Giải pháp chiếu sáng đường phố tiết kiệm điện: 3 hướng làm hiệu quả nhất hiện nay

Giải pháp chiếu sáng đường phố tiết kiệm điện tối ưu nhất hiện nay là chuyển đổi sang đèn LED hiệu suất cao kết hợp với hệ thống điều khiển thông minh (IoT/CMS). Giải pháp toàn diện này giúp các đô thị giảm từ 40% đến hơn 70% lượng điện năng tiêu thụ so với hệ thống đèn cao áp truyền thống (HPS, Metal Halide), đồng thời tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo trì.

Dưới đây là các giải pháp cốt lõi đang được áp dụng rộng rãi tại các đô thị thông minh:

1. Chuyển đổi sang sử dụng đèn đường LED

Đây là bước mang lại mức tiết kiệm lớn nhất và nhanh nhất. Với phần lớn dự án cải tạo mà HA LEDCO tham gia, chủ đầu tư thường bắt đầu từ việc thay nguồn sáng, sau đó mới tính đến điều khiển thông minh.

1.1. Thay thế đèn truyền thống bằng đèn đường LED

Chuyển từ đèn cao áp sodium (HPS) hoặc đèn metal halide sang đèn LED đường phố giúp tiết kiệm từ 50% đến 70% điện năng, đồng thời có tuổi thọ cao và độ bền tốt hơn.

Lý do nằm ở cách hai loại đèn phát sáng. Đèn cao áp phát sáng ra mọi hướng, một phần lớn ánh sáng bị hắt lên trời hoặc vào tường nhà, phải dùng chóa phản xạ để gom lại nên hao hụt nhiều. Đèn LED có thấu kính phân bố ánh sáng riêng, đưa ánh sáng xuống đúng mặt đường cần chiếu. Cùng một mức độ rọi trên mặt đường, đèn LED cần công suất thấp hơn rõ rệt.

Ngoài ra, đèn cao áp cần vài phút khởi động mới đạt độ sáng tối đa và gần như không điều chỉnh được độ sáng. Đèn LED sáng ngay khi bật và có thể giảm công suất theo nhu cầu. Đây là nền tảng để triển khai các giải pháp điều khiển ở phần 2.

Ví dụ tính nhanh mức tiết kiệm (số liệu minh họa):

Giả sử một tuyến đường thay bộ đèn cao áp 250W bằng bộ đèn LED 120W, đèn hoạt động 12 giờ mỗi đêm:

• Điện năng tiết kiệm mỗi bộ đèn: (250W - 120W) x 12 giờ x 365 ngày = khoảng 569 kWh/năm
• Với tuyến đường 100 bộ đèn: khoảng 56.900 kWh/năm

Con số trên chưa tính phần điện năng hao trên chấn lưu của đèn cao áp, nên mức tiết kiệm thực tế thường cao hơn. Lưu ý, công suất đèn LED thay thế không nên chọn theo cảm tính. Chúng tôi luôn tính lại bằng phần mềm thiết kế chiếu sáng dựa trên chiều cao cột, khoảng cách cột, bề rộng lòng đường để đảm bảo độ rọi và độ đồng đều đạt yêu cầu.

Về chi phí bảo trì, đèn cao áp phải thay bóng định kỳ, mỗi lần thay cần xe thang và nhân công. Đèn LED có tuổi thọ dài hơn nhiều lần nên số lần can thiệp giảm mạnh, đặc biệt có ý nghĩa với tuyến đường dài hoặc cột cao trên 10m.

1.2. Chọn đèn đạt chuẩn kỹ thuật TCVN 12666:2019

Lắp đặt các dòng đèn đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia về hiệu suất năng lượng cho đèn LED chiếu sáng đường phố là điều kiện bắt buộc nếu muốn tiết kiệm điện thật sự. TCVN 12666:2019, ban hành ngày 26/12/2019, quy định yêu cầu hiệu suất năng lượng cho đèn điện LED chiếu sáng đường và phố có công suất từ 20W trở lên, bao gồm cả bộ điều khiển nguồn lắp rời. Tiêu chuẩn này đặt ra mức hiệu suất sáng tối thiểu mà đèn phải đạt mới được lưu thông trên thị trường.

Khi duyệt hồ sơ vật tư, nhà thầu và chủ đầu tư nên kiểm tra 3 điểm:

• Hiệu suất sáng (lm/W) của cả bộ đèn, không phải của chip LED. Nhiều báo giá ghi hiệu suất chip rất cao nhưng hiệu suất bộ đèn thực tế thấp hơn đáng kể do hao hụt qua thấu kính, kính bảo vệ và nguồn.
• Biên bản thử nghiệm từ phòng thí nghiệm được công nhận, thể hiện đèn đạt mức hiệu suất theo TCVN 12666:2019.
• Driver hỗ trợ điều chỉnh độ sáng (dimming 1-10V, DALI hoặc có sẵn ổ cắm cho bộ điều khiển). Nếu dự kiến làm hệ thống thông minh, chọn sẵn loại driver này ngay từ đầu sẽ đỡ tốn chi phí thay thế về sau.

HALEDCO cung cấp đầy đủ hồ sơ kỹ thuật cho từng dòng [đèn đường LED] để chủ đầu tư dễ đối chiếu khi nghiệm thu.

2. Ứng dụng hệ thống chiếu sáng thông minh (IoT, CMS)

Nếu đèn LED giúp giảm công suất trên mỗi bộ đèn, thì hệ thống thông minh giúp giảm số giờ chạy ở công suất tối đa. Hai giải pháp này cộng dồn hiệu quả cho nhau.

