Следующая волна светодиодного освещения: более умное, круговое и более эффективное

Поскольку мир вступает в эпоху электричества, освещение остается одной из наиболее заметных и широко распространенных частей нашего энергопотребления.

По оценкам МЭА, освещение в зданиях и на открытом воздухе составляет большую часть общего спроса на электроэнергию для освещения. В 2024 году около 8% мирового спроса на электроэнергию – или около 2 200 тераватт-часов (ТВтч) – приходилось на освещение в зданиях и на открытом воздухе, за исключением промышленности и сельского хозяйства. Эти цифры отражают последние доступные данные и определяют объем анализа, представленного в этом комментарии. По оценкам представителей промышленности и экспертов1, мировое потребление электроэнергии для освещения, включая промышленное освещение, за последние годы составило от 2 500 до 3 500 ТВт-ч.

За последние два десятилетия в освещении произошел значительный рост эффективности благодаря быстрому внедрению светодиодов (LED). Типичная галогенная лампа производит около 20 люмен на ватт2 (лм/Вт), а компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) — около 50 лм/Вт. Между тем, светодиоды, продаваемые сегодня, имеют средний световой поток около 100 лм/Вт, а у некоторых светодиодов премиум-класса и профессиональных светодиодов этот показатель превышает 200 лм/Вт. Благодаря сильной политике и инновациям, светодиоды стали одним из крупнейших примеров успеха в области энергоэффективности за последние годы, а длительный срок службы и снижение затрат помогают им доминировать на мировых рынках. Повышение эффективности способствовало повышению энергетической безопасности, сокращению счетов за электроэнергию и предотвращению увеличения выбросов.

Однако глобальная трансформация светодиодов еще не закончилась, и сейчас формируется вторая волна их внедрения. Потребление остается неравномерным по регионам, в то время как спрос на более светлые помещения и освещенную инфраструктуру продолжает расти во всем мире. Более того, срок службы уже установленных светодиодов первого поколения приближается к концу, что создает возможность для следующего этапа внедрения светодиодов, ориентированного на более высокую производительность, более длительный срок службы и более интеллектуальные системы.

Глобальный переход на светодиоды получил сильную поддержку со стороны правительства. Ключевыми факторами стали Минимальные стандарты энергоэффективности (MEPS), которые в настоящее время охватывают около 110 стран, и схемы маркировки. Схемы обязательств по энергоэффективности, такие как белые сертификаты и программы обновления, также помогли стимулировать внедрение светодиодов. Кроме того, международные соглашения, такие как Минаматская конвенция о ртути, в которой участвуют более 150 сторон, еще больше ускоряют переход от флуоресцентного освещения. В настоящее время Китай является доминирующим в мире производителем люминесцентных ламп и недавно утвердил меры в соответствии с Конвенцией, которые также помогут переориентировать производство и экспорт на безртутные альтернативы светодиодам.

В этом глобальном политическом ландшафте возникли три различные модели регионального внедрения:

• Лидеры: Китай и Индия в настоящее время лидируют в мировом внедрении светодиодов, их рыночные доли превышают 85% и 75% соответственно. Этот успех во многом был обусловлен поддерживающим регулированием и крупномасштабными государственными программами. В Индии схемы оптовых закупок в рамках программы UJALA резко снизили цены на светодиоды и позволили провести массовую замену существующих ламп по всей стране, особенно в домашних хозяйствах и уличном освещении. В Китае обязательные стандарты, маркировка и быстрая модернизация городов сыграли аналогичную роль в широком распространении светодиодов.

• Сильные потребители: Европа и Северная Америка также демонстрируют высокую политическую поддержку и сильный спрос на рынке, но темпы замены ламп были медленнее, а доли акций на 10-20% ниже, чем в Китае и Индии. Эти континенты уже в значительной степени полагались на эффективные КЛЛ и улучшенное галогенное освещение до того, как светодиоды стали конкурентоспособными по цене, что уменьшило непосредственный стимул к переходу.

