Использование электричества для предоставления услуг освещения обычно имеет очень высокий приоритет среди домовладельцев, живущих вне сети. Это связано с тем, что электрические лампы имеют большие преимущества перед их неэлектрическими аналогами (такими как керосиновое освещение и свечи), включая повышенный уровень света, лучшее качество света, большую простоту использования и более низкую стоимость единицы светоотдачи. Однако существует мало стимулов для применения энергоэффективного освещения в традиционной электрификации сельских районов.

Тарифы на электроэнергию часто низкие и не создают сильных стимулов для выбора оптимального источника освещения. Кроме того, альтернативные и более эффективные светильники либо отсутствуют, либо у потребителей отсутствует информация о них.

Напротив, когда солнечные фотоэлектрические системы обеспечивают электроэнергией сельское освещение, высокая стоимость электроэнергии в расчете на единицу мотивирует более тщательный выбор лампы или уже включенной в комплект, который поставляется при покупке фотоэлектрической системы. Однако при определенных обстоятельствах более подходящими могут быть более дешевые и менее эффективные типы электрических ламп.

В последнее десятилетие на рынок вышли новые типы маломощных электрических ламп. Эти новые приложения и меняющееся внимание планировщиков развития сельских районов к фотогальваническим элементам (или перезаряжаемым батареям) в качестве источника электроэнергии вызвали нынешнее обновление современного состояния бытовых ламп.

Технологии автономного освещения

Качественный свет является важным и часто непризнанным инструментом в развитии сообщества. По оценкам, в мире насчитывается 2 миллиарда человек, которые полагаются на некачественные системы освещения (например, керосиновые фитильные лампы) и платят за единицу света гораздо больше, чем в развитых странах.

Без света развитие сельских районов тормозится, поскольку люди проводят ночи «в темноте» и не могут заниматься многими видами вечерних мероприятий, которые жители развитого мира считают само собой разумеющимся.

Сегодня качественные световые технологии доступны по доступным ценам для всех типов систем освещения. Солнечная энергия является идеальным экономичным источником энергии для удовлетворения многих потребностей в энергии освещения.

Вопросы освещения: какой тип света вам нужен?

Существует несколько основных категорий освещения, каждая из которых требует разных типов света и, часто, разных типов светильников. Потребности в освещении можно разделить на 3 основные категории, в общих чертах описываемые количеством обеспечиваемого света:

Измерение светоотдачи

Общий выход источника света измеряется в «люменах». Яркость света на данной поверхности измеряется в люменах на квадратный метр (или люксах). «Амбиентное» освещение обеспечивает минимальное количество света, позволяющее людям видеть друг друга и передвигаться, а «Общее освещение» обеспечивает достаточную освещенность для чтения или просмотра предметов. «Направленное освещение» обеспечивает достаточно яркий свет для работы на близком расстоянии и просмотра деталей.

Таблица 1: Применение освещения и примеры

Применение освещения и примеры

Тип освещения	Описание	Уровень освещенности Люмен/м2	Примеры приложений
Окружающее/направленное освещение	Освещение области, чтобы люди могли видеть друг друга и двигаться.	ДИМ 5 люкс	Гостиные Больничные палаты Бары/рестораны
Общее освещение	Обеспечивает достаточно света для визуализации деталей	5 - 50 люкс	Чтение/изучение Готовка Безопасность Магазины Классы
Локализованное или рабочее освещение:	Обеспечивает достаточно света для близкой работы и полного освещения.	ЯРКИЙ 50 люкс и более	Операционная Закрыть работу Швейные цеха

 

Хотя количество света важно, существует ряд других факторов, которые необходимо учитывать при выборе систем освещения.

Продолжительность: Как долго требуется освещение? Это имеет решающее значение для энергетических расчетов и проектирования систем энергоснабжения. Например, огни безопасности, оставленные включенными на всю ночь, потребляют гораздо больше энергии, чем бытовые огни, оставленные включенными на несколько часов.

