Để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng đèn LED thay thế các loại đèn cao áp: đèn HPS, CFL, vv… cho hệ thống chiếu sáng ngoài trời, Dự án “PháttriểnvàthúcđẩycôngnghệLEDchochiếu sáng chung ở Việt Nam” (DA LED) đã hỗ trợ kỹ thuậtthay thế đèn chiếu sáng cũ bằng đèn LED cho hai dự án trình diễn chiếu sáng LED: Dự án trình diễn chiếu sáng bằng đèn LED ngõ xóm tại tổ 22a và tổ 28 phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên; Dự án trình diến chiếu sáng bằng đèn đường LEDtại đường Trịnh Bá, phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên. Đèn LED do công ty CP bóng đèn phích nước Rạng Đông (RALACO) sản xuất, cung cấp. Kết quả bước đầu cho thấy, chất lượng, các thông số kỹ thuật của hai hệ thống chiếu sáng LED thay thế cho đèn cao áp, compactcủa hai dự án đều đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành về sản phẩm LED.
Mục tiêu và phương pháp
Mục tiêu của Dự án LED là thông qua hai Dự án trình diễn chiếu sáng LED tại phường Cam Gía TP Thái Nguyên để tiến hành khảo sát, kiểm tra, đánh giá chất lượng chiếu sáng, hiệu qủa kỹ thuật, kinh tế, tác động đến sức khỏe, đời sống của người dân khi thay thế các đèn chiếu sáng truyền thống bằng đèn LED, từ đó làm tiền đề thực tiễn để định hướng cho sự phát triển của công nghiệp chiếu sáng tại Việt Nam.Để xây dựng kế hoạch triển khai hai dự án trên,Chuyên gia tư vấn thiết kế chiếu sáng của dự án trình diễn đã cùng với Công ty Môi trường & Công trình đô thị Thái Nguyên (đơn vị chủ quản khu vực trình diễn) và Công ty CP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông (nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng)tiến hành, điều tra, khảo sát thu thập thông tin về các dự án trìnhdiễn và đánh giá các kết qủa trong quá trình thực hiện dự án trìnhdiễn chiếu sáng 2 công trình trên. Đèn LED được sử dụng trong 2 dự án nàydo công ty RALACO Việt Nam sản xuất, cung cấp đã đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành về sản phẩm LED. Để tiết kiệm chi phí, chủ đầu tư chỉ thay thế các đèn chiếu sáng cũ (HPS, CFL) bằng đèn LED và tận dụng toàn bộ cột, dây, các thiết bị của hệ thống chiếu sáng cũ. Từ kết quả thực hiện của các Dự án trình diễn, ngoài những hiệu quả thu được về tiết kiệm điện năng, giảm lượng khí phát thải CO2, Chuyên gia Tư vấn của Dự án LED đã chỉ ra những hạn chế, bất cập của hệ thống hiện tại sau cải tạo và đề xuát các phương án thay thế mới hoàn chỉnh trên cơ sở tính toán, mô phỏng các dữ liệu hiện có.
Kết quả bước đầu
Dự án trình diễn chiếu sáng LED số1: thay thế hệ thống chiếu sáng ngõ xóm đèn CFL 40W được thực hiện tại tổ 22a và tổ 28 phường Cam Giá TP. Thái Nguyên bằng đèn đường LED 30W của Rạng Đông. Dự án có tổng chiều dài 2100m, chiều rộng lòng đường 3,5-5m, chất liệu mặt đường là bê tông, tình trạng hai bên đường có nhà dân và cây cối. Hiện trạng hệ thống chiếu sáng cũ gồm: 50 bóng CFL 40W,có chao chụp, chiếu sáng một phía, độ cao treo đèn 5.5m – 6m, khoảng cách giữa các cột đèn 40-50m, điện áp cung cấp 220V, chủ đầu tư đã thay thế, lắp mới 50 đèn D CSD02L/30W đèn LED của Rạng Đông.
