Energijsko učinkovita industrijska razsvetljava

Čedalje dražja energija in optimiranje stroškov na prav vseh področjih sta nedvomno med poglavitnimi gonili tehnološkega razvoja in težnje po vse večji energijski učinkovitosti. Razsvetljava pri tem ni izjema in zadnja leta smo priča hitremu tehnološkemu razvoju sistemov razsvetljave in vseh njenih elementov: svetlobnih virov, optičnih sistemov, predstikalnih naprav in seveda vseh elektronskih komponent za vodenje in komunikacijo.

Razen v energijsko najintenzivnejših industrijskih panogah ima razsvetljava občuten delež pri porabi električne energije, ki je v razvitih državah do desetodstoten. V industriji je sicer manjši kot v drugih sektorjih, saj lahko v poslovnih in javnih stavbah presega 35 odstotkov, vendar je raba električne energije za razsvetljavo industrijskih objektov, tudi zaradi velikih površin in vse dražje električne energije, dovolj velika in predstavlja strošek, ki se ga splača zmanjšati.

Ob omembi razvoja svetlobnih virov bo večina najprej pomislila na tehnologije LED oziroma svetleče diode, saj je njihov razvoj že nekaj let zares izjemen in zaradi umika žarnic z žarilno nitko iz prodaje kot svetlobni vir za rabo v gospodinjstvih zadeva prav vse. Pri tehnični razsvetljavi v stavbah tekmujejo svetleče diode z drugačnimi svetlobnimi viri kot v gospodinjstvih in njihove lastnosti niso nujno toliko boljše, da bi v uporabi tako hitro prevzele večinski delež. Se bo pa ta prehod zanesljivo zgodil v prihodnjih letih.

Kakovost ali uporabnost svetlobnega vira

Svetlobna učinkovitost je lastnost, ki najbolje odraža energijsko učinkovitost svetlobnega vira in pove, koliko lumnov svetlobnega toka lahko svetlobni vir pretvori iz enega vata električne moči (lm/W). Vendar to ni edina lastnost, ki opredeljuje kakovost ali uporabnost svetlobnega vira. Glede na vrsto razsvetljave so pomembni vsaj še življenjska doba, hitrost vžiga, barvna kakovost (Ra) in izbira barv svetlobe, možnost regulacije svetlobnega toka, neobčutljivost za zunanje vplive okolja ter stroški vgradnje in vzdrževanja.

Pomembni so lahko še velikost svetlobnega vira, dobavljiv razpon priključnih moči in podobno. Teh lastnosti je toliko, da je lahko katalog svetlobnih virov samo enega proizvajalca debel, kot so bili nekoč telefonski imeniki. Tudi zato bodo pri svetlobnih virih vsaj še prihodnje desetletje ob tehnologijah LED prisotne tudi tehnologije prejšnjega stoletja in seveda tudi kakšna povsem nova.

Razsvetljava delovnih mest je vedno urejena z namenom zagotavljanja takšnih vidnih razmer, da lahko nemoteno in varno poteka delovni proces. Zahteve za razsvetljavo delovnih mest so torej povezane s poznavanjem lastnosti človeškega vidnega sistema, ki pa je precej zapleten, povsem nelinearen in se neprestano prilagaja zunanjim razmeram.

Standard SIST EN 12464-1 za razsvetljavo delovnih mest

Po prepričanju mnogih načrtovanje razsvetljave pomeni preprosto določitev števila potrebnih svetilk glede na zahtevano osvetljenost in njihovo razporeditev v prostoru. Eden izmed vzrokov za to je verjetno prav prilagodljivost našega vidnega sistema. Delavci lahko kar nekaj časa delajo v neustreznih razmerah in tudi posledice v vidnem sistemu in delovnem procesu morda ne bodo opazne takoj, ampak šele čez nekaj mesecev, ko se lahko zmanjša storilnost, nastanejo napake v procesu in tudi število nezgod se lahko poveča.

Pri načrtovanju dobre razsvetljave strokovnjaki upoštevajo množico zahtev iz okolja in delovnega procesa. Za razsvetljavo notranjih delovnih mest so zahteve podane v standardu SIST EN 12464-1, ki ga je v Sloveniji obvezno treba uporabljati, saj to zahteva pravilnik o zahtevah za zagotavljanje varnosti in zdravja delavcev na delovnih mestih. Nekatere izmed teh zahtev lahko določimo številčno, druge so v standardih podane le opisno.

Številčno so opredeljene zahteve po vzdrževani osvetljenosti, enakomernosti osvetljenosti, omejevanju bleščanja in glede indeksa barvnega videza Ra uporabljenih svetlobnih virov. Zaradi velike usmerjenosti svetlobe pri uporabi tehnologij LED je v standardih ponovno opredeljena tudi priporočena senčnost. Pretirano usmerjena svetloba, kot jo dajejo reflektorji, z uporabo svetlečih diod namreč največkrat ni priporočljiva, saj povzroča izrazite sence, zaradi katerih lahko nastanejo napake v delovnem procesu in se izrazito poslabša vidno udobje.

Izbira svetlobnih virov odločilno vpliva na barvno kakovost in možnost pojava bleščanja razsvetljave, izbira svetilke z njenimi optičnimi sistemi pa na stopnjo osvetljenosti, enakomernosti in bleščanje.

Z indikatorjem LENI do energijske učinkovitosti

Na doseženo energijsko učinkovitost najbolj vpliva svetlobna učinkovitost izbranih svetlobnih virov. Vendar se je treba zavedati, da vsako nadaljnje usmerjanje ali razpršitev svetlobe zahteva določene izgube. Na energijsko učinkovitost razsvetljave bodo torej vplivale tudi oblika in svetlobne lastnosti svetlobnih uporabljenih virov. Če potrebujemo veliko razpršene svetlobe, je primerno že v osnovi izbrati svetlobni vir, ki seva svetlobo v vse smeri, kot so na primer fluorescenčne sijalke, če pa potrebujemo usmerjeno svetlobo za razsvetljavo z velikih oddaljenosti, so primernejši svetlobni viri majhnih dimenzij, kot so visokotlačni viri ali že v osnovi usmerjen svetlobni vir, kot so svetleče diode.

Merilo za energijsko učinkovitost je porabljena energija za doseganje želenega učinka, vendar sta izračun in spremljanje takšnega merila lahko zapletena, zato je v uporabi nekaj enostavnejših metod. Najenostavnejši način je uporabljen v pravilniku o učinkoviti rabi energije v stavbah (Pures), ki predpisuje največjo dovoljeno gostoto moči za razsvetljavo glede na rabo stavbe. S sodobnimi tehnologijami je predvsem za industrijske objekte preprosto dosegati zahtevane gostote moči (v W/m2).

Pomembno novost prinaša standard EN 15193: Energetska učinkovitost razsvetljave, ki ga citira tudi najnovejši standard za razsvetljavo notranjih delovnih mest EN 12464-1:2011. Ta uvaja numerični indikator za rabo energije za razsvetljavo v stavbah LENI.

Indikator LENI podaja merilo za skupno porabljeno energijo za razsvetljavo na enoto površine v stavbi v celotnem letu. Merilo je bistvena izboljšava proti zdajšnjemu vrednotenju, kjer je merilo gostota priključne moči razsvetljave, saj spodbuja uporabo strategij prilagajanja razsvetljave trenutnim potrebam. Indikator LENI namreč upošteva, da lahko porabljeno energijo zmanjšamo z manjšanjem priključne moči ali časa uporabe. Pri tem pa je treba dodatno upoštevati energijo, uporabljeno za vse elemente krmil, stikal in drugih elementov regulacije razsvetljave.

Kdaj se odločiti za prenovo razsvetljave?

Strokovno utemeljeno bi bil primeren čas za prenovo razsvetljave takrat, ko ta ne more več zagotavljati zahtevanih svetlobnih kriterijev, vendar so v praksi pogostejši preprosti ekonomski razlogi. Redkokateri investitor se odloči narediti analizo zadovoljstva udeležencev v delovnem procesu, ki bi marsikdaj pokazala, da lahko s prenovo delovnega okolja, katerega bistvena sestavina je svetloba, pričakujemo tudi večjo delovno storilnost. Pogostejše so odločitve o prenovi, ko preprost izračun pokaže, da se glede na porabljeno energijo in stroške vzdrževanja investicija povrne v nekaj letih.

Potencial prihrankov energije ob zamenjavi razsvetljave je tem večji, čim bolj energijsko potratna je obstoječa razsvetljava (starost) in čim dražje je njeno vzdrževanje. To je odvisno predvsem od življenjske dobe uporabljenih svetlobnih virov in vrste svetilk. V industrijskih objektih bi bilo treba svetilke, odvisno od čistosti delovnega procesa, čistiti vsaj enkrat na leto, včasih pa tudi vsak mesec.

Glede na uporabljen svetlobni vir obstoječe razsvetljave je vsekakor smiselna zamenjava vseh svetilk z visokotlačnimi živosrebrovimi sijalkami. Strošek investicije se bo verjetno povrnil že v nekaj letih, odvisno od kakovosti nove razsvetljave in morebitnih doseženih spodbud, ki so občasno na voljo. Tudi zamenjava starejših svetilk s fluorescenčnimi sijalkami se lahko zelo hitro povrne, sploh če so uporabljene magnetne dušilke, optični sistemi pa zelo stari in preprosti.

Uvajanje naprednih sistemov vodenja razsvetljave

Na žalost je v industrijski razsvetljavi pričakovan učinek dinamične ali celo inteligentne razsvetljave bistveno manjši kakor na primer pri razsvetljavi uradov ali javnih ustanov. V industrijskih halah je namreč dnevne svetlobe praviloma zelo malo in je odvisna od načina načrtovanja in gradnje, poleg tega je delovni proces večinoma vnaprej določen in se ne spreminja ali prekinja med delovnim časom. Uvajanje naprednih sistemov vodenja razsvetljave je torej odvisno predvsem od vrste delovnega procesa. Če osebje ni ves čas navzoče ali se določeni procesi izvajajo le občasno, je smiselna namestitev dinamične razsvetljave s senzorji prisotnosti.

Dinamična razsvetljava zahteva komunikacijske povezave najmanj med svetilkami, stikalnimi elementi in senzorji, lahko pa tudi s centralnim sistemom vodenja, ki omogoča sprotno spremljanje porabe energije in stanja elementov, kot sta pretečena doba obratovanja in pravilnost delovanja. Sistemi vodenja razsvetljave imajo lahko, tako kot vsi informacijski sistemi, tudi slabe plati. Vsak dodaten element pomeni povečano tveganje za okvaro, ki pa je seveda lahko preprosto določljiva.

Pomembnejše postaja v industrijskem okolju vprašanje varnosti, kjer inteligentni sistemi povečujejo tveganje za vdor v informacijski sistem. Zato so sistemi vodenja razsvetljave, prezračevanja ipd. vedno ločeni od drugih informacijskih sistemov, pri katerih je raven tveganja zelo visoka, pa se takšnim informacijskim sistemom celo izogibajo in vodenje izvedejo z analognimi procesi.

Pomembna je izbira projektanta in izvajalca

Pri prenovi razsvetljave je zelo pomembna izbira projektanta in izvajalca. Marsikateri ponudnik pretirava pri predstavitvi potencialnih prihrankov ali zamolči ne tako dobre druge lastnosti elementov razsvetljave, ki jih je v sodobnem projektu zares veliko. Zato je treba pri odločitvi za prenovo razsvetljave zbrati kar nekaj ponudb in jih kritično preveriti. Če investitor nima dovolj usposobljenega kadra za odločanje, je treba poiskati pomoč zunanjega strokovnjaka, ki ga je v Sloveniji kar težko dobiti.

Strokovno usposobljenost ponudnikov (poznavanje zakonodaje in lastnosti opreme) je mogoče hitro ugotoviti, vendar prej ob njihovi osebni predstavitvi kakor samo na podlagi pisnih ponudb. Poleg strokovnega znanja ponudnikov so pomembni reference v domačem okolju in dobro ime podjetja na trgu. Dolgoletna garancija na izvedbo projekta prenove razsvetljave, ki jo ponujajo prenekateri ponudniki, ne bo pomagala, če podjetja čez leto ali dve ne bo več.

Ali konvencionalna ali tehnologija LED?

Pogosto vprašanje pri izbiri nove razsvetljave je tudi, ali izbrati tehnologije LED ali konvencionalne. Odgovor ni tako preprost, kot bi si želeli. Tehnologije LED obljubljajo najboljše izkoristke in najdaljšo življenjsko dobo. Oboje je res, če izberemo najboljše in najnovejše tehnologije, težava pa je, da so na trgu za skoraj enako ceno še vedno dobavljivi nekaj let stari izdelki in povsem novi.

Brez dobrih referenc ponudnika je bolje izbrati zrelo tehnologijo, kot so na primer fluorescenčne sijalke, če le ni prostor previsok ali se ne zahteva zelo usmerjena svetloba. Nove posebne izvedbe fluorescenčnih cevi imajo svetlobne izkoristke, ki presegajo 100 lm/W in ponujajo življenjsko dobo do 80.000 ur ob minimalnem upadu svetlobnega toka. Če pa izberemo standardne izvedbe, vemo, da je vzdrževanje zelo poceni in preprosto.


Mag. Andrej Orgulan, višji predavatelj na Fakulteti za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru