и испытательных центров Российской Федерации.

Список литературы:

1. Афанасьева Е. А., Кислякова М. Д. Основные проблемы энергетики и возможные способы их решения // Молодой ученый. 2019. №40
2. Бацева Н.Л., Бацев А.А., Преображенский А.Н. Анализ эффективности реконструкции системы освещения путей и горловин сортировочной железнодорожной станции // Современные проблемы науки и образования. – 2019. – № 1-1. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://science-education.ru/ru/article/view?id=19112 (дата обращения: 03.10.2022)
3. Давыдов А.Н., Иньшаков А.В. Повышение энергетической эффективности объектов ОАО «РЖД»// Энергосбережение. 2018. №8 [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6552 (Дата обращения 04.10.2022)
4. Качество электроэнергии в системах светодиодного освещения. Колмаков В.О., Пантелеев В.И. В сборнике: Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2019. С. 87-90
5. Мостипан Г.И., Павлов В.С., Мустафин С.О. Бережливый подход к энергообеспечению // Локомотив. 2019. № 9 (753). С. 38-39
6. Схемотехническое обеспечение качества электрической энергии в сетях с нелинейными электроприемниками массового применения. Колмаков В.О. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук СФУ. 2015. Автореферат диссертации. Красноярск. 22 с. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://dlib.rsl.ru/viewer/01005568344#?page=1 (Дата обращения 16.10.2022)
7. Электромагнитная совместимость и энергосберегающее оборудование. Колмаков В.О., Пантелеев В.И.Энергетик. 2020. №11. С. 47-49
8. Энергосберегающее оборудование и электромагнитная совместимость. Колмаков В.О., Колмакова Н.Р.В сборнике: Инновационные технологии на железнодорожном транспорте. Труды XXII Межвузовской научно-практической конференции КрИЖТИрГУПС. Ответственный редактор В.С. Ратушняк. 2018. С. 46-53