Енергозберігаючі технології перебувають на стадії революційного розвитку. Сучасна наука, зокрема фізика твердого тіла, принципово змінює підходи до цієї проблеми. Розглянемо цю проблему, яка має безпосереднє відношення практично до кожного. Йтиметься про електроосвітлення.

Зараз швидко, але в Україні не так, як хотілося б, відбувається перехід від ламп розжарювання до люмінесцентних. Останні мають вищий коефіцієнт корисної дії (ККД) і тому при однаковому світловому потоці споживають приблизно в п’ять разів менше електроенергії, термін їхньої служби приблизно в 10—15 разів довший. Хоча люмінесцентні лампи коштують значно дорожче, але при зростанні вартості електроенергії витрати окупаються в прийнятні терміни. Ніщо дарма не дається. Люмінесцентні лампи мають і недоліки. По-перше, їх ввімкнення — складний фізичний процес, пов’язаний з електричним розрядом в атмосфері газу. Тому такі лампи чутливі до переривчастого циклу, тобто вмикання-вимикання. Часта комутація значно скорочує термін служби лампи. Бажаним є постійне ввімкнення або комутація зрідка, що не завжди зручно, наприклад у побуті.

По-друге, люмінесцентні лампи дуже чутливі до перепадів напруги. Особливо несприятливо на них діє підвищення напруги в мережі більше номінальної. Після стрибка напруги, навіть короткочасного, лампа виходить з ладу. При низькій напрузі вона просто не вмикається. Тому реальний термін роботи люмінесцентних ламп значно менший, ніж заявлений виробником.

По-третє, і це особливо важливо, в них використовується ртуть, хоча і в малих кількостях. Тому вони вимагають особливих умов утилізації, що коштує не дуже дешево, і це спільний ефект від їх використання. У Росії витрати на утилізацію люмінесцентних ламп оцінюються в 700 тис. дол.  на рік. І це при тому, що і в нас вони поки що не дуже широко використовуються в побуті та з метою комерційного освітлення.

Це ілюструє ту обставину, що безпосереднє енергозбереження в одному секторі викликає проблеми вже в інших галузях. У нашому випадку екологічні. До речі, поки про це в нашій країні не замислюються, і спеціальних заходів з утилізації люмінесцентних ламп практично не планують. Це в майбутньому може призвести до вельми складних проблем. Адже ртуть в певному сенсі не безпечніша за, наприклад, викиди в атмосферу сірки і фосфору, хоча й від них радості жодної.

Революційним проривом є використання для освітлення світлодіодів (light-emitting diodes, LEDs). До нещодавно вони використовувалися як індикатори, наприклад червона точка на панелі управління телевізором або там, де не потрібна велика яскравість — для підсвічування дисплея мобільного телефону. Проте успіхи фізики твердого тіла і нової галузі техніки — оптоелектроніки, а також нанотехнологій зробили можливим використання світлодіодів для освітлення.

Уже за нинішнього рівня виробництва світлодіодів вони показують досить високу ефективність. ККД лампи розжарювання — близько 3—4%, майже 95% витраченої електроенергії перетворюється на даремне тепло. У люмінесцентної лампи ККД досягає 10%, а у світлодіодної — близько 40%. Уже отримані зразки з ККД більше 60%, і це не межа. Відповідно витрата електроенергії у світлодіодної лампи приблизно в 10—12 разів менша, ніж у лампи розжарювання, найближчим часом вона зменшиться в 20—25 разів. Остання потужністю 100 Вт виробляє світловий потік 1500 люменів. Та ж сама кількість світла буде вироблена люмінесцентною лампою потужністю 20 Вт і світлодіодною 8—10 Вт. У що це виливається для нашої країни, красномовно свідчать наступні цифри.

На освітлення витрачається майже 20% виробленої електроенергії, що для України становить близько 40 млрд. кВт/год. Перехід на освітлення світлодіодними лампами дозволить зменшити цю величину мінімум у 10 разів. Економія становитиме приблизно 36 млрд. кВт/год. або 8,8 млрд. грн. при вартості 24,36 коп. за 1 кВт/год. Така економія електроенергії еквівалентна зменшенню вжитку вугілля на 5,14 млн. т, яке видобувається на восьми середніх шахтах. До цього слід додати додатковий ефект, особливо в комерційному секторі. Зменшення теплового випромінювання від світлодіодних ламп дозволить скоротити витрати на охолоджування приміщень, що, наприклад, для великого магазина, де ламп багато і світяться вони практично цілу добу, дуже важливо.

