Analizy i ekspertyzy dotyczące źródeł światła

Transkrypt

1 Ministerstwo Gospodarki Departament Energetyki Analizy i ekspertyzy dotyczące źródeł światła Źródła światła w gospodarstwach domowych Oświetlenie dróg, ulic i miejsc publicznych Autorzy opracowania: Mgr inŝ. Bogdan Ślęk Dr inŝ. Małgorzata Górczewska Grudzień 2008

2 Analizy i ekspertyzy dotyczące źródeł światła Przedmiot analizy i jego cel I Źródła światła w gospodarstwach domowych 1. Analiza wpływu oświetlenia w kształtowaniu zapotrzebowania na moc w szczycie obciąŝenia. 2. Potencjał w zakresie oszczędności energii elektrycznej moŝliwej do uzyskania w wyniku stosowania energooszczędnych źródeł światła w gospodarstwach domowych w Polsce. 3. Kierunki rozwoju nowych technologii w dziedzinie źródeł światła do oświetlenia gospodarstw domowych. 4. Analiza moŝliwości i ograniczeń wynikających z technologii źródeł światła. II. Oświetlenie dróg, ulic i miejsc publicznych 1. Określenie potencjalnych źródeł oszczędności energii w oświetleniu dróg, ulic i miejsc publicznych Nowe wymagania normatywne 1.2. Zastosowanie energetycznie efektywnych źródeł światła, opraw oświetleniowych, układów zasilania i sterowania Projektowanie efektywnych systemów oświetlenia drogowego Racjonalne zasady eksploatacji sprzętu oświetleniowego. 2. Analiza moŝliwych do uzyskania efektów dotyczących poprawy jakości oświetlenia i obniŝenia jego energochłonności. 3. Metoda uproszczonej oceny energochłonności systemu oświetlenia w miastach i gminach, wspomagającej podjęcie decyzji modernizacyjnych. 4. Opis barier ograniczających prowadzenie inwestycji modernizacyjnych systemów oświetlenia dróg, ulic i miejsc publicznych. Bibliografia, Załączniki

3 Przedmiot analizy i jego cel Zwiększanie efektywności energetycznej to jeden z priorytetów zrównowaŝonej polityki gospodarczej. Polska, realizując zobowiązania wynikające z członkowstwa w Unii Europejskiej, musi w ciągu najbliŝszych lat wdroŝyć szereg przepisów prawnych oraz podjąć działania zwiększające efektywność energetyczną procesów wytwarzania, przesyłu oraz końcowego uŝytkowania energii. Zadania w zakresie oszczędności energii na rok 2016 zostały określone w Krajowym Planie Działań dotyczącym efektywności energetycznej (wyd. 2007), stanowiącym realizację Dyrektywy 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006r w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych [1]. Wykorzystanie energii elektrycznej na cele oświetleniowe moŝna zracjonalizować, zmniejszając jej zuŝycie o co najmniej 20%, co przekłada się na 7% krajowego celu oszczędności energii na rok Oszczędności te moŝna realizować przy relatywnie niskich nakładach inwestycyjnych oraz krótkim okresie zwrotu, rzędu 1-5 lat. Wynika to z 19% udziału oświetlenia w całkowitej konsumpcji energii elektrycznej, dostępności energooszczędnych technologii oświetleniowych pozwalających na zmniejszenie zuŝycia energii aŝ do 80% oraz z istniejącego potencjału modernizacyjnego. Według danych opublikowanych w raporcie Institute for Environment and Sustainability pt Electricity Consumption and Efficiency Trends in the enlarged European Union [3], nasycenie gospodarstw domowych energooszczędnymi świetlówkami kompaktowymi w Polsce wynosi 2,5% i jest jednym z najniŝszych wśród 27 krajów Unii Europejskiej. Oświetlenie w ponad 2/3 obiektów komercyjnych i uŝyteczności publicznej oparte jest na starych, energochłonnych technologiach. Do oświetlenia 1/3 dróg i ulic nadal są stosowane przestarzałe instalacje oświetleniowe bazujące na lampach rtęciowych i energochłonnych systemach oświetleniowych. Przyspieszenie tempa modernizacji jest kluczowym czynnikiem zwiększania efektywności energetycznej w sektorze oświetleniowym. Realizacja zadania opiera się na stworzeniu systemu uregulowań prawnych, które z jednej strony, wyznaczą normy minimalnego zuŝycia energii dla produktów oświetleniowych i będą skutecznym narzędziem wycofania z rynku urządzeń o niskiej wydajności, z drugiej

4 zaś, na udostępnieniu mechanizmów i narzędzi wsparcia, które efektywnie zwiększą popyt na produkty energooszczędne. O ile przepisy prawne mające na celu ograniczenie podaŝy energochłonnych produktów zuŝywających energię elektryczną, w oparciu o dyrektywę 2005/32/WE ustanawiającą wymogi dotyczące eko-projektu [2], są ustalane przez Parlament Europejski w sposób jednolity dla wszystkich krajów członkowskich, to regulacje dotyczące wyznaczania zadań, określania działań i mechanizmów stymulujących przeobraŝenie rynku w kierunku zwiększania efektywności energetycznej, są realizowane w oparciu o dyrektywę 2006/32/WE z dnia 5 kwietnia 2006 w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii [1] i muszą uwzględniać lokalne warunki, w szczególności dotyczące istniejących barier oraz zdolności do przekształcania się w sektorze publicznym i na rynku konsumenckim. Trudno sobie wyobrazić, aby instrumenty wsparcia mogły być skuteczne bez przeprowadzenia analiz stanowiących merytoryczną podstawą do określania działań proefektywnościowych oraz parametrów do kontroli ich realizacji. Celem analiz i ekspertyz jest takŝe zachęcenie sektora publicznego, środowisk naukowych, przemysłowych i konsumenckich do poszukiwania nowych rozwiązań w dziedzinie zwiększania efektywności oświetlenia oraz inicjowania działań w tym względzie. ZuŜycie energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe stanowi 34% całkowitej konsumpcji energii na cele oświetleniowe. Autorzy niniejszego opracowania chcą zwrócić uwagę na bariery związane z podnoszeniem energooszczędności oświetlenia w tym sektorze oraz wskazać moŝliwe kierunki rozwiązań. W związku z wyznaczeniem przez ustawodawcę wzorcowej roli sektora publicznego w zwiększaniu efektywnego wykorzystania energii przedstawiamy analizę moŝliwych narzędzi badawczych pozwalających na systemowe podejście do podnoszenia efektywności energetycznej oświetlenia drogowego i ulicznego. Proces modernizacji oświetlenia rozpocznie się w 2009 roku, co wynika z przyjęcia przez Komisję Europejską przepisów wykonawczych do dyrektywy 2005/32/WE ** w zakresie wymogów efektywności energetycznej dla produktów oświetleniowych w sektorze instytucjonalnym i w sektorze gospodarstw domowych. Przepisy te, po zatwierdzeniu przez

5 Parlament Europejski, w ciągu 20 dni od ogłoszenia w Monitorze Parlamentu Europejskiego, wejdą w Ŝycie we wszystkich krajach członkowskich Autorzy opracowania podkreślają, Ŝe celem przeprowadzenia modernizacji oświetlenia powinno być zapewnienie równowagi pomiędzy osiągnięciem maksymalnych efektów w wykorzystaniu energii, a zapewnieniem standardów jakości i funkcjonalności oświetlenia, które wpływają na zachowanie zdrowia, rozwój wydajności pracy, bezpieczeństwo drogowe, a konsumentom zapewniają komfort widzenia i walory estetyczne. Koncentracja zadań wyłącznie w obszarze dotyczącym zwiększania efektywności energetycznej stanowi powaŝne zagroŝenie dla realizacji przyjętej strategii. Bibliografia: [1] Dyrektywa 2006/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie efektywności końcowego wykorzystania energii i usług energetycznych oraz uchylająca dyrektywę Rady 93/76/EWG (Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 114 z dnia 27 kwietnia 2006 r. ). [2] Dyrektywa 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 6 lipca 2005 ustanawiająca ogólne zasady ustalania wymogów dotyczących eko-projektu dla produktów wykorzystujących energię oraz zmieniająca dyrektywę Rady 92/42/EWG oraz dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 96/57/WE i 200/55/WE (Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej Nr L 191 z dnia 22 lipca 2005 r. ). [3] Electricity Consumption and Efficiency Trends in the enlarged European Union, Paolo Bertoldi, Bogdan Atanasiu ; Insitute for Environment and Sustainability 2007; EUR EN.

6 Źródła światła w gospodarstwach domowych Spis rozdziałów: 1. Analiza wpływu oświetlenia w kształtowaniu zapotrzebowania na moc w szczycie obciążenia. 2. Potencjał w zakresie oszczędności energii elektrycznej moŝliwej do uzyskania w wyniku stosowania energooszczędnych źródeł światła w gospodarstwach domowych w Polsce. 3. Kierunki rozwoju nowych technologii w dziedzinie źródeł światła do oświetlenia gospodarstw domowych. 4. Analiza możliwości i ograniczeń wynikających z technologii źródeł światła. Opracował: mgr inż. Bogdan Ślęk Piła, 19 grudnia 2008

7 1. Analiza wpływu oświetlenia w kształtowaniu zapotrzebowania na moc w szczycie obciążenia 1.1. Wstęp Pierwszy poważny kryzys energetyczny został spowodowany konfliktami zbrojnymi na Bliskim Wschodzie i doprowadził w latach 70tych do gwałtownego wzrostu cen surowców energetycznych, a w konsekwencji do znaczącego wzrostu cen energii. Związany z tym gwałtowny wzrost kosztów produkcji zahamował również na kilka lat wzrost ekonomiczny. Pojawienie się w 1980 roku alternatywnego źródła światła zużywającego 80% mniej energii elektrycznej w stosunku do tradycyjnej żarówki rozpoczęło nową historię w oświetleniu gospodarstw domowych. Okazało się, że oszczędzanie energii elektrycznej może być bardzo proste świetlówka kompaktowa na identycznym trzonku, co tradycyjna żarówka pozwoliła na ograniczenie zużycia energii i kosztów o 80%! 1.2. Ocena sytuacji w Polsce

8 W roku ubiegłym pomimo łagodnej zimy i niezbyt upalnego lata odnotowano dalszy wzrost krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Wzrost zużycia energii w gospodarstwach domowych jest spowodowany rosnącym nasyceniem gospodarstw sprzętem elektrycznym w tym oświetleniem. Systematycznie rośnie w Polsce liczba punktów oświetleniowych, co związane jest z poprawą standardów życia i rosnącą powierzchnią gospodarstw. Według raportu Residential Lighting Consumption and Saving Potential in the Enlarged EU [1] średnia liczba punktów świetlnych na gospodarstwo domowe w Polsce wynosi 20. Analizując dane z raportu [1] wynika, że w gospodarstwach domowych w Polsce zainstalowanych jest prawie 240 milionów sztuk źródeł światła, z czego większość stanowią tradycyjne żarówki głównego szeregu na trzonkach E27 i E14. Przy założeniu, że średnia moc źródła światła w gospodarstwie domowym wynosi 60W daje to łączną moc zainstalowaną w oświetleniu gospodarstw domowych MW. Dla Polski szczyt zapotrzebowania na moc elektryczną przypada w godzinach wieczornych, kiedy większość z nas wraca do domów i włącza oświetlenie w domu.

