LED-y wygrywają z żarówkami na wszystkich polach

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].

LED żarówka świetlówka dioda źródło światła