Chiếu sáng nói chung và chiếu sáng công cộng nói riêng đang chiếm một tỉ lệ tiêu thụ điện năng khá lớn, trong đó có cả hệ thống chiếu sáng đèn đường. Việc hiện đại hóa hệ thống chiếu sáng đèn đường nhằm tiết kiệm điện năng và giảm chi phí vận hành, đồng thời vẫn đảm bảo chất lượng chiếu sáng được xem là một giải pháp cấp bách hiện nay.
Một hệ thống chiếu sáng công cộng được đánh giá thông qua các tiêu chí: Tiết kiệm năng lượng; Giảm chi phí đầu tư và nhân công vận hành; An toàn cho thiết bị chiếu sáng; An toàn cho người tham gia giao thông; Đảm bảo mỹ quan đô thị.
 |
| Hệ thống chiếu sáng đèn đường tiêu tốn lượng điện năng rất lớn (Ảnh minh họa, nguồn Internet) |
Tuy nhiên, các hệ thống này vận hành chưa hiệu quả: Khoảng thời gian thấp điểm (22h30 đến 5h30 sáng), lưu lượng phương tiện tham gia giao thông ít nhưng ánh sáng đèn đường vẫn được duy trì như khoảng thời gian cao điểm (18h đến 22h30) dẫn đến lãng phí điện năng.
Mặt khác, lưới điện chiếu sáng được sử dụng chung với lưới điện sinh hoạt nên khoảng thời gian về đêm điện áp lưới thường cao hơn định mức (đạt khoảng 240 - 250V); do đó công suất tiêu thụ của mỗi bóng cũng tăng lên, điều này không những gây lãng phí điện năng mà còn làm giảm tuổi thọ của bóng đèn (do bóng bị quá điện áp).
Trên thực tế, đã có nhiều nghiên cứu nhằm xây dựng ra một hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh và tiết kiệm năng lượng. Giải pháp sử dụng bộ vi xử lý với tính năng thời gian thực kết hợp các thiết bị động lực để điều chỉnh công suất bóng đèn, truyền thông qua mạng viễn thông GSM để tạo ra hệ thống điều khiển chiếu sáng thông minh – điều khiển qua điện thoại đã được đề cập đến trong các nghiên cứu.
Cũng với phương pháp truyền thống bằng GSM, nhưng sử dụng năng lượng mặt trời để làm nguồn điện cấp cho chiếu sáng thay vì sử dụng điện áp lưới. Một hệ thống tự động tắt ánh sáng trên đường phố khi không có xe và tự động bật ánh sáng khi có một số xe đang đi tới cũng đã được thử nghiệm. Ngoài ra, các lý thuyết điều khiển kinh điển, các nghiên cứu về lý thuyết điều khiển hiện đại cũng đã được áp dụng cho hệ thống chiếu sáng đèn đường, bao gồm: Lý thuyết điều khiển mờ và Mạng Noron nhân tạo.
Những năm gần đây, ở Việt Nam, nhiều giải pháp tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị chiếu sáng cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng một số giải pháp như tắt luân pha các bóng đèn vào ban đêm, thay thế bóng Led, sử dụng chấn lưu hai mức công suất…Có thể thấy rằng, các giải pháp này đã đem lại hiệu quả tiết kiệm điện. Tuy nhiên giải pháp không hoàn toàn đảm bảo chất lượng chiếu sáng hoặc chi phí đầu tư cao, thiếu tính tự động hóa, không tận dụng được hệ thống bóng đèn có sẵn…
Cùng với việc tiết kiệm điện, vấn đề giám sát tổn hao (do sử dụng điện trái phép) hoặc đưa ra các cảnh báo về các vị trí bị sự cố trên các tuyến đường vẫn còn bị hạn chế. Xuất phát từ thực tế đó, một giải pháp mới do nhóm tác giả Vũ Trọng Hiệp (Công ty điện lực Sơn La), Nguyễn Hữu Công (Đại học Thái Nguyên), Nguyễn Thế Cường (Công ty cổ phần cơ điện tử ASO), Dương Quốc Hưng (Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên) đề xuất nhằm chế tạo ra một tủ điện để điều khiển cho tuyến đèn đường.
Tủ điều khiển có thể tự động điều chỉnh được công suất chiếu sáng với nhiều chế độ làm việc khác nhau, đồng thời giám sát được năng lượng tiêu thụ trên các tuyến đường này để đưa ra các cảnh báo cần thiết. Đặc biệt, với thiết kế này có thể tận dụng lại các cơ sở vật chất có sẵn tại các tuyến, chỉ cần thay thế tủ điều khiển và giữ nguyên hệ thống có sẵn, bao gồm: Đường dây, cột, các bóng đèn; do đó giảm được chi phí đầu tư.
Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã sử dụng bộ điều khiển PLC và các linh kiện bán dẫn công suất, để chế tạo ra tủ điều khiển có khả năng tự động điều chỉnh công suất chiếu sáng tối ưu theo nhu cầu sử dụng của từng thời điểm, đồng thời ổn định được điện áp đặt lên bóng đèn nhờ bộ điều khiển PID đã được tích hợp trong PLC S7 1200.
Qua thử nghiệm, kết quả ghi nhận khả năng chiết giảm đến 40% điện năng, nhưng vẫn đảm bảo cường độ chiếu sáng cho phép. Thiết kế tủ cũng đảm bảo mỹ quan đô thị, chống quá áp trên bóng đèn, giúp tăng tuổi thọ bóng đèn và tận dụng được thiết bị hạ tầng chiếu sáng hiện có.
Điểm trừ của giải pháp này là chi phí đầu tư ban đầu lớn hơn giải pháp tắt xen kẽ pha, nhưng vẫn thấp hơn so với các giải pháp khác. Mặc dù vậy, đây vẫn là một thiết kế có lợi về lâu dài và nếu được triển khai rộng rãi sẽ có thể tiết kiệm đáng kể điện năng chiếu sáng cho giao thông và đô thị.
Điệp Lưu
Nghiên cứu sửa đổi Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả
Cơ cấu lại các ngành và khu vực tiêu thụ năng lượng song song với thực hiện các chính sách về sử dụng năng lượng sạch, tiết kiệm và hiệu quả, là một trong những giải pháp trong Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia Việt Nam.
.svg){kind=icon}