9 Rys Wzrost zapotrzebowania na moc w szczytach wieczornych Wzrost zapotrzebowania na moc szczytową, przy jednoczesnym zmniejszaniu się dostępnej mocy dyspozycyjnej może doprowadzić do sytuacji, kiedy w systemie elektroenergetycznym będziemy mieli niewystarczającą ilość mocy do wytworzenia potrzebnej energii elektrycznej. Równocześnie na początku bieżącego roku zaobserwowano niepokojące symptomy świadczące o zbliżaniu się zdolności wytwórczych w krajowym systemie elektroenergetyczny do granicy, po przekroczeniu, której można będzie mówić o deficycie mocy. W szczycie wieczornym 4 stycznia 2008r. została odnotowana największa w historii polskiej elektroenergetyki maksymalna wielkość zapotrzebowania na moc elektryczną wysokości MW. Rys Wykres dobowy zapotrzebowania moc w dniu 4 stycznia 2007r. Urząd Regulacji Energetyki oficjalnie przyznaje, że na skutek spadku rezerw mocy w Krajowym Systemie Energetycznym wzrosło zagrożenie w postaci możliwości wystąpienia okresowych ograniczeń w dostawach energii elektrycznej dla odbiorców. Należy zauważyć, że w szczycie zapotrzebowania na moc uruchamiane są najstarsze i najbardziej kosztowne w eksploatacji

10 bloki energetyczne. W roku ubiegłym na wskutek awarii nastąpiło pogorszenie instalacji wytwórczych mierzone wzrostem ubytków mocy. Rys Ubytki mocy na skutek remontów z tytułu awarii (Źródło: PSE Operator SA) 1.2. Wpływ oświetlenia gospodarstw domowych w kształtowaniu zapotrzebowania na moc w szczycie obciążenia W ubiegłym roku firma PricewaterhouseCoopers przeprowadziła ogólnoświatowe badania [4], w których potwierdzono, że w ciągu najbliższych 10 lat największy potencjał w zakresie oszczędności energii i efektywności energetycznej znajduje się w gospodarstwach domowych i sposobie korzystania z energii poprzez końcowych użytkowników. Oświetlenie jest odpowiedzialne za około połowę największych obciąŝeń szczytowych występujących w gospodarstwach domowych w okresach jesienno-zimowych [3]. Udział sektora gospodarstw domowych w łącznym zapotrzebowaniu na moc elektryczną systematycznie rośnie. Mając na uwadze potencjał w zakresie oszczędności energii uzyskiwanej w wyniku stosowania energooszczędnych źródeł światła w gospodarstwach domowych (rozdział 2), przy efektywnym wdroŝeniu projekt rozporządzenia Komisji (WE) w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących eko-projektu dla źródeł światła do uŝytku domowego moŝna będzie zredukować

11 największe obciąŝenie szczytowe występujące w gospodarstwach domowych o 20% na koniec roku 2012 i o 35% w roku 2020 w stosunku do roku bazowego Wnioski ze zrealizowanego, pilotowego projektu sterowania popytem na moc. W ramach realizowanego w Polsce w latach 90tych projektu The Poland Efficient Lighting Project (PELP) zrealizowano również pilotowy program sterowania popytem na moc znany jako PELP DSM [5]. Projekt DSM realizowano w celu sprawdzenia, czy w wytypowanych rejonach (w Ełku, Chełmnie i Żywcu) możliwe jest unikniecie modernizacji energetycznych linii przesyłowych. W programie uczestniczyły lokalne zakłady energetyczne, producenci energooszczędnych świetlówek kompaktowych oraz naukowcy z Akademii Górniczo-hutniczej w Krakowie, którzy zabezpieczali program badawczy przedsięwzięcia.. Energooszczędne świetlówki kompaktowe były sprzedawane do mieszkańców badanych miast. Mieszkańcy otrzymali specjalne kupony, za które mogli nabyć po bardzo atrakcyjnych cenach pięć sztuk wybranych przez siebie modeli świetlówek kompaktowych. Sprzedaż była subsydiowana dzięki funduszom z projektu PELP. Równocześnie w ramach specjalnie zorganizowanych przez samorządy Dni Światła prowadzono intensywną kampanię marketingową mającą na celu skłonienie mieszkańców, aby zakupili i zainstalowali po 5 świetlówek kompaktowych w każdym gospodarstwie domowym. W wyniku przeprowadzonych badań okazało się, że po zainstalowaniu około 12.5 tysiąca energooszczędnych świetlówek kompaktowych w Chełmnie zapotrzebowanie na energię w godzinach szczytu spadło o 15%. Lokalna sieć przesyłowa w każdym z miast była monitorowana zarówno przed, w czasie jak również po zrealizowaniu programu w kilku różnych punktach począwszy od indywidualnych gospodarstw domowych aż do sieci rozdzielczej. Uzyskane wyniki pomiarów po zainstalowaniu świetlówek kompaktowych wykazały, że w punktach pomiarowych na sieci 0.4 kv szczytowe zapotrzebowanie na moc spadło o 15%. Dodatkowo zaobserwowano, że w niektórych monitorowanych gospodarstwach domowych zapotrzebowanie w szczycie spadło nawet do 40% po instalacji świetlówek kompaktowych.

12 Rys Wykres dobowy zapotrzebowania na moc elektryczną [5]. Rysunek 1.4. ilustruje szereg wykresów dobowych zapotrzebowania na moc elektryczną w poszczególnych miesiącach dla wybranego punktu pomiarowego P5 w mieście Chełmno. Punkt P5 był zlokalizowany na sieci niskiego napięcia (0.4kV) zasilającej w energie elektryczną 75 mieszkań w wybranym obszarze miasta. Wykres wyraźnie pokazuje, że szczyt obciążenia o dużej amplitudzie przypada między godzinami 18:00 i 22:00. Podobne wykresy obciążenia były rejestrowane w pozostałych punktach pomiarowych. W wyniku przeprowadzonych badań uzyskano szereg interesujących danych statystycznych obrazujących nawyki mieszkańców, co do wykorzystywania oświetlenia w gospodarstwach domowych.

13 Rys Wykres obrazujący procentowe wykorzystanie punktów świetlnych. Największe oszczędności zaobserwowano w miejscach, w których świetlówki kompaktowe zainstalowano w najczęściej używanych oprawach oświetleniowych w kuchni i dużym pokoju. Z przeprowadzonych analiz wynika, Ŝe dzięki transformacji nieefektywnego oświetlenia opartego na Ŝarówkach w kierunku energooszczędnych źródeł światła moŝemy uzyskać redukcje największego obciąŝenia szczytowego występującego w gospodarstwach domowych o 35%. Oświetlenie moŝe w niedalekiej przyszłości odegrać kluczową rolę w zapewnieniu stabilności dostaw energii elektrycznej w szczycie zapotrzebowania na moc. Bibliografia:

14 [1] Residential Lighting Consumption and Saving Potential in the Enlarged EU, European Commission DG Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability [2] Strony internetowe URE: Elektroenergetyka opracowanie z 6 maja 2008 (data modyfikacji : dn. 13 maja 2008). [3] The Market for Energy Efficiency in Poland. The International Institute for Energy Conservation (IIEC) September 1999 [ [4] Energia i efektywność. Zmiana klimatu w sektorze energetycznym. Ogólnoświatowe badanie przedsiębiorstw użyteczności publicznej PricewaterhouseCoopers. [5] IFC/GEF Poland Efficient Lighting Project: Demand-Side Management Pilot Final Report. Praca zbiorowa przygotowana przez Battelle Memorial Institute i Fundacje Efektywnego Wykorzystania Energii dla Netherlands Energy Efficiency Lighting B.V.

15 2. Potencjał w zakresie oszczędności energii elektrycznej moŝliwej do uzyskania w wyniku stosowania energooszczędnych źródeł światła w gospodarstwach domowych w Polsce 2.1. Wstęp Systematyczny rozwój cywilizacyjny społeczeństwa polskiego, szczególnie w ostatnim okresie po przystąpieniu Polski do Unii Europejskiej powoduje systematyczny wzrost standardów życia. W konsekwencji wyraźnie rośnie nasycenie gospodarstw domowych różnego typu urządzeniami elektrycznymi i elektronicznymi, które zużywają energie elektryczną. Proces ten dotyczy również systemów oświetleniowych wykorzystywanych w gospodarstwach domowych. Systematycznie rośnie w Polsce liczba punktów oświetleniowych w gospodarstwach domowych, co związane jest z poprawą standardów życia i rosnącą powierzchnią domostw.

16 Rys Które ogniwa łańcucha wartości mają największy potencjał w zakresie oszczędności energii i efektywności energetycznej w Państwa regionie w okresie najbliższych 10 lat? W ubiegłym roku firma PricewaterhouseCoopers przeprowadziła ogólnoświatowe badania [1], w których potwierdzono, że w ciągu najbliższych 10 lat największy potencjał w zakresie oszczędności energii i efektywności energetycznej znajduje się w gospodarstwach domowych i sposobie korzystania z energii poprzez końcowych użytkowników Charakterystyka rynku oświetleniowego gospodarstw domowych w Polsce. Na początku lat dziewięćdziesiątych polski rynek oświetleniowy wyraźnie różnił się od rynku krajów UE-15. Podstawowe oświetlenie w gospodarstwach domowych oparte było o oprawy oświetleniowe zwieszone w centralnym punkcie pomieszczenia, które były wyposażone w żarówki głównego szeregu z reguły o mocy 100W lub 60W w mniejszych pomieszczeniach. Na gospodarstwo domowe średnio przypadało 8-12 punktów świetlnych. W handlu do roku 1990 praktycznie nie występowały inne źródła światła oprócz tradycyjnych żarówek głównego szeregu na trzonku E27, rzadziej na trzonku E14. Ewolucyjny rozwój rynku oświetleniowego, dostęp do nowych typów źródeł światła, ale również do nowych, wzorniczo bardziej atrakcyjnych opraw oświetleniowych sprawił, że społeczeństwo zaczęło przykładać większą wagę do dobrego oświetlenia i zaczęło zauważać relację występującą pomiędzy oświetleniem a wizerunkiem wnętrza domu oraz własnym samopoczuciem. W domach pojawiło się więcej opraw oświetleniowych wyposażonych w kilka źródeł światła, równocześnie oświetlenie stało się bardziej rozproszone, co pozwala mieszkańca w lepszy sposób kreować klimat w pomieszczeniach. Szacuje się, że aktualnie w każdym gospodarstwie domowym w Polsce znajduje się średnio 20 punktów świetlnych i patrząc na trendy liczba to będzie systematycznie rosła. Wg raportu DELight Domestic Efficient Lighting [2] przygotowanym przez Environmental Change Unit University of Oxford w ramach Energy and Environment Programme w roku 1998 średnia liczba punktów świetlnych w UE-15 wynosiła 24.

