7 Сентября 2015

Освещение светодиодами в России и мировые тенденции рынка светодиодов

Утверждается, что у России есть возможность технического прорыва, качественного скачка в светотехнической отрасли, основанного на запуске заводов по массовому производству сверхъярких белых светодиодов мирового уровня. При этом одна из ведущих ролей в этом процессе принадлежит компании «Оптоган», при создании которой были учтены все жизненно важные принципы развития освещения светодиодами.

Затраты природных ресурсов и энергии на удовлетворение потребности людей в качественном освещении огромны. Обозначив основной проблемой всех ламп без исключения ограниченный срок их службы (по статистике, в мире ежедневно перегорает более 2 млн. электроламп), издержки по оплате электроэнергии можно приравнять к затратам по замене отслуживших свой срок источников света (ИС) и обслуживанию светильников. Поэтому в плане глобального уменьшения затрат на освещение важна не только экономичность, но и долговечность используемых ламп. Лучше всего данным требованиям удовлетворяют светодиоды (СД), имеющие световую отдачу, стремящуюся к теоретическому пределу, и ресурс работы, достигающий десятков лет. Недостаточный масштаб применения компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) в России позволяет говорить о развитии светодиодных технологий и о прямом переходе страны к полупроводниковым ИС (ПИС), минуя этап ртутных энергосберегающих ламп. Именно, такие технологии разрабатывает и внедряет ЗАО «Оптоган» при поддержке государственных и частных инвестиций.

Светотехника сейчас переживает очередную революцию, связанную с появлением таких ПИС как СД. По прогнозам специалистов, составить конкуренцию освещению светодиодами (ОС СД) производителям других ИС будет затруднительно. Прошло время лучины, восковых и парафиновых свечей, масляных ламп и газовых светильников, лампочек накаливания, ртутных и натриевых ламп, ксеноновых фар – пришло время ПИС. События развиваются крайне стремительно, и, стартовав с миниатюрных фонариков, а также заднего освещения клавиш и дисплеев сотовых телефонов, белые СД завоевали рынок жидкокристаллических мониторов и телевизоров, заметно потеснив применявшиеся там электролюминесцентные ИС. Сегодня на повестке дня стоит обычное освещение, где пока повсеместному переходу на ПИС мешает исключительно ценовой барьер. Практически все основные технические проблемы, связанные с изготовлением белых СД, сегодня решены. Широкими шагами идёт наращивание производственных мощностей, что в скором времени приведёт к заметному снижению цены килолюмена светового потока светильников с СД.

Структура рынка освещения в России.

Совокупные расходы электроэнергии на освещение в России составляют 135 млрд. кВтч в год, а пиковая мощность, потребляемая для освещения, достигает 50 ГВт. Это огромный резерв повышения энерговооружённости отечественной промышленности, поскольку сэкономленнуюна освещении электроэнергию можно направить на производственные и транспортные нужды. Появление КЛЛ повысило доступность и приемлемость освещения люминесцентными лампами (ЛЛ) для большинства потребителей, сделав значимой государственной проблемой утилизацию отработавших ЛЛ. Важнейшей потребительской характеристикой таких ламп стала их взаимозаменяемость с традиционными лампами накаливания. Выпуск их в форм-факторе привычной «лампочки» оказался существенным конкурентным преимуществом. Использование электронных ПРА привело к плавному пуску и устранению пульсации светового потока, а новые классы люминофоров существенно улучшили спектральный состав излучаемого света и разнообразие доступных цветовых температур. Совокупность всех этих факторов, не смотря на большую, чем у ламп накаливания, цену, привела к взрывному росту потребления ЛЛ в быту.

У светодиодных ИС есть все шансы быстро вытеснить с рынка освещения не только лампы накаливания, но и разнообразные ртутные ЛЛ (рис. 1). Для этого необходимо соблюдение как минимум трёх условий – наличия на прилавках разнообразной светодиодной продукции, ощутимо большего срока её службы и квалифицированного разъяснения причины того уровня экономии электроэнергии, к которому приводит переход на ОС СД.