Kết quả đo đạc, tổng hợp, so sánhtính toánhệ thống chiếu sáng đường ngõ xóm tổ 22a và 28 phường Cam Giátrước và sau khi thay thế đèn LED30W,cho thấy:
Về chất lượng hệ thống chiếu sáng( bảng 1): Độ rọi trung bình mặt đường sau khi thay đèn đường LED 30W đạt 7,6 lux,tăng 2 lần so với hệ thống chiếu sáng cũ dùng đèn CFL 40W và đáp ứng yêu cầu của quy chuẩn Việt Nam hiện hành QCVN 07-7:2016. Tiết kiệm 25% điện năng tiêu thụ.
Bảng 1: Chất lượng hệ thống chiếu sáng đường ngõ xóm tổ 22a và 28 trước và sau khi thay thế đèn LED
| Tiêu chí | Trước khi thay đèn LED | Sau khi thay đèn LED | QCVN 07-7: 2016 | So với hệ thống cũ |
| Tổng công suất lắp đặt (kW) | 2,00 | 1,50 | Tiết kiệm 25% điện năng tiêu thụ | |
| Tổng công suất tiêu thụ trong 1 ngày (11h/ngày) (kWh) | 22,00 | 16,50 | — | |
| Độ rọi trung bình (lux) | 3,0 | 7,6 | 5 ÷ 10 | Độ rọi cao hơn 2 lần.
Đạt tiêu chuẩn |
| Độ rọi thấp nhất Emin (lux) | 1 | 3 | — | |
| Độ đồng đều Uo | 0,28 | 0,29 | N/A | Độ đồng đều tương đương |
Dưới đây là hình ảnh về hệ thống đèn, độ sáng mặt đường trước và sau khi thay thế đèn CFL40W bằng đèn đường LED 30W của Rạng Đông.
 |
 |
 |
Hình 1. Hình ảnh hệ thống chiếu sáng ngõ xóm trước và sau khi thay đèn LED
Là những người được thụ hưởng hệ thống chiếu sáng khu vực ngõ xóm, chị Nguyễn Thị Dương ở xóm 1 tổ 22a, Phường Cam Gía cho biết: “ Từ ngày thay thế đến giờ, đèn chiếu sáng ổn định, không giống đèn cũ, điện yếu là bị nhấp nháy. Ánh sáng trắng, rõ, người già, trẻ con ít bị tai nạn, va chạm như trước”, Còn bác Hoàng Văn Thắng, Cựu chiến binh ở Tổ 28, phường Cam Gía thì hồ hởi “ Tốt, đèn LED các đồng chí lắp sáng rõ hơn đèn cũ nhiều, đèn sáng đều tai nạn giao thông, tệ nạn tụ tập ở đây giảm hẳn, chúng tôi đề nghị Nhà nước nên thay thế toàn bộ, người dân chúng tôi sẵn sàng cùng đóng góp với địa phương để làm sao có đèn chiếu sáng tốt, an toàn và ít bị sửa chữa”
Về giảm lượng khí phát thải CO2: Kết quả tính toán, kiểm toán tiết kiệm năng lượng và ước tính lượng giảm khí phát thải CO2nhờ thay thế đèn đường LED tại ngõ xóm tổ 22 và 28 phường Cam Giá TP. Thái Nguyên được thể hiện trong bảng 3.
Bảng 3. Tổng lượng tiết kiệm điện năng và giảm CO2
| Phương án Chỉ tiêu |
Đèn LED CSD 30W | Đèn Compact
40W + Chao |
Ghi chú | |
| Số lượng đèn | Bộ | 50 | 50 | |
| Công suất tiêu thụ mỗi đèn | W | 30 | 40 | Hiệu quả tiết kiệm 25% điện năng |
| Tổng công suất tiêu thụ | kW | 1,5 | 2,0 | |
| Tổng công suất tiết kiệm được | kW | 0,5 | Tiết kiệm được 0,5 kW | |
| Tổng điện năng tiết kiệm 1 năm bằng: (0,5 kW x 11h/ngày x 360ngày/năm) | kW | 1980 | Trong 1 năm tiết kiệm được 1980 kWh | |
| Tổng điện năng tiết kiệm trong suốt vòng đời của đèn là 7.6 năm ( 30000h ) | 15 048 | Tổng điện năng tiết kiệm được
15 048 kWh = 15,048 MWh |
||
| Tổng lượng khí thải CO2 giảm được | tấn | (Tổng lượng điện tiết kiệm) x (0.8154 tấn CO2/ 1MWh) | ||
| 12,27 | tấn | |||
Kết quả cho thấy: Theo suốt vòng đời của đèn đường LED là 30000h tương đương 7,6 năm sẽ tiết kiệm được lượng điện năng là 15,048 MWh. Tổng lượng khí phát thải CO2 giảm được suốt thời gian sử dụng đèn là 12,27 tấn.