17 Równocześnie według danych opublikowanych w raporcie Institute for Environment and Sustainability pt. Electricity Consumption and Efficiency Trends in the enlarged European Union [3], nasycenie gospodarstw domowych energooszczędnymi świetlówkami kompaktowymi w Polsce wynosi zaledwie 2.5% i jest jednym z niższych wśród 27 krajów Unii Europejskiej. W przypadku oświetlenia w polskich gospodarstwach domowych mamy do czynienia z bardzo dużym nasyceniem tradycyjnych żarówek a w konsekwencji z mało racjonalnym gospodarowaniem energią elektryczną. Analizując dane z raportu [4] wynika, że w gospodarstwach domowych w Polsce zainstalowanych jest prawie 240 milionów sztuk źródeł światła, z czego większość stanowią tradycyjne żarówki głównego szeregu na trzonkach E27 i E14. Przy założeniu, że średnia moc źródła światła w gospodarstwie domowym wynosi 60W daje to łączną moc zainstalowaną w oświetleniu gospodarstw domowych MW Wielkość rynku gospodarstw domowych oraz potencjał możliwych oszczędności. W roku 2006 w ramach prac zleconych przez Komisje Europejską ukazał się obszerny raport dotyczący zużycia energii na cele oświetleniowe w gospodarstwach domowych. Raport Residential Lighting Consumption and Saving Potential in the Enlarged EU [4] przygotowany przez DG Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability szacuje się, że rocznie gospodarstwa domowe w Polsce zużywają na cele oświetleniowe 6.38 TWh energii elektrycznej (dane za 2005r.), co stanowi średnie zużycie 534 kwh na gospodarstwo domowe. POL-Lighting Związek Producentów Sprzętu Oświetleniowego Polska organizacja producentów oświetlenia szacuje, że zużycie energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe stanowi 34% całkowitej konsumpcji energii na cele oświetleniowe. Tabela 2.1. Wielkość zużycia energii elektrycznej na oświetlenie w Polsce [4]. Liczba gospodarstw domowych [mln.] ZuŜycie energii elektrycznej w gosp. domowych [TWh] ZuŜycie energii na oświetlenie [TWh] ZuŜycie energii na oświetlenie [%] Średnie zuŝycie energii na oświetlenie/gd [kwh] GD z CFLs [%] Liczba CFL/GD (włączając GD bez CFL) Liczba punktów świetlnych/gd Polska 11,95 22,80 6, , ,50 20 GD - gospodarstwo domowe, CFL - świetlówka kompaktowa.

18 Równocześnie to właśnie w gospodarstwach domowych użytkujemy najwięcej nieefektywnych energetycznie źródeł światła jakimi są żarówki. Potencjał przy zamianie tradycyjnej żarówki na energooszczędną świetlówkę to 80% oszczędności na zużyciu energii elektrycznej. Realizacja najnowszego projekt rozporządzenia Komisji (WE) w sprawie wykonania dyrektywy 2005/32/WE Parlamentu Europejskiego i Rady w odniesieniu do wymogów dotyczących ekoprojektu dla źródeł światła do użytku domowego doprowadzi do sukcesywnego wycofywania nieefektywnych źródeł światła z obszaru handlowego UE. Do września roku 2012 z rynku oświetleniowego zostaną wycofane wszystkie źródła światła o klasie energetycznej poniżej C. Mając na uwadze, że najbardziej popularne źródła światła w klasie C dają 30% oszczędność energii w stosunku do żarówek, oraz fakt, że z pewnością na rynku zarówno w handlu jak i u konsumentów zostaną pewne zapasy żarówek, możemy założyć z dużym prawdopodobieństwem, że przeciętne gospodarstwo domowe w końcu roku 2012 powinno mieć taką ilość energooszczędnych źródeł światła, która pozwoli zredukować zużycie energii, o co najmniej 40% w stosunku do zużycia z roku Jest to założenie bardzo prawdopodobne zważywszy, że podstawowy, energooszczędny substytut żarówki jakim jest świetlówka kompaktowa pozwala zmniejszyć zużycie energii elektrycznej o 80% przy wymianie jeden do jeden. Tabela 2.2. Scenariusz ograniczania zużycia energii elektrycznej na oświetlenie w Polsce. Faza 1 - stan przejściowy rok 2012 Potencjał oświetlenia w gosp. domowych Liczba gospodarstw domowych [mln.] Konsumpcja en. elektrycznej w gosp. domowych [TWh] Konsumpcja energii na oświetlenie [TWh] ZałoŜenie 40% oszczędności na oświetleniu Oszczędność en. elektrycznej [TWh] Konsumpcja en. elektrycznej w gosp. domowych przy oszczednościach [TWh] Redukcja zuŝycia en. elektrycznej w gosp. domowych [%] Polska 11,95 22,80 6,38 40% 2,55 20,25 11% Faza 2 - stan docelowy rok 2020 Potencjał oświetlenia w gosp. domowych Liczba gospodarstw domowych [mln.] Konsumpcja en. elektrycznej w gosp. domowych [TWh] Konsumpcja energii na oświetlenie [TWh] ZałoŜenie 40% oszczędności na oświetleniu Oszczędność en. elektrycznej [TWh] Konsumpcja en. elektrycznej w gosp. domowych przy oszczednościach [TWh] Redukcja zuŝycia en. elektrycznej w gosp. domowych [%] Polska 11,95 22,80 6,38 70% 4,47 18,33 20% Ograniczenie zużycia energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe o 40% w roku 2012 w stosunku do roku 2008 jest jak najbardziej realne i stanowi fazę przejściową do osiągniecia fazy

19 docelowej, w której wg założeń KE po wycofaniu z rynku we wrześniu 2016 źródeł światła C pozostaną lampy w klasie energetycznej A i B. Biorąc pod uwagę fakt, że źródła w klasie B pozwalają zredukować o 50% zużycie energii w stosunku do żarówki oraz, że do tego czasu na rynku oprócz świetlówek kompaktowych będą już dostępne energooszczędne źródła światła LED (oszczędność min. 80%) faza docelowa powinna zakładać ograniczenie zużycia energii elektrycznej na oświetlenie w roku 2020 o 70% do stanu z roku Przy założeniu ograniczenia zużycia energii na oświetlenie o 40% łączne zużycie energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe obniży się o 11% w skali rocznej. Po dokonaniu pełnej konwersji oświetlenia domowego, przy wykorzystaniu nowoczesnych technologii oświetleniowych opartych na diodach LED i OLED i obniżeniu zużycia energii na oświetlenie o 70% łączne zużycie energii elektrycznej przez gospodarstwa domowe w Polsce będzie mniejsze o 20%, gdzie rokiem odniesienia jest rok Bibliografia: [1] Energia i efektywność. Zmiana klimatu w sektorze energetycznym. Ogólnoświatowe badanie przedsiębiorstw użyteczności publicznej PricewaterhouseCoopers. [2] DELight Domestic Efficient Lighting. Environmental Change Unit University of Oxford. Energy and Environment Programme, [3] Electricity Consumption and Efficiency Trends in the enlarged European Union, Paolo Bertoldi, Bogdan Atanasiu ; Insitute for Environment and Sustainability 2007; EUR EN [4] Residential Lighting Consumption and Saving Potential in the Enlarged EU, European Commission DG Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability 2006.

20 3. Kierunki rozwoju nowych technologii w dziedzinie źródeł światła do oświetlenia gospodarstw domowych 3.1. Wstęp W ramach Dyrektywy 2005/32/WE w Unii Europejskiej prowadzone są końcowe prace nad przepisami wykonawczymi mającymi w konsekwencji doprowadzić do znaczącej racjonalizacji zużycia energii. Poprawa wydajności energetycznej poprzez lepsze wykorzystanie energii elektrycznej przez końcowych użytkowników jest jednym z kluczowych elementów mających na celu osiągnięcie docelowych wartości emisji gazów cieplarnianych we Wspólnocie. W ramach wdrażania dyrektywy dla oświetlenia opracowano nowe scenariusze dotyczące przyszłości oświetlenia domowego, biurowego i ulicznego. W przypadku oświetlenia dla gospodarstw domowych scenariusz zakłada systematyczne wprowadzenie kryteriów efektywności energetycznej eliminujących z rynku Unii Europejskiej nieefektywne źródła światła to jest takie, które posiadają inną klasę energetyczna niż A, B lub C. Wdrożenie takiego scenariusza do roku 2012 pozwoli oszczędzić rocznie do 40 TWh, co jest w przybliżeniu rocznym zużyciem energii Rumunii lub 11 miliona gospodarstw domowych w Europie. Będzie prowadzić również do znaczącej redukcji emisji o około15 milionów ton CO 2 w skali roku. Rys Historyczny rozwój źródeł światła

21 Tabela 3.1. Harmonogram wymagań dla źródeł światła do oświetlania gospodarstw domowych wg EU COM. Komentarz: 1 - Wymaganie klasy energetycznej E dotyczy wszystkich przezroczystych źródeł światła o mocy równej i powyżej 100W, oznacza to wycofanie z rynku wszystkich żarówek i żarówek halogenowych w klasie energetycznej F i G już w fazie 1 tj. we wrześniu 2009 r. Po wdrożeniu fazy pierwszej na rynku pozostaną jedynie źródła światła o klasie E i wyżej, które sukcesywnie będą wycofywane w kolejnych fazach. 2 - Halogenowe źródła światła o specjalnych trzonkach będą musiały posiadać przynajmniej klasę energetyczną C, dla wszystkich pozostałych przezroczystych źródeł światła wymagana będzie co najmniej klasa B. 3 Tylko źródła halogenowe o specjalnych trzonkach mogą być wykonane w klasie energetycznej C. W praktyce oznaczać to będzie wyeliminowanie ze sprzedaży tradycyjnej żarówki. Mimo, że od czasu, kiedy w roku 1879 Edison wynalazł żarówkę ze skrętką ze zwęglonego włókna bambusowego jej parametry znacznie się poprawiły to z uwagi na zasadę działania tradycyjna żarówka jest bardzo nieefektywnym źródłem światła. Jedynie kilka procent energii elektrycznej dostarczanej do żarówki jest zamieniana na światło. Pozostałe dziewięćdziesiąt kilka procent jest emitowane w postaci ciepła.