Светильники и рефлекторы: Светильник, который направляет свет в нужную область, часто так же важен, как и сам светильник. С солнечными фонарями распространение света имеет решающее значение для принятия потребителями. Большинству светильников для рабочего освещения требуется отражатель того или иного типа для концентрации света там, где это необходимо. Хороший отражатель снижает потребление энергии.

Стоимость: обычно это самый важный фактор при выборе системы освещения.

Мобильность. Нужны ли конечным пользователям переносные светильники или светильники, предназначенные для стационарного места или комнаты?

Запасные части/Стандартизация: Большое разнообразие ламп и трубок часто вызывает проблемы. Всегда следует учитывать наличие местных запасных частей, когда лампы покупаются на международном уровне для «проектов» сельских НРС.

Срок службы/качество: Срок службы ламп, кожухов и осветительной электроники важен при рассмотрении альтернатив. Может быть компромисс между более дешевыми светильниками и более дорогими.

Другие аспекты освещения (возможность регулировки, цвет света и т. д.): Некоторым клиентам могут потребоваться лампы с регулируемой яркостью. Другие могут быть особенно чувствительны

Технологии освещения на основе топлива

Электрические светильники во многих отношениях превосходят светильники, работающие на топливе. При наличии сетевого электричества свечи, керосиновые и газовые лампы неприемлемы для большинства задач освещения, за исключением чрезвычайных ситуаций или эстетических целей.

Однако в условиях отсутствия электросети лампы на топливе играют гораздо более важную роль и имеют множество преимуществ. Они уже широко используются. Они портативны. У них низкие дополнительные затраты. Фонари и топливо широко доступны и часто производятся на месте. Поэтому планировщики не должны полностью отказываться от этих технологий, заменяя их электрическим освещением.

Технологии освещения на основе топлива используют пламя горящего топлива для производства света. Качество света зависит от технологии лампы. Эти лампы подвергают пользователей воздействию открытого огня и не должны использоваться там, где существует опасность возгорания. Некоторые из них выделяют дым или CO2, поэтому их нельзя использовать в закрытых помещениях.

Свечи — самое простое и дешевое средство для освещения в изолированной, не связанной с сетью ситуации. Однако светоотдача свечи подходит только для нужд окружающей среды, где опасность возгорания невелика. Свечи – недопустимый выбор для общего освещения.

Керосиновые лампы доступны в трех основных типах:

В фитильных лампах используются фитили, смоченные керосином, для получения пламени. Лампы с фитилем похожи на свечи по светоотдаче, но выделяют дым и твердые частицы.

Лампы Hurricane похожи на лампы с фитилем, но пламя заключено в стеклянный корпус, что делает лампу портативной и более безопасной. Лампы Hurricane выделяют гораздо меньше дыма и имеют регулируемое пламя.

Напорные лампы испаряют керосин и сжигают его на «мантии» вместо фитиля. Светящийся колпак излучает свет, который намного ярче, чем другие керосиновые лампы (на самом деле, колба дает интенсивный свет), но он также шумный и требует интенсивного обслуживания.

Газовые лампы, как и напорные лампы, сжигают газовое топливо (сжиженный нефтяной газ, биогаз и т. д.) на кожухе. Газовые лампы не следует размещать без присмотра, так как существует некоторая опасность возгорания или взрыва, если пламя случайно погаснет, когда подача газа остается включенной.

 

Доступность технологии: все типы керосиновых фонарей широко доступны в развивающихся странах. Газовые лампы на сжиженном нефтяном газе доступны в развивающихся странах, но в меньшей степени, чем керосиновые. Биогазовые лампы доступны в некоторых странах; там, где они недоступны, их можно изготовить из обычных ламп с газовым колпаком.

Наличие топлива/энергии: Керосин широко доступен в большинстве частей мира. В очень отдаленных районах керосин часто заменяют дизельным топливом. Сжиженный нефтяной газ менее доступен во многих регионах, и необходимо проверить каждую область, прежде чем принимать решение о технологии.

