Hala 30 000m2 - modernizacja z wykorzystaniem sterowania oświetleniem

Modernizację oświetlenia można przeprowadzić na różnych poziomach zaawansowania (przeczytaj:Poziomy zaawansowania modernizacji oświetlenia).

 

Rozpatrzmy ponownie wielkopowierzchniową halę przemysłową, dla której już wcześniej przeprowadzone zostały kalkulacje modernizacji oświetlenia (przeczytaj artykuł: Modernizacja oświetlenia wielkopowierzchniowej hali przemysłowej).

 

Modernizacja oświetlenia przy użyciu dodatkowych urządzeń sterujących - obniżenie zużycia energii elektrycznej oraz generowanie oszczędności finansowych. Założenia: oświetlenie przestrzeni pomiędzy regałami zastosowanie sterowania oświetleniem w celu zwiększenia efektywności wykorzystania oświetlenia wykorzystanie projektu oświetlenia (Wariant 2) opisanego w poprzednim artykule Parametry hali: Powierzchnia: 30 300 m2 (144,6 m x 213,5 m) Wysokość hali: 12 m Wysokość montażu opraw: 10 m Czas oświetlania [h/dzień]: 16 Użytkowanie [dni/rok]: 313 Koszt energii elektrycznej [PLN/kWh]: 0,615 (średnia cena energii elektrycznej w 3Q 2022 wg URE)

 

 

 

Wariant 2 modernizacji oświetlenia zakłada użycie 448 przemysłowych opraw LED o mocy 166 W każda.

 

Schemat rozmieszczenia opraw - wariant 2 modernizacji oświetlenia z wykorzystaniem opraw przemysłowych

 

 

Schemat rozmieszczenia regałów magazynowych

 

Poniżej przedstawiony zostanie przykład rozbudowy "wariantu nr 2" modernizacji oświetlenia poprzez wyposażenie hali w dodatkowe urządzenia sterujące oświetleniem.

Schemat rozmieszczenia czujników ruchu

 

Do projektu modernizacji, który już przynosi wymierne oszczędności, dodane zostają czujniki ruchu. Ponieważ zastosowano profesjonalne przemysłowe oprawy oświetleniowe wyposażone w dwa obwody zasilające dlatego każdy czujnik przyłączany jest do dwóch opraw w następujący sposób:

 

Schemat przyłączenia czujników ruchu do obwodów opraw przemysłowych

 

 

Projektant oświetlenia zaproponował podział hali na sekcje uwzględniając rozmieszczenie regałów i alejek. Dwie główne aleje wzdłuż dłuższego boku hali pozostają oświetlone w sposób ciągły przez cały czas pracy. Zapewnia to bezpieczeństwo we wzdłużnych ciągach komunikacyjnych, a także powoduje, że alejki między regałami (wzdłuż krótszego boku hali) podczas wyłączenia sekcji sterowanych ruchem nie pozostają zupełnie ciemne, ponieważ w 1/3 ich długości pojedyncze oprawy włączone są na stałe (obszary zaznaczone na czerwono). Dodatkowo na stałe oświetlone są również miejsca przy śluzach towarowych na długim i krótkim boku hali.

Oświetlenie alejek pomiędzy regałami odbywa się na zasadzie detekcji ruchu i to rozwiązanie generuje dodatkowe oszczędności.

Podział na sekcje oświetleniowe oparte o czujniki ruchu przedstawia poniższy schemat.

 

Schemat podział na sekcje oświetleniowe oparte o czujniki ruchu

 

Sterowanie oświetleniem

Z przeprowadzonej analizy ruchu w obiekcie wynika, że do kalkulacji należy przyjąć załączanie opraw z czunikami ruchu zgodnie ze współczynnikiem wypełnienia 0,5. Oznacza to, że oświetlenie w poszczególnych sekcjach wykorzystywane jest przez 50% czasu pracy.

 

Zakresy detekcji czujników ruchu pozwalają na swobodne przemieszczanie się po hali uruchamiając kolejne sekcje oświetlenia.

 

Schemat rozmieszczenia czujników ruchu i obszary detekcji

 

 

Koszty inwestycji 

Dodanie czujników ruchu pociąga za sobą wzrost kosztów inwestycji o 17,9%. Jednak oszczędności wynikające z ich zastosowania sprawiają, że ekonomicznie jest to wydatek uzasadniony.

 

Czas zwrotu inwestycji modernizacji oświetlenia z czujnikami ruchu nie wydłuża się w stosunku do wariantu 2 (modernizacja na tych samych oprawach bez czujników ruchu). Ten prosty system sterowania pozwala bowiem na znaczne obniżenie kosztów zużywanej energii elektrycznej (koszty inwestycyjne są w krótkim czasie niwelowane przez wygenerowanie oszczędności za prąd). Modernizacja oświetlenia 

 

Oszczędność energii

Modernizacja oświetlenia z wykorzystaniem specjalistycznych opraw przemysłowych podłączonych do czujników ruchu w oparciu o projekt oświetleniowy zakładający współczynnik wypełnienia na poziomie 50% pozwala na obniżenie kosztów zużycia energii elektrycznej aż o 79% w porównaniu do zużycia sprzed modernizacji.