22 Aktualnie jest dostępnych na rynku wiele alternatywnych źródła światła do oświetlania gospodarstw domowych. Obok energooszczędnych świetlówek kompaktowych mamy również do wyboru żarówki halogenowe w klasie energetycznej B i C oraz najnowsze źródła światła oparte o technologie wywodzące się z fizyki ciała stałego i chemii. Tabela 3.2. Alternatywne rozwiązania do tradycyjnej żarówki. Energooszczędne świetlówki kompaktowe Dostępne w wersji z zakrytym i odkrytym jarznikiem. Wersja z zakrytym jarznikiem nadaje się do stosowania w oprawach otwartych, w których widoczne jest źródło światła. Wskaźnik oddawania barw Ra powyżej 80. Zużywają o 80% mniej energii elektrycznej w porównaniu z żarówką. Trwałość średnia nawet do 15 razy dłuższa w porównaniu do żarówki. W ostatnich latach poprawiono jakość światła, zmniejszono gabaryty lamp i obniżono koszty produkcji. Energooszczędne żarówki halogenowe W najbardziej zaawansowanej wersji zużywają do 50% mniej energii elektrycznej w porównaniu z tradycyjną żarówką. Cechuje je bardzo dobre oddawanie kolorów wskaźnik Ra wynosi 100. Nadają się do współpracy ze ściemniaczem. Bezpośredni zamiennik klasycznej żarówki o identycznych gabarytach co tradycyjne źródła (balon A55, B35). Źródła światła LED Dostępne dzisiaj w technologii diod LED 5 mm jako zamienniki żarówek dekoracyjnych. Dzisiejsze ograniczenia to ograniczony, lecz szybko rosnący strumień świetlny. W niedalekiej przyszłości podstawowe źródło światła (pierwsze źródła światła oparte na nowoczesnej technologii umożliwiającej zastąpienie innych źródeł białego światła pojawiły się na rynku oświetleniowym w Polsce w IV kwartale 2008r.).

23 3.2. Świetlówki kompaktowe zintegrowane Świetlówki kompaktowe są stosunkowo nową rodziną lamp fluorescencyjnych. Na ich przykładzie wyraźnie można zauważyć trendu w kierunku miniaturyzacji źródeł światła i oszczędności energii. Po kryzysie energetycznym w latach siedemdziesiątych XX wieku, trwały intensywne poszukiwania nowych energooszczędnych źródeł światła, kiedy w roku 1980 firma Philips wprowadziła na rynek pierwsze zintegrowaną z układem zapłonowym lampy - świetlówki kompaktowe. Wtedy po raz pierwszy na rynku oświetleniowym pojawiły się energooszczędne źródła światła do oświetlenia w gospodarstwach domowych. Rys.3.2. Miniaturyzacja lamp fluorescencyjnych Ta zupełnie nowa generacja źródeł światła będąca energooszczędną alternatywą dla tradycyjnych żarówek zapoczątkowała prawdziwą rewolucję w oświetleniu, która trwa do dnia dzisiejszego. Świetlówki kompaktowe zintegrowane to lampy będące bezpośrednim zamiennikiem tradycyjnej żarówki, które mogą być bezpośrednio zamontowane w typowych oprawach

24 oświetleniowych. W porównaniu z żarówkami świetlówki kompaktowe zużywają pięciokrotnie mniej energii elektrycznej czynnej, a ich średnia trwałość jest nawet do piętnastu razy większa. Świetlówki kompaktowe jako bezpośredni zamiennik żarówki emitują światło o identycznej temperaturze barwowej (2700K), tworząc przyjemną i ciepłą atmosferę. Jarznik świetlówki kompaktowej pokryty jest wewnątrz warstwą luminoforu wąskopasmowego, dzięki czemu lampa posiada wysoką skuteczność świetlną i własność dobrego oddawania barw. W przypadku stosowanych układów zapłonowych do świetlówek kompaktowych możemy wyróżnić dwie wersje: a) układ zapłonowy klasyczny z przegrzewaniem elektrod (dławik indukcyjny, zapłonnik), b) układ zapłonowy elektroniczny: - w wersji z przegrzewaniem elektrod (tzw. ciepły zapłon), - w wersji bez przegrzewania elektrod (tzw. zimny zapłon). 1 - jarznik 2 - zapłonnik 3 - kondensator przeciwzakłóceniowy 4 - statecznik indukcyjny 5 - zabezpieczenie termiczne Rys.3.3. Schemat świetlówki kompaktowej typu SL (zapłon klasyczny)

25 Na rysunku 3.3. przedstawiono schemat blokowy świetlówki kompaktowej w wersji klasycznej. Tego typu układy zapłonowe stosowane były w pierwszych świetlówkach kompaktowych typu SL. Lampa zasilana jest bezpośrednio z sieci 50Hz, w związku z czym dławik indukcyjny jest znacznie większy niż w wersji elektronicznej. Świetlówka klasyczna jest przez to cięższa od wersji elektronicznej i zaświeca się z kilkusekundowym opóźnieniem. Wersja klasyczna, która aktualnie występuje na rynku bardzo rzadko jest polecana do stosowania w miejscach, gdzie światło jest potrzebne przez dłuższy czas w ciągu dnia. Rysunek 3.4. przedstawia schemat ideowy zasilania świetlówki kompaktowej w wersji elektronicznej z układem przegrzewania elektrod. Zmienny prąd zasilania po przejściu przez układ prostujący (1) ładuje kondensator elektrolityczny (2) do napięcia stałego około 300V. Napięcie na kondensatorze zasila generator wielkiej częstotliwości (w.cz.) khz wykonany z tranzystorami T1 i T2 w postaci kluczy. Prąd w.cz. przechodzi przez elektrody świetlówki i jest stabilizowany przez dławik indukcyjny. 1 - układ prostujący 2 - kondensator elektrolityczny 3 - dławik indukcyjny 4 - układ przegrzewania elektrod Rys.3.4. Schemat świetlówki kompaktowej PL Electronic (elektroniczny układ zapłonowy)

26 Elektrody lampy są przegrzewane z pomocą dodatkowego układu elektronicznego w celu uzyskania optymalnej temperatury elektrod przed zapłonem w gazie. Spowalnia to proces zużywania elektrod, co ma pozytywny wpływ na trwałość lampy. Świetlówki kompaktowe wyposażone w układ przegrzewania elektrod, są mało wrażliwe na częste włączanie i wyłączanie lampy. Ponieważ częstotliwość pracy świetlówek z elektronicznym zapłonem jest około 1000 razy większa od częstotliwości sieci zasilającej, dławik indukcyjny jest niewielki. Dzięki temu kompaktowa świetlówka elektroniczna ma małe rozmiary i jest bardzo lekka. Zastosowanie elektroniki umożliwia ponadto natychmiastowe i bezmigotliwe zaświecenie świetlówki. Elektroniczne układy zapłonowe bez przegrzewania elektrod są tańsze, lecz ich wrażliwość na częste włączanie i wyłączanie jest większa. W większości występują w świetlówkach kompaktowych przeznaczonych do zastosowań domowych, w których ilość załączeń lampy nie przekracza kilku dziennie. Z uwagi na budowę rozróżniamy świetlówki kompaktowe z odkrytym jarznikiem oraz świetlówki, w których jarznik jest zakryty poprzez dodatkowy klosz. Zastosowanie klosza sprawia, że powierzchnia, której emitowane jest światło z lampy jest większa. Skutkiem tego luminancja świetlówki jest mniejsza, dzięki czemu można ją stosować w otwartych oprawach oświetleniowych, w których widoczne jest źródło światła. Zastosowanie dodatkowego klosza rozpraszającego sprawia również, że dystrybucja światła jest bardziej zbliżona do żarówki. Różnica w kształcie, wymiarach, masie i strumieniu emitowanego światła stwarzają dziś możliwość właściwego dobierania świetlówki kompaktowej w celu zapewnienia odpowiedniej jakości oświetlenia dla każdego i w każdej sytuacji, gdzie do tej pory używano tradycyjnych żarówek. Rys.3.5. Zintegrowane świetlówki kompaktowe (wg katalogu Philips Lighting)

27 Najnowsze generacje świetlówek kompaktowych pod względem gabarytów mają zbliżone lub wręcz identyczne gabaryty jak odpowiadające im tradycyjne żarówki (rysunek 3.5.). Dzięki zastosowaniu dodatkowej bańki rozpraszającej, w której osadzony jest jarznik lampy, świetlówki kompaktowe upodobniły się również swoim wyglądem zewnętrznym do żarówek. Tabela 3.3. Świetlówki kompaktowe z odkrytym jarznikiem (wg katalogu Philips Lighting) Typ Wygląd Moc Zastępuje Oszczędność Trwałość Zastosowanie świetlówki zewnętrzny Ŝarówkę energii średnia kompaktowej tradycyjną o mocy [W] [W] [%] [h] PL Elektronic W gospodarstwach domowych, szkołach, biurach, hotelach, sklepach W gospodarstwach domowych, do mniejszych opraw oświetleniowych Genie 14 75

28 W gospodarstwach domowych (oświetlenie ogólne, dekoracyjne) Tornado Świetlówki kompaktowe mogą być stosowane w większości standardowych opraw oświetleniowych, we wszystkich rodzajach pomieszczeń np. w mieszkaniach prywatnych, biurach, salach wystawowych, restauracjach, hotelach, korytarzach, jak również w oświetleniu zewnętrznym ogrodów, alejek, skwerów itp. Do oświetlenia zewnętrznego należy stosować lampy w szczelnych oprawach. Wśród świetlówek kompaktowych możemy wyróżnić lampy posiadające wewnątrz jarznika specjalny rodzaj amalgamatu, dzięki któremu lampy tego typu mają znacznie stabilniejszy strumień świetlny w szerokim zakresie temperatur niż świetlówki kompaktowe bez amalgamatu.

