Εξοικονόμηση Ενέργειας - Μέρος 1ο - Φωτισμός

Εισαγωγή 

Στην παγκόσμια προσπάθεια για μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, σημαίνοντα ρόλο παίζει η εξοικονόμηση ενέργειας. Εστιάζουμε στον φωτισμό και τις λύσεις που έχουμε διαθέσιμες για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. Και δεν ξεχνάμε ότι η μείωση της κατανάλωσης σημαίνει και μείωση των δαπανών μας για ηλεκτρική ενέργεια.

Διαθέσιμες τεχνολογίες

Δύο είναι οι πλέον διαδεδομένες τεχνολογίες για αντικατάσταση των λαμπτήρων πυρακτώσεως (Incandescent Light Bulb) και των λαμπτήρων αλογόνου (halogen lamps). Οι λαμπτήρες φθορισμού (compact fluorescent lamp ή CFL) και οι λαμπτήρες τεχνολογίας Light Emmiting Diode ή LED.

Φυσικά δεν είναι αυτές οι δύο μόνες διαθέσιμες τεχνολογίες. Δεν θα πρέπει να ξεχνάμε τις λάμπες τους λαμπτήρες ξένου xenon καθώς και άλλες τεχνολογίες όπως οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης (high pressure sodium lamps) ή χαμηλής πίεσης (low pressure sodium lamps). Αλλά οι συγκεκριμένοι τύποι φωτισμού δεν αφορούν άμεσα τον οικιακό καταναλωτή.

Compact Fluorescent Lamps

Ο πλέον διαδεδομένος τύπος λαμπτήρων χαμηλής κατανάλωσης. Η απόδοση τους σε σχέση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως είναι από τρεις ως και επτά φορές μεγαλύτερη. Η απόδοση τους κυμαίνεται από 50 ως 70 lumens ανά Watt ισχύος (lm/Watt). Όταν η αντίστοιχη απόδοση των λαμπτήρων πυρακτώσεως κυμαίνεται από 10 ως 17 lm/Watt.

Οι λαμπτήρες CFL έχουν πρακτικά εκτοπίσει τους λαμπτήρες πυρακτώσεως στους χώρους των γραφείων εδώ και πολλά χρόνια. Τα τελευταία χρόνια το ίδιο συμβαίνει και στον οικιακό φωτισμό.

Σε σχέση με τους λαμπτήρες πυρακτώσεως το φάσμα του φωτός που εκπέμπουν είναι διαφορετικό. Στους λαμπτήρες πυρακτώσεως το φάσμα είναι συνεχές. Στους CFLs το φάσμα παρουσιάζει κορυφές ανάλογες της «θερμοκρασίας» του λαμπτήρα. Αποτέλεσμα είναι η ποιότητα του χρώματος να υποφέρει σε σχέση με τις λάμπες πυρακτώσεως. Το πρόβλημα της πιστότητας του φωτός αντιμετωπίζεται με πολλαπλές στρώσεις φωσφόρου.

Η διάρκεια ζωής των CFL κυμαίνεται από 6,000 ως 15,000 ώρες. Περίπου 6 ως 15 μεγαλύτερη της τυπικής ζωής ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως (1,000 ώρες). Η ζωή των λαμπτήρων αυτών όμως επηρεάζεται σημαντικά από το πλήθος των αφών και σβέσεων του λαμπτήρα.

Μειονέκτημα των CFLs είναι η παρουσία βαρέων μετάλλων, απαραίτητων για την λειτουργία τους και ειδικά του υδραργύρου. Αν και οι ποσότητες είναι μικρές η απόρριψη των λαμπτήρων αυτών θα πρέπει να γίνεται σε ειδικούς κάδους ώστε στο τέλος της ζωής τους τα υλικά αυτά να ανακυκλωθούν για να μην μολύνουν το περιβάλλον.

Light Emmiting Diode 

Ιδιαίτερα υποσχόμενη τεχνολογία που εδώ και λίγο καιρό έχει αρχίσει να προσφέρεται σε λογικές τιμές. Η απόδοση τους βρίσκεται στα 100lm/Watt με τυπικό εύρος από 85 ως 120 lm/Watt. Υψηλότερη απόδοση από τους CFL όσο και φυσικά από τους πυρακτώσεως. 

