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未来4年浙江重点攻关太阳能LED技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-03-02  浏览次数:708
核心提示:  新年伊始,一场酝酿已久的路灯革命蓄势待发。  上周二,中国环资工委主任何学民在广州宣布,十二五期间将动用80亿元中央财

  新年伊始,一场酝酿已久的路灯革命蓄势待发。

  上周二,中国环资工委主任何学民在广州宣布,十二五期间将动用80亿元中央财政预算外资金采购400万盏LED(发光二极管,这种半导体设备能把电能直接转换为可见光,是高效发光体)路灯,地方不低于30亿元的配套资金将跟进。就在同一天,杭州市电力局表态,为节约能源,再等5-8年,杭州市内所有的路灯将换成LED灯具,而如今LED路灯所占比重不过5%。

  本月中旬,省科技厅在发布十二五重点攻关科技项目时透露的信息更令人遐想:LED路灯本就省电,在路灯上加装太阳能光伏板,把路灯变成一个小发电厂,路灯用电有望实现“自产自销”,太阳能路灯被列入浙江未来4年重点攻关的108项技术之一。

  省科技厅计划财务处处长赵新龙认为LED太阳能路灯有望改变浙江人的生活,至少在杭州、宁波、湖州3座城市,一旦技术成熟,它将强势取代传统路灯——最近两年,杭州、宁波、湖州先后被科技部列入“十城万盏”试点城市,此项试点旨在推动中国LED产业发展,降低能源消耗。

  既然未来4年要全力攻关,就意味着太阳能LED技术并未完善,这项节能革命,已经在浙江多个城市小规模悄然行进两三年。

  6条马路的城市实验

  尽管未进入国家新路灯革新计划,但绍兴对太阳能LED路灯的追逐早在两年前就已开始。

  绍兴全境拥有6条全采用太阳能LED路灯的城市道路,共配备约650盏新式路灯。它们中,最长的一条位于绍兴县城中心区域,距离县府大楼约1公里,全长1500米,名为华齐路。

  2月23日下午3点,绍兴县城柯桥冷雨飘洒,天空亮度好比夏日黄昏。在绍兴县住房和城乡建设局技术人员的指引下,我们体验了这条不多见的太阳能LED路灯街道。

  这条路上共有路灯178盏。10米高的白色路灯杆,方形灯具,新式路灯的外观并无太多新意,唯一区别是顶端的两块太阳能光伏板。它们每块长1.5米,宽0.8米。

  然而,可见到的并非新式路灯的全部。若掀开路灯旁人行道地砖,还能发现玄机。路灯旁两三平方米范围的地下,深至半米处被掏空,在路灯灯杆下,浇筑有体积为0.7立方米的混凝土,在混凝土的旁边,是一个长方形的空间,并排放置两个蓄电池,蓄电池上盖着水泥预制板,预制板之上是地砖。

  它竟在冬雨中亮起

  挑个阴雨天打量太阳能LED路灯,我担心会让自己失望,而住在华齐路两旁的居民们对路灯很信任,他们知道,路灯上安装了天空亮度感应装置,一旦天空阴暗到需要开启照明的地步,路灯就会自动亮起来。

  当天5点40分左右,路灯陆陆续续亮了起来,柔和的白色光线,覆盖了整条马路和人行道。

  绍兴县公用市政管理处副主任陆百松说:“太阳能电板发的电应该能顶4个小时,到了后半夜,系统会自动切换为普通电网供电。”

  绍兴的太阳能LED路灯产自诸暨的浙江光益光能科技有限公司,这家公司的总工程师郑皆乐说,只要有光线照射,光伏板就能发电。

  2月23日的阴雨天,已接近绍兴亮度最低的日子,郑皆乐用万能表测试,光伏板传送的电流大致相当于正常发电电流的1/5。

  若是晴朗的日子,两块光伏板白天发的电量,夜间LED灯根本用不完,这些电不会被浪费,存在蓄电池里待阴雨天气发电量不足时救急。因此,若只碰上两三个连阴雨天,城市电网根本没有取代太阳能上岗的机会,只有遇上3天以上的阴雨天,在后半夜照明时,电网才会短暂接班。

  陆百松说,这些新式路灯前年年底上岗,一年算下来,太阳能基本搞定路灯用电,电网帮忙的次数寥寥无几。大致估算,去年178盏路灯90%的用电来自太阳能。

  省下的电够420户家庭使用

  以去年的使用记录计算,这178盏路灯究竟节约了多少电呢?