29 Strumień świetlny [%] Temperatura otoczenia [C] PL Electronic/T(amalgamat) Lampy bez amalgamatu Rys.3.6. Strumień świetlny zintegrowanej świetlówki kompaktowej PL Electronic/T w funkcji temperatury otoczenia (pozycja świecenia trzonkiem do góry) Dzięki zastosowaniu amalgamatu w jarzniku, niektóre wersje świetlówek kompaktowych zintegrowanych posiadają unikatową charakterystykę utrzymania strumienia w funkcji temperatury otoczenia. Tego typu lampy posiadają stosowne oznaczenia tj. np. lampy PL Electronic Polar, czy lampy Softone. Dla temperatur od C do C współczynnik utrzymania dla świetlówek kompaktowych z amalgamatem nie spada poniżej 80% (rysunek 3.6.), dzięki czemu dostarczają znacznie więcej światła w niskich temperaturach, co jest niezwykle istotne w oświetleniu zewnętrznym. Należy również pamiętać, że świetlówki kompaktowe potrzebują kilkudziesięciu sekund na uzyskanie pełnego strumienia świetlnego po ich włączeniu. Lamp tego typu nie należy stosować w obwodach ze ściemniaczami światła, wyłącznikami elektronicznymi oraz fotokomórką.. Może to spowodować uszkodzenie świetlówki lub współpracującego z nimi urządzenia. Należy jednak wspomnieć, że w ofertach wiodących producentów pojawiły się już świetlówki kompaktowe, które

30 można stosować ze ściemniaczami światła bez obawy o ich uszkodzenie. Świetlówki kompaktowe przeznaczone do współpracy ze ściemniaczem zawsze posiadają specjalne oznaczenie, a w ich nazwie często występuje angielskie słowo Dimmable jak w przypadku: Philips Tornado Dimmable 20W, czy Osram Dulux El Dim 20W. Lampy tego typu występują zwykle w większej mocy tak, aby dać konsumentowi jak największe możliwości regulacji ilości światła. Rys Świetlówki kompaktowe Philips Tornado Dimmable i Osram Dulux El DIM Wszystko wskazuje, że to właśnie energooszczędne świetlówki kompaktowe staną się tą rodziną źródeł światła, która zajmie miejsce tradycyjnych żarówek. Nowoczesne świetlówki oferują największą jak dotąd 80% oszczędność energii elektrycznej, do kilkunastu razy dłuższą średnią trwałość, niewielkie gabaryty przy dobrej jakości światła Żarówki halogenowe

31 Pierwsze żarówki halogenowe pojawiły się w latach 60tych XX wieku. Od tego czasu żarówki halogenowe pojawiły się prawie we wszystkich zastosowaniach, w których stosowane są tradycyjne żarówki. Żarówki halogenowe są przykładem nowoczesnych lamp żarowych, które dzięki zastosowaniu regeneracyjnego cyklu halogenowego osiągają do 25% wyższą skuteczność świetlną oraz 2-4 razy większą trwałość niż tradycyjne żarówki. Wśród żarówek halogenowych możemy wyróżnić grupę lamp o żarnikach zasilanych napięciem sieciowym 230V oraz lampy o żarnikach niskonapięciowych. Wysoka temperatura skrętki w tradycyjnej żarówce sprawia, że wolfram, z którego wykonana jest skrętka zaczyna parować. Parujący wolfram kondensuje się osadza się w chłodniejszych rejonach lampy w postaci cienkiej powłoki na wewnętrznej ściance bańki powodując jej ciemnienie. Z upływem czasu zjawisko to powoduje zmniejszenie ilości emitowanego światła. W przypadku żarówek halogenowych do obojętnego gazu, jaki jest stosowany do wypełnienia żarówek (azot, argon, krypton) dodaje się śladowe ilości pierwiastków chemicznych z grupy halogenów (np. jod, brom), dzięki którym inicjowany jest tzw. halogenowy cykl regeneracyjny opisany poniżej. Parujący ze skrętki wolfram łączy się z halogenem tworząc cząsteczki halogenków wolframu, które w przeciwieństwie do wolframu nie osadzają się na ściankach bańki a pozostają w formie gazowej. Warunkiem, aby nie następowała kondensacja jest odpowiednio wysoka temperatura ścianki bańki (>250 o C). Dlatego do produkcji żarówek halogenowych używane jest szkło kwarcowe, które wytrzymuje takie temperatury oraz pozwala na równoczesne zmniejszenie gabarytów źródła światła. Kiedy krążące wraz z gazem cząsteczki halogenków docierają w pobliże skrętki lampy następuje rozpad cząsteczki, atomy wolframu osadzają się z powrotem na żarniku, podczas gdy halogen dyfunduje w kierunku bańki, by kontynuować swoją rolę w cyklu i ponownie połączyć się z parującym wolframem. W rezultacie halogenowego cyklu regeneracyjnego następuje przeniesienie osadzonych na bańce atomów wolframu z powrotem na żarnik.

32 Rys Zasada działania żarówki halogenowej Na rynku mamy już od kilku lat żarówki halogenowe przeznaczona do pracy na napięciu sieciowym, które są bezpośrednim zamiennikiem zamiennikiem tradycyjnych żarówek. Żarnik halogenowy w tych lampach został zaprojektowany na napięcie 230V i umieszczony w bańce szklanej typowej dla żarówki (A55, B35, R50, R63) na trzonku E27 lub E14. Rys.3.9. Żarówki halogenowe na napięcie sieciowe (30% oszczędności)

33 Jeżeli chodzi o parametry techniczne to źródła tego typu zużywają do 30% mniej energii elektrycznej, dają się ściemniać oraz posiadają dwukrotnie większą trwałością niż odpowiadające im żarówki tradycyjne. Oprócz Ŝarówek halogenowych na trzonkach E27 i E14, na rynku pojawiły się równieŝ inne typy halogenów na napięcie sieciowe niebędące bezpośrednimi zamiennikami tradycyjnych Ŝarówek. Reflektorowe źródła halogenowe w wersjach z aluminiowym i zimnym lustrem, pojawiły się na rynku opraw konsumenckich kilka lat temu. Przykładem takich źródeł są lampy typu Twistline. Charakterystyczny trzonek typu GU (wersja aluminiowa) i GZ (wersja z zimnym lustrem) pozwala na bardzo prosty montaŝ i wymianę źródła. Rys Reflektorowe źródła światła typu Twistline Od kilku lat na rynku pojawiły się równieŝ kapsułki halogenowe na trzonku G9 przeznaczone do pracy na napięciu sieciowym. Nowe Ŝarówki są wykonane ze specjalnego szkła kwarcowego pochłaniającego promieniowanie nadfioletowe i mają długość niewiele większą od niskonapięciowych. Najnowocześniejsze lampy tego typu posiadają w torze prądowym opatentowany bezpiecznik zabezpieczający przed potencjalną eksplozja lampy przy końcu jej trwałości zgodnie z normą IEC Dzięki temu zgodnie z normą IEC Ŝarówki takie mogą być stosowane w oprawach otwartych. Dzięki moŝliwości bezpośredniej

34 pracy na tradycyjnych, tanich ściemniaczach nadają się do tworzenia róŝnych efektów oświetleniowych. Rys Kapsułki halogenowe Clickline na napięcie sieciowe. NaleŜy jednak pamiętać, Ŝe Ŝarówki halogenowe na napięcie sieciowe są mniej wydajne energetycznie od halogenów niskonapięciowych i mają od nich krótszą Ŝywotność. Dlatego patrząc pod katem efektywności energetycznej przyszłość Ŝarówek halogenowych to Ŝarniki niskonapięciowe. Dwa lata temu dzięki zastosowaniu nowoczesnych podzespołów elektronicznych udało się zminiaturyzować gabaryty elektronicznych transformatorów do rozmiarów umoŝliwiających ich zintegrowanie z energooszczędnymi niskonapięciowymi kapsułkami halogenowymi. Pierwszą energooszczędną Ŝarówką halogenową na napięcie sieciowe, która powstała na bazie niskonapięciowego Ŝarnika halogenowego była Ŝarówka MASTER PAR Electronic E20. Lampa o mocy 20W stanowi energooszczędny ekwiwalent dla Ŝarówek zwierciadlanych R63 60W oraz halogenów PAR20 50W. Równocześnie prowadzone prace w dziedzinie technologii materiałowej doprowadziły do uzyskania technologii powłok interferencyjnych mających właściwości odbijania promieniowania podczerwonego. Opatentowane pokrycie odbijające promieniowanie podczerwone składa się z kilku warstw tantalu i dwutlenku krzemu naniesionych na szkło żarnika żarówki halogenowej. Celem pokrycia jest zawracanie ciepła (promieniowania podczerwonego) z powrotem na żarnik lampy halogenowej, poprzez co uzyskuje się znaczne większą skuteczność świetlną (lm/w) niż w przypadku tradycyjnych żarówek halogenowych.

35 Rys Zasada działania technologii powłok interferencyjnych Technologia powłok interferencyjnych jest stosowana przez wiodące firmy takie jak Philips i Osram przy produkcji energooszczędnych żarówek halogenowych pracujących na niskim napięciu. Lampy MASTER Line ES o identycznym strumieniu świetlnym, co tradycyjne niskonapięciowe żarówki halogenowe MR16 zużywają o 40% mniej energii elektrycznej i emitują 40% mniej ciepła. Równocześnie trwałość MASTER Line ES wynosi 5000 h świecenia, podczas, gdy trwałość dla standardowych halogenów nie przekracza godzin. Tak, więc tradycyjną halogenową żarówkę z zimnym lustrem o mocy 50W możemy zastąpić energooszczędnym ekwiwalentem o mocy 30W uzyskując identyczną ilość światła. Przykładem energooszczędnych odpowiedników żarówek halogenowych na niskie napięcie są lampy MASTERLine 111 (źródło o mocy 60W jest odpowiednikiem standardowej żarówki halogenowej Alu Line W), czy kapsułki halogenowe MASTER Capsule (20W, 30W, 45W, 60W). Należało przypuszczać, że mając już energooszczędne zamienniki tradycyjnych niskonapięciowych żarówek halogenowych oraz opanowaną technologie miniaturyzacji transformatorów elektronicznych wkrótce na rynek trafią energooszczędne żarówki halogenowe na napięcie sieciowe. Tak się rzeczywiście stało, w bieżącym roku na targach oświetleniowych Light + Building 2008 we Frankfurcie miały swoją premierę pierwsze żarówki halogenowe MASTER Classic, które zostały zaprojektowane w oparciu o sprawdzoną technologię integracji elektronicznego transformatora z energooszczędną, niskonapięciową kapsułką halogenową. Źródła światła z rodziny MASTER Classic mają identyczny kształt jak żarówki tradycyjne na trzonkach E27 i E14, co więcej mają trzykrotnie większą trwałość i mogą być stosowane ze ściemniaczami. kształt i gabaryty typowej, tradycyjnej żarówki i pracują na napięciu 230V. Równocześnie energooszczędne żarówki halogenowe MASTER Classic przy emisji tej samej ilości światła, co tradycyjna żarówka zużywają od nich o 50% mniej energii elektrycznej. Dotychczasowe żarówki halogenowe będące zamiennikami żarówek pozwalały na uzyskanie jedynie 30% oszczędności na zużyciu energii przy dwukrotnie większej

36 trwałości w porównaniu do tradycyjnej żarówki. Rys Halogenowe żarówki energooszczędne Philips MASTER Classic (Eco Classic 50) Tym samym po raz pierwszy potoczne sformułowanie - żarówka energooszczędna - stało się prawdziwe (do tej pory wielu konsumentów nazywało tak energooszczędną świetlówkę kompaktową). Żarówki energooszczędne MASTER Classic zostały zaprojektowane jako bezpośrednie zamienniki najczęściej spotykanych żarówek tradycyjnych w bańce A55 o mocach 40W i 60W oraz standardowych żarówek w kształcie świeczki (B35) o mocy 25W i 40W. Po raz pierwszy od pojawienia się energooszczędnej świetlówki kompaktowej mamy do wyboru energooszczędną żarówkę, dzięki której można oszczędzać energię przy równoczesnym zachowaniu znakomitej jakości światła charakterystycznej dla lamp żarowych. Nowa generacja energooszczędnych żarówek MASTER Classic posiada klasę efektywności energetycznej B (lampy przezroczyste) i klasę C w wersji z opalizowanej (Ivory- barwa kości słoniowej). Tabela 3.4. Dane techniczne energooszczędnych żarówek halogenowych Eco Clasic 50. Kształt bańki Trzonek Moc [W] Strumień świetlny [lm] Rozmiar (średnica x wysokość) Barwa Trwałość EEL A55 E27 20, , x 104mm Brilliant 3000 h B A55 E27 20, , x 104mm Ivory 3000 h C B35 E14, E27 13, x 103mm Brilliant 3000 h B B35 E14, E x 103mm Ivory 3000 h C EEE Energy Efficiency Label (klasa energetyczna).

