Naš život se ne može zamisliti bez umjetne rasvjete. Za život i rad ljudi jednostavno trebaju rasvjetu pomoću lampi. Ranije su se za to koristile samo obične žarulje sa žarnom niti.
Načelo rada žarulja sa žarnom niti temelji se na pretvaranju električne energije koja prolazi kroz žarnu nit u svjetlost. U žaruljama sa žarnom niti, volframova nit se zagrijava do jakog sjaja djelovanjem električne struje. Temperatura zagrijane niti doseže 2600-3000 stupnjeva C. Tikvice žarulja sa žarnom niti su evakuirane ili napunjene inertnim plinom, u kojem volframova nit nije oksidirana: dušik; argon; kripton; mješavina dušika, argona, ksenona. Žarulje sa žarnom niti jako se zagrijavaju tijekom rada.
Svake godine potrebe čovječanstva za električnom energijom sve više rastu. Kao rezultat analize izgleda za razvoj tehnologija rasvjete, stručnjaci su prepoznali zamjenu zastarjelih žarulja sa žarnom niti štednim žaruljama kao najnapredniji smjer. Stručnjaci vjeruju da je razlog tome značajna superiornost najnovije generacije štednih žarulja nad "vrućim" žaruljama.
Štedne žarulje nazivaju se fluorescentne žarulje, koje su uključene u široku kategoriju izvora svjetlosti s izbojem u plinu. Žarulje s izbojem, za razliku od žarulja sa žarnom niti, emitiraju svjetlost zbog električnog izboja koji prolazi kroz plin koji ispunjava prostor svjetiljke: ultraljubičasti sjaj plinskog izboja pretvara se u nama vidljivu svjetlost.
Štedne žarulje sastoje se od tikvice ispunjene živinim parama i argonom te prigušnice (startera). Posebna tvar koja se zove fosfor nanosi se na unutarnju površinu tikvice. Pod djelovanjem visokog napona u svjetiljci dolazi do kretanja elektrona. Sudar elektrona s atomima žive proizvodi nevidljivo ultraljubičasto zračenje koje se, prolazeći kroz fosfor, pretvara u vidljivu svjetlost.
Пprednosti štednih žarulja
Glavna prednost štednih žarulja je njihova visoka svjetlosna učinkovitost, koja je nekoliko puta veća nego kod žarulja sa žarnom niti. Komponenta za uštedu energije leži upravo u činjenici da se maksimum električne energije doveden do štedne žarulje pretvara u svjetlost, dok se kod žarulja sa žarnom niti do 90% električne energije troši samo na zagrijavanje volframove žice.
Još jedna nedvojbena prednost štednih žarulja je njihov radni vijek, koji je određen vremenskim razdobljem od 6 do 15 tisuća sati neprekidnog gorenja. Ova brojka premašuje životni vijek konvencionalnih žarulja sa žarnom niti za oko 20 puta. Najčešći uzrok kvara žarulje sa žarnom niti je pregorjela žarna nit. Mehanizam štedne lampe izbjegava ovaj problem, tako da imaju dulji vijek trajanja.
Treća prednost štednih žarulja je mogućnost odabira boje sjaja. Može biti tri vrste: dnevno, prirodno i toplo. Što je niža temperatura boje, to je boja bliža crvenoj; što je više, to je bliže plavoj boji.
Još jedna prednost štednih žarulja je njihova niska emisija topline, što omogućuje upotrebu kompaktnih fluorescentnih žarulja velike snage u lomljivim zidnim svjetiljkama, svjetiljkama i lusterima. Nemoguće je koristiti žarulje sa žarnom niti s visokom temperaturom zagrijavanja u njima, jer se plastični dio uloška ili žice može rastopiti.
Sljedeća prednost štednih žarulja je ta što se njihova svjetlost raspoređuje mekše, ravnomjernije nego kod žarulja sa žarnom niti. To je zbog činjenice da u žarulji sa žarnom niti svjetlost dolazi samo od volframove niti, dok štedna žarulja svijetli po cijelom području. Zbog ravnomjernije raspodjele svjetlosti, štedne žarulje smanjuju zamor ljudskog oka.
Nedostaci štednih žarulja
Štedne žarulje također imaju nedostatke: njihova faza zagrijavanja traje do 2 minute, odnosno trebat će im neko vrijeme da razviju maksimalnu svjetlinu. Također, štedne lampe trepere.