Hạn chế:Các chuyên gia cho biết, độ đồng đều ánh sáng của hệ thống trong cả hai trường hợp trước và sau khi thay thế đèn LED đều không đạt yêu cầu của quy chuẩn Việt Nam hiện hành: do khoảng cách bố trí giữa các đèn quá lớn tới 40÷50m, hơn nữa lại có nhiều cây xanh có tán rộng che khuất đèn.
Phương án khắc phục:Nhằm tăng chất lượng, hiệu quả khi chuyển sang sử dụng đèn LED,các chuyên gia tư vấn: giai đoạn tiếp và Dự án mới, để tăng độ đồng đều cần bố trí khoảng cách giữa các đèn khoảng 30÷35m, cắt tỉa bớt những cây xanh có tán ngả nhiều về phía lòng đường; đấu đèn vào mạng điện cung cấp 3 pha của thành phố và các thiết bị sử dụng. Đồng thời chuyên gia Tư vấn đã tính toán mô phỏng các thông số hệ thống chiếu sáng đường ngõ xóm tại tổ 22a và tổ 28.(Kết quả dự tính ở bảng 4 sau).
Bảng 4: Kết quả tính toán hiệu quả tiết kiệm điện năng của hệ thống chiếu sáng tại mỗi đường ngõ xóm tổ 22a và tổ 28 phường Cam Giá thiết kế mới
| Phương án Chỉ tiêu |
Đèn LED CSD 30W | Đèn CFL40W cần thiết | Ghi chú | |
| Số lượng đèn | Bộ | 30 | 50 | |
| Công suất tiêu thụ mỗi đèn | W | 30 | 40 | |
| Tổng công suất tiêu thụ | kW | 0,9 | 2,0 | Tiết kiệm 55% điện năng |
| Tổng công suất tiết kiệm được | kW | 1,1 | Tiết kiệm được 1,1 kW | |
| Tổng điện năng tiết kiệm 1 năm bằng: (0,5 kW x 11h/ngày x 360ngày/năm) | kW | 4356 | Trong 1 năm tiết kiệm được 4356 kWh | |
| Tổng điện năng tiết kiệm trong suốt vòng đời của đèn là 7.6 năm ( 30000h ) | 33105,6 | Tổng điện năng tiết kiệm được
33105,6 kWh = 33,1056 MWh |
||
| Tổng lượng khí thải CO2 giảm được | tấn | (Tổng lượng điện tiết kiệm) x (0.8154 tấn CO2/ 1MWh) | ||
| 26,99 | Gần 27 tấn | |||
Kết quả tính toán sơ bộ,khi thực hiện phương án thiết kế mới sử dụng đèn LED chiếu sáng đường D SCD02L/30W của Công ty Rạng Đông so với hệ thống chiếu sáng bằng đèn compact CFL 40W nếu bảo đảm độ rọi tương đương là 8 lux cho thấy: Tổng điện năng tiết kiệm được của dự án trình diễn số 1 bằng: 33,1056 x 2 = 62,212 kWh. Ước tính tổng lượng khí thải CO2 giảm được bằng: 26,99 x 2 = 53,98 tấn.
Dự án trình diễn số 2:Thay thế đèn HPS 150W bằng đèn đường LED 120W hệ thống chiếu sáng đường Trịnh Bá, phường Cam Giá TP. Thái Nguyên.
Hệ thống chiếu sáng đường Trịnh Bá có tổng chiều dài 1500m, chiều rộng lòng đường 6,5-7m, chất liệu mặt đường bê tông, tình trạng hai bên đường có nhà dân và cây cối. Hệ thống chiếu sáng sử dụng 30 bóng đèn sodium HPS 150W có chao chụp, chiếu sáng một phía, độ cao treo đèn 7m – 8m, khoảng cách giữa các cột đèn 50m, điện áp cung cấp 220V.Do kinh phí hạn hẹp, chủ đầu tư đề nghị Dự án chỉ thay thế và lắp mới: 30 đèn D CSD02L/120W do Rạng Đông cung cấp, còn tận dụng toàn bộ hệ thống dây cột cũ.