Акцент на отсутствие сложностей с утилизацией и безопасность использования будет играть положительную роль при принятии решения о покупке светодиодных ламп для домашнего использования, а для коммунальных служб, офисного и промышленного применения этот фактор может иметь важнейшее значение, что склонит чашу весов в сторону ОС СД. Достаточно высокий стартовый уровень цен на светильники с СД, скорее всего, будет играть роль регулятора спроса приводящего в соответствие имеющиеся мощности по выпуску светодиодных модулей с реальными потребностями населения в революционном продукте. Сохранение высокой цены на начальном этапе будет обусловлено не только себестоимостью, но и дефицитностью данного вида продукции. Поэтому оперативное развёртывание массового производства отечественных белых светодиодов крайне актуально.

Рис. 1. Прогноз динамики цен на лампы светодиодные (СДЛ), накаливания (ЛН) и компактные люминесцентные (КЛЛ) при одинаковом световом потоке.

Рис. 2. Структура мирового светодиодного рынка в 2009 г. (по данным маркетинговой компании Strategies Unlimited, США).

Маркетинговое исследование российского светотехнического рынка, проведённое в прошлом году компаниями «ТЕКАРТ» и Abarcade, показали, что доля новых поколений энергосберегающих ламп в структуре потребления крайне мала. Традиционное освещение люминесцентными лампами, в свою очередь, занимает значимую часть рынка (около 1/3). Потенциальная экономия от внедрения ОС СД при уже сегодняшнем уровне световой отдачи белых СД (110 лм/Вт) может составлять 500 млрд. руб. в год, а высвобождение более 40 ГВт подключаемых мощностей нетрудно сравнить с 20 блоками АЭС мощностью по 200 МВт каждый.

На освещение сегодня тратится более 14 % от производимой в стране электроэнергии. В мире этот показатель ещё выше – 19 %, поэтому, скорее всего, по мере наращивания производственных мощностей внедрение светодиодных технологий получит государственную поддержку и будет декларироваться как приоритетное направление энергосбережения. В России, по нашим данным, на оплату электроэнергии на освещение и обслуживание и замену отработавших ИС сегодня расходуется 600 млрд. руб. в год (50 % − оплата электроэнергии и 50 % − обслуживание и замена ИС). Потенциальная экономия от массового использовании СД может достигать 400 млрд. руб. в год (без учёта затрат на развёртывание производства и замену парка систем освещения). Производство СД не относится к числу энергоёмких и не создаёт значимой нагрузки на энергосистему страны, поэтому реальные цифры возможной экономии электроэнергии будут в основном зависеть от общего темпа развития систем освещения.

Сегодня большая часть производимых СД используется в сотовых телефонах и системах заднего освещения дисплеев, но ситуация обещает кардинально измениться в ближайшие годы. Постоянный рост световой отдачи белых СД, уже доходящей до 110–140 лм/Вт, сделали крайне перспективным переход на применение СД в бытовом и уличном освещении. При этом в 2009 г. доля освещения составила 12 % (против7 % в 2008 г.) в совокупном объёме рынка СД (рис. 2).

Рост объёма мирового рынка СД составляет 30–35 % в год и к 2014 г. он может превысить $20 млрд. Этот прирост будет вызван не только массовым проникновением СД в ЖК мониторы и телевизоры, но и переводом на ОС СД производственных и офисных помещений. Уже в ближайшие годы системы ОС СД (темп прироста – 45 % в год) обещают выйти на первое место по объёмам производства. Сегодня всего 2 % осветительных приборов выполнены с СД, а по прогнозу уже к 2011 г. светильники с СД будут занимать более 10 % объёма рынка светильников.

Оптоэлектроника. Есть ли шанс у России?

Сегодня для микроэлектроники неоспоримым фактом стало междуна- родное разделение труда, масштабность производства и жёсткая специализация. Это обусловлено резким падением цены изделия при росте объёма производства. Строительство нового завода, производящего в 10 раз больше микросхем памяти, обойдётся фирме всего в три раза дороже старого, а себестоимость чипа при этом падает в полтора-два раза. Этот принцип – ECONOMY of SCALE – применим к любому полупроводниковому производству и, принимая решение о строительстве завода светодиодов, надо мыслить масштабами как минимум страны, планируя занять существенную долю мирового рынка. В любом производстве есть свои ноу-хау, и оптоэлектроника в этом мало чем отличается от микроэлектроники. Но есть одно существенное экономико-технологическое отличие – производственная цепочка от изготовителя до потребителя предельно коротка, и потому светодиодный входной билет в область высокотехнологичного производства гораздо дешевле микропроцессорного, а объёмы доходов и рынков сопоставимы, а возможно и выше. Сегодня СД по световой отдаче и долговечности превосходят любые другие ИС. Ожидается, что стоимость светодиодных ламп, приходящих на смену лампам накаливания и ЛЛ, сравняется со стоимостью ЛЛ к 2014 г. из-за наращивания объёмов и совершенствования технологии производства СД.

