LED-y wygrywają z żarówkami na wszystkich polach

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Gdy poinformowaliśmy, że analitycy z firmy IHS Markit obliczyli, że w bieżącym roku dzięki zastosowaniu LED-ów emisja dwutlenku węgla do atmosfery spadła w skali globalnej o 570 milionów ton, pojawiły się pytania o wpływ na środowisko, jakie poszczególne rodzaje oświetlenie wywierają przez cały cykl swojego życia.

W latach 2012-2013 amerykański Departament Energii opublikował trzy części raportu „Life-Cycle Assesment of Energy and Evironmental Impacts of LED Lighting Products”. Porównuje on całkowity wpływ na środowisko LED-ów z roku 2012, LED-ów przewidywanych na rok 2017 oraz żarówek (lamp żarowych) i kompaktowych świetlówek (CFL - kompaktowych lamp fluorescencyjnych).

Na początek trzeba wyjaśnić, że w raporcie nie porównywano pojedynczych źródeł światła. Mają one bowiem różną jasność i różny czas życia. Dlatego też na potrzeby raportu za funkcjonalną jednostkę porównawczą przyjęto 20 milionów lumeno-godzin światła. Ilość tę dostarczają 22 żarówki (dane pojedynczej żarówki: 60 W, 900 lumenów, czas życia 1000 godzin), 3 CFL-e (15 W, 900 lumenów, 8500 godzin), 1 LED (12,5 W, 800 lumenów, 25 000 godzin).

W części pierwszej, zatytułowanej „Review of the Life-Cycle Energy Consumption of Incandescent, Compact Fluorescent, and LED Lamps" stwierdzono, że średnie zużycie energii elektrycznej przez cały cykl życie LED-a i CFL-a było porównywalne i stanowiło około 25 proc. energii zużywanej przez tradycyjną żarówkę. Zauważono przy tym – przypomnijmy, że mowa o raporcie z 2012 roku – że jeśli LED-y będą w roku 2015 tak wydajne jak się przewiduje, to ilość zużywanej energii zmniejszy się o połowę. Postęp technologiczny na polu CFL nie da takich oszczędności.

Dla wszystkich trzech typów oświetlenia największa część (ok. 90%) zużywanej przez nie energii przypada na okres, gdy są one używane przez klienta końcowego. Następnymi na liście najbardziej energochłonnych procesów są wytwarzanie źródeł światła oraz ich transport. Autorzy raportu zauważyli też, że w źródłach, z jakich korzystali przy jego opracowywaniu, największa niepewność dotycząca odsetka energii zużywanej przy LED-ach dotyczyła produkcji obudów dla tego typu źródła światła. Źródła szacowały je na od 0,1 do 27 procent całości energii używanej w czasie życia LED-ów.

Druga część raportu, „LED Manufacturing and Performance”, była jednocześnie pierwszym publicznie dostępnym dogłębnym studium na temat procesu produkcji LED-ów. Tutaj wprost stwierdza się, że ze względu na niską efektywność lampy żarowe okazały się najbardziej szkodliwym źródłem światła spośród wszystkich trzech badanych źródeł, we wszystkich 15 badanych kategoriach. LED-y miały znacząco mniej szkodliwy wpływ na środowisko naturalne niż żarówki i nieco mniej szkodliwy niż świetlówki. W jednej kategorii CFL-e były jednak mniej szkodliwe od LED-ów. To kategoria odpadów po zużyciu. LED-y przegrywały w tej kategorii, gdyż były wyposażone w duży aluminiowy radiator. Autorzy raportu stwierdzili jednak, że wraz z rozwojem technologii rozmiary radiatora powinny się zmniejszać, pomóc tutaj też może recykling. Ostatnim najważniejszym spostrzeżeniem tej części raportu było stwierdzenie, że LED-y z roku 2017 powinny mieć o 50 proc. mniejszy negatywny wpływ na środowisko niż LED-y z roku 2012 i o 70 proc. mniejszy negatywny wpływ niż CFL-e.

W części trzeciej, „LED Environmental Testing”, skupiono się na tym, co dzieje się ze źródłami światła po ich użyciu. Brano pod uwagę zarówno wyrzucanie lamp na wysypisko jak i poddawanie ich recyklingowi. Wykorzystano standardowe procedury testowe EPA oraz stanu Kalifornia, a całość badano pod kątem przekroczenia norm środowiskowych dla 17 potencjalnie niebezpiecznych substancji. Badania prowadzono za pomocą 11 różnych modeli testowych. Pod uwagę brano najgorszy z możliwych scenariuszy, czyli możliwość zanieczyszczenia wód gruntowych przez niebezpieczne materiały.

Generalnie rzecz biorąc normy federalne dotyczące obecności niebezpiecznych substancji były spełnione dla wszystkich źródeł światła. Jednocześnie w niemal wszystkich badanych źródłach światła, niezależnie od technologii, pojawiły się problemy z przekroczeniem kalifornijskich norm dla przynajmniej jednego pierwiastka, zwykle była to miedź, cynk, antymon lub aluminium. Szczegółowe badania wykazały, że największymi źródłami nadmiarowych pierwiastków były śruby, dławiki i przewody oraz żarniki. W przypadku LED-ów koncentracja szkodliwych substancji była podobna jak ich koncentracja w smartfonach i dotyczyła elementów elektronicznych.

W konkluzji raportu stwierdzono, że jeśli chodzi o zużycie energii w całym cyklu życiowym produktu, to jest ono największe w czasie jego pracy i energia ta ma też największe znaczenie środowiskowe. Odnośnie zanieczyszczenia środowiska przez produkt, największym problemem LED-ów były duże aluminiowe radiatory, które jednak powinny się zmniejszać w miarę zwiększania się efektywności LED-ów. Jednak znacznie ważniejsze, ze środowiskowego punktu widzenia, jest używanie bardziej efektywnych źródeł oświetlenia. Przejście na bardziej efektywne źródła oświetlenia pozwoli, zdaniem autorów raportu, na zredukowanie szkodliwego wpływu na środowisko od 3 do 10 razy. Zauważają też, że miarę upowszechniania się LED-ów coraz większą rolę powinien odgrywać recykling. Podkreślili, że w 2. części swojego raportu przyjęli, iż recykling taki jest prowadzony na minimalnym poziomie, zatem jest tutaj duże pole do dalszej poprawy.

Ze szczegółami raportu można zapoznać się w sieci [PDF1], [PDF2], [PDF3].

« powrót do artykułu

[Ksen 4]

 

 

Odnośnie zanieczyszczenia środowiska przez produkt, największym problemem LED-ów były duże aluminiowe radiatory, które jednak powinny się zmniejszać w miarę zwiększania się efektywności LED-ów.

W moim domu używam wyłącznie LED-ów i jakoś nie zauważyłem dotąd "dużych aluminiowych radiatorów". W dodatku źródła odsyłają do publikacji z roku 2012 i 2013.

Mam czasem wrażenie, że niektórzy redaktorzy K.W. poruszają się wewnątrz własnej strefy plusquamperfectum.

[Guest kremien]

Artykuł wygląda jakby był pisany pod dyktando producentów LED. Przy okazji zdają się nie zauważać, że na zastąpienie jednej 100W żarówki zazwyczaj używa się kilku LEDów. Często widzę u ludzi na sufitach pełno punktów świetlnych, gdzie poprzednio była to jedna, dwie zwykłe żarówki.

Po drugie szkodliwość niebieskiego światła w nocy. Rośliny lepiej tolerują nocne oświetlenie z lamp HPS niż LEDowe. Czytałem, że dzięki LEDom  sporo zwiększyło się zanieczyszczenia światłem w nocy. Zaoszczędzoną energię miasta mają tendencję do pożytkowania poprzez większą ilość nowych punktów świetlnych... 

[OtByt 11]

W moim domu używam wyłącznie LED-ów i jakoś nie zauważyłem dotąd "dużych aluminiowych radiatorów".

