דף פייסבוק סיטילייט
 English Site
מערכת חיסכון באנרגיה
מערכות חיסכון באנרגיה בתאורת כבישים - אינג' דוד תורג'מן
מערכות חיסכון באנרגיה בתאורת כבישים - אינג' דוד תורג'מן
השיפור המתמיד במערכות הכבישים להקלה בעומסי התנועה ולזרימה קלה של התנועה בשעות החשכה דורשות הארה של נתיבי התחבורה מצד אחד אך דורשות התייחסות להיבט האנרגטי מהצד השני.
מחקרים מוכחים כי כאשר הכביש מואר אנחנו משיגים הקלה בעומסי התנועה, הגברת הבטיחות ונוחות גבוהה של המשתמשים בכביש, אולם למרות האמצעים הטכנולוגים ההולכים ומשתפרים (שימוש בנורות בעלות יעילות אנרגטית גבוהה) עדיין כמות האנרגיה הנצרכת הינה גבוהה, הזיהום הסביבתי גדול עלויות האנרגיה הנצרכת, ההקמה והתחזוקה גבוהות.
כלומר,הרצון לשמור על היתרונות של הארת הכבישים והרצון לחסוך באנרגיה ללא פגיעה באיכות התאורה חשובות מאוד, במאמר זה נסקור את האמצעים הטכנולוגים לחיסכון באנרגיה בכבישים.
 
תקן EN 13201:
התקן החדש EN 13201 מאפשר הבחנה טובה יותר של סוגי הכבישים יורד לרזולוציה גבוהה יותר ומאפשר שינוי בסיווגי הכביש בהתאם לעומסי התנועה.כלומר ע"י אפיון מדויק יותר של סוג הכביש ניתן יהיה לבצע חיסכון באנרגיה בצורה טובה יותר מבעבר, כמו כן האפשרות הטכנולוגית הקיימת היום של קבלת נפחי התנועה ב-On-line מאפשרת הורדה של רמות התאורה כאשר נפח התנועה יורד.
 
שעונים אסטרונומים:
בעבר היה שימוש בחיישנים פוטו-אלקטרים ובשעוני שבת להפעלת מערכות תאורת הכבישים.מערכות אלו הינם בזבזניים שכן אינם מנצלים את שעות האור במלואם וכן בימים מעוננים החישנים הפעילו את מערכות התאורה שלא לצורך.
כיום קיימים שעונים אסטרונומים דיגיטליים לכיבוי והדלקה של מערכות תאורת החוץ בהתאם לזמני זריחה ושקיעה.
ממדידות שבוצעו במערכות תאורה שבהם הותקן חיישן פוטו – אלקטרי נמצא כי המערכות פעלו בשנה כ -4800 שעות בעוד ששעות ההארה בפועל בישראל (שעות שקיעה\זריחה) הינם 4106 שעות בשנה.
בעניין זה יש לציין את ת"י 1862- תאורת דרכים – סעיף 5.3.2 כי "במתקן העומד בעומס כולל גדול מ-5 קו"ש ייעשו ההדלקה והכיבוי באמצעות שעון אסטרונומי, עם גיבוי של 4 שעות לפחות למקרה של הפסקת חשמל. תכנות השעון ייעשה בהתאם למדידות עוצמת ההארה שנעשו על ידי השירות המטאורולוגי הישראלי."
                                 חסכון באנרגיה בכבישים1
איור  1 – שעון אסטרונומי

מערכות Dimming Systems :
מערכות Dimming Systems הינם מערכות גדולות המחוברות בטור בין המרכזייה לבין קו תאורה. המערכות מבוססות על בקרים אלקטרו מכאניים בעלי התכונות הבאות:
- מתפקדות כמערכת "אינטליגנטית" השולטת בהתפלגות רמות ההארה במתקן.
- מייצבות את קן המתח Stabilizer עם רמות דיוק של 1% +/-  מהערך הנדרש לקו התאורה.
- מאפשרות בקרה של רמות התאורה ע"י הורדת המתח בתלות ברמת החיסכון האפשרית והנדרשת בתקנים.
- מגנה על הנורות (נורות פריקהHID) ע"י מניעה של מתח יתר (Over Voltage) במידה וקיים בקו התאורה ועל ידי זה משפרת את אורך החיים של נורות הפריקה.
- מאפשרת אחסון של הפרמטרים השונים במערכת כגון: מתחים, הספקים, זרמים ומקדם ההספק של המערכת.
- המערכת מיועדת לעבוד בתנאים קשים ומותקנת בחוץ.
- רמת החיסכון של מערכות מהסוג הזה הינה כ 25-40% תלוי ברמות התאורה והמתחים במתקן.
מערכות Dimming Systems הינם מערכות יקרות ויש להקפיד שאופן הפעולה שלהם עונה לדרישות יצרני הנורות תוך שימת דגש על הדרישות הטכניות הנדרשות לפעולה תקינה של נורות הפריקה.
החזר ההשקעה של המערכות הללו הינו ארוך יחסית.

  
איור 2 – מבנה חיצוני ופנימי של מערכת Dimming Systems
 
 
מערכות :Bi Power System

מערכות Bi Power System כוללות משנק בעל סנף המאפשר פעולה במצב מלא – 100% או במצב חלקי .