В России остались люди, понимающие принципы эпитаксиального роста и физику работы приборов на основе гетероструктур. Прежде всего, это сотрудники и аспиранты ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН (Санкт-Петербург). Именно специалисты, обу ченные в ФТИ, развернули в Германии и США производство самых современных типов белых СД и лазеров на квантовых точках. Ими была основана компания «Оптоган», начавшая свою деятельность в Финляндии как немецко-финская компания Optogan Oy. Готовность её коллектива, владеющего всеми ключевыми технологиями, развернуть массовое производство СД в России была обусловлена в первую очередь интересом со стороны ГК РОСНАНО и сильных соинвесторов. Наличие работающего завода «Оптоган» в Германии и твёрдая позиция на рынке СД позволили поставить вопрос о серьёзном масштабировании производства.

Собственная запатентованная технология и бизнес-модель компании со дня её основания выстраиваются с целью максимально ускорить тенденцию снижения цены светодиодного люмена. Использование в системах освещения светодиодов собственного изготовления с характеристиками и качеством мирового уровня делает реальным сохранение у данного предприятия лидирующих позиций на долгие годы. Сегодня достигнута световая отдача свыше 100 лм/Вт (с конкурентоспособной себестоимостью одного килолюмена) и вполне понятна дорожная карта перехода к 170–180 лм/Вт к 2014 г. Такое увеличение световой отдачи, снижение цены из-за наращивания объёмов производства и дальнейшего совершенствования технологии должны обеспечить динамичное развитие данной отрасли и быстрое расширение рынка светодиодных систем освещения.

Основные светотехнические характеристики СД определяются методами выращивания наногетероструктур. Сегодня здесь доминируют эпитаксия из металлоорганических соединений (MOCVD) и молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE), которые наукоёмки и трудны для пиратского копирования. Режим охраны ноу-хау, привычный для российских предприятий, и непрерывный научный поиск должны позволить сохранить долговременные конкурентные преимущества, возникшие благодаря успешному международному старту компании «Оптоган». Интернациональный менеджмент компании с опытом построения хайтековских производств, понимание бизнес-процессов и релевантности приоритетов, опыт создания и вывода на международные рынки (Америка, Европа, Азия) высокотехнологичной продукции (СД и полупроводниковые лазеры на квантовых точках) дают реальный шанс успешного освоения рынка светодиодов российскими производителями.

Уже сегодня, до запуска основного производства под Санкт-Петербургом, начато обучение будущих специалистов компании (договор между ГК РОСНАНО и АФТУ). Обу чение идёт с особым вниманием к бизнес-процессам, задействованным в высокотехнологичном производстве. Сильные акционеры, сочетание бизнес-интересов и политической воли построить нанотехнологичную и инновационную компанию говорит о реальности оптоэлектронного прорыва. У России есть реальный шанс совершить технологический рывок и максимальное внимание уделить внедрению именно ОС СД, избежав экологических трудностей, связанных. с массовым использованием ртутьсодержащих ламп. И что ещё более важно, есть возможность обеспечить внедрение действительно энергосберегающих технологий, существенно повышающих энерговооружённость нашей страны и её промышленности.

Меры государственной поддержки производства светодиодов.

ОС СД, безусловно, требует немалых капитальных вложений на этапе освоения массового производства и внедрения. В том, что массовое производство СД будет освоено основными игроками на рынке светотехнического оборудования, сегодня ни у кого не вызывает сомнения. При этом огромный интерес к данному производству проявляют предприятия КНР, где планируется к 2015 г. до 30 % внутреннего рынка освещения удовлетворять с помощью СД собственного производства. В столь жёсткой конкурентной борьбе государственная поддержка отечественных производителей и потребителей вполне оправдана. Причём в поддержке нуждается не только сектор реального производства, но и структуры, занимающиеся НИР и ОКР, ориентированные на дальнейшее развитие светодиодных технологий.