Запасные части и обслуживание: Запасные части для ламп на топливе обычно доступны там, где доступна каждая технология.

Оптимальная ситуация: технологии освещения на основе топлива следует рассматривать в качестве первого выбора только в тех случаях, когда инфраструктура для систем PV/RET недоступна (т. е. нет замены батарей) или когда нет возможности покрыть высокие первоначальные затраты на PV/RET. системы. Во всех ситуациях вне сети следует держать под рукой несколько керосиновых или газовых фонарей в качестве резервных и/или переносных систем освещения.

Системы электрического освещения постоянного тока

Системы электрического освещения превосходят системы освещения на топливе из-за удобства, стоимости, безопасности и общего качества светового потока. Небольшие системы освещения на 12 или 24 В постоянного тока подходят для систем от 1 до 20 ламп. Они могут экономически эффективно питаться от свинцово-кислотных или никель-кадмиевых батарей, заряжаемых фотоэлектрическими батареями, ветром и, в некоторых случаях, генераторными установками или центральными зарядными станциями.

Часто экономичнее иметь несколько рассредоточенных систем освещения, а не центральную взаимосвязанную систему.

В целом, в системах освещения постоянного тока следует использовать светильники люминесцентного типа, поскольку они намного эффективнее ламп накаливания или галогенных ламп. Для нужд окружающего освещения можно использовать маломощные лампы накаливания (3-10 Вт). Галогенные лампы с рефлектором – идеальное рабочее освещение. Обратите внимание, что системы фотоэлектрического освещения должны быть правильно рассчитаны с учетом ежедневной потребности в энергии. Ветряные турбины также могут использоваться для питания систем освещения.

Системы фотоэлектрического освещения

Солнечные фонари: Солнечные фонари включают в себя солнечный модуль, батарею и свет в едином блоке. Они могут предоставить высококачественные переносные или резервные аварийные фонари в ряде ситуаций по цене от 150 до 350 долларов США.

Компонентные фотоэлектрические системы освещения. Одним из преимуществ систем освещения на основе фотоэлектрических элементов является то, что они могут быть построены на модульной основе в течение определенного периода времени. Там, где финансирование является ограничением для проектировщиков или потребителей, они могут покупать системы небольшими частями.

Например, конечные пользователи могут купить модуль мощностью 10 Вт, аккумулятор, регулятор заряда и один или два источника света, а затем расширить систему, чтобы обеспечить питание большего количества источников света и радио/телевизионных устройств. При закупке на компонентной основе также можно использовать местных производителей ламп, регуляторов заряда и аккумуляторов, выстраивая тем самым инфраструктуру для поставок запчастей. Стартовую систему с двумя источниками света можно приобрести в большинстве стран мира менее чем за 250 долларов.

Комплектные или полноразмерные фотоэлектрические системы лучше всего подходят для потребителей или проектов, которые могут приобрести оборудование заранее. Они доступны в системах от 2 до 20 ламп или могут быть разработаны поставщиками для еще больших потребностей (например, 40 ламп). В таблице 3 показаны типичные цены на систему с 4 источниками света.

Доступность технологий: Системы и компоненты фотоэлектрического освещения в настоящее время широко доступны в развивающихся странах и на международных рынках. См. поставщиков фотоэлектрического освещения.

Доступность топлива/энергии: Системы фотоэлектрического освещения зависят от правильного размера и доступного солнечного излучения. 4 кВтч/м2/день считается минимумом для экономических показателей в развивающихся странах.

Запасные части и обслуживание: фотоэлектрические системы требуют минимального уровня технического обслуживания. Им также требуется хороший источник запасных лампочек/трубок и батареек (батареек обычно хватает на 2-5 лет до замены).