Još jedna mana štednih lampi je što im se osoba ne smije približiti na 30 centimetara. Zbog visoke razine ultraljubičastog zračenja štednih svjetiljki, kada se postave u njihovu blizinu, mogu naštetiti osobama s pretjeranom osjetljivošću kože i onima koji su skloni dermatološkim bolestima. Međutim, ako se osoba nalazi na udaljenosti manjoj od 30 centimetara od svjetiljki, ne može joj nauditi. Također se ne preporuča koristiti štedne žarulje snage veće od 22 vata u stambenim prostorijama, jer. ovo također može negativno utjecati na ljude čija je koža vrlo osjetljiva.
Drugi nedostatak je što štedne žarulje nisu prilagođene za rad u niskom temperaturnom području (-15-20ºC), a pri povišenim temperaturama smanjuje se intenzitet njihove emisije svjetlosti. Vijek trajanja štednih svjetiljki značajno ovisi o načinu rada, posebno ne vole često uključivanje i isključivanje. Dizajn štednih žarulja ne dopušta njihovu upotrebu u rasvjetnim tijelima gdje postoje kontrole razine svjetla. Kada mrežni napon padne za više od 10%, štedne žarulje jednostavno ne svijetle.
Nedostaci uključuju sadržaj žive i fosfora koji su, iako u vrlo malim količinama, prisutni unutar štednih žarulja. Ovo nije važno kada lampa radi, ali može biti opasno ako se razbije. Iz istog razloga štedne žarulje mogu se klasificirati kao ekološki štetne, pa ih je potrebno posebno zbrinjavati (ne smiju se bacati u smetlište i ulične kontejnere za smeće).
Još jedan nedostatak štednih žarulja u usporedbi s tradicionalnim žaruljama sa žarnom niti je njihova visoka cijena.
Strategije uštede energije Europske unije
U prosincu 2005. EU je izdala direktivu kojom obvezuje sve svoje zemlje članice da razviju nacionalne akcijske planove energetske učinkovitosti (EEAPs – Energie-Effizienz-Actions-Plane). Sukladno EEAP-ovima, u idućih 9 godina (od 2008. do 2017.) svaka od 27 zemalja EU mora ostvariti najmanje 1% godišnje uštede električne energije u svim sektorima svoje potrošnje.
Po naputku Europske komisije, shemu provedbe EEAP-a izradio je Institut Wuppertal (Njemačka). Počevši od 2011. godine, sve zemlje EU-a obvezne su strogo se pridržavati ovih obveza. Izrada i praćenje provedbe planova poboljšanja energetske učinkovitosti sustava umjetne rasvjete povjerena je posebno stvorenoj radnoj skupini – ROMS (Roll out States Member). Osnovali su ga početkom 2007. Europska unija proizvođača i komponenti rasvjete (CELMA) i Europska unija proizvođača izvora svjetla (ELC). Prema procjenama stručnjaka iz ovih sindikata, svih 27 zemalja EU uvođenjem energetski učinkovite rasvjetne opreme i sustava ima realne mogućnosti za ukupno smanjenje emisije CO2 za gotovo 40 milijuna tona/god., od čega: 20 milijuna tona/god. CO2 – u privatnom sektoru; 8,0 milijuna tona/god CO2 – u javnim zgradama raznih namjena iu uslužnom sektoru; 8,0 milijuna tona/godišnje CO2 – u industrijskim zgradama i malim industrijama; 3,5 milijuna tona CO2 godišnje – u instalacijama vanjske rasvjete u gradovima. Uštedu energije pospješit će i uvođenje u praksu projektiranja rasvjetnih instalacija novih europskih normi za rasvjetu: EN 12464-1 (Rasvjeta unutarnjih radnih mjesta); EN 12464-2 (Osvjeta vanjskih radnih mjesta); EN 15193-1 (Energetska procjena zgrada – Energetski zahtjevi za rasvjetu – procjena energetskih potreba za rasvjetom).
U skladu s člankom 12 ESD Direktive (Direktiva o energetskim uslugama), Europska komisija delegirala je Europskom odboru za standardizaciju u elektrotehnici (CENELEC) mandat za razvoj posebnih standarda za uštedu energije. Ove norme trebale bi osigurati usklađene metode za proračun značajki energetske učinkovitosti kako zgrada u cjelini tako i pojedinačnih proizvoda, instalacija i sustava u kompleksu inženjerske opreme.
Energetski akcijski plan koji je predstavila Europska komisija u listopadu 2006. postavlja stroge standarde energetske učinkovitosti za 14 grupa proizvoda. Popis ovih proizvoda početkom 20. godine povećan je na 2007 pozicija. Rasvjetni uređaji za uličnu, uredsku i kućansku uporabu svrstani su u robu koja podliježe posebnoj kontroli uštede energije.
