Энергосбережение и "энергосбережение". Часть 2

Продожение разговора об энергосбережении и "энергосбережении" на примере анализа жизненного цикла компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) и ламп накаливания (ЛН).
 
          До этого мы рассмотрели классические этапы жизненного цикла изделия, такие как производство, транспортировка, использование и утилизация, традиционно включающиеся в анализ и влияющие на конечный показатель его экологической эффективности. Однако, чтобы анализ был более полным и  реалистичным, необходимо учесть и другие важные аспекты жизни изделий и, соответственно, их энергозатраты. Анализ, оставляющий их за рамками, может дать результаты не только не отражающие действительное положение вещей, но противоположные  реальным (в случае сравнительного анализа).Именно поэтому представляется целесообразным включать в анализ такие аспекты, как инфраструктура, местные условия, человеческий фактор и анализ рисков. Только в случае включения этих факторов в расчеты энергетической эффективности можно надеяться на получение достоверных результатов.

Инфраструктура

Существующая инфраструктура зачастую рассматривается как «барьер» на пути к распространению новой, более ресурсосберегающей технологии. Однако необходимо учитывать, что и на производство существующей инфраструктуры, и на ее замену также расходуются природные ресурсы. Именно поэтому при анализе жизненного цикла (АЖЦ) кроме затрат ресурсов на единицу продукции необходимо учитывать также сопутствующие расходы на каждом этапе жизненного цикла. Например, затраты на создание новых производственных мощностей (если таковое требуется), а также на конвертацию имеющихся мощностей  производящих продукцию, которая подлежит замене. Например, в случае компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) при анализе энергоэффективности необходимо учесть необратимые расходы энергии, понесенные при создании производства ламп накаливания (ЛН), которые не будут использоваться по прямому назначению.

Разумеется, чем больше выпуск продукции, тем меньше сопутствующие расходы на одну единицу, однако мы не можем считать анализ полным без учета этих факторов.

Что касается инфраструктуры на этапе использования, известно, что в настоящее время стандартные КЛЛ не приспособлены к использованию с диммерами, таймерами и сенсорами движения, а также в закрытых невентилируемых светильниках. Некоторые существующие патроны или светильники слишком малы для производящихся КЛЛ.

Для того, чтобы КЛЛ проработала заявленное время с заявленной производителем мощностью необходимы также определенные условия эксплуатации, в частности, отсутствие скачков и перепадов в электрической сети. Предпочтительно также, чтобы КЛЛ использовалась цоколем вниз, иначе тепло от колбы нагревает микрочип, сокращая срок его службы.

Таким образом, при расчетах энергоэффективности изделия необходимо учесть необратимые расходы на производство сопутствующих элементов, которые уже произведены, но не будут использоваться (таких, как, например, диммеры и сенсоры движения), либо включить в расчеты дополнительное усовершенствование КЛЛ с тем, чтобы они могли применяться с этими устройствами. Необходимо также учесть расходы на модернизацию инфраструктуры для целей стабильной работы КЛЛ (стабилизация напряжения в электросетях, изменение положения цоколей) либо внести в расчеты поправки эффективности работы КЛЛ в имеющейся неприспособленной инфраструктуре.

Отдельно необходимо рассмотреть вопрос инфраструктуры,обеспечивающей процесс утилизации. Во многих развитых странах существует отлаженная система раздельного сбора отходов, а также специального сбора отдельных видов отходов – например, пластиковой тары или отработанных батареек.

Помимо специализированных пунктов сбора в эту систему широко вовлечены торговые сети, где установлены контейнеры, автоматы или же функции сбора возложены на продавцов-консультанов.

При такой системе установка отдельных контейнеров или пунктов приема ртутьсодержащих КЛЛ потребует небольших вложений. В тех странах, где все бытовые отходы сжигаются, пары ртути потенциально могут быть уловлены в месте сжигания так же, как и другие поллютанты. В ситуации распространения практики захоронения твердых бытовых отходов на полигонах (как, например, в России), пары ртути из захороненных КЛЛ бесконтрольно попадают в окружающую среду, загрязняя ее. Это недопустимо, поскольку ртуть является опасным отравляющим веществом. Поэтому необходима организация системы специального сбора, транспортировки и обезвреживания (в данном случае – демеркуризации) отходов. Таким образов, в расчеты энергоэффективности КЛЛ на этапе утилизации необходимо включить затраты на организацию и поддержание системы сбора ламп и их обезвреживания.

Местные условия

Как мы уже показали на примере этапа инфраструктуры для утилизации, местная специфика в значительной степени определяет показатели для расчетов эко-эффективности. Местные условия – важный фактор при сравнительном АЖЦ отдельных товаров.

Некоторые исследователи заявляют, что выбросы ртути при утилизации КЛЛ (в среднем 5 мг в одной лампе) сравнимы с выбросами ртути при функционировании ЛН (6,54 мг/ГДж) в местности, где основная часть электроэнергии производится посредством сжигания угля. При этом использование КЛЛ приводит к значительно меньшему загрязнению оксидами серы, азота и углерода, а также другими, содержащимися в угле веществами (свинец, кадмий, арсен, уран) поскольку требует меньше угля на единицу светимости.

Таким образом энергия затрачивается на очистку загрязнений и уменьшение их вредного влияния. Однако, в условиях, при которых электроэнергия производится другим способом (например, сжиганием природного газа или на ГЭС), расчеты энергоэффективности будут другими.

Другим примером необходимости учета местных условий является сопутствующие эффекты использования ламп. Поскольку около 95% энергии, используемой ЛН превращается в тепло, ее замена на КЛЛ может привести к дополнительным расходам на обогрев помещения в холодном климате. В то же время замена ЛН на КЛЛ в жарком климате может снизить энергозатраты на охлаждение помещения.
Человеческий фактор

Также при расчёте эффективности работы изделий необходимо учесть человеческий фактор. Известно, например, что стандартная КЛЛ не приспособлена для частых включений и выключений (хотя и появляются разработки, преодолевающие указанный недостаток). Однако, если потребитель не будет осведомлен об этом требовании или не будет ему следовать, заявленный срок эксплуатации лампы может сократиться в десятки раз. Поведение потребителя в этой ситуации зависит от многих факторов (от национального менталитета до индивидуальных особенностей мышления и даже психологического состояния в каждый отдельный момент) и не может быть качественно спрогнозировано.

Однако, любое нововведение, требующее специальных условий, требует также и обширной программы информирования, просвещения, инструктирования, предупреждения и т.д. Судя по отзывам многих пользователей КЛЛ в Интернете, КЛЛ часто выходят из строя гораздо раньше заявленного производителями срока. Поскольку они требовательны к условиям эксплуатации, часть этих поломок можно отнести на счет нарушения этих условий.

Таким образом, для достижения предполагаемой экономии энергии необходимо уделить большее внимание обучению потребителей. Очевидно, что все способы – от выпуска специальной социальной рекламы до стикеров, наклеивающихся рядом с выключателем, в свою очередь потребуют энергетических затрат, которые должны быть включены в полный анализ.

Оценка рисков в анализе жизненного цикла

Оценка риска или учет чрезвычайных ситуаций, возможных на любых этапах жизни продукта необходимо включить в сравнительный анализ энергоэффективности любых продуктов. При этом важно привести все данные к численным показателям. Например, мы не можем всерьез говорить об эффективности ядерной энергетики, если не примем в расчет затраты на преодоление последствий аварий в этой отрасли. События, произошедшие в Чернобыле и Фукусиме позволяют более точно рассчитать вероятности и риски с учетом человеческого и природных факторов.

Например, в случае КЛЛ чрезвычайной ситуацией на этапе эксплуатации является бой лампы. При планировании замены всех ламп на КЛЛ в административном, коммерческом и жилом секторах необходимо вычислить статистическую вероятность боя лампы, а также вероятности того, что люди последуют инструкциям по устранению последствий боя лампы и вероятности неследования инструкциям. Правильное устранение последствий боя лампы может включать, например, замену покрытий пола (в случае ковров) или мебели. В случае неследования инструкциям, необходимо рассчитать затраты на лечение и реабилитацию пострадавших, поскольку ртуть является мощным нейротоксином.

Имея данные по объемам используемого освещения, а также с помощью социологических исследований возможно рассчитать среднестатистические затраты на устранение последствий чрезвычайных ситуаций (боя лампы) в заданных временных и географических масштабах. Эти данные необходимы для реалистичной оценки энергоэффективности изделия.

Таким образом мы можем заключить, что хотя анализ жизненного цикла изделий является значительным достижением на пути к созданию более экологически устойчивого общества, традиционный анализ недостаточен при выборе из двух конкурирующих технологий. Необходим комплексный подход к вопросу энергозатратности (энергоэффективности) выбранных для сравнения изделий. Без включения в расчеты всех приведенных выше показателей расчеты экономии энергии не являются полными и достоверными, и не представляют собой практической ценности. Тем более, на основании таких расчётов не могут и не должны приниматься серьезные решения или законодательные акты.

А.Н. Заступенко, Координатор КРОО «Экологическая Ассоциация»
Е.Н.Сухарев, к.т.н., Доцент кафедры электронной техники и телекоммуникаций ГОУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет им. ак. М.Ф.Решетнева (СибГАУ)» 
По материалам статьи в сборнике конференции«Экология мегаполисов и устойчивое развитие»

На фото вверху: новые КЛЛ в старом светильнике
На фото ниже: Плакат Экологического Департамента штата Мэн. Надпись: Не выбрасывайте люминесцентные лампы в мусор!
Отнесите их в Универсальный центр по сбору отходов или в магазин, участвующий в Программе по рециклингу компактных люминесцентных ламп. Люминесцентные лампы содержат ртуть и не могут выбрасываться вместе с обычным мусором.