Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A decemberi lapszámban bemutattuk az életciklus-elemzést (LCA), amely a leginkább elfogadott módszer termékek, technológiák környezeti hatásának átfogó értékelésére. Továbbá áttekintettük a fényforrások életútját a „bölcsőtől a sírig”, a nyersanyagok előállításától a hulladékká válásig, sorra véve azokat a terheléseket, amelyek az energiafogyasztás mellett kiadják egy lámpa összes környezetterhelését.
Amióta komolyan felmerült az izzólámpa vagy kompakt fénycső dilemma, a környezettudomány is próbálja a maga szempontjait megfogalmazni. Már a ’90-es években elkészültek az első elemzések, akkor még e két lámpa összehasonlítására. Később kibővült a paletta a többi gyakran használt fényforrással, pár év óta pedig a LED-ekkel. Ezek közül választottunk három frissebbet, és válogatásunk célja, hogy a szerintünk legjellemzőbb eredményeket mutathassuk be.
A tanulmányok:
Life Cycle Assessment of Ultra Efficient Lamps (2009) a Brit Környezetvédelmi, Élelmezési és Mezőgazdasági Hivatal tanulmánya
Welz, Hischier, Hilty: Environmental impacts of lighting technologies — Life cycle assessment and sensitivity analysis (2011)
Life Cycle Assessment of Illuminants A Comparison of Light Bulbs, Compact Fluorescent Lamps and LED Lamps (2009) OSRAM tanulmány
Az 1. tanulmány összhangban az Uniós szándékkal azt próbálta megalapozni, hogy a környezeti jellemzők ismeretében ösztönözzék a lakosságot az energia hatékony világítástechnikai eszközök használatára. Négyféle terméket vizsgál, amelyek a közeli jövőben a legjobb hatékonyságú fényforrások, közel 100 lm/W fényhasznosítással.
LED (előtéttel egybeépített),
LED (lámpaházzal egybeépített),
kerámia kisülőcsöves fémhalogén,
T5 lineáris fénycsöveket.
A vizsgált tizenöt környezeti hatáskategória a következő: globális felmelegedés, savasodás, fotokémiai oxidáció, sztratoszférikus ózonkárosítás, humán toxicitás, édesvízi, tengeri és szárazföldi ökotoxicitás, területhasználat, eutrofizáció, ökoszisztéma károsodása, abiotikus erőforrások kimerülése, nem veszélyes, radioaktív és veszélyes hulladéklerakó. Mind a négy világítási rendszer esetében a használat/fogyasztás szakasz mutatta a legmagasabb értékeket, ami több mint 54% volt mind a tizenöt kategóriában. A környezeti terhelések körülbelül 85%-a az energiafelhasználásból eredeztethető. Az előtéttel egybeépített LED nem szerzett jó minősítést a veszélyes hulladék és radioaktív hulladék kategóriában, valószínűsíthetően a rövidebb élettartama miatt (20 000 óra). Ez azt jelenti, hogy a hasonló alkatrészeket tartalmazó, ám hosszabb élettartamú (50 000 óra), saját tápegységgel egybeépített LED-ek amortizációja kisebb, így arányaiban véve környezetterhelése is. Mindkét LED-es termék alkatrészei közül az alumínium hűtőbordáknak köszönhető a viszonylag gyenge pontszám az emberi toxicitásra és édesvízi ökotoxicitásra nézve. A kerámia kisülőcsöves fémhalogén és T5 fénycsöves lámpák szintén hulladék fázisukban jelentenek nagyobb terhelést az ismert Hg és NYÁK probléma miatt.
1. ábra: A vizsgált fényforrások összesített környezetterhelése.
Összegzésül készítettek egy számítást az előbbi négy lámpára, kiegészítve még egy 23 W-os kompakt fénycsővel és egy 100 W-os normál izzóval. Az eredmények az 1. ábrán láthatók. Minden hatáskategóriában 100-nak vették a normál izzó terhelését és ahhoz arányosan ábrázolták a többi lámpát. A viszonyítási alap 1 millió lumenóra volt. A grafikonhoz szinte semmi magyarázat nem szükséges, az izzólámpa minden környezeti szempont szerint megérett a cserére. A többi öt lámpa között csekélyebbek a különbségek, a kiugró néhány pont mutatja a fejlesztés kívánatos területeit. Pl. a LED-ek hőérzékenysége és hűtőborda igénye ilyen.
2. ábra: Az energiaszerkezet hatása a lámpák környezetterhelésére.
