太陽能LED路燈之經濟分析 2008年能源與科技論壇暨研討會 黃秉鈞 吳民聖 黃煥翔 陳俊瑋 湯鈞汶 國立台灣大學新能源中心 黃秉鈞 吳民聖 黃煥翔 陳俊瑋 湯鈞汶 國立台灣大學新能源中心 LED較傳統鈉燈能省下50%以上的電力，而其相較於傳統水銀燈更能省下約75%的電力 市電LED系統與太陽能LED系統應用於偏遠地區的經濟分析，其回本時間分別為1.2與3.3年 成本回收時間分析表 道路距離(km) 10 總燈具數目 667 於道路二邊皆設置燈具，各燈桿相距30m 照明系統型式 LED市電系統 水銀燈市電系統 LED太陽能系統 單盞燈具輸入功率, W 100 400 總能源消耗, kW 77 267 67 總安裝成本, USD 2,248,335 1,881,622 3,090,982 維修和燈具置換成本 年維修成本, $/yr 3% 47,450 55,249 72,735 燈具置換年限, yr 10 2 燈具置換成本, $/yr 36,667 年節約之維修和置換成本, $/yr 44,465 - 19,181 總成本/effectiveness 節約電量, kW 190 照明時數, hr/day 12 電力價格, $/kWh 0.3 (固定價格) (於偏遠地區，如島嶼) 年節約電量, kWh/yr 832,368 1,168,000 年節約電量所省下的電費, $/yr 249,710 350,400 比水銀燈市電系統高出之成本, $ 366,713 基準 1,209,360 回收時間(LED高出的成本/ 總年節約電費), yr 1.2 3.3 使用LED照明所得的其他益處 CO2 排放減少量, kg/yr 549,363 770,880 能源節約分析 LED之初期能源效率與傳統燈具比較 鈉燈 LED 水銀燈 1. 燈泡發光效率,η_L(lm/W) 120 72 65 2.燈具效率,η_F=η_2×η_p 0.595 0.72 -二次光學效率,η_2 0.7 0.85 -電源供應器轉換效率η_p 3.目標物照明效率, η_R 0.4 4.整體燈具初期效率, e_o=η_L ×η_ F×η_ R(lm/W) 28.6 44.2 15.5 -燈具單位功率所能產生的流明數, p_o=1/e_o(W/lm) 0.035 0.023 0.065 能源節約比=[p_o(HID)-p_o(LED)]/p_o(HID) - 35.4% 65.0% 考慮壽命後之燈具使用效率 5. 燈具總修係數, Cm 0.8 6.於生命週期中燈具之照度衰減率,η_D -生命週期, yr 3 10 -生命週期中之平均照度衰減率, η_Da=η_D+(1-η_D)/2 7.生命週期中之照明效率 e_LCYC=e_o×Cm×η_Da(lm/W) 14.0 30.1 7.6 -生命週期中之平均照度衰減率除上目標物照度, p_e=1/e_LCYC(W/lm) 0.071 0.033 0.132 總生命週期節約之能量=[p_e(HID)-p_e(LED)]/p_e(HID) 53.5% 74.8% 利用軟體分析可得，LED燈具能附合北美照明協會的照明標準，並由於LED 具指向性，能夠大量減少光源照射於道路之外的損失，增加照明效率 IESNA Standard Maximum illuminance (LUX) 57.7 - Minimum illuminance (LUX) 7.9 Average (LUX) 24.8 >12 Uniformity (avg/min) 3.0 <3 Uniformity (max/min) 7.3 Light loss(%) 14.5 LED luminaire Installation Input power (W) 135 Pole spacing (m) 35 Total illuminance (Lumen) 8,000 Lamp height (m) 10 150W/ 9,000 Lm LED 利用太空科技-迴路式熱管(Loop Heat Pipe)設計之LED燈具，能夠良好解決LED燈具之散熱問題 經20個月測試後，LED燈具並無明顯的光衰情況，證實迴路式熱管能有效解決LED燈具的散熱問題 100W/ 5,900 Lm LED B.J. Huang, Min-Sheng Wu, H.H. Huang, and J.W. Chen New Energy Center, Department of Mechanical Engineering National Taiwan University, Taipei, Taiwan Tel: +886-2-23621916 Fax: +886-2-23640549 e-mail: bjhuang@seed.net.tw