Але це арифметичні показники. Світлодіодні лампи зручніші в експлуатації. Вони нечутливі до стрибків напруги, допускають часті перемикання, і це не позначається на терміну їх служби. Уже зараз для світлодіодних ламп, що випускаються, він становить 40 тис. годин і безперервно зростає. У найближчі два роки він збільшиться в 2—2,5 разу. Є й інші переваги.

Світлодіодні лампи не випромінюють ультрафіолету. Їх світло практично ідентичне природному, що покращує здоров’я людей і, відповідно, дозволяє економити витрати на охорону здоров’я. Світловий потік легко регулюється не лише за величиною, але й за напрямком. Є ще ціла низка переваг, які ми не перераховуємо за браком місця. Але найважливіше: світлодіодні лампи абсолютно безпечні. Вони не вимагають особливих умов утилізації. Відпрацьовані лампи є сенс збирати для вторинного використання напівпровідникових елементів так само, як збирається макулатура або скляна тара.

Є й проблеми. Світлодіодні лампи вимагають більш складного світлотехнічного обладнання, і це заважає їх широкому використанню в побуті. Друга проблема — вища вартість. Сьогодні світлодіодні лампи приблизно в 20 разів дорожчі за лампи розжарювання. Але це чинники тимчасові. У Японії за останній рік вартість світлодіодних ламп зменшилася в 4—5 разів. За прогнозами, приблизно через два роки вона наблизиться до люмінесцентних. Інженерні проблеми зі світлотехнічним обладнанням будуть вирішені так само, як і з люмінесцентними лампами.

Одним із способів часткового вирішення проблеми є інтелектуалізація лічильників електричної енергії. Нова технологія обліку дозволить енергетичним компаніям і споживачам детально відстежувати динаміку використання електрики. Лідером у цьому напрямку є Італія. 2001 р. там почалася реалізація програми заміни звичайних лічильників на їх інтелектуальні аналоги. За 10 років їх встановили в 85% квартир, будинків і підприємств. Мета програми — більш ефективне використання електроенергії споживачами і припинення крадіжок електроенергії. Таким чином вдалося виявити 2,5 млн. злісних неплатників. Проблема і нам знайома. Лічильники автоматично передають дані про спожиту електроенергію в диспетчерську електрокомпанії, одночасно показуючи тариф. При цьому з’являється можливість застосовувати тариф не лише залежно від часу доби, а з урахуванням реального завантаження мереж і генераторів.

Проект з установки нових систем був завершений у 2006 р. і коштував 2-3 млрд. дол. , які окупилися за чотири роки. Компанія, що постачає електроенергію, може збирати дані електролічильників дистанційно, замість того, щоб витрачати чималі кошти на виїзд технічних фахівців або на обхід квартир і будинків для звірки показників.

Споживачі теж не залишилися в програші. Точніший облік і гнучке використання тарифів дозволили в середньому зменшити рахунки за електроенергію вдвічі. У першу чергу за рахунок того, що підприємства змінили графік роботи обладнання і почали погоджувати деякі технологічні операції з урахуванням завантаження мереж. Приватні споживачі почали змінювати свої звички енергоспоживання залежно від тарифів. І це позначилося на їхніх витратах у бік зменшення.

За даними дослідницької компанії ABI Research, з 2008 по 2014 рр. кількість інтелектуальних електролічильників, встановлених по всьому світу, зросте більш ніж утричі, досягнувши 180 млн. одиниць, частка європейських країн у спільному показнику становитиме 64%, або 115 млн. інтелектуальних електролічильників. Друге місце посідає Північна Америка з 45 млн. лічильників; Азійсько-Тихоокеанський регіон і Латинська Америка — третє і четверте місця відповідно.

В умовах, що склалися, система енергопостачання України вимагає докорінної реконструкції. І робити це необхідно комплексно. Річ не в нарощуванні потужностей з виробництва енергії, хоча без цього не обійтися. В основу потрібно покласти досягнення максимальної енергоефективності, складовою частиною якої буде освоєння революційних технологій на підставі найбільш передових досягнень науки.

Попереду перехід на електроавтомобільний транспорт. Він принципово змінить вимоги до генерування і передачі електроенергії. Потрібні абсолютно інші мережі, що відповідають таким завданням. Саме з урахуванням цих чинників необхідно підійти до проблеми реконструкції українських енергосистем. А ціна на газ стане складовою і не найважливішою проблемою. Поки ж наші чиновники явно займаються не тим. Не розуміють проблеми, або тут щось інше...

Фрагменти статті.