37 3.4. Źródła światła LED (Light-Emitting Diode) Dioda elektroluminescencyjna (LED) to element półprzewodnikowy zawierający złącze P-N, emitujący promieniowanie optyczne po wzbudzeniu złącza prądem elektrycznym. Pierwsze diody zostały wyprodukowane w połowie lat sześćdziesiątych XX wieku, jednak trzeba było czekać kolejne 20 lat na dokonanie odkryć naukowych, które pozwoliły wykorzystać diody do celów oświetleniowych. Do tego czasu diody sygnalizacyjne wyparły z zastosowań tzw. żarówki tablicowe, które używano wcześniej jako wskaźnikowe. Stało się to równolegle z rozwojem cyfrowych technologii, które zastąpiły w tym czasie rozwiązań analogowych. Rys Wytwarzanie białego światła w technologii LED W ostatniej dekadzie minionego stulecia większość wiodących producentów oświetlenia zainwestowała duży kapitał w rozwój technologii oświetleniowych na bazie diod elektroluminescencyjnych. Najtrudniejszym okazała się produkcja diod emitujących białe światło o powtarzalnych parametrach jakości światła przy równoczesnym uzyskaniu dużej skuteczności świetlnej. Jednak ostatnie lata przyniosły w tym względzie szereg dobrych rozwiązań, które przyspieszyły prace zastosowania diod LED do ogólnych celów oświetleniowych.

38 Oświetlenie oparte na diodach elektroluminescencyjnych LED posiada następujące cechy i zalety: a) długa trwałość - żywotność urządzenia, b) odporność na wstrząsy (ciało stałe) niezawodność, c) barwy - brak potrzeby filtrów, d) małe wymiary i waga swoboda w projektowaniu, e) niskie napięcie bezpieczeństwo, f) zapłon (ponowny)- możliwości częstego załączania, g) regulacja strumienia - optymalna jasność, h) nie zawierają rtęci - troska o środowisko. Tabela Porównanie parametrów diod tradycyjnych 5mm z diodami o dużym strumieniu. Od kilku lat trafiają na rynek źródła światła oparte na technologii diod LED 3 i 5 mm. Ograniczenia związane z tą technologią pozwalają na produkcje źródeł, które można wykorzystać w oświetleniu dekoracyjnym lub jako zamienniki żarówek kolorowych. Lampy oparte na tej technologii mają z reguły niewystarczający strumień świetlny, który dość szybko spada w czasie eksploatacji. Ograniczenia technologii diod 3 i 5 mm zostały pokonane dzięki opracowaniu technologii specjalnych diod o dużej mocy i strumieniu świetlnym. W niedalekiej przyszłości w tej technologii będą

39 wykonywane podstawowe źródła światła LED do celów oświetleniowych. Nowe wymagania w zakresie efektywności energetycznej źródeł światła LED (dopuszczalna jest wyłącznie klasa energetyczna A) praktycznie wyeliminuja starsze technologie diod 3 i 5 mm z zastosowań typowo oświetleniowych. Strumien swietlny Lighting Research Center czerwiec 2003 Czas swiecenia (h) 5-mm white LED Philips LUXEON LED Rys Porównanie spadku strumienia świetlnego diod 5mm i diod dużej mocy Tabela 3.6. pokazuje porównanie istniejących emiterów LED, aby uzyskać źródło światła o strumieniu 800 lumenów, co stanowi ekwiwalent żarówki halogenowej 50W lub żarówki tradycyjnej 60W. Tabela Porównanie możliwości uzyskania źródła LED odpowiadającego żarówce 60W.

40 Rys Lampa MASTER LED pierwszy zamiennik żarówki tradycyjnej Pierwsze źródła światła oparte na nowoczesnej technologii umożliwiającej zastąpienie innych źródeł białego światła pojawiły się na rynku oświetleniowym w Polsce w IV kwartale 2008r. Wiele firm zapowiadało wprowadzenie tego typu źródeł już wcześniej jednak podobnie jak 17 lat temu wprowadzając świetlówkę kompaktową to firma Philips wprowadziła na rynek rodzinę źródeł światła LED opartą na innowacyjnej technologii diod luminescencyjnych Philips LUXEON Rebel, które mogą być zamiennikiem 40W żarówek Nowe źródła światła MASTER LED pozwalają na uzyskanie oszczędności energii elektrycznej do 80% w porównaniu do tradycyjnej żarówki przy trwałości 45 razy dłuższej niż tradycyjna żarówka!

41 Rys Pierwsza rodzina źródeł światła LED mogąca zastąpić tradycyjne lampy żarowe Należy podkreślić, że technologie oświetleniowe LED pozwalają na dużo więcej, niż tylko tworzenie alternatywnych źródeł światła, które są zamiennikami tradycyjnych żarówek, czy halogenów. Diody LED pozwalają na wbudowanie systemów oświetleniowych praktycznie w każdy obiekt czy przedmiot. Zastosowanie systemów sterowania umożliwia również tworzenie niezwykle dynamicznych systemów oświetleniowych mogących zmieniać zarówno kolory jak również temperaturę barwową światła białego. Systemy oparte na diodach LED to już nie są tylko zwykłe źródła światła, które potrzebujemy umieścić w oprawie oświetleniowej, to również w pełni samodzielne urządzenia oświetleniowe.

42 Rys Przykład urządzeń oświetleniowych LED (diody wbudowane na stałe) Przykłady wykorzystania systemów oświetleniowych do oświetlenia w gospodarstwach domowych znajdziemy na kolejnych rysunkach.

43 Rys Wykorzystanie technologii LED podświetlane siedziska Rys Wykorzystanie technologii LED AmbiLight TV 3.5. Organiczne diody LED Organiczne diody emitujące światło tzw. OLED (Organic Light-Emitting Diode) to diody elektroluminescencyjne (LED) wytwarzana ze związków organicznych. Substancje organiczne od

44 dawna budziły zainteresowanie producentów oświetlenia z powodu swoich dobrych właściwości luminescencyjnych i dużej wydajności promieniowania optycznego. W dniu 1 października 2004 r. rozpoczął się europejski projekt OLLA mający na celu opracowanie technologii organicznych diod luminescencyjnych tzw. OLED do celów oświetleniowych. Projekt o numerze IST zarządza łącznym budżetem 20 mln. Euro (w tym 12 mln. Euro z funduszy EU). W ramach projektu współdziała 24 czołowych europejskich firm i ośrodków naukowych zajmujących się organiczną elektroniką oraz materiałami i urządzeniami oświetleniowymi z ośmiu krajów europejskich. Projekt OLLA jest jednym z największych na świecie projektów typu joint research związanych z opracowywaniem białych diod OLED (inne projekty to Next-Generation- Lighting Initiative w USA i projekt Lighting 21 w Japonii). Ze strony polskiej jako placówka badawcza w projekcie uczestniczy Instytut Chemii Fizycznej Państwowej Akademii Nauk w Warszawie. Wśród pracowników Instytutu uczestniczących w pracach są dr hab. inż. Jerzy Karpiuk i prof. Marek Pietraszkiewicz. Technologia OLED może umożliwić w przyszłości seryjną produkcję powierzchniowych źródeł światła o dużej skuteczności świetlnej (do 150 lm/w). W ramach projektu wykonano kilkanaście prototypów oraz wyprodukowano kilka serii źródeł światła do niszowych aplikacji. Projekt rozwija się pomyślnie w roku bieżącym na konferencji Innovation Village 2008 pokazano demonstracyjny panel OLED o powierzchni 15x15 cm świecący białym światłem o skuteczności świetlnej do 50 lm/w i estymowanej trwałości > godzin świecenia.

45 Rys Demonstracyjny panel świecący wykonany w technologii OLED (źródło: Przewiduje się, że produkcja masowa źródeł światła OLED do ogólnych celów oświetleniowych może rozpocząć się już w roku Tabela 3.7. Postęp prac nad technologią OLED w ramach projektu OLLA.. Rok Powierzchnia świecenia 25 cm 200 cm 225 cm Skuteczność świetlna 25 lm/w 39 lm/w do 50 lm/w Rodzaj światła Monochromatyczne dwie barwy światło białe 3.6. Tkaniny emitujące światło (light-emitting textile) Poprzez zintegrowanie wielokolorowych diod LED (light-emitting diodes) z tkaniną udało stworzyć się nowe platformy komunikacyjne do indywidualnej personalizacji przy równoczesnym zachowaniu oryginalności tkaniny.

46 Rys Świecąca poduszka i koszulki Lumalive (źródło: Mając na uwadze stały postęp technologii, wykorzystanie świecących tekstyliów i innych materiałów w znaczący sposób może przyczynić się do kształtowania stylu życia konsumentów zarówno w aspektach mody, czy dekoracyjnych (np. zmieniające kolor firanki), jak również w aspekcie poprawy bezpieczeństwa na drogach (osoba w świecącym ubiorze lub z świecącą torebką będzie lepiej widoczna dla kierowców). Rys Istniejący produkt - świecąca torebka Lumalive (project firm Philips i Svarovski) Nigdy dotąd nie było na rynku oświetleniowym dostępnych tyle energooszczędnych alternatyw dla zwykłej żarówki. Są nimi energooszczędne świetlówki kompaktowe, które zapewniają 80% redukcje zużycia energii elektrycznej; nowe generację energooszczędnych żarówek halogenowych pozwalające oszczędzać energię przy zachowaniu idealnej jakości światła i możliwości ściemniania jak zwykłej żarówki; czy też innowacyjne rozwiązania oparte o technologie wywodzące się z fizyki ciała stałego i chemii organicznej.

47 Możemy śmiało powiedzieć, że już dzisiaj jesteśmy technologicznie przygotowani do zastąpienia tradycyjnych żarówek przez energooszczędne źródła światła, które gwarantować będą jeszcze bardziej racjonalne wykorzystywanie energii elektrycznej w oświetleniu gospodarstw domowych a tym samym dalsze ograniczanie emisji gazów cieplarnianych. Bibilografia: [1] B. Ślęk: Lampy fluorescencyjne. Technika Świetlna Poradnik-Informator (publikacja gotowa do druku). [2] B.Ślęk: Efektywność energetyczna wyznacznikiem rozwoju systemów oświetleniowych. Przegląd Elektrotechniczny, maj [3] PN-90/E Technika Świetlna. Terminologia. Warszawa [4] Materiały własne oraz materiały publikowane firmy Philips.