Hình ảnh về hệ thống đèn, độ sáng mặt đường trước và sau khi thay thế.
 |
 |
 |
Hình 2: Hình ảnh hệ thống chiếu sáng đường trước và sau khi thay đèn HPS150W bằng đèn đường LED 120W của Rạng Đông.
Kết quả đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sáng đường Trịnh Bá trước và sau khi thay thế đèn LED, thể hiện trong bảng 5 sau.
Bảng 5. Kết quả đánh giá chất lượng hệ thống chiếu sángđường Trịnh Bá
| Tiêu chí | Hiện trạng | Thay đèn LED | Tiêu chuẩn | Đánh giá |
| Tổng công suất lắp đặt (kW) | 5, 25 | 3,6 | Tiết kiệm 31% điện năng tiêu thụ | |
| Tổng công suất tiêu thụ 1 ngày (11h/ngày) kWh | 57,75 | 27 | — | |
| Độ chói tb (cd/m2) | 0,47 |
1,52 |
1,5 |
Độ chói tb tăng 3 lần so hiện trạng
Đạt tiêu chuẩn |
| Độ đồng đều chói chung (Uo) | — | 0,28 | 0,4 | Khoảng cách 2 cột 50m |
| Độ đồng đều chói dọc (Ul) | — | 0,32 | 0,6 | |
| Chỉ số hoàn màu | 20 | 80 | — | Cao hơn, giúp tăng khả năng nhận diện vật trên đường |
Kết quả đo đạc, tính toán cho thấy: Độ chói trung bình mặt đường sau khi thay đèn đường LED 120W đạt 1,52 cd/m2 tăng 3 lần so với hệ thống chiếu sáng cũ dùng đèn HPS 150W,đáp ứng yêu cầu của quy chuẩn Việt Nam hiện hành. Tiết kiệm 31% điện năng tiêu thụ, đồng thời có chỉ số hoàn màu cao hơn, giúp tăng khả năng nhận diện vật trên đường.
Giảm lượng khí phát thải CO2từ việc thay thế đèn HPS 150W bằng đèn đường LED 120W
Kết quả tính toán kiểm toán tiết kiệm năng lượng và ước tính lượng giảm khí phát thải CO2 được thể hiện trong bảng 6 sau.
Bảng 6. Tổng lượng tiết kiệm điện năng và giảm CO2 nhờ thay thế đèn đường LED tại đường Trịnh Bá phường Cam Giá TP. Thái Nguyên
| Phương án Chỉ tiêu |
Đèn LED CSD 120W | Đèn HPS 150W + ballast | Ghi chú | |
| Số lượng đèn | Bộ | 30 | 30 | |
| Công suất tiêu thụ mỗi đèn | W | 120 | 175 | Hiệu quả tiết kiệm 31% điện năng |
| Tổng công suất tiêu thụ | kW | 3,6 | 5,25 | |
| Tổng công suất tiết kiệm được | kW | 1,65 | Tiết kiệm được 1,65 kW | |
| Tổng điện năng tiết kiệm 1 năm bằng: (1,65 kW x 11h/ngày x 360ngày/năm) | kW | 6534 | Trong 1 năm tiết kiệm được 6534 kWh | |
| Tổng điện năng tiết kiệm trong suốt vòng đời của đèn là 12.5 năm (50000h) | 81675 | Tổng điện năng tiết kiệm được
81675 kWh = 81,675 MWh |
||
| Tổng lượng khí thải CO2 giảm được | tấn | (Tổng lượng điện tiết kiệm) x (0.8154 tấn CO2/ 1MWh) | ||
| 66,58 | tấn | |||
Số liệu trên cho thấy: Theo suốt vòng đời của đèn đường LED Rạng Đông D CSD02L/120W là 50000h tương đương 12.5 năm sẽ tiết kiệm được lượng điện năng là 81,675 MWh.Tổng lượng khí phát thải CO2 giảm được suốt thời gian sử dụng đèn là 66,58 tấn.