W oczy się nie rzuca. Polecam jednak empirię. Ta jest ostatecznym argumentem. Dla ułatwienia oglądu rzeczywistości podsyłam

 

   

 

(dla ułatwienia: chodzi o takie cuś w czerwonej obwódce).

Edited December 29, 2017 by OtByt

[Ergo Sum 36]

Fajny dokładny artykuł - gratulacje -  nie mniej całkowicie pomija jedną, najważniejszą składową a mianowicie produkcje i uzyskanie surowców. LEDy potrzebują dużo więcej surowców, których pozyskiwanie niekiedy często generuje CO2 i inne szkodliwe substancje. To oczywiście wymagało by całościowej analizy a ja mogę mówić jedynie "na czuja". Wydaje mi się jednak, że tradycyjne żarówki pod tym względem mniej trują środowisko. Także skomplikowanie układów LEDowych i żarówek powoduje że trudniej z tych pierwszych wydobyć surowce wtórne, co powoduje że recycling w tonach wyglądający dobrze może źle wyglądać w praktyce.

[Mariusz Błoński 195]

Szczegóły będą w tych PDF-ach, które zlinkowałem. Pamiętaj też, że porównujemy 22 żarówki z 1 LED-em. Najwięcej chyba mówi po prostu grafika otwierająca tekst.

[omal 1]

[PDF1], pierwsze zdanie (z roku 2012):

"This report was prepared as an account of work sponsored by an agency of the United States Government."

W dalsze już nie warto wchodzić, bo to samo. Może jakieś bardziej aktualne dane, np. rok 2016, może 2017?

 

Takie tam tam pintolenie i futurologia jaskiniowa.

 

P.S. Porównanie z jednym punktem zawsze ma dowolny wymiar. Podobnie jak z jednego punktu ekstrapolacja.

[Cretino 5]

A wspolczynnik oddawania barw? A ze ludzie zyjacy w srodowisku led czesciej zapadaja na depresje w porownaniu do zyjacych w swietle zarowym?

[Rowerowiec 27]

Niestety żywotność układów scalonych i koszty ich produkcji są problematyczne. Chodzi o przetwornice. żarówka żarowa również ogrzewa pomieszczenie, więc strat są żadne. Przecież zimą i tak ogrzewa się dom.

Edited December 30, 2017 by Rowerowiec

[ww296 10]

Właśnie nie uwzględniono parametrów światła z LED, które są dużo gorsze niż że światła żarowego i nie chodzi tutaj tylko o CRI czyli wskaźnik oddawania barw i temperaturę barwową (bo w żarowych z temperaturą też nie jest "różowo" do końca, ale o widmo światła które jest poszarpane nawet jak CRI i barwa jest ok. Ma to wpływ na samopoczucie człowieka i nie jest to do końca zbadane.

Co do chłodzenia i radiatorów. Niestety takie radiatory jak na zdjęciu są rzadkością w tanich ledach. Taki radiator w ledach które mają 10 i więcej Wat gwarantuje długą żywotność. Druga sprawa tanie przetwornice i praktycznie wszystkie stosowane obecnie regulują napięcie w ledzie przez PWM czyli wyłączają i włączają zasilanie z pewną częstotliwością w tanich rozwiązaniach to kilka kHz w droższych kilkadziesiąt. To też pogarsza parametry światła.

Co do aluminiowego radiatora, jeśli jest gwarantuje wielokrotnie większą żywotność co ma wpływ na koszty utylizacji bo po prostu nie ma konieczności wymiany tak często. Sam recykling takiego radiatora też nie powinien być trudny bo to stopy aluminium, nie koniecznie najwyższych parametrów i po powtórnym przetopieniu doskonale się nada na kolejny radiator bez żadnych modyfikacji chemicznych.

[rahl 26]

Jedna uwaga do kosztów utylizacji. Większość biadolenia na ten temat pomija fakt, że odzyskane w ten sposób materiały mają wartość większą niż sam koszt utylizacji* 

 

 

* Dotyczy szeroko rozumianej kategorii elektro-śmieci.

Edited January 1, 2018 by rahl