Το λευκό χρώμα των λαμπτήρων αυτών παράγεται με την ταυτόχρονη εκπομπή φωτός από τρεις διαφορετικές πηγές. Ένα κόκκινο, ένα πράσινο και ένα μπλε Led. Η πιστότητα του χρώματος είναι αντίστοιχη των CFLs. Όπως και για τις CFLs η θερμοκρασία κυμαίνεται από 2800K (ζεστό λευκό = λάμπα πυρακτώσεως) ως και μεγαλύτερο από 6500K (Daylight). 

Η διάρκεια ζωής είναι υψηλότερη των CFL φτάνοντας ως και τις 50,000 ώρες. Όπως όμως και στην περίπτωση των CFLs η διάρκεια ζωής τους επηρεάζεται από την ποιότητα του ηλεκτρικού ρεύματος. Σε αντίθεση όμως με τις CFLs το πλήθος των αφών και σβέσεων δεν επηρεάζει σημαντικά τη ζωή τους. Το κύριο πρόβλημα των LED είναι το ιδιαίτερα υψηλό κόστος αγοράς. Κάτι που αποθαρρύνει τον πιθανό αγοραστή. Ένα κόστος που μειώνεται όμως γρήγορα.

Ένταση Φωτισμού

Η ενεργειακή απόδοση ενός λαμπτήρα μετριέται σε lm/Watt ή σε μονάδες ορατού φωτός ανά Watt απαιτούμενης ισχύος. Το φως όμως διαχέεται. Οπότε η απόσταση της φωτεινής πηγής από το σημείο που θέλουμε να φωτιστεί παίζει σημαντικό ρόλο. Η ένταση του φωτισμού μετριέται σε Lux ή lm/m2. Η μονάδα Lux τείνει να υποκαταστήσει την μονάδα candela.

Η απαιτούμενη ένταση φωτισμού ποικίλει. Στο καθιστικό η απαίτηση κυμαίνεται από 100 ως 200 Lux όταν για το χώρο της κουζίνας αυτή αυξάνεται στα 300 ως 400 Lux. 

Γνωρίζοντας την επιφάνεια του χώρου και τη χρήση του μπορούμε αρχικά να υπολογίσουμε τις απαιτούμενες μονάδες φωτισμού (lumen - lm) από μία μοναδική πηγή. Χωρίς να εστιάσουμε σε θέματα κατευθυντικότητας του φωτός για ένα σαλόνι 25m2 οι απαιτούμενες μονάδες φωτισμού κυμαίνονται από 2,500 ως 5,000 lm. Αν θεωρούσε ότι μία τυπική λάμπα πυράκτωσης έχει απόδοση 15lm/Watt αυτό συνεπάγεται ότι για τον φωτισμό του χώρου απαιτείται μία ισχύς από 167 ως 333 Watt αν χρησιμοποιηθούν λαμπτήρες πυράκτωσης.  

Ροοστάτες

Κατά την δεκαετία του 1990 ήταν της μόδας η χρήση ροοστατών για τον έλεγχο της φωτεινότητας των λαμπτήρων. Η χρήση ροοστατών είναι μία μη βέλτιστη πρακτικά και θα πρέπει να αποφεύγεται. Πέραν αυτού, απαιτεί τη χρήση λαμπτήρων κατασκευασμένων ώστε να λειτουργούν σε γραμμές που ελέγχονται από ροοστάτες. 

Οι σύγχρονοι ροοστάτες, στηρίζονται σε ολοκληρωμένα ηλεκτρονικά για να αυξήσουν την αποδοτικότητα τους. Αντίστοιχα κάποιες υλοποιήσεις, από γνωστούς και καταξιωμένους στο χώρο κατασκευαστές λαμπτήρων, διασφαλίζουν την ίδια υψηλή απόδοση του λαμπτήρα. Αλλά στην πλειοψηφία των περιπτώσεων αυτό δεν συμβαίνει οπότε η μείωση της τάσης του ρεύματος για τη πτώση της έντασης του φωτός έχει δυσανάλογα μεγάλη μείωση της απόδοσης τους.

