LED: technologia oszczędności

 

Oświetlenie z diodami LED jest obecnie najszybciej rozwijającą się technologią oświetleniową, sprawdzoną w wielu instalacjach na całym świecie. W przypadku oświetlenia przemysłowego czas zwrotu z inwestycji może być krótszy niż dwa lata. Po tym okresie rozpoczyna się „zarabianie” na mniejszych rachunkach i znacząco niższych kosztach serwisowania. Mimo pozytywnych przykładów z rynku, wciąż popularną metodą rozpoczęcia modernizacji oświetlenia są prace pilotażowe, mające na celu przekonanie inwestora na podstawie własnych doświadczeń o zasadności wykonania inwestycji. W jednym z magazynów wysokiego składowania, należącym do polskiego producenta, wykonano test, w którym jednocześnie mierzono zużycie energii opraw starszego typu oraz nowych, diodowych, połączonych z systemem inteligentnego sterowania. Oprawy testowe zamontowano przy bramie wjazdowej, gdzie natężenie ruchu wózków widłowych było najwyższe, aby warunki próby były jak najbardziej wymagające. Inteligentne sterowanie polegało na załączaniu mocniejszego oświetlenia, zalecanego przez normę, gdy czujnik ruchu wykrywał obecność wózka widłowego, oraz przygaszenie świateł, gdy pojazd odjeżdżał w inne miejsce. Za pomocą sterownika, znajdującego się w skrzynce elektrycznej, wyregulowano odpowiednie poziomy natężenia światła. Po upłynięciu okresu testowego stwierdzono, iż zastosowanie opraw LED wraz z inteligentnym sterowaniem pozwoliło na obniżenie zużycia energii o blisko 90% (tab.). Jednocześnie utrzymano te same poziomy natężenia oświetlenia w miejscu, w którym w danym momencie znajdował się wózek widłowy, jakie uzyskiwano w przypadku oświetlenia starszego typu.

 

Średni pobór mocy z sieci oraz oszczędności, wynikające z zastosowania opraw LED

 

 

Odnosząc się do tych wyników, nie trudno ocenić, że takie obniżenie zużycia energii jest atrakcyjne. W tym konkretnym przykładzie czas zwrotu z inwestycji został skalkulowany na 18 miesięcy. Uzyskiwane wyniki mogą różnić się w zależności od typu budynku i sposobu jego użytkowania. Jednakże na podstawie tego testowego magazynu wysokiego składowania można stwierdzić, że efekty są widoczne już dziś.

 

Źródła LED charakteryzują się wysoką sprawnością, która aktualnie jest dwanaście razy wyższa od wydajności klasycznej żarówki Edisona. Oczywiście bezpośrednio przekłada się to na obniżenie zużycia energii. Ważnym parametrem opraw LED jest również niski poziom zużywanej mocy biernej – nie trzeba więc za nią płacić dostawcy mediów lub można stosować mniejsze baterie kondensatorów, redukujących zużycie mocy biernej. Diody LED to elementy optoelektroniczne, wskutek czego są przystosowane do tego, by nimi sterować (zmieniać jasność i moc), co w przypadku innych źródeł światła jest znacznie trudniejsze, a w wielu przypadkach wręcz niemożliwe. Sterując oprawami LED, można je włączać i wyłączać dowolną ilość razy, przy czym świecą one z pełną mocą natychmiast i samo włączanie i wyłącznie nie wpływa na ich żywotność. Możliwe jest więc to, co jest nierealne w przypadku typowych opraw przemysłowych (np. metahalogenowych, czy sodowych). Pracownicy, wychodząc z hali na 15-minutową przerwę, mogą zgasić światło albo w innym rozwiązaniu zrobią to za nich czujniki ruchu. Jeżeli na hali zamontowano 50 opraw 250 W, to przez piętnaście minut zostanie oszczędzonych ponad 3 kWh. Najlepsze rezultaty daje jednak inteligentne sterowanie, połączone z energooszczędnością diod LED.