Hạn chế: Tuy nhiên, độ đồng đều chung độ chói trên mặt đường sau khi thay thế đèn LED trong cả hai trường hợp trước và sau khi thay đèn LED đều không đạt tiêu chuẩn do khoảng cách bố trí giữa các đèn quá lớn tới 50m, hơn nữa lại có nhiều cây xanh có tán rộng che khuất đèn.
Phương án khắc phục
Chuyên gia tư vấn của Dự án đã đề xuất phương án mới giai đoạn tiếp và Dự án mới, nhằm tăng chất lượng, hiệu quả khi chuyển sang sử dụng đèn LED.Theo phương án thiết kế mới hoàn chỉnh bằng đèn đường LED 30W cần: tăng độ đồng đều cần bố trí khoảng cách giữa các đèn khoảng 30÷35m, cắt tỉa bớt những cây xanh có tán ngả nhiều về phía lòng đường; đấu đèn vào mạng điện cung cấp 3 pha của thành phố và các thiết bị sử dụng. Đồng thời chuyên gia Tư vấn đã tính toán mô phỏng các thông số hệ thống chiếu sáng đường ngõ xóm tại tổ 22a và tổ 28 được thể hiện ở bảng 7 sau
Bảng 7: Tổng hợp kết quả mô phỏng thông số chiếu sáng đường Trịnh Bá
| Tiêu chí | Kết quả | QCVN 07-7: 2016 | Đánh giá |
| Số đèn LED | 42 | ||
| Công suất mỗi đèn (W) | 120 | ||
| Tổng công suất lắp đặt (kW) | 3,6 | ||
| Độ chói tb (cd/m2) |
1,59 |
1,5 |
Đạt tiêu chuẩn |
| Độ đồng đều chói chung (Uo) | 0,51 | 0,4 | Đạt tiêu chuẩn |
| Độ đồng đều chói dọc (Ul) | 0,77 | 0,6 | |
| Chỉ số hoàn màu | 80 | — | Cao hơn, giúp tăng khả năng nhận diện vật trên đường |
Để đánh giá hiệu quả tiết kiệm điện của hệ thống chiếu sáng LED so với hệ thống chiếu sáng bằng đèn HPS ta phải so sánh trên cơ sở cùng bảo đảm độ rọi theo tiêu chuẩn.Theo phương án mới, hiện tại hệ thống đèn HPS 150W chỉ bảo đảm tổng lượng quang thông hữu ích bẳng 0,55 của hệ thống đèn LED 150W theo thiết kế mới. Để bảo đảm độ rọi tương đương như đèn LED cần sử dụng 54 đèn HPS 150W, tăng gần gấp đôi số lượng đèn HPS 150W hiện tại sử dụng tại đường Trịnh Bá địa điểm trình diễn của dự án. Có nghĩa cần tăng gấp đôi số cột đèn hoặc bố trí trên mỗi cột loại đèn HPS có công suất 250W, tổng công suất tiêu thụ của hệ thống đèn sẽ là 9,4 kW.
Kết quả tính toán sơ bộ tiết kiệm điện năng và ước tính lượng giảm phát thải khí CO2 của hệ thống chiếu sáng bằng đèn đường LED tại đường Trịnh Bá, phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên được thể hiện trong bảng 8 sau.