Κόστος ζωής 

Η τιμή αγοράς είναι ένα μόνον μέρος του συνολικού κόστους στη ζωή ενός λαμπτήρα. Μάλιστα σήμερα είναι αμελητέα ποσότητα ως προς το κόστος λειτουργίας. Για να εκτιμήσουμε το συνολικό κόστος θα πρέπει να προσθέσουμε στο κόστος αγοράς το κόστος λειτουργίας της φωτεινής μας πηγής.

Το κόστος αγοράς ποικίλει και οι τιμές ακολουθούν καθοδική πορεία ειδικά στην περίπτωση των λαμπτήρων τεχνολογίας LED. Οπότε εδώ εστιάζουμε στο κόστος για την λειτουργία των λαμπτήρων. Συγκεκριμένα εξετάζονται τέσσερις από τις διάφορες τεχνολογίες φωτισμού με βάση τα τυπικά τους χαρακτηριστικά. Αυτές είναι:

1. Λαμπτήρας πυράκτωσης (αναφορά)
2. Λαμπτήρας Αλογόνου
3. Λαμπτήρας CFL
4. Λαμπτήρας LED

Τα χαρακτηριστικά των τεσσάρων αυτών τεχνολογιών και η απαιτούμενη ισχύς για την κάλυψη με τις αναγκαίες φωτεινές μονάδες για καθιστικό επιφάνειας 25m2, συνοψίζονται στον Πίνακα 1. Η κατανάλωση σε ηλεκτρική ενέργεια των τεσσάρων αυτών τεχνολογιών παρουσιάζεται στον Πίνακα 2. 

Πίνακας 1. Τυπικά χαρακτηριστικά λαμπτήρων και απαιτούμενη ισχύς για την κάλυψη καθιστικού 25m2.

Πίνακας 2. Κατανάλωση Ενέργειας για απαιτούμενες φωτεινές μονάδες 3,750lm.

Παρατηρούμε ότι ήδη από τις 1,000 ώρες λειτουργίας η κατανάλωση των λαμπτήρων πυράκτωσης είναι υψηλότερη από αυτή των λαμπτήρων LED κατά 275kWh. Με τη σημερινή τιμή του απλού οικιακού τιμολογίου, κατανάλωση ως 1600kWh το τετράμηνο, που ανέρχεται στα 18cent/kWh (με το σύνολο των τελών και φόρων) αυτό μεταφράζεται σε επιπλέον εκταμίευση της τάξης των 50€ περίπου. Είναι πρόδηλο ότι είναι προτιμότερο οι λαμπτήρες πυράκτωσης να μην χρησιμοποιηθούν καθώς στη διάρκεια ζωής τους θα καταναλώσουν ρεύμα που θα προκαλέσει κόστος υψηλότερο από το κόστος αγοράς αντίστοιχων λαμπτήρων τεχνολογίας LED.

Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση της σύγκρισης λαμπτήρων CFL και LED για τη τυπική διάρκεια ζωής των λαμπτήρων CFL (10,000 ώρες). Η διαφορά στην κατανάλωση μεταξύ CFL και LED είναι ίση με 250kWh κάτι που μεταφράζεται σε επιπλέον κόστος 45€ (με τις σημερινές τιμές του οικιακού ρεύματος). Οπότε είναι προτιμότερο αντί του τυπικού λαμπτήρα CFL να τοποθετηθεί στη θέση του λαμπτήρας τεχνολογίας LED.

Ανακεφαλαίωση

Η αλλαγή των λαμπτήρων παλαιάς τεχνολογίας με νέους τεχνολογίας LED δεν έχει μόνον οικολογικά οφέλη από τη μείωση της κατανάλωσης ρεύματος. Έχει και προφανή οφέλη για την τσέπη του καταναλωτή. Το ίδιο ισχύει και στην περίπτωση των λαμπτήρων φθορισμού αν και τα οφέλη δεν γίνονται άμεσα αντιληπτά.