Оптимальная ситуация: фотоэлектрические системы освещения 12 В лучше всего использовать в небольших внесетевых учреждениях, коммерческих учреждениях и домашних хозяйствах. Системы освещения постоянного тока также могут питаться от черно-белых телевизоров и радио/кассет; однако, когда конечным пользователям требуются более крупные устройства (видео, цветные телевизоры, проекторы), часто имеет смысл перейти на системы на 240 В переменного тока.

Из-за своей простоты и безопасности 12-вольтовые системы почти всегда лучше, когда технический опыт на месте ограничен. Примеры типов сельских систем могут включать: освещение 4 комнат в сельском офисе или доме, освещение 6 классных комнат, лаборатории и кабинетов персонала в школе.

Системы электрического освещения 110/240 В переменного тока

В некоторых ситуациях (как правило, в более крупных системах) может быть экономически целесообразным выбрать системы освещения с питанием от 240 или 110 В переменного тока. Системы переменного тока могут передавать энергию на большие расстояния (в отличие от низковольтных систем постоянного тока). Например, в больнице с 15-20 широко рассредоточенными отделениями может быть проще распределить питание 240 В переменного тока, чем использовать низковольтный постоянный ток.

Во-вторых, сеть переменного тока может питать другие стандартные приборы в дополнение к источникам света. В-третьих, не нужно менять системы питания переменного тока и осветительные приборы, если объект в конечном итоге подключен к электросети. Наконец, системы питания переменного тока легко обеспечивают большую мощность, чем системы 12 или 24 В постоянного тока.

Автономный генератор (без аккумуляторов). При наличии большого количества точек освещения (более 50) автономные генераторы (бензиновые или дизельные «генераторные установки») могут быть экономически целесообразными в течение нескольких часов каждую ночь, особенно когда время от времени требуются другие нагрузки (насосы, Рентген, компьютеры – см. также Аудиовизуальные средства). Если генераторная установка должна работать более нескольких часов, эти системы неизменно являются дорогим решением. Обратите внимание, что в этой системе генератор должен быть запущен, даже если требуется несколько ламп.

Генератор плюс зарядное устройство/инвертор. Когда генераторная установка имеет избыточную мощность, может быть хорошей идеей использовать генератор для зарядки аккумуляторов через инвертор/зарядное устройство, а затем использовать накопленную мощность для питания осветительных нагрузок (в этом случае следует использовать люминесцентные лампы). Например, генераторная установка может понадобиться для работы насоса или мастерской в ​​течение дня; он мог заряжать батареи, а батареи могли работать ночью.

Фотоэлектрическая/гибридная система плюс зарядное устройство/инвертор. Генераторы могут использоваться в качестве резервных для фотоэлектрических или возобновляемых энергосистем. В таких ситуациях генератор будет работать только тогда, когда не будет достаточно солнечной/ветровой энергии. Преимущество этого типа системы заключается в том, что стоимость и размер генератора будут снижены. Недостатком этого типа системы является повышенная сложность и более высокие первоначальные затраты. Поставщик мог бы порекомендовать, является ли этот тип системы жизнеспособным.

Доступность технологии: Генераторы широко доступны. Инверторы/зарядные устройства для аккумуляторов — относительно новая технология, но они считаются надежными. Их должны тщательно выбирать специалисты.

Доступность топлива/энергии. Наличие топлива будет решающим требованием в ситуациях, когда используются генераторы.

Запасные части и обслуживание: нельзя недооценивать затраты на эксплуатацию, обслуживание и заправку генераторов. Также имейте в виду, что инверторы хоть и надежные, но могут сломаться; если система полагается на инверторы, и инвертор выходит из строя, то вся система выходит из строя.

Оптимальная ситуация: Оптимальными площадками для электрических систем переменного тока являются крупные учреждения, где имеется более 50 точек освещения. Кроме того, системы переменного тока лучше всего подходят для мест, где уже есть потребность в генераторной установке для питания приборов или электроинструментов на 110/240 В переменного тока.