 חסכון באנרגיה בכבישים4
איור-3 דוגמא של משנק מסוג Bi Power System

מערכות מהסוג הזה הינם מוגבלים לשימוש בתאורת כבישים למעט במנהרות שבהם נעשה שימוש רב.

 חסכון באנרגיה בכבישים5 איור 4 – מעגל אופייני של מערכת Bi Power System

הספק המערכת יורד בהתייחס לסוג הנורה.
בטבלה הבאה ניתן לראות את השינויים המתקבלים ברמת ההספק,רמת השטף ורמת החיסכון.

 חסכון באנרגיה בכבישים6
מאחר שלא ניתן לשלוט ברמות המתחים במבוא קו התאורה על ידי המשנקים הללו מחד וחוסר האפשרות לייצב את המתחים כתוצאה משינוי מתח של הרשת מאידך, מערכות אלו הינם מוגבלות לשימוש בתאורת הכבישים למטרות חיסכון באנרגיה.  
 
משנקים אלקטרוניים לנורות פריקה:
בשנים האחרונות הולך ומתרחב השימוש במשנקים אלקטרונים גם לנורות פריקה HID.להלן מספר נקודות המרכזות את היתרונות והחסרונות של המשנקים האלקטרוניים:
יתרונות:
- שיפור הנצילות – בעיקר בהספקים הנמוכים עד 150 ואט.
- רכיב יחיד – קופסה יחידה במקום שלושה רכיבים שהיו עד היום (משנק, קבל ומצת).
- כופל הספק מתקרב ל 1.
- זרם נורה – גל ריבועי – שמוביל לפעולה טובה יותר ולפוטנציאל של הארכת חיי הנורה.
- אפשרות לבקרה, עמעום ושליטה באמצעות תקשורת כדוגמת DALI.
- אבטחה ממתחי יתר ואבטחה ממצבי סוף חיים.

 חסכון באנרגיה בכבישים7איור 5 – משנק אלקטרוני לנורות HID
חסרונות:
- מאחר שהמשנק מורכב מרכיבים אלקטרונים – קימת בעיה של עמידות בטמפרטורות גבוהות, דבר המגביל את אופן ההתקנה של המשנקים.
- נצילות המשנק המגנטי עולה עם עליית הספק הנורה ביחס למשנקים אלקטרוניים.
- בחלק מהמשנקים האלקטרונים נעשה שימוש בתדר גבוה הגורם לתופעת רזוננס ולקיצור חיי הנורה, לכן יש להקפיד על מוצרים הפועלים בתדרי עבודה נמוכים.
- מחיר מוצר – גבוה יחסית, החזר השקעה גבוה יחסית.
- במידה ומערכת המשנק כוללת גם את מערכת ההצתה יש להקפיד על קיבוליות הקו לנורה שיהיה נמוך מ 100pf – המשמעות היא שבמידה והמשנקים מותקנים במרחק מהנורה יש צורך בכבל המתאים למתח גבוה.
 
בקרי מתח  עצמאיים (אנדיווידואלים):
כיום קיימים בקרי מתח אנדיווידואלים ברמת גוף התאורה המאפשרים קביעה של מספר רמות מתח במבוא של ציוד ההפעלה לנורות פריקה HID.
הבקרים מסוגלים לאפשר מספר רמות מתח כגון 215V, 210V, 201V לצורך מתן רמות חיסכון באנרגיה 25%, 20%, 15%  בהתאמה וזאת תוך התחשבות ברמות התאורה הקיימות במתקן התאורה מול העמידה בתקנים הנדרשים בהתאם לסיווג הכביש. מתחי המוצא מהבקר האינדיווידואלי נשמרים כמתחי סינוס ללא עיוות כלשהו.חלק מהבקרים מגנים מפני זרמי יתר הפוגעים באופן הפעולה ואורך החיים של נורות הפריקה.
 
  חסכון באנרגיה בכבישים8
 
איור 6 – דוגמה של בקר עצמאי-אינדיווידואלי לנורות פריקה
 
רמת החיסכון המתקבלת מהבקרים הללו הינה בין 20-30%.
היתרונות הבולטים של בקרים מהסוג הזה הינם:
- החזר השקעה נמוך מאוד בהשוואה לפתרונות האחרים.
- התקנה מהירה בתחתית עמוד התאורה.
- אפשרות לביצוע מדידות ואחסון של הפרמטרים השונים מהנורה.
 

איור 7 – דוגמא של תרשים חיבורים חשמלי בין הבקר האינדיווידואלי לגוף התאורה.
 
סיכום:
רמת הבטיחות של הנוהגים בכבישים בשעות החשכה עולה לאין ערוך בכבישים מוארים, אולם הדרישות של מניעת זיהום סביבתי גבוה,צריכת אנרגיה גבוהה ועלויות אחזקה דורשות היום התייחסות שונה בכל הקשור באמצעי התאורה הקיימים.
המאמר סקר את האמצעים הטכנולוגים הקיימים היום המאפשרים חיסכון באנרגיה. בבואנו לבחור את מערכת החיסכון יש כמובן להתייחס למגבלות של המערכת התאורה הקיימת כך שתעמוד בתקנים הישראליים והבין-לאומיים ובמקביל תאפשר החזר השקעה מהיר ככל האפשר, לכן מושכל יהיה לבחון את כל ההיבטים של מתקן התאורה הקיים או החדש לפני בחירת האמצעי היעיל ביותר למתקן.