48 4. Analizę możliwości i ograniczeń wynikających z technologii źródeł światła 4.1. Wstęp Rynek oświetleniowy a tym samym oświetlenie w gospodarstwach domowych przechodzi systematyczną ewolucję. Z biegiem lat zmienia się funkcja oświetlenia. Jeszcze niedawno główne potrzeby użytkownika sprowadzały się do dwóch rzecz: widzieć i być widzianym. Rosnąca świadomość w zakresie całkowitych kosztów utrzymania oraz troska o środowisko to nowe obszary, na których użytkownik odkrywa, że oświetlenie może spełniać istotną rolę zarówno w kwestiach ekonomicznych jak również kwestiach związanych z ochrona środowiska naturalnego. Potrzeby użytkowników są motorem postępu, to one wyznaczają nowe trendy dla oświetlenia. Już teraz użytkownicy oświetlenia myślą o potrzebie bezpieczeństwa, komfortu a przyszłości zapewne odkryją, że oświetlenie odgrywa dużą rolę na ich styl życia, wpływa na dobrego samopoczucia i zdrowie. Rys Świadomość roli oświetlenia w życiu jego uzytkownika

49 Równocześnie odpowiadając na potrzeby użytkowników branża oświetleniowa doskonali technologie tak, aby móc sprostać wymaganiom. Innowacje i rozwój technologii pozwalają na dalszy, dynamiczny rozwój branży oświetleniowej. Bardziej wydajne energetycznie systemy oświetleniowe pozwalają na uzyskanie znacznej obniżki kosztów eksploatacji oświetlenia przy równoczesnej poprawie parametrów i komfortu widzenia. Dzięki systemom sterowania możemy w dynamiczny sposób kształtować zarówno poziom natężenia oświetlenia jak również barwę światła. Na rynku dostępne są świetlówki kompaktowe, które można z powodzeniem ściemniać zamiast stosowanych do tej pory żarówek. Rys.4.2. Rozwój technologii oświetleniowych w odpowiedzi na potrzeby użytkowników Stan aktualny w segmencie oświetlenia gospodarstw domowych Jeszcze na początku lat dziewięćdziesiątych polski rynek oświetleniowy wyraźnie różnił się od rynku krajów UE-15. Oświetlenie w gospodarstwach domowych oparte było o oprawy oświetleniowe zwieszone w centralnym punkcie pomieszczenia, które były wyposażone w żarówki głównego szeregu

50 z reguły o mocy 100W lub 60W w mniejszych pomieszczeniach. Na gospodarstwo domowe średnio przypadało zaledwie 8-12 punktów świetlnych. Do roku 1990 w sprzedaży praktycznie nie występowały inne źródła światła oprócz tradycyjnych żarówek głównego szeregu na trzonku E27, rzadziej na trzonku E14. Rys Tradycyjne żarówki głównego szeregu na trzonkach E27 i E14 W gospodarstwach domowych podstawowym źródłem światła jest dzisiaj tradycyjna żarówka. Z racji swej prostoty i łatwości użycia można ją znaleźć praktycznie w każdym miejscu. Biorąc pod uwagę, że liczba punktów świetlnych wzrosła na przestrzeni ostatnich lat do 20 na gospodarstwo domowe, to w dniu dzisiejszym użytkujemy więcej żarówek niż 18 lat temu. Są one jednak powoli i systematycznie wypierane przez nowe generacje bardziej efektywnych energetycznie źródeł światła. Temperaturowy charakter emisji dla żarówki sprawia, że wytwarzane promieniowanie elektromagnetyczne ma widmo ciągłe w skład, którego wchodzi promieniowanie widzialne oraz promieniowanie podczerwone. Dzięki ciągłości widma przyjmuje się, że wskaźnik oddawania barw dla żarówki przyjmuje wartość 100. Co w praktyce oznacza wierne oddawanie kolorów oświetlanych obiektów. Z tego punktu widzenia jest niezmiernie istotne, aby energooszczędny zamiennik, jakim chcemy zastąpić żarówkę posiadał wskaźnik oddawania barwy nie mniejszy niż 80 oraz zbliżoną

51 temperaturę barwową do żarówki tj. Tk 2700K. W przeciwnym razie użytkownik natychmiast odczuje dyskomfort w związku z pogorszonymi warunkami widzenia. W przypadku żarówek nawet mała zmiana napięcia zasilania powoduje zmiany ich parametrów fotometrycznych i elektrycznych. Żarówki są szczególnie wrażliwe na zwyżki napięcia, co często można zaobserwować w postaci częstego przepalania się żarówek w domostwach położonych blisko transformatorów, gdzie z reguły napięcie jest wyższe niż znamionowe. Istnieje bardzo duża różnorodność odmian żarówek dostosowanych do specyficznych, niszowych celów oświetleniowych, jakie spełniają. Obok żarówek głównego szeregu mamy również żarówki małogabarytowe (żarówki świecowe i kuliste tzw. świeczki i kulki); dekoracyjne żarówki liniowe i kolorowe; żarówki z odbłyśnikiem i żarówki reflektorowe. Rys Przykładowe odmiany żarówek (wg katalogu Philips Lighting) Większość tych żarówek, dla których nie ma aktualnie zamienników w postaci bardziej wydajnych źródeł światła została wyłączona w zakresu rozporządzenia UE o wycofaniu nieefektywnych źródeł światła.

52 Równolegle obok żarówek na rynku znajdują się energooszczędne świetlówki kompaktowe oraz żarówki halogenowe. Są one coraz częściej wybierane przez konsumentów, głównie z uwagi na fakt, że można dzięki nim obniżyć koszty związane ze zużyciem energii elektrycznej na oświetlenie. Ogólnie trzeba stwierdzić, że przeciętny polski konsument słyszał o świetlówce kompaktowej, natomiast jego świadomość odnośnie tego, co jest dostępne i czego może oczekiwać od takiego produktu jest niewielka. W wielu wypadkach konsument kieruje się funkcjonującymi na rynku stereotypami, zarówno w pozytywnym jak i negatywnym tego słowa znaczeniu. Zdarza się niestety, że konsument poprzez złe doświadczenie z produktem, który nie spełnił jego oczekiwań nabiera dystansu w ogóle do produktów energooszczędnych. Podsumowując przeciętny konsument chcąc kupić na wyposażenie energooszczędne źródła światła nie do końca wie jak się do tego zabrać. Nie ma też świadomości o tym, co może rzeczywiście na rynku dostać. O tym, że może dostać świetlówki kompaktowe w kształcie i gabarytach żarówki, że może również znaleźć źródła (zarówno świetlówki jak i wszystkie halogeny), które można stosować ze ściemniaczem, a także, jaki wpływ na efekt oświetleniowy ma dobra jakość światła tj. oddawanie barw, temperatura barwowa, czy wystarczający poziom oświetlenia. Przy nabyciu produktu konsument kieruje się głównie ceną nie zdając sobie sprawy z konsekwencji oświetleniowych, jeżeli trafi na wyrób pseudo-energooszczędny, który niestety występuje (pomimo, że nie powinien) dużo częściej w tańszej kategorii produktów Stan pożądany w segmencie oświetlenia gospodarstw domowych po transformacji rynku w kierunku energooszczędnych źródeł światła. Podstawowe problemy wynikające z braku wystarczającej akceptacji energooszczędnych źródeł światła wynikają bądź z braku wystarczającej świadomości lub są związane z negatywnym doświadczeniem z produktem, który nie spełnił oczekiwań klienta. Mając na uwadze czekającą nas stosunkowo szybką transformacje w kierunku energooszczędnych źródeł światła należy zadbać o podniesienie świadomości konsumentów, a przede wszystkim o właściwe ukształtowanie profilu kupującego, tak, aby konsument dokonywał zakupu sposób odpowiedzialny i aby nie był narażony na nieuczciwe praktyki handlowe ze strony sprzedających. Świadomy zakup energooszczędnych rozwiązań da z pewnością satysfakcję konsumentowi.

53 Rys Właściwe zastosowanie energooszczędnych źródeł daje satysfakcje. Praktycznie można powiedzieć, że projekt transformacji źródeł światła używanych do oświetlenia w gospodarstw domowych w kierunku produktów energooszczędnych właśnie się zaczyna. Równocześnie trzeba stwierdzić, że nigdy przedtem na rynku oświetleniowym nie było dostępnych tylu energooszczędnych alternatyw dla zwykłej żarówki. Są nimi energooszczędne świetlówki kompaktowe, które zapewniają 80% redukcje zużycia energii elektrycznej; nowe generację energooszczędnych żarówek halogenowych pozwalające oszczędzać energię przy zachowaniu idealnej jakości światła i możliwości ściemniania jak zwykłej żarówki; czy też innowacyjne rozwiązania oparte o technologie wywodzące się z fizyki ciała stałego i chemii organicznej. Transformacja jest rozłożona w czasie, zaczyna się od źródeł światła o najwyższej mocy i stopniowo obejmujące niższe wartości mocy. To rozwiązanie zapewnia z jednej strony dostępność energooszczędnych zamienników do wszystkich zastosowaniach domowych, a z drugiej strony umożliwia dostosowanie się przedsiębiorstw, które muszą wprowadzić znaczące zmiany w produkcji i dostawie. Wybrany scenariusz może przynieść ogromne korzyści środowiskowe i oszczędności energii, jednocześnie chroniąc interesy konsumentów, pracowników i oświetleniowej sieci dostawców europejskich. W docelowym rozwiązaniu idealnie byłoby, aby przeważająca większość źródeł światła stosowanych w gospodarstwach domowych oparta była na technologii energooszczędnych świetlówek kompaktowych lub źródeł światła LED, czy OLED. Tego typu rozwiązanie przy zachowaniu dobrej jakości ogólnego oświetlenia zapewniło by maksymalnie duże oszczędności dla konsumentów i równocześnie przyczyniło by się do znaczącej obniżki emisji gazów cieplarnianych z tytułu niezużytej energii elektrycznej.