2.1. Hệ thống điều khiển tập trung (CMS)

Hệ thống điều khiển tập trung (CMS) cho phép giám sát, quản lý và điều khiển toàn bộ hệ thống đèn từ xa qua trung tâm. Mỗi bộ đèn hoặc mỗi tủ điện được gắn bộ điều khiển có kết nối mạng, gửi dữ liệu về phần mềm quản lý.

Lợi ích thực tế mà đơn vị vận hành thấy rõ nhất:

• Biết ngay đèn nào hỏng, không cần chờ người dân phản ánh hay cử người đi kiểm tra từng tuyến
• Theo dõi điện năng tiêu thụ theo từng tuyến, từng tủ, phát hiện sớm rò điện hoặc đấu nối trái phép
• Thay đổi lịch bật tắt cho cả thành phố chỉ trong vài phút, ví dụ dịp lễ Tết hoặc khi có sự kiện

2.2. Điều khiển linh hoạt độ sáng theo khung giờ

Hệ thống có khả năng tăng, giảm cường độ sáng theo từng khung giờ hoặc từng cụm, từng đèn riêng biệt. Cách làm phổ biến nhất là giảm công suất vào nửa đêm khi lượng phương tiện giao thông giảm.

Ví dụ một kịch bản dimming thường dùng (số liệu minh họa):

So với chạy 100% suốt 12 giờ (1.440 Wh), kịch bản này giảm thêm khoảng 29% điện năng trên chính bộ đèn LED. Mức tiết kiệm cụ thể phụ thuộc vào kịch bản giảm sáng mà mỗi địa phương lựa chọn và lưu lượng giao thông của từng tuyến.

2.3. Tích hợp cảm biến

Sử dụng cảm biến ánh sáng, cảm biến ngày đêm hoặc cảm biến chuyển động để tự động bật tắt và điều chỉnh độ sáng phù hợp với điều kiện thực tế bên ngoài.

• Cảm biến ánh sáng, cảm biến ngày đêm: bật đèn theo độ sáng thực tế thay vì giờ cố định. Những ngày trời âm u, đèn bật sớm hơn để đảm bảo an toàn. Ngày trời sáng lâu, đèn bật muộn hơn, tránh lãng phí.
• Cảm biến chuyển động: phù hợp đường nội bộ khu công nghiệp, đường ven công viên, đường nông thôn. Đèn duy trì mức sáng thấp, khi có người hoặc xe đi qua thì tăng lên mức sáng đầy đủ.

Với tuyến đường trục chính có lưu lượng xe lớn, chúng tôi không khuyến nghị dùng cảm biến chuyển động vì đèn sẽ tăng giảm liên tục, gây khó chịu cho người lái xe. Lập lịch theo khung giờ là lựa chọn ổn định hơn.

3. Tối ưu hóa phương án vận hành và phân vùng

Phần này không đòi hỏi đầu tư thiết bị lớn, chủ yếu là điều chỉnh cách vận hành. Với nhiều địa phương còn hạn chế ngân sách, đây là cách tiết kiệm điện có thể làm ngay.

3.1. Lập lịch và phân vùng chiếu sáng

Chia nhỏ các tuyến đường thành nhiều vùng để hẹn giờ bật tắt hoặc điều chỉnh mức sáng theo lưu lượng giao thông thực tế của từng khu vực. Cách phân vùng thường dựa trên tính chất sử dụng:

• Trục chính, nút giao lớn: giữ mức sáng cao trong khung giờ đông xe, chỉ giảm sáng sau nửa đêm
• Đường khu dân cư: có thể giảm sáng sớm hơn sau 22h
• Đường nội bộ khu công nghiệp: lập lịch theo ca làm việc của nhà máy, giữ đủ sáng vào giờ tan ca
• Công viên, quảng trường: giảm sáng sâu hoặc tắt một phần sau giờ hoạt động

Nếu chưa có hệ thống CMS, việc phân vùng vẫn thực hiện được ở cấp tủ điện bằng đồng hồ hẹn giờ cho từng lộ. Mức linh hoạt thấp hơn nhưng chi phí đầu tư rất nhỏ.

3.2. Cắt giảm số lượng bóng, làn chiếu sáng hợp lý

Có thể cắt giảm bớt số bóng hoặc tắt bớt một phần bóng ở các dải phân cách, các tuyến đường có từ 3 làn đèn trở lên, nhưng vẫn phải đảm bảo đúng mức độ rọi và tiêu chuẩn chiếu sáng đô thị tối thiểu.

Kinh nghiệm của chúng tôi: không nên tắt đèn kiểu cách cột một cách cơ học. Khi tắt xen kẽ, mặt đường xuất hiện các vùng sáng tối nối tiếp nhau, người lái xe dễ bị mỏi mắt và khó nhận ra chướng ngại vật trong vùng tối. Cách làm đúng là tính toán lại độ rọi và độ đồng đều với phương án đèn còn lại trước khi cắt giảm. Nếu kết quả không đạt, nên chuyển sang giảm công suất đồng đều toàn tuyến thay vì tắt bớt đèn.

Tiết kiệm điện cho hệ thống chiếu sáng đường phố hiệu quả nhất khi làm đồng thời cả ba hướng: thay sang đèn LED đạt chuẩn TCVN 12666:2019, áp dụng điều khiển thông minh để giảm sáng theo giờ, và tổ chức lại phương án vận hành theo từng vùng. Thứ tự ưu tiên chúng tôi khuyến nghị là thay đèn LED có driver hỗ trợ dimming trước, sau đó mở rộng sang hệ thống điều khiển khi có ngân sách.

HALEDCO hỗ trợ khảo sát hiện trạng, tính toán thiết kế chiếu sáng và đề xuất phương án cải tạo phù hợp cho từng tuyến đường. Liên hệ hotline 0332599699 để nhận tư vấn cho dự án của bạn.