  若不用新式路灯,华齐路将安装功率为400瓦的钠灯,LED灯功率只有120瓦,亮度和400瓦钠灯差别不大。

  若使用钠灯,华齐路照明一年耗电量约为259880度。

  使用LED灯具后,一年耗电量约为77964度,因为装备了太阳能发电设备,仅10%的电由发电厂提供,实际消耗全社会电量为7796.4度。

  在试行阶梯电价的地方,确定每户居民家庭的基本用电量为每月50度,以这个用电额度计算,仅一条绍兴华齐路省下的照明电就可供约420户家庭使用。

  若杭州路灯全更换会怎样?

  目前,杭州大致有13万盏路灯,每天使用时间、路灯的功率和绍兴相仿,若全换成和绍兴华齐路一样的太阳能LED路灯,节约的电量会有多么巨大?

  以华齐路的数据为参照,一盏路灯一年能节电1416.2度,这个数字乘以13万,约为1.84亿度。

  单纯算电费经济账,以杭州居民电价每度0.53元计算,节约电费9752万元。

  比电费账更惊人的是环保账,依照国家环保部公布的计算标准,一家火电厂烧煤发出一度电,要排放0.96公斤二氧化碳,省下1.84亿度电,就相当于每年为天空减少了1.7664亿公斤二氧化碳。

  1.7664公斤二氧化碳是个啥概念?若用汽车尾气做类比,100万辆中等排量轿车(每百公里耗油量8-12升),每辆行驶736公里,能排出这么多二氧化碳。

  虽然已有650盏新式路灯,但这个数量放在全绍兴,几乎可以忽略不计,杭州现有的30盏新式路灯与全市13万盏相比,更是微乎其微。

  就太阳能LED路灯存在的技术瓶颈,我向中国照明学会专家和光益科技总工程师郑皆乐求解。

  郑皆乐表示,如今新式路灯推广还有3道难关。

  第一道关:如何抵挡大风

  路灯顶上宽大的太阳板,不妨碍城市观瞻,但因为它的存在,路灯的受风面积大增,整座路灯都会害怕大风。就拿华齐路的路灯来说,装上了太阳能板,灯柱的钢管壁厚就要从3毫米增加到4.5毫米,这意味着灯柱的造价要上涨五成。

  不仅如此,在灯柱埋入地下的部位,还不得不浇筑0.7立方米的混凝土,这也是上千元的开销。

  有人问,太阳能光伏板做得小一些,难题岂不是迎刃而解?问题在于光伏板面积小了,它能发的电量就少了。

  一个尴尬的现实是,依照如今的太阳能光伏技术,光伏板只能把照射在其上的约15%的太阳能转化为电能,在美国的实验室里,这个数字已提升到了30%,可从实验室里的成功到变成产品不知还要等待多少年。

  第二道关:阴雨天如何存电

  在多雨的浙江使用新式路灯,最怕碰上连阴雨天气,郑皆乐曾查询诸暨的气象资料,找到过连续1个月不出太阳的记载。

  华齐路上一个1.2平方米的光伏板,在晴朗的日子里大致一天能发1度电,两块光伏板就是两度电,当晚,路灯照明用去1度电,就算第二天一点电都发不了,剩余的1度电还能支撑一个夜晚。但若第三天、第四天、第五天还是阴雨天气呢?

  这时候,可以增加光伏板的数量,比方配4块光伏板,连晴两天,可以发8度电,供路灯连用8个夜晚。可是,存储这8度电又成了难题。

  埋在华齐路地砖下的蓄电池,两个加起来,大小和一个台式电脑机箱相当,但重得多,一个蓄电池就要两人抬。每个蓄电池最多存1度电,售价1000元,存8度电就要8个蓄电池,价值8000元,更要命的是,蓄电池的使用寿命最长不过两年,这意味着一盏新路灯每年光更换蓄电池就要花费4000元,拿拥有178盏路灯的华齐路来说,已是天文数字。

  第三道关:LED灯泡能始终那么亮吗?