Oszczędność energii po modernizacji z wykorzystaniem sterowania oświetleniem

 

 

Wymierne korzyści finansowe wynikające z inwestycji w modernizację z wykorzystaniem sterowania oświetleniem

Zakładany poziom cen zakupu energii oparty o dane z III kwartału 2022 przekłada się na roczną oszczędność finansową wynoszącą ponad pół miliona złotych. Jest to blisko pięciokrotnie niższy koszt energii niż przed modernizacją!

 

Oszczędności finansowe wynikające z modernizacji oświetlenia - porównanie trzech wariantów modernizacji

 

Wariant 1	Wariant 2	Wariant 2 ze sterowanem
Oprawy LED typu highbay   Oszczędność wynikająca z modernizacji wynosi 67,3%	Przemysłowe oprawy LED   Oszczędność wynikająca z modernizacji wynosi 66,8%	Przemysłowe oprawy LED z czujnikami ruchu   Oszczędność wynikająca z modernizacji wynosi 78,8%

 

Dla porównania na poniższym wykresie prezentujemy roczne koszty energii sprzed modernizacji oraz wartości dla trzech wariantów modernizacji.

 

Oszczędność energii po modernizacji z wykorzystaniem sterowania oświetleniem

 

Aktualizacja - ceny energii z roku 2023

Na podstawie ustawy cena energii w roku 2023 została zamrożona na poziomie 0,785zł. Całkowity koszt zakupu 1 kWh uwzględniając opłaty dodatkowe wynosi ok. 1,05 PLN.
Podstawa prawna: Art. 2, 5-6 i 20 Ustawa z dnia 27 października 2022 r. o środkach nadzwyczajnych mających na celu ograniczenie wysokości cen energii elektrycznej oraz wsparciu niektórych odbiorców w 2023 roku.

 

 

Roczny koszt energii przed modernizacją	Roczny koszt energii po modernizacji Wariant 2 oświetlenia wraz ze sterowaniem
1 177 882 PLN (wg ceny energii 1,05 PLN/kWh)	249 648 PLN (wg ceny energii 1,05 PLN/kWh)

 

 

 

Oszczędność energii po modernizacji z wykorzystaniem sterowania oświetleniem

 

Po uwzględnieniu wyższej wartości ceny energii w roku 2023 wraz z dodatkowymi kosztami związanymi np.: z dystrybucją oszczędności finansowe są wyższe i wynoszą blisko 930 000 PLN. Jednocześnie skraca się okres zwrotu inwestycji w modernizację oświetlenia ze streowaniem. Zwrot ten nastąpi już po 7 miesiącach eksploatacji!

 

---

 

Ograniczenie emisji CO₂

Redukcja emisji gazów cieplarnianych w pierwszym roku eksploatacji hali ze zmodernizowanym oświetleniem wykorzystującym czujniki ruchu wyniesie 635 ton.
 

Redukcja emisji gazów cieplarnianych po modernizacji oświetlenia z wykorzystaniem sterowania

 

 

Zatem w wyniku modernizacji oświetlenia emisja dwutlenku węgla spadła niemal 5-krotnie.

 

Redukcja emisji gazów cieplarnianych po modernizacji oświetlenia z wykorzystaniem sterowania

 

Podobnie jak w przypadku analizy modernizacji omawianej hali bez wykorzystania sterowania oświetleniem przeprowadzamy oszacowanie dla kolejnej dekady eksploatacji obiektu. (Przeczytaj: Redukcja emisji CO₂ poprzez modernizację hali bez wykorzystania sterowania oświetleniem). Przyjmujemy założenie, że udział OZE będzie w Polsce wzrastał i po dekadzie wskaźniki emsji spadną ponad 3-krotnie (do obecnego poziomu średniej dla UE-27). 

Redukcja emisji CO₂ w wyniku zmienności wskaźnika emisyjności przez okres 10 lat eksploatacji obiektu

 

Poniższy schemat pokazuje, że łączna emisja gazów cieplarnianych wynikających z oświetlenia hali z wykorzystaniem sterowania dla 10 lat eksploatacji będzie zaledwie o 28% wyższa niż jednoroczna emisja CO2 sprzed modernizacji!

 

Porównanie rocznej emisji CO₂ sprzed modernizacji oświetlenia do estymacji emisji CO2 w ciągu dekady eksploatacji z uwzględnieniem zmniejszania wartości wskaźnika emisyjności

 

Oznacza to również, że emisja CO₂ w dziesiątym roku eksploatacji zmodernizowanego oświetlenia rozbudowanego o sterowanie będzie niższa niż w ciągu 1 miesiąca eksploatacji sprzed modernizacji!

Porównanie miesięcznej emisji CO₂ sprzed modernizacji oświetlenia
do estymacji rocznej emisji CO₂ w dziesiątym roku eksploatacji zmodernizowanego oświetlenia hali przemysłowej
przy uwzględnienieniu zmniejszania wartości wskaźnika emisyjności

 

---