54 Pod względem aplikacyjnym konsument powinien dokonywać świadomych zakupów i właściwie stosować energooszczędne źródła: w oprawach otwartych, w których jest widoczne źródeł światła stosować świetlówki kompaktowe z osłoniętym bańka jarznikiem, nie dopuszczać, by być narażonym na bezpośredni kontakt wzrokowy z żarnikiem halogenu czy jarznikiem świetlówki kompaktowej. Idealną sytuacją była by również szybka penetracja systemów oświetleniowych opartych na technologiach LED i OLED. Nowy sposób wykorzystania światła poza energooszczędnością powinien również dodać kolorytu w polskich gospodarstwach domowych, a to jest aktualnie możliwe przy zastosowaniu systemów sterowania. W miejscach, gdzie szczególnie zależy na uzyskaniu skrzącego efektu i idealnej jakości światła powinny znaleźć zastosowanie energooszczędne żarówki halogenowe w klasie energetycznej B. Można śmiało powiedzieć, że już dzisiaj jesteśmy technologicznie przygotowani do zastąpienia tradycyjnych żarówek przez energooszczędne źródła światła, które gwarantować będą jeszcze bardziej racjonalne wykorzystywanie energii elektrycznej w oświetleniu gospodarstw domowych a tym samym dalsze ograniczanie emisji gazów cieplarnianych. Polska staje przed ogromną szansą polegającą na możliwości całkowitej dywersyfikacji zużycia energii na oświetlenie gospodarstw domowych. Przy prawidłowo przeprowadzonej transformacji może to obniżyć całkowite zapotrzebowanie na energie elektryczną w gospodarstwach domowych o 20% (szczegóły w rozdziale 3) Ograniczenia związane z wymaganiami konsumentów w aspektach kształtowania świadomości oraz standardów jakości i bezpieczeństwa. Dobrym przykładem właściwego poprowadzenia kampanii edukacyjno-promocyjnej nacelowanym na wzbudzenie popytu w zakresie energooszczędnych źródeł światła jest realizowany w Polsce w połowie lat dziewięćdziesiątych dzięki wsparciu finansowemu 5 mln. USD z Global Environment Facility (GEF) projekt The Poland Efficient Lighting Project (PELP). Projekt był dedykowany do stymulowania rozwoju rynku energooszczędnych produktów oświetleniowych. W ramach ogólnopolskiego programu w sezonach oświetleniowych w latach 95/96 i 96/97 zorganizowano dwie kampanie promocyjne dotowania świetlówek kompaktowych. W projekcie uczestniczyło 5 producentów świetlówek kompaktowych, których produkty zostały pod względem technicznym zakwalifikowano jako spełniające wymaganą specyfikacje. W realizacje projektu zaangaŝowana była cała sieć dystrybucyjna branŝy oświetleniowej. Poprzez zastosowanie subsydiów bezpośrednio u

55 producentów uzyskano znaczącą redukcje ceny świetlówek w łańcuchu handlowym, przez co pobudzony został popyt na energooszczędne źródła światła. Równolegle prowadzono intensywną, dedykowaną kampanię edukacyjno-marketingową skierowaną do konsumentów poprzez reklamę telewizyjną, prasową, ekologicznym programie edukacji dla szkół oraz szeregu konferencji prasowych i seminariów. W latach roczna sprzedaż energooszczędnych świetlówek kompaktowych wzrosła z 0.6 mln do prawie 3.5 mln sztuk, a na rynku kilka firm rozpoczęło montaż świetlówek. Do końca 1997 roku liczba gospodarstw domowych posiadających jedną lub więcej świetlówek kompaktowych wzrosła z 11.5% do 19.6%. Warto również zauważyć, że na podstawie doświadczeń z realizacji projektu PELP w Polsce przygotowano projekt promocji energooszczędnych świetlówek kompaktowych ELI (IFC/GEF Efficient Lighting Initiative), który został potem realizowany w siedmiu krajach na całym świecie (Argentyna, Czechy, Filipiny, Łotwa, Peru, Południowa Afryka, Węgry). Ciekawostką jest fakt, że projekt ELI korzystał z logo, które zostało zaprojektowane na potrzeby projektu w Polsce. Projekt PELP został bardzo dobrze przyjęty zarówno przez konsumentów jak równieŝ przez cały łańcuch handlowy. Program okazał się duŝym sukcesem i przyczynił się do rozwoju rynku energooszczędnych źródeł światła w Polsce. Tym samym energooszczędna świetlówka kompaktowa została zauwaŝona przez konsumentów i na stałe weszła do portfolio produktów oświetleniowych. Podniesienie świadomości konsumentów i wyraźny rozwój rynku energooszczędnych świetlówek kompaktowych skierował zainteresowanie wielu podmiotów handlowych na atrakcyjny segment. Na rynku w stałej ofercie handlowej pojawiły się nie tylko produkty energooszczędne zarówno znanych firm oświetleniowych takich jak: Philips, Osram, GE, czy uczestników projektu PELP, ale równieŝ duŝa ilość produktów w markach prywatnych importowanych przez wiele nieznanych nikomu wcześniej firm prywatnych oraz duŝe sieci handlowe. Do handlu zaczęły trafiać w duŝej ilości produkty tańsze importowane z krajów Dalekiego Wschodu, głównie Chin. Znane firmy oświetleniowe pod presją cenową świetlówek kompaktowych z importu zaczęły zdywersyfikować swoją ofertę wprowadzając na rynek świetlówki kompaktowe o zróŝnicowanej specyfikacji pod kątem zastosowań profesjonalnych i konsumenckich. Równocześnie pojawiło się pytanie, czy konsument za niŝszą cenę otrzymuje produkt odpowiedniej, jakości tj. zgodny z obowiązującymi normami oraz parametrami deklarowanymi przez producenta, czy importera. Mając na celu zwrócenie uwagi na nieuczciwe praktyki w zakresie energooszczędnych źródeł światła polegające na przekazywaniu konsumentowi nieprawdziwych informacji o produktach w roku

56 2002 znana firma oświetleniowa zleciła Instytutowi Elektrotechniki Przemysłowej Politechniki Poznańskiej wykonanie niezależnych badań świetlówek kompaktowych. Badania wykonano na reprezentatywnej próbce kilku marek importowanych świetlówek kompaktowych. Na potrzeby badań pracownicy Instytutu zakupili świetlówki kompaktowe w losowo wybranych placówkach handlowych na terenie Poznania. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały, że duża część sprzedawanych na rynku polskim świetlówek kompaktowych nie spełnia podstawowych parametrów funkcjonalnych i w myśl obowiązujących standardów w ogóle nie powinny trafić do handlu. Z sześciu badanych partii świetlówek (każda po 20 sztuk) w przypadku pięciu partii (ponad 80% badanych świetlówek kompaktowych) stwierdzono niezgodności i tak (na podstawie raportu z badań (nr pracy JO / 02): a) w przypadku mocy znamionowej P moc wyznaczona na podstawie pomiarów, jest wyraźnie niższa od deklarowanej na opakowaniach i na trzonku lampy, tj. mniejsza o 22% do 38% - dotyczy pięciu partii, b) w przypadku strumienia świetlnego Ф strumień wyznaczony na podstawie pomiarów, jest wyraźnie niższy od deklarowanego na opakowaniach, tj. od 23% do 60%, co nie spełnia wymagań normatywnych [CEI/IEC ] - wartość dopuszczalna (-10%) dotyczy czterech partii, c) temperatury barwowe światła badanych lamp są wyższe od deklarowanej temperatury barwowej typowych żarówek, jedna partia świetlówek posiada temperaturę odpowiadającą barwie białej, a więc jest wyraźnie chłodniejsza, co przez konsumenta jest zauważalne jako tzw. zimne światło, d) oddawanie barw dla trzech partii świetlówek jest zaledwie dostateczne (małe), co zgodnie z PN- 84/E ogranicza ich zastosowanie do oświetlenia miejsc, gdzie rozróżnianie barw ma małe znaczenie. Ponadto na opakowaniu świetlówek jednej partii jest informacja, że jest to świetlówka kompaktowa idealna do domu, biur, sklepu, supermarketu, hotelu i restauracji, która jest nieprawdziwa i wprowadza klienta w błąd. e) trwałość średnia świetlówek pięciu partii jest niższa od deklarowanej przez producentów na opakowaniach. Szczególnie wyraźne rozbieżności pomiędzy deklarowaną i rzeczywistą trwałością występują dla świetlówek trzech partii. W przypadku jednaj z badanych partii połowa z 20 szt. świetlówek uległa przepaleniu, zaś w inne partii ok.1/3 świetlówek. Tego typu wyniki odpowiadają trwałości tradycyjnych żarówek i rozmijają się z deklarowanymi wartościami jak również z oczekiwaniami nabywców. Na podstawie przytoczonych wyników badań można z dużym prawdopodobieństwem założyć, że również dzisiaj istnieje prawdopodobieństwo, że konsument kierujący się chęcią

57 oszczędzania energii trafi w handlu na świetlówkę kompaktową, która nie spełni jego oczekiwań i zniechęci się do idei efektywnego użytkowania energii. Na rynku obecnych jest obecnie kilkadziesiąt różnych marek prywatnych świetlówek kompaktowych, z których każda ma na opakowaniu stosowne oznaczenie, że jest to produkt energooszczędny, z reguły w klasie energetycznej A oraz posiadający stosowne oznakowanie w tym CE stwierdzające, że dany produkt spełnia wszystkie wymagane standardy europejskie. Niestety okazuje się, że realia są inne. Duża ilość z produktów, które sprzedawane są, jako energooszczędne w rzeczywistości nimi nie jest. W ramach programu PELP prowadzono systematyczne, szczegółowe badania dotyczące preferencji konsumentów i ich uwag krytycznych, co do użytkowanych produktów. Analizując wyniki badań zawartych w tabeli 4.2. widać wyraźnie, że z roku na rok wśród konsumentów rosła świadomość zalet energooszczędnych świetlówek kompaktowych i korzyści wynikających z ich użytkowania. Charakterystycznym jest też to, że w rok po zakończeniu projektu PELP wyraźnie wzrósł odsetek respondentów, którzy wskazywali na obniżenie jakości oświetlenia takie jak słabe oddawanie barw, czy niewystarczający strumień świetlny. Wyraźnie spadła też intencja konsumentów do zakupu nowej świetlówki kompaktowej. Tabela 4.1. Wyniki preferencji konsumentów w trakcie i po zakończeniu projektu PELP.

58 (Źródło: Evaluation of the IFC/GEF Poland Efficient Lighting Project CFL subsidy program final report edition 2, 1999) Dowodzi to, że po okresie, w którym na polski rynek oświetleniowy trafiały świetlówki kompaktowe o jakości zgodnej ze specyfikacją projektu PELP, na rynek zaczęły trafiać w dużej ilości produkty, które z racji swoich parametrów nie mogły być do niego zakwalifikowane. Po projekcie PELP wzrosła popularność energooszczędnych świetlówek kompaktowych i do Polski rozpoczął się znaczący import produktów z Dalekiego Wschodu, głównie Chin. Równocześnie konsumenci zaczęli nabywać nowych doświadczeń związanych tym razem z użytkowaniem źródeł światła o gorszej specyfikacji. W przeszłości największą przeszkodą w zastosowaniu energooszczędnych świetlówek kompaktowych były jej duże gabaryty oraz nieprzyjemne migotanie przy zapłonie lampy. Związane to było z technologią świetlówki kompaktowej opartej na konwencjonalnym, elektromagnetycznym układzie zapłonowym. Tego typu świetlówki kompaktowe zostały praktycznie całkowicie wycofane z rynku kilka lat temu. Zostały one zastąpione przez świetlówki kompaktowe z elektronicznym układem zapłonowym.