  说LED灯具娇贵,还因为它们怕热。作为灯具,它的前辈白炽灯的钨丝可是能耐3000多摄氏度的高温。可是LED灯具里有种发光的粉状物质,一旦灯具的温度比四周环境温度高出15摄氏度,它就会一点点老化。后果显而易见,LED灯具发光强度在逐年衰减,最严重甚至半年就衰减一半。

  每1瓦LED灯市场价在5元左右,100瓦的路灯就是500元,半年换一次路灯,会是笔巨大的开销。

  要LED灯亮度不衰减,如今也想出了办法。在华齐路路灯灯罩上方不为人所见的地方,犹如蜂窝一般,全是片状的铝块,铝是优质的热量导体,做成片状结构则能将散热面积增大数倍。当然,这种散热灯罩也不便宜。

  华齐路的LED灯虽然总功率达到120瓦,但灯具中每个纽扣大小的灯泡功率不过3瓦,一盏路灯需要40个小灯泡串联。这样做的目的依然是为了散热。曾有浙江企业研发出50瓦的LED大灯泡,这种大功率灯泡热量迅速集聚,没几个月就殒命。

  改变困局的一个设想:路灯发的电入电网

  太阳能LED路灯眼下所遇到的三大难题,最核心的是储存电能难,若把费工、费钱,还存在污染隐忧的蓄电池赶走,新式路灯的未来或许更灿烂。

  对此,受访专家们有一个共识,用一根电线,把路灯上光伏板和电网相连,这样,白天光伏板发的电就不再流向蓄电池,而直接进入电网,供全社会使用。到了夜晚,就像普通LED路灯一样,电网再对路灯供电。

  专家们说,这样做虽然路灯没用上自己发的电,但放眼整座城市的总耗电量,因为有了太阳能发电的加入,火电厂可减少发电量,依然节约了煤炭,减少了碳排放。

  新式路灯PK传统路灯

  初装成本

  新式路灯灯泡:1瓦5元,100瓦的灯具500元。

  灯罩及电子元器件:每瓦25元,100瓦2500元

  灯柱:每一米的钢管200元,10米高是2000元。

  挖蓄电池箱和浇筑混凝土材料、施工费:1500-2000元

  蓄电池4个:每个1000元,共4000元。

  这样算下来,安装一盏新式路灯,大致花销为11000元,传统路灯初装成本为8000元,二者差距不大。

  使用成本

  在使用过程中,太阳能LED路灯更换蓄电池是笔巨资,每两年更换一次,平均每年要花2000元。

  以华齐路为例,一盏路灯比传统路灯一年省电1416.2度,折算电费约750元,蓄电池更换成本就远高过所节约电费。

  不过,若算上节约的不可再生资源煤炭,减排的二氧化碳,新式路灯的社会价值无可限量。

  百年间的三代电灯大PK

  1906年,爱迪生在19世纪末期发明的白炽灯开始走入千家万户,这种经典灯具统治了中国家庭照明近百年。在20年前,钠灯开始成为马路、广场等公众场所照明的主角,最近10年间,节能灯一步步取代白炽灯,成为室内照明主角。国家已明令,明年起全国白炽灯的生产将被叫停。

  从2009年起,国家通过“十城万盏”计划向全国推广第三代灯具LED灯,虽然这次照明变革首推室外照明领域,但照明行业已达成共识,LED灯具走入室内,成为中国老百姓第三代照明灯具,不过是时间长短的问题。

  这三代灯具的发光本领究竟有多强,我们不妨做个PK。这次PK以“流明”为亮度计算单位(单位符号lm),1流明相当于距离1米外的一支蜡烛所显现出的亮度。

  1瓦白炽灯灯泡:14流明

  1瓦钠灯:40流明

  1瓦节能灯:60-80流明

  1瓦LED灯:100流明(这是如今主流LED灯具的发光能力,在实验室里,已研制出发光强度达200流明的LED灯)

 
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