Решение о поддержке развёртывания в России массового производства светодиодов было принято в 2009 году и выразилось в создании ЗАО «Оптоган». Инвесторами и акционерами данного проекта стала не только ГК РОСНАНО, но и частные компании – группа «Онэксим» и ОАО «РИК». Строительство заводов с объё мом производства более миллиарда СД в год идёт полным ходом и должно быть завершено к 2012 г. Однако одних мероприятий по развёртыванию производства мало для успешной реализации государственной программы «Энергоэффективность и энергосбережение», необходим также целый ряд законодательных и организационных мер, направленных на стимулирование потребителей систем освещения и защиты покупателя от некачественной продукции.

Поскольку сроки работы и окупаемости систем ОС СД продолжительны, то ошибки, допущенные на этапе принятия решения о выборе постав-щика осветительных приборов с СД, скажутся только через несколько лет. Всё прояснится, когда проявится деградация люминофора или полупроводниковой гетероструктуры и снижение качества света станет заметно невооружённым глазом или когда откажут электронные блоки (драйверы), управляющие работой светодиодных ИС. Поэтому особое значение приобретает система сертификации светотехнической продукции и выдача гарантии качества на весь срок плановой эксплуатации осветительных приборов с СД.

На федеральном уровне должна осуществляться и информационная поддержка «светодиодной» модернизации систем освещения. Необходимы законодательные изменения и для стимулирования энергоэффективности в жилищном, административном и промышленном секторах, где существует огромный потенциал энергосбережения, но отсутствует правовая база для привлечения частных инвестиций и стимулирования энергосбережения. Для этого, кроме всего прочего, необходимо введение стандартов или «классов» эффективности систем освещения зданий и объектов, что упростит разработку и реализацию целевых программ по энергоэффективности и оценку реальности проводимых мероприятий по модернизации освещения.

Необходимо правовое, нормативное и экономическое стимулирование государственного сектора на внедрение инновационных решений по энергоэффективности. Уже сегодня, без какой либо государственной поддержки, многие банки готовы финансировать энергосберегающие проекты со сроком окупаемости 5–9 лет, поэтому формирование механизма кредитования и поиск форм возврата сэкономленных средств актуальны не только для частного, но и для государственного сектора потребления светотехнических услуг. Оправдано и привлечение государственных банков к программам кредитования и субсидирования инновационных проектов на льготных условиях. Необходимо формирование правовой и методической базы использования сэкономленных муниципальными образованиями средств на погашение кредитов, взятых на инновации в освещении. Перспективно развитие концепции энергосервисных компаний (ЭСКО) в бюджетном секторе. При этом, сталкиваясь с качественным ОС СД на работе и улицах, люди будут принимать обоснованные решения о его внедрении в быт.

Преференции российским производителям светильников с российскими СД при государственных закупках будут оправданы только при условии высокого качества отечественной продукции, поэтому необходимо введение процедур оценки закупаемой продукции и отказ от стереотипа, когда цена порой является главным критерием при определении победителя конкурсных торгов. Должен быть законодательно установлен входной контроль, например некий вид сертификации для государственных закупок, так как сейчас аукцион легко выигрывает фирма, предлагающая минимальную цену, не проходя через предварительную проверку возможности поставки качественной продукции. Важным фактором развития ОС СД является создание вертикальноинтегрированных производственных компаний с широкой номенклатурой продуктов во всех точках цепочки производства СД и светильниковс СД, широкая география рыночного присутствия. Необходимо активное развитие собственной технологии изготовления СД с целью снижения их стоимости, увеличения срока службы, повышения энергоэффективности. Не менее важно и дальнейшее наращивание интеллектуальной собственности, защищённой международными и российскими патентами. Огромное значение будет иметь создание эффективной системы управления российскими высокотехнологичными компаниями в целом и производственным процессом в частности с использованием богатого опыта интернациональных управленческих команд.

Все эти жизненно важные принципы развития были учтены при создании ЗАО «Оптоган», поэтому есть все основания ожидать качественного скачка в светотехнической промышленности России вызванного запуском заводов по массовому производству сверхъярких белых СД. Проведённый анализ перспектив развития светотехнической отрасли показывает важность данного направления не только для реализации программы энергосберегающего развития страны, но в плане возможности реального попадания России в число странэкспортирующих высокотехнологичную радиоэлектронную и светодиодную продукцию.



Ваш менеджер

Солдатова Анжелика

Пишите нам по любым вопросам и мы
постараемся вам помочь

Оставьте свой телефон и наш специалист
перезвонит в ближайшее или указанное в
тексте сообщения время.