Kolejnym źródłem minimalizowania strat światła w przypadku opraw LED jest możliwość i łatwość stosowania wielu rodzajów układów optycznych, które pozwalają na kierowanie światła tylko tam, gdzie jest ono potrzebne, w ilości niezbędnej do spełnienia wymagań. Dzięki wytrzymałości diod LED na uderzenia mechaniczne i wibracje, oświetlenie LED może być montowane bezpośrednio przy stanowiskach pracy bądź też na maszynach, co przekłada się na mniejszą moc, potrzebną do uzyskania poprawnego natężenia oświetlenia miejscowego.

 

Istotną zaletą diod LED jest ich trwałość, liczona w dziesiątkach tysięcy godzin pracy. W ich konstrukcji nie ma elementów, które mogą ulec przepaleniu. W konsekwencji nie występują sytuacje, kiedy po wymianie wszystkich źródeł światła już po miesiącu część z nich nie świeci. W przypadku oświetlenia LED wszystkie oprawy w obiekcie w jednakowym tempie powoli tracą jasność i ewentualna wymiana źródeł światła będzie wykonana dopiero wtedy, gdy uzyskiwane natężenie światła zostanie ocenione jako niewystarczające. Co więcej, stosując sterowanie jasnością, można po pewnym czasie podwyższyć poziom mocy opraw i w ten sposób skompensować naturalne zużycie. Ta przewidywalność zużycia opraw LED pozwala z dużą dokładnością zaplanować przyszłą wymianę. Dzięki temu uniknie się nagłego zatrzymania produkcji, co mogłoby się wiązać z realnymi stratami. Oświetlenie LED pozwala na zlikwidowanie lub zminimalizowanie takiego zagrożenia.

 

Innowacyjne oprawy LED przeznaczone dla przemysłu różnią się od zwykłych opraw LED tym, że ich konstrukcja dostosowana jest do wymogów technologii diodowej z dodatkową możliwością skalowania. Można wykorzystywać oprawy o mocach od kilkudziesięciu do kilkuset watów, pochodzące z tej samej rodziny produktowej. Dzięki temu obiekty przemysłowe oświetla się w sposób dokładnie dopasowany do potrzeb. W przypadku oświetlenia klasycznego oraz w czasach, gdy energia była tania, raczej nie projektowano opraw z uwzględnieniem poszczególnych stanowisk na hali. Tymi samymi oprawami były oświetlone stanowiska frezarek, jak i miejsce na magazyn podręczny. Z oświetleniem LED skalowalnym i sterowanym emitujemy tyle światła, ile potrzeba na danym stanowisku, możemy też w zależności od potrzeb zmieniać natężenie. Interesującym parametrem oświetlenia LED jest jego wpływ na produktywność pracowników. Zostało to udokumentowane nie tylko badaniami, ale także sprawdzone w praktyce. Ze względu na składową światła niebieskiego w widmie opraw LED oraz ogólną jakość emitowanego światła, oświetlenie LED powoduje zwiększenie koncentracji, wpływa na poziom energii, zapewnia lepsze postrzeganie przedmiotów i barw (są żywe i nasycone). Bezpośrednio powinno to przekładać się także na wyższy komfort pracy pracowników oraz bezpieczeństwo pracy. Niewątpliwie jest to dodatkowa korzyść dla inwestora.

 

Oświetlenie LED lepiej sprawdzi się również w niestandardowych obiektach przemysłowych. W tych, w których panuje niska temperatura (np. chłodnie) klasyczne oprawy oświetleniowe charakteryzują się znacznie niższą wydajnością świetlną niż w normalnych warunkach. Tymczasem w przypadku diod LED jest odwrotnie – im niższa temperatura otoczenia, tym mniej energii potrzebują by zapewnić wymagany poziom natężenia światła. W chłodniach czas życia opraw LED powinien być też znacznie dłuższy niż w normalnych warunkach. Ze względu na niskie i bezpieczne napięcie zasilania diod LED nie występuje w tych źródłach iskrzenie, nie ma też wyładowania elektrycznego w gazie. Z tego względu odpowiednie oprawy ze źródłami LED dobrze sprawdzają się także w strefach zagrożenia wybuchem.