Bảng 8: Kết quả tính toán hiệu quả tiết kiệm điện năng của hệ thống chiếu sáng tại đường Trịnh Bá, phường Cam Giá theo thiết kế mới
| Phương án Chỉ tiêu |
Đèn LED CSD 30W | Đèn HPS 150W cần thiết | Ghi chú | |
| Số lượng đèn | Bộ | 42 | 54 | |
| Công suất tiêu thụ mỗi đèn | W | 120 | 175 | Hiệu quả tiết kiệm 31% điện năng |
| Tổng công suất tiêu thụ | kW | 5,04 | 9,4 | 63% ( đã tính tới chế độ Dimming của đèn LED còn 50% trong 7h từ 22h-6h sáng hôm sau ) |
| Tổng công suất tiêu thụ trong 1 ngày (sử dụng 11h/ đêm) | kWh | 37,8 | 104 | |
| Tổng công suất tiết kiệm được trong 1 ngày | kWh | 66,2 | Trong 1 ngày tiết kiệm được 66,2 kWh | |
| Tổng điện năng tiết kiệm trong một năm | kWh | 24 163 | Trong một năm tiết kiệm được 24 163 kWh | |
| Tổng điện năng tiết kiệm trong suốt vòng đời của đèn là 12,5 năm (50000h) | kWh | 302 037,5 kWh | Tổng điện năng tiết kiệm được
302 037,5 kWh = 302 MWh |
|
| Tổng lượng khí thải CO2 giảm được | tấn | (Tổng lượng điện tiết kiệm) x (0.8154 tấn CO2/ 1MWh) | ||
| 246,28 | tấn | |||
Kết quảbảng 8 cho thấy:Nếu thực hiện dự án trình diễn số 2 tại đường Trịnh Bá, phường Cam Giá theo phương án thiết kế mới, tổng điện năng tiết kiệm được trong suốt vòng đời của đèn LED là 302 MWh gấp gần 4 lần hiện tại, tổng lượng khí CO2 ước tính giảm được là 246,28 tấn và giảm gấp gần 4 lần so với phương án đã triển khai.
Hiệu quả từ dự án trình diễn
Kết quả thu được từ các dự án trình diễn chiếu sáng LED cho ngõ xóm, đường phố tại tại tổ 22a , tổ 28 vàđường Trịnh Bá, phường Cam Gía, TP Thái Nguyên cho thấy:Đèn LED chiếu sáng đường D SCD02L/30W, D SCD02L/120W, đèn LED chiếu sángngõ, xóm D SCD02L/30Wcủa Công ty CP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông sản xuất có chất lượng đáp ứng các tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành đối với sản phẩm chiếu sáng LED các yêu cầu về an toàn và yêu cầu về tính năng. Bảo đảm được độ rọi ngang trung bình 8 lux trên mặt đường; độ chói trung bình trên mặt đường lớn hơn 1,5 cd/m2, lớn gấp hơn 3 lần độ chói do đèn sodium cao áp HPS 150W, đều đáp ứng yêu cầu của quy chuẩn Việt Nam hiện hành QCVN 07-7:2016 và lớn gấp hơn 2 lần độ rọi do đèn compact CFL 40W được thay thế chỉ đạt 3 lux. Đèn đường LED 30W thay thế cho đèn compact CFL 40W tiết kiệm 55% điện năng, giảm được là 54 tấn lượng khí phát thải CO2. Đèn đường LED 120W thay thế cho đèn sodium cao áp HPS150W tại đường Trịnh Bá, Thái Nguyên tiết kiệm 63% điện năng, ước tính lượng khí phát thải giảm được là 246 tấn CO2.
Đánh giá về tác động của Dự án trình diễn chiếu sáng trên địa phương, ông Trần Văn Bình, Chủ tịch UBND phường Cam Gía, TP Thái Nguyên bày tỏ: “Chính quyền và nhân dân phường rất vui mừng khi được Dự án chọn địa phương làm nơi trình diễn, Hệ thống chiếu sáng ngõ xóm, đường phố Trịnh Bá chiếu sáng hiện đại, hệ thống đã giúp cho người dân được hưởng thụ chất lượng ánh sáng đẹp, văn minh, ổn định, giảm thiểu tai nạn giao thông, góp phần tăng cường bảo đảm an ninh của địa phương. Tuy nhiên, nếu được làm từ đầu, đồng bộ, chắc chắn sẽ tốt hơn không chỉ chất lượng chiếu sáng đẹp mà sẽ khuyến khích người dân đầu tư kinh doanh dịch vụ, giúp Nhà nước, người dân tiết kiệm năng lượng điện, giảm lượng khí CO2 phát thải ra môi trường. Bà con các khu vực khác trong phường, mong muốn mô hình này được nhân rộng ra toàn phường, người dân và địa phương chúng tôi sẵn sàng cùng tham gia đầu tư để được thụ hưởng hệ thống chiếu sáng LED hiện đại này,…..”
Trần Quang