• Догоняем: на большей части территории Африки, Юго-Восточной Азии и Латинской Америки доля продаж светодиодов в настоящее время колеблется от 50% до 85%, хотя охват политикой остается неравномерным. Региональные инициативы в Южной и Восточной Африке и АСЕАН показывают, как скоординированные стандарты могут ускорить прогресс. Некоторые страны Латинской Америки, в том числе Аргентина, Бразилия, Боливия и Чили, а также Объединенные Арабские Эмираты, были первыми, кто прекратил продажу ламп накаливания или запретил их импорт.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Застроенная площадь во всем мире за последнее десятилетие выросла более чем на 20%, но использование электроэнергии для освещения в секторе зданий оставалось относительно стабильным, во многом благодаря быстрому распространению высокоэффективных технологий освещения. В результате доля освещения в общем потреблении электроэнергии в зданиях упала, поскольку спрос в других конечных целях, таких как охлаждение помещений и центры обработки данных, вырос, что было обусловлено экономическим и демографическим ростом. Освещение в настоящее время является единственным основным конечным пользователем здания, где повышение эффективности в значительной степени компенсирует рост площади и численности населения.

Сегодня сектор услуг представляет большую часть спроса на энергию освещения в зданиях. Светодиоды широко распространены в новых зданиях, но модернизация часто откладывается, поскольку она может быть сложной – например, из-за проблем с доступом к потолку, перемонтажом проводки или установкой новых светильников. Поэтому они обычно проводятся одновременно с капитальным ремонтом и реконструкцией, а не как отдельные мероприятия по освещению. Например, в Европейском Союзе национальные планы реконструкции зданий могут способствовать обновлению освещения, делая энергоэффективную модернизацию зданий частью национальных климатических и энергетических стратегий.

В жилом освещении наблюдается самый высокий уровень внедрения светодиодов во всех секторах. Замены в домохозяйствах обусловлены главным образом соображениями окончания срока службы, поскольку люди склонны откладывать замену старых лампочек до тех пор, пока они не выйдут из строя, а ценовая доступность и доступность продуктов определяют выбор.

Эти улучшения в освещении уже позволили избежать существенного спроса на электроэнергию в зданиях. Если бы эффективность осветительных технологий (лм/Вт) и рыночные доли оставались неизменными во всем мире в течение последнего десятилетия, годовое потребление электроэнергии для освещения жилых домов сегодня было бы более чем на 500 ТВтч выше, что примерно эквивалентно общему спросу на электроэнергию в Южной Корее. Аналогичным образом, в секторе услуг потребление электроэнергии для внутреннего освещения будет примерно на 800 ТВтч выше, что превысит общее потребление электроэнергии в Африке. В совокупности это будет означать увеличение потребления электроэнергии для внутреннего освещения зданий примерно на 70%.

Дальнейшие улучшения легко достижимы. Средняя эффективность светодиодов увеличилась примерно вдвое с 2015 года, а лучшие доступные продукты теперь достигают 230 лм/Вт, что почти в двенадцать раз превышает эффективность галогенных ламп. Тем не менее, многие здания по-прежнему полагаются на продукцию среднего класса, установленную много лет назад, оставляя неиспользованным значительный потенциал эффективности. В то же время более интенсивное использование освещения и большее количество ламп на квадратный метр могут свести на нет некоторые выгоды.

Освещение по-прежнему открывает возможности для повышения эффективности во всех секторах, высвобождая электроэнергию для других целей и поддерживая более широкую электрификацию. Выделяются две области дальнейшего повышения эффективности:

• Низкое проникновение во многих странах с развивающейся экономикой. На большей части территории Африки, Центральной и Южной Америки и Азиатско-Тихоокеанского региона (за исключением Индии и Китая) проникновение светодиодов по-прежнему относительно низкое. Только в жилом секторе 30% ламп во всем мире еще не модернизированы. Это создает возможность перехода непосредственно к высокоэффективным светодиодным технологиям.

• Замена светодиодов раннего поколения по окончании срока службы. Срок службы светодиодов раннего поколения со сроком службы 10–15 лет подходит к концу. Почти 15% бытовых ламп в настоящее время попадают в эту категорию, что дает возможность заменить их более эффективными и потенциально более интеллектуальными системами.