A 2. tanulmány a”klasszikus” párosítást vizsgálta, számunkra ebből az volt érdekes, hogy ezt megnézte különböző energiaforrások használata esetén. A 2. ábra a lámpák összesített környezetterhelését mutatja ökopontokban. Szembetűnő az energiaszerkezet hatása. Ugyanez a tanulmány azt is bemutatta, hogy változik a terhelés a lámpák élettartama során. Az energiatakarékosabb lámpák gyártási terhelése elég nagy, viszont a használat során lassabban nő. A kapott metszéspontok mutatják, hány óra használat után válik a normál izzó a nagyobb károsítóvá. (3. ábra) Hasonló számításokat gazdasági téren is láttunk, az energiatakarékosabb lámpa pár száz óra alatt hozza be a nagyobb bekerülési költséget.
3. ábra: A környezetterhelés növekedése az élettartam során. A metszéspontok: A: egyenes/izzó, B:halogén/izzó, C: kompakt/izzó.
Részben ennek a tanulmánynak az adatait felhasználva mi is végeztünk néhány számítást. Az eddigi elemzések kompakt fénycsövek esetén szinte mindig a legjobb, 10 000 óra körüli élettartamú lámpákkal számoltak. Szerettük volna megtudni, hogy hogyan változnak a környezetterhelési arányok, ha az élettartam ennél rövidebb. A hazai üzletekben is látható, hogy több van az olcsó „no name” lámpákból, amelyek átlagos (névleges) élettartama 4-6000 óra. Emellett ezek azok a típusok, amelyek érzékenyebbek a gyakori ki-be kapcsolásra, és ez a még korábbi tönkremenetelben jelentkezik.
7. ábra: A 11W-os kompakt fénycső hatásértékei.
Először nézzük egy „jobb” fénycső eredményeit (7. ábra): a bemutatott 6 hatáskategória mindegyikében dominál a használat, az energiafogyasztás. (Az izzólámpát így nem is érdemes bemutatni, a másik két életszakasz nem is látható.) Ennél az ábrázolásmódnál minden kategória 100-ra lett normálva, összehasonlítani csak egy hatáson belül lehet. Mint a számadatokból látszik, az „End of life” szakaszban néhány kategóriában negatív értéket kaptunk. Itt ez a „jó pont”, azaz a hatékony újrahasznosítással csökkenthető a teljes terhelés.
8. ábra Humántoxicitás potenciál változása
A 8. ábra mutatja, hogyan nő a környezetterhelés ha csökken a fénycső élettartama. Csak egy hatáskategóriát mutatunk be az emberi egészségkárosítást. Itt az egység az 1 kg diklórbenzollal egyenértékű hatás. Mint látható, a gyártási fázis terhelése balról jobbra nő, hiszen egyre több gyengébb fénycsövet kell készíteni ugyanannyi fényenergia előállításához. A többi kategóriában is nagyon hasonló a tendencia csak más számokkal. Az adatokból kiderül, hogy még a 2000 órás kompakt cső is csak kb. fele akkora terhelést okoz, mint az izzólámpa. A következtetés egyértelmű, gyártsunk, vásároljunk minél jobb minőségű és hosszabb élettartamú lámpát, ha tehetjük. Ezeket nyugodtan lekapcsolhatjuk, ha fél órára kimegyünk a szobából.
9. ábra: a lámpagyártás primer energiaigénye a főbb elemek szerint.
A 3. tanulmány főképp a LED-ekre fókuszált. Döntően hasonló eredményeket mutatott, mint a másik két munka. Egy diagramot mutatnánk be, ami azért érdekes, mert a három vizsgált lámpa előállítási folyamatát bontotta további részekre. (9. ábra) Egy eddig nem tárgyalt hatáskategóriát, a technológiai műveletek energiaigényét számolták. Azonos fényáramú lámpákat választottak és a LED 25 000 órás élettartama lett az egység, ezzel egyenértékű 2,5 kompakt cső vagy 25 izzó, így már a gyártási szakaszban is az izzólámpa lesz a legrosszabb.
Összefoglalás
A fényforrások piaca egyre gazdagabb, látványos a fejlődés, nem csak a LED-ek, hanem a többi típus terén. A helyes lámpa kiválasztásakor több szempontot kell mérlegelni, ezek egyike a környezeti hatás. Nem vagyunk biztosak abban, hogy megkönnyítettük a döntést, de reméljük, hogy e cikk után a környezetvédelmi szempont egy picit előrébb kerül. Az életciklus-elemzés azért segíthet ebben, mert egy műszaki ember számára is elfogadható alapossággal értékeli és mutatja be elvégzett vagy csak tervezett folyamatok, termékek környezetvédelmi jellemzőit.