U lipnju 2007. europski proizvođači rasvjete objavili su detalje o postupnom ukidanju niskoučinkovitih žarulja za kućnu upotrebu i njihovom potpunom povlačenju s europskog tržišta do 2015. Prema izračunima, ova će inicijativa rezultirati smanjenjem emisije CO60 za 2%. (za 23 megatona godišnje) od kućne rasvjete, čime se štedi oko 7 milijardi eura ili 63 gigavat-sata električne energije godišnje.
Povjerenik EU-a za energetiku Andris Piebalgs izrazio je zadovoljstvo inicijativom koju su pokrenuli proizvođači rasvjetne opreme. U prosincu 2008. Europska komisija odlučila je postupno izbaciti žarulje sa žarnom niti. Prema usvojenoj odluci, izvori rasvjete koji troše puno električne energije postupno će se zamijeniti štedljivima:
rujan 2009. – zabranjene su matirane i prozirne žarulje sa žarnom niti iznad 100 W;
rujan 2010. – prozirne žarulje sa žarnom niti veće od 75 W nisu dopuštene;
rujna 2011. – zabranjene su prozirne žarulje sa žarnom niti iznad 60 W;
rujan 2012. – uvodi se zabrana prozirnih žarulja sa žarnom niti iznad 40 i 25 W;
Rujan 2013. – uvode se strogi zahtjevi za kompaktne fluorescentne svjetiljke i LED rasvjetna tijela;
Rujan 2016. – uvode se strogi zahtjevi za halogene žarulje.
Prema riječima stručnjaka, kao rezultat prelaska na štedne žarulje, potrošnja električne energije u europskim zemljama smanjit će se za 3-4%. Francuski ministar energetike Jean-Louis Borlo procijenio je potencijal za uštedu energije na 40 teravat-sati godišnje. Gotovo isti iznos ušteda proizaći će iz ranije donesene odluke Europske komisije o postupnom ukidanju tradicionalnih žarulja sa žarnom niti u uredima, tvornicama i na ulicama.
Strategije uštede energije u Rusiji
Godine 1996. u Rusiji je usvojen Zakon o uštedi energije, koji iz više razloga nije funkcionirao. U studenom 2008. Državna duma usvojila je u prvom čitanju nacrt zakona „O uštedi energije i povećanju energetske učinkovitosti“, koji predviđa uvođenje standarda energetske učinkovitosti za uređaje snage veće od 3 kW.
Svrha uvođenja normi predviđenih nacrtom zakona je povećanje energetske učinkovitosti i poticanje štednje energije u Ruskoj Federaciji. Prema nacrtu zakona, mjere državne regulacije u području očuvanja energije i energetske učinkovitosti provode se utvrđivanjem: popisa pokazatelja za ocjenu učinkovitosti aktivnosti izvršnih vlasti konstitutivnih entiteta Ruske Federacije i lokalnih samouprava u područje uštede energije i energetske učinkovitosti; zahtjevi za proizvodnju i promet energetskih uređaja; ograničenja (zabrana) u području proizvodnje u svrhu prodaje na području Ruske Federacije i promet u Ruskoj Federaciji energetskih uređaja koji dopuštaju neproduktivnu potrošnju energetskih resursa; zahtjevi za obračun proizvodnje, prijenosa i potrošnje energetskih resursa; zahtjevi za energetsku učinkovitost za zgrade, strukture i strukture; zahtjevi za sadržaj i vrijeme mjera za uštedu energije u stambenom fondu, uključujući za građane - vlasnike stanova u stambenim zgradama; zahtjevi za obveznim širenjem informacija u području očuvanja energije i energetske učinkovitosti; uvjete za provedbu informativno-edukativnih programa iz područja uštede energije i energetske učinkovitosti.
Dana 2. srpnja 2009. ruski predsjednik Dmitrij Medvedev, govoreći na sjednici Predsjedništva Državnog vijeća o poboljšanju energetske učinkovitosti ruskog gospodarstva, nije isključio da će se u Rusiji, u cilju povećanja energetske učinkovitosti, zabraniti uvela bi se cirkulacija žarulja sa žarnom niti.
S druge strane, ministrica gospodarskog razvoja Elvira Nabiullina, nakon sastanka Predsjedništva Državnog vijeća Ruske Federacije, najavila je da bi se od siječnja mogla uvesti zabrana proizvodnje i prometa žarulja sa žarnom niti snage veće od 100 W. 1, 2011. Prema Nabiullini, odgovarajuće mjere predviđene su nacrtom zakona o energetskoj učinkovitosti koji se priprema za drugo čitanje.