Наружное общественное освещение также предлагает дополнительные возможности для модернизации светодиодов, часто с быстрой окупаемостью – особенно за счет скоординированной модернизации уличного освещения. Однако раздробленность собственности, устаревшие светильники, а также ограниченные закупки и институциональный потенциал продолжают замедлять внедрение светодиодов.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Другие частные наружные системы освещения также могут не иметь централизованных программ. Препятствия в основном связаны с первоначальными затратами или конструктивными ограничениями, такими как устаревшие светильники, экранирование и оптика.

Осуществление следующей волны повышения эффективности освещения зависит от трех принципов:

• Проектируйте с учетом долговечности и цикличности: одной лишь эффективности уже недостаточно; возможность модернизации и цикличность становятся все более важными для обеспечения повсеместного повышения эффективности светодиодов. Модульные системы освещения, позволяющие заменять отдельные компоненты, такие как драйверы, оптика и блоки управления, могут сократить отходы и затраты в течение жизненного цикла. Ремонтопригодность также может продлить срок службы продукта, а восстановление и повторное использование (например, очистка, полировка и замена компонентов) могут снизить потребность в материалах. Переработка также остается важной для устойчивости цепочки поставок светодиодов, например, в контексте целей Закона ЕС о циркулярной экономике в отношении осветительной продукции. Повышение эффективности не должно быть компенсировано более сложными, привязанными к поставщику системами, которые полагаются на нестандартные компоненты или встроенное программное обеспечение, что ограничивает совместимость и ремонт. Некоторые продукты, такие как самоклеющиеся светодиодные ленты, особенно трудно отремонтировать или переработать, что вызывает проблемы, связанные с цикличностью.

• Повышение производительности на уровне системы. Эффективность лампы — это только часть проблемы. Такие средства управления, как датчики присутствия и дневного света, которые уже являются зрелыми и экономически эффективными, могут обеспечить значительную дополнительную экономию, особенно в нежилых зданиях. Интеграция с платформами управления зданием может обеспечить профилактическое обслуживание, адаптивное и реагирующее на движение освещение, а также подробный анализ использования. Системы постоянного тока (DC), в которых светодиодные фонари работают с использованием электричества постоянного тока, а не обычного переменного тока, могут еще больше снизить потери при преобразовании энергии в зданиях с возобновляемыми источниками энергии на месте. Однако фрагментированные протоколы интеллектуального освещения рискуют ограничить преимущества. В отличие от другой бытовой электроники, большинство умных лампочек по-прежнему подключены к проприетарным концентраторам.

• Обеспечить широкое внедрение: доступность остается ключевым барьером на пути распространения светодиодов. Хотя цены на светодиоды резко упали за последние десятилетия, лучшие в своем классе продукты с расширенными возможностями управления все еще могут стоить в несколько раз дороже, чем базовые модели. В регионах с низкими доходами высокие первоначальные затраты могут замедлить внедрение, несмотря на значительную экономию в течение всего срока службы. На других рынках низкие или субсидированные цены на электроэнергию ослабляют инвестиционный сигнал. Новые бизнес-модели, в том числе финансирование под низкие проценты и освещение как услуга, могут помочь снизить финансовые барьеры. В то же время стандарты производительности должны продолжать ужесточаться, чтобы улучшения эффективности достигли рынка.

• Глобальное сотрудничество посредством таких инициатив, как только что запущенный проект ELECT в Замбии и давняя программа технологического сотрудничества МЭА 4E, способствует распространению передового опыта и контрольных показателей производительности. Платформа «Умная устойчивость в освещении и управлении» — одна из инициатив МЭА 4E — объединяет заинтересованных сторон со всего мира для разработки информации, которая может повысить эффективность на рынках освещения. Наконец, более масштабные флагманские проекты, сочетающие в себе интеллектуальные технологии, циклическое проектирование и инновационное финансирование, могут продемонстрировать возможности и ускорить более широкое внедрение на рынок муниципальных проектов и проектов на уровне зданий.

Софи Аттали из МЭА; Кевин Лейн, Майкл Шоланд и Жорж Зиссис из IEA 4E TCP; а Паоло Чеккерини и Дипак Джоши из Signify внесли свой вклад в этот комментарий.