 

Bardzo dużo mówi się o energooszczędności opraw LED i wynikającej z tego faktu redukcji emisji dwutlenku węgla. Jest to niezaprzeczalny i główny zysk dla środowiska naturalnego. Są jednak i inne parametry oświetlenia LED, które mają korzystny wpływ na środowisko. LED-y nie zawierają rtęci, która jest stosowana w większości klasycznych źródeł światła, a co za tym idzie – utylizacja opraw diodowych jest mniej ryzykowna i bezpieczniejsza. Oprawy LED są wykonywane na ogół z aluminium. Surowiec ten jest znacznie mniejszym obciążeniem dla środowiska niż tworzywa sztuczne, a ze względu na długą żywotność źródeł LED, która kilkukrotnie przewyższa najbardziej żywotne technologie klasyczne, w wyniku ich użytkowania powstaje znacznie mniej odpadów w postaci zużytych komponentów. Często niezauważanym czynnikiem wykorzystania oświetlenia LED jest również możliwość użycia przewodów zasilających o mniejszych przekrojach ze względu na mniejsze prądy zasilające. Przekłada się to na niższe koszty instalacji elektrycznej oraz redukcję zapotrzebowania na miedź. Odpowiednio przygotowane oświetlenie LED może być bezpośrednio zasilane ze źródeł energii odnawialnej – z paneli fotowoltaicznych oraz turbin wiatrowych.

 

Podejmując decyzję o modernizacji oświetlenia, należy w pierwszej kolejności wykonać analizę opłacalności inwestycji oraz ocenić całkowity koszt użytkowania instalacji oświetleniowej obecnej i zmodernizowanej. Oświetlenie LED wciąż jest droższe od klasycznego oświetlenia, ale uwzględniając późniejsze oszczędności energii i zalety wynikające z pozostałych cech, w ogólnym rozrachunku jest rozwiązaniem korzystniejszym.

Najkrótszy czas zwrotu uzyskamy w obiektach, w których oświetlenie działa 24 godziny na dobę. Równie szybko inwestycja zwróci się w budynkach przemysłowych, w których możliwe jest wydzielenie stref, które wymagają różnych poziomów natężenia oświetlenia w zależności od wykonywanych w danej strefie zadań. Szczególnie szybko można liczyć na zwrot z inwestycji w magazynach wysokiego składowania.

 

Samo wykonanie instalacji oświetlenia LED niewiele różni się od montażu standardowych opraw oświetleniowych. Jedyne różnice mogą wynikać z potrzeby montażu czujników ruchu i przewodów pomiędzy nimi a oprawami oraz ewentualnych innych dodatkowych elementów inteligentnego sterowania. Po wykonaniu instalacji pozostaje jeszcze etap konfiguracji, w którym dostosowuje się parametry oświetlenia do potrzeb, aby jednocześnie uzyskać optymalne warunki zużycia energii.

Długość czasu zwrotu z zainwestowanego kapitału w oświetlenie LED jest z punktu widzenia większości inwestorów najbardziej istotnym czynnikiem. Następnym ważnym parametrem branym pod uwagę jest całkowity koszt posiadania (TCO). Oceniając opłacalność modernizacji oświetlenia należy również pamiętać o długofalowych skutkach i wymiernych korzyściach dla środowiska naturalnego. Na szczęście tak się dobrze składa, iż wybierając rozwiązania charakteryzujące się najniższym całkowitym kosztem posiadania (TCO),  na ogół zdecydujemy się też na rozwiązanie  najbardziej przyjazne środowisku.

 

Adam Wilanowski, współwłaściciel,LEDIKO Walendowski i Wilanowski