maanantai 12. elokuuta 2013

Hehku-, energiansäästö- vai led-lamppu?


Energiansäästölamppuja vastustetaan usein vedoten niiden sisältämään elohopeaan tai hehkulamppua monimutkaisemman tekniikan korkeampiin valmistuksenaikaisiin päästöihin. Myös led-lamppu pitää sisällään elektroniikkaa, jonka valmistaminen on epäilemättä monimutkaisempaa kuin hyvin yksinkertaisten hehkulamppujen. Hehkulamppu kuluttaa sähköä moninkertaisesti energiansäästölamppuun tai lediin verrattuna, mutta mikä on kunkin lampputyypin kokonaisympäristövaikutus elinkaaren aikana? Asia ei käy ilmi lamppupaketteja vertaillessa, mutta tutkimustietoa aiheesta kuitenkin löytyy. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on vertailla lamppujen elinkaarta energianäkökulmasta sekä kokonaiskustannuksia kuluttajan näkökulmasta.

Elinkaarianalyysi Osramin lampputyyppien välillä valaisee aihetta kiitettävästi. Vuonna 2009 tehty tutkimus vertaa 40W hehkulamppua, 8W pienloistelamppua (ns. energiansäästölamppu) sekä 8W led-lamppua. Muutaman vuoden vanha tutkimus ei anna ajantasaisinta tietoa nopeasti kehittyvästä led-tekniikasta, mutta kuitenkin selkeän käsityksen eri tekniikoiden eroista. Vertailtavat lamput ovat käyttöominaisuuksiltaan hyvin samankaltaisia, eli perinteisellä E27-kierrekannalla varustettuja lämpimänvalkoista (2700–3000 K) valoa tuottavia lamppuja joiden valovirta on 345–420 lm.

Huomattava ero lamppujen välillä on käyttöikä: hehkulampulla 1000 tuntia, pienloistelampulla 10 000 h ja led-lampulla 25 000 h. Elinkaaritarkastelun lähtökohtana on, että yhden led-lampun vaihtoehtona tarvitaan 2,5 energiansäästölamppua tai 25 hehkulamppua. Elinkaarianalyysi vertaa kunkin lampun valmistuksessa tarvittavaa primäärienergiaa, ja tulokseksi saadaan tieto siitä, että led-lamppu on täpärästi energiatehokkain valmistuksensa osalta. Yhden led-lampun valmistukseen kuluu 9,9 kWh energiaa, 2,5 energiansäästölampun valmistukseen 10,2 kWh ja 25 hehkulamppuun 15,3 kWh.

Kuitenkin koko elinkaaren tarkastelussa lamppujen valmistus on lähes mitättömän pieni osa, kuten taulukosta voi todeta. Valmistuksen energiankulutus on koko elinkaaren aikaisesta energiankulutuksesta vain 0,5-1,5 %. Hehkulampun elinkaaren energiankulutus on noin viisinkertainen verrattuna pienloistelamppuun tai led-lamppun, eikä valmistusprosessilla ole tähän juuri minkäänlaista vaikutusta.





Primäärienergian tarve / 25 000 h

teho
käyttöikä
valmistus
käyttö
yhteensä
LED-lamppu
8 W
25 000 h
9,9 kWh
658 kWh
668 kWh
Pienloistelamppu
8 W
10 000 h
10,2 kWh
658 kWh
668 kWh
Hehkulamppu
40 W
1 000 h
15,3 kWh
3290 kWh
3305 kWh
 

Vuonna 2012 julkaistu Yhdysvaltain energiaministeriön tutkimus vertaa 60-wattista hehkulamppua, 15 W pienloistelamppua ja 12,5 W LED-lamppua. Koska LEDin valovirta on hieman pienempi (800 lm vs. hehkulampun 900 lm), on tutkimuksessa otettu vertailuyksiköksi lumentunti. LED tuottaa 20 miljoonaa lumentuntia elinikänsä aikana, ja samaan tuottoon vaaditaan kolme pienloistelamppua tai 22 hehkulamppua. Myös tässä tutkimuksessa päädytään lopputulokseen, jonka mukaan yli 90 prosenttia kaikkien lampputyyppien elinkaaren energiankulutuksesta tapahtuu käytön aikana. Siispä energiansäästölampun tai LED-lampun energiaintensiivisempi valmistusprosessi tulee kompensoitua käytönaikaisella säästöllä moninkertaisesti.

Tutkimukset luovat suuria odotuksia sille, että koko ajan tapahtuva led-tekniikan kehitys tekee ledistä ennen pitkää erinomaisen täyttäjän hehkulamppujen poistuman jättämälle aukolle. Ledien valoteho ja hyötysuhde kehittyvät koko ajan, jolloin niiden käyttökelpoisuus yleisvalaistuksessakin parantuu. Valmistusprosessien tehostuessa on myös odotettavissa, että led-tekniikan etumatka muihin ratkaisuihin verrattuna kasvaa voimakkaasti lähivuosina.

Entäs elohopea?

 

Yhden pienloistelampun sisältämä tyypillisesti 3-5 mg elohopeaa ei aiheuta ympäristöhaittoja lampun käyttöiän aikana. Tämä elohopeamäärä ei päädy ympäristöön mikäli käytön jälkeen lamppu toimitetaan asianmukaisesti kierrätettäväksi. Suomessa sähköntuotannosta aiheutuu elohopeapäästöjä 0,0045 mg/kWh, jolloin Osram-vertailun mukaisilla lampuilla 25000 tunnin vertailujakson elohopeapäästöksi tulisi hehkulampulle 4,5 mg ja pienloistelampulle tai ledille 0,9 mg.

