Управление уличным освещением. Когда в России станет светло по-умному?

Ежегодно на уличное освещение в России расходуется около 7 млрд. КВт/ч электроэнергии, что в пересчете на деньги составляет порядка 16 миллиардов рублей. При выработке такого количества электроэнергии в атмосферу выбрасываются миллионы тонн различных вредных веществ. Снизить количество электроэнергии, требуемой на освещения городских улиц, позволяют системы умного уличного освещения.

Как работает умное уличное освещение?

Умное уличное освещение – это современная концепция, которая предполагает использовать при освещении городских улиц специализированные фонари, находящиеся под управлением интеллектуальных платформ. Платформы способны динамически подстраивать интенсивность света под внешние условия. Когда начинает светлеть или поблизости нет людей, яркость фонарей автоматически понижается (или свет вовсе отключается), что позволяет экономить электроэнергию. В результате, уменьшаются затраты бюджетных средств на уличное освещение и снижается воздействие электростанций на окружающую среду.

В системах интеллектуального управления уличным освещением можно выделить следующие составляющие:

• Интеллектуальные LED-лампы, способные динамически изменять интенсивность светового потока. Такие лампы оснащаются датчиками движения, фотодатчиками, специализированными сенсорам, контроллерами и блоками передачи данных.

• Сеть передачи данных, связывающая городские фонари с центральным сервером и между собой. По мнению отраслевых специалистов, наиболее прогрессивными для систем умного уличного освещения являются беспроводные линии связи, построенные на базе сетей GPRS/3G/4G.

• Центр мониторинга, построенный на базе IoT-платформы. Подобные центры позволяют управлять уличным освещением централизованно, что облегчает работу эксплуатационных и технических служб. Эксплуатационные службы получают возможность удалённо регулировать яркость фонарей, ориентируясь на погодные условия (дождь, метель, туман, яркое свечение луны и т.п.), и задавать график автоматического включения/выключения освещения в отдельных районах города. Технические службы – оперативно выявлять вышедшее из строя электрическое оборудование, оценивая показания установленных на фонарных столбах датчиков, и своевременно отправлять в обнаруженный районы ремонтные бригады.

Принцип работы умного уличного освещения. Источник: ganitstar.com

Помимо фотодатчиков, фиксирующих уровень света на улице, фонари могут быть оснащены встроенными GPS-приемниками с вычислительными устройствами. Подобный способ автоматизации уличного освещения предлагает корейская компания Stwol. Фонари в данном случае управляют уровнем света, основываясь на географических координатах контроллера, которые поступают от системы глобального позиционирования. Коррелируя данные о местоположения с текущей датой и астрономическим временем, вычислительная система способна точно определить время захода/восхода солнца. Далее фонари автоматически включаются за 15 минут до наступления сумерек и выключаются через 15 минут после рассвета.

Систему умного уличного освещения можно использовать не только для автоматического включения/выключения фонарей утром/вечером и управления интенсивностью света, но и для оповещения людей и водителей о возникновении экстренных ситуаций. Например, фонари могут начать мигать, и это будет знаком для окружающих о проезде автомобиля спасателей или машины скорой помощи. Либо установленные на фонарях датчики могут собирать данные о городском трафике, уровне загрязнённости окружающей среды и т.д. С потенциальной оснащенностью умного уличного фонаря можно ознакомиться на картинке ниже.

Варианты оснащения умного уличного фонарного столба. Источник: pinterest.com

Рынок умного уличного освещения

Рынок решений в области умного уличного освещения активно развивается. По данным аналитической организации WiseGuyReports, предоставленным в начале февраля 2017 года, до 2026 года в умное уличное освещение будет вложено инвестиций на сумму в $ 57 млрд для светодиодных уличных фонарей и $ 12.6 млрд. для интеллектуальных платформ управления. Традиционные лампы накаливания потребляют много энергии и выделяют много тепла. Поэтому сегодня большое количество стран по всему миру постепенно заменяют традиционные уличные фонари на интеллектуальные светодиодные. Прогнозируется, что к 2026 году 89% уличных фонарей перейдут на светодиоды, а 42% будут объединены через сеть Интернет на базе IoT-платформы.

По данным WiseGuyReports, самым большим рынком для решений в области умного уличного освещения является Европа. Евросоюз подсчитал, что только за 2015 год на освещение городских улиц было потрачено около 7,6 млрд евро. При этом внедрение систем управления уличным освещением позволит европейским городским думам сократить расходы почти на 60%. Поэтому сейчас Еврокомиссия (ЕК) активно озабочена тем, чтобы оснастить все города ЕС фонарями с LED-лампочками. Оснастив фонарные столбы интеллектуальными LED-лампочками и подключив их к IoT-платформе, европейские городские службы смогут удаленно контролировать яркость света и заблаговременно проводить ремонтные работы, реагируя на показания установленных сенсоров.

Повсеместному распространению подобных фонарных столбов пока препятствует их стоимость, которая может достигать 8 000 евро/шт. Однако в начале марта 2017 года портал EurActiv сообщил, что сейчас ЕК ищет способы помочь городским властям реализовать это дорогую, но в то же время экономически обоснованную идею модернизации систем уличного освещения.

Лидерами по внедрению систем интеллектуального уличного освещения сейчас являются Германия, Великобритания и США. В последнее время к ним активно подтягиваются Индия и Китай в связи с увеличением числа профильных проектов в этих странах. Ключевыми игроками рынка, предлагающими свои решения в области умного уличного освещения, можно назвать такие компании, как GE Lighting, Philips Lighting, Acuity Brands, Osram и Honeywell Lighting.

Ситуация в России

В нашей стране до повсеместного распространения систем умного уличного освещения пока еще далеко. Больше половины уличных фонарей являются устаревшими и требуют замены. При этом не редкость случаи чрезмерной расточительности – иногда фонари горят даже днем.

«Доля устаревшего оборудования (светильники, опоры, кабели) в России составляет более 60 процентов. Большая часть дорог в регионах имеет освещенность в два-три раза ниже нормы, при этом в некоторых местах до сих пор используют неэффективные лампы накаливания и ртутные лампы. По экспертным оценкам, около 80 процентов осветительных систем в России можно сделать более эффективными» – прокомментировал ситуацию Российской газете в ноябре 2016 года директор по стратегии и развитию проектного бизнеса Philips Lighting Дмитрий Пантюшин.

Наше правительство уже сейчас ведет планомерную работу по внедрению энергосберегающих технологий. Согласно федеральной целевой программе (ФЦП) «Энергосбережение России», на ближайшие годы перед городским властями стоит задача повысить энергоэффективность уличного освещения на 50-60%. Системы умного уличного освещения здесь как нельзя кстати.

«Значительно повысить энергоэффективность способны светодиодные источники света. Например, LED-светильники потребляют до 50 процентов меньше электроэнергии и обладают большим сроком службы. Максимальной энергоэффективности (до 80 процентов) и управляемости позволяют добиться светодиодные светильники, объединенные в интегрированные, "умные" системы освещения. Приборы, участвующие в системе, оснащаются модулями Wi-Fi, датчиками движения, освещенности, внешних погодных условий. Все светоточки интегрированы в сеть, которая контролируется удаленно с помощью веб-приложений.Благодаря этому возможно дополнительное сокращение издержек за счет своевременного постобслуживания», – продолжает Дмитрий Пантюшин.

Поскольку внедрение систем умного уличного освещения может быть достаточно обременительным для городских бюджетов, то сейчас в России все чаще говорят о необходимости заключать так называемые «энергосервисные контракты». Смысл здесь предельно прост: подрядчик за свой счет внедряет системы умного уличного освещения, а городские власти производят оплату в течение последующих 5-6 лет, используя для этих целей средства, сэкономленные из-за снизившегося энергопотребления. Например, в 2014 году городские власти Курска установили около 20 тысяч уличных натриевых светильников, способных динамически снижать интенсивность света и находящихся под удаленным централизованным управлением. Это позволило городу снизить энергопотребление на почти 50% и ежегодно экономить около 60 миллионов рублей. Примеру Курска сейчас следуют во Владимирской, Московской, Тамбовской областях.

Буквально месяц назад стало известно о внедрении системы умного уличного освещения компанией Ростелеком в г. Сычевка Смоленской области. Для Ростелекома это стало первым успешным опытом подобного рода в России. При этом проект бы полностью выполнен за счет средств IT-гиганта. Представители компании предполагают, что подобная практика заинтересует и другие муниципалитеты, потому что сотрудничество здесь взаимовыгодное. Городские власти получают систему качественного уличного освещения и экономят электроэнергию, в то время как Ростелеком окупает свои расходы за счет дальнейшего обслуживания проекта. По оценкам IT-гиганта, проект полностью окупится за 6 лет, в течение которых будет действовать контракт с администрацией города.

«После запуска новой системы существующие показатели энергопотребления снизятся более чем на 70%, что позволит администрации города сэкономить значительные средства. Новая система освещения — один из элементов концепции «Умный город», которая предполагает использование интернета в различных прикладных проектах, чтобы сделать жизнь горожан удобнее и безопаснее». – прокомментировал ситуацию Российской газете директор ПАО «Ростелеком» Сергей Фоменко.

Данный проект уже успел получить признание в масштабах целой страны. На прошедшем инвестиционном форуме в Сочи его активно обсуждали и рекомендовали другим субъектам РФ как эффективный инструмент для экономии электроэнергии.