Mikäli vertailujakson aikana kuluvat 2,5 pienloistelamppua jätetään kierrättämättä ja niiden sisältämä elohopea päätyy luontoon, voi yhteenlaskettu elohopeapäästö nousta suuremmaksi kuin hehkulampun. Asianmukaisesti kierrätettynä loistelamppujen aiheuttamat elohopeapäästöt jäävät siis huomattavasti hehkulamppujen vastaavia pienemmiksi. Led-lamput eivät sisällä elohopeaa. 

Käyttökustannukset 

 

Led-lamput ovat energiatehokkuudeltaan karkeasti samantasoisia kuin pienloistelamput. Kummankin tekniikan hintahaitari on laaja. Tässä esimerkkilaskelma 40W hehkulampun kaltaisista lampuista:
  • Pienloistelamppu, E27-kierrekanta, 8 W, käyttöikä 10000 h, hinta 9 €.
  • Led-lamppu, E27-kierrekanta, 8 W, käyttöikä 25000 h, hinta 17 €.
  • Hehkulamppu, E27-kierrekanta, 40W, käyttöikä 1000 h, hinta 0,70€.
Mikäli sähkön kokonaishinta on 0,14 €/kWh, tulee 25000 tunnin sähkönkulutuksen hinnaksi pienloistelampulle tai Led-lampulle noin 28 € ja hehkulampulle 140 €. Lampun palaessa 1000 tuntia vuodessa, tulee vuosikustannuksiksi (sisältäen sähkön ja lamppujen hankintahinnan) pienloistelampulle 2,0 €, Led-lampulle 1,8 € ja hehkulampulle 6,3 €.

Valaisun lämmitysvaikutukset

 

Suomalaisissa olosuhteissa kaikki lamppujen tuottama hukkalämpö ei ole turhaa, vaan tuottaa säästöjä lämmityskustannusten osalta. Kuitenkin katon rajassa oleva hukkalämpö karkaa helposti poistoilman mukana ulos ja kesäaikaan vastaavasti lisää viilennystarvetta. Vuodessa noin 70 % lampun hukkalämmöstä tulee hyödynnettyä lämmityksessä. Edellä olevan esimerkin mukaisessa tapauksessa 40 W hehkulampun ja 8 W pienloistelampun 32 W tehoero tarkoittaa 22,4 W lämmitystehontarvetta.

Mikäli lämmitysmuoto on maalämpö (lämpöpumpun COP 3), tarvitaan hehkulampusta energiansäästölamppuun tai lediin siirryttäessä 7,5 W lisää tehoa lämpöpumpusta. Vuodessa tämä tarkoittaa 1,05 € lisäkustannusta. Mikäli lämmitysmuotona on suora sähkölämmitys, on lamppujen hukkalämmöstä eniten hyötyä. Tällöin valaistuksen vuosikustannukset lämmitysvaikutukset huomioiden ovat pienloistelampulle 5,16 €, ledille 4,94 € ja hehkulampulle 6,30 €. Sähkölämmitteisessä talossa siis kustannussäästöt hehkulamppuun verrattuna pienenevät, mutta sekä pienloistelamppu että led ovat silti energia- ja kustannustehokkaampia sekä ympäristöystävällisempiä vaihtoehtoja. Taulukossa vuosikulu-sarakkeessa on laskettu lamppujen vuosikustannukset sisältäen sähkön hinnan ja lamppujen hankinnan. Vuosikulu maalämpö- ja vuosikulu suorasähkö – sarakkeissa on laskettu mukaan lamppujen aiheuttaman hukkalämmön vaikutus.


teho
käyttöikä
kpl-hinta
vuosikulu
vuosikulu maalämpö
vuosikulu suorasähkö
pienloistelamppu
8 W
10000 h
9,00 €
2,02 €
3,07 €
5,16 €
led-lamppu
8 W
25000 h
17,00 €
1,80 €
2,85 €
4,94 €
hehkulamppu
40 W
1000 h
0,70 €
6,30 €
6,30 €
6,30 €


Lähteet:

Life Cycle Assessment of Illuminants. A Comparison of Light Bulbs, Compact Fluorescent Lamps and LED Lamps. (pdf)

Life-Cycle Assessment of Energy and Environmental Impacts of LED Lighting Products. (pdf)



Juhani Huuhtanen, korkeakouluharjoittelija, SYKE

2 kommenttia:

  1. Ihan hyvä tarkastelu, mutta lopputulos muuttuu hiukan eri näköiseksi kun mukaan otetaan rahan arvon korkotekijä. Tuossa laskelmassa on pidetty saman arvoisena tänään käytettyä euroa ja 10 vuoden kuluttua käytettävää euroa. Talouslaskelmissa niillä on huomattava ero ja tämä näkyy myös kuluttajan valinnoissa lamppua ostettaessa: Kun hyllyllä on 0,70 euron, 9 eurona ja 17 euron lamput, kuluttaja valinta on helposti 0,7 euroa.
    Miksi, siksi että käytettävissä olevat loput eurot 9-16 euroa (9-0,70 tai 17-0,70) ovat tänään arvokkaampia kuin sama summa 10 vuoden kuluttua. Ne tulisi huomioida korkotekijällä. Kuluttajahan voisi sijoittaa säästämänsä rahat ja saada sijoituksen tuottona tuon hehkulampun vuosittaisen sähkönkulutuksen arvon.
    Konkreettisena esimerkkinä: Kuluttajalla on 16 euroa käytettävissä. Hän voi joko ostaa 17 euron led-lampun tai hehkulampun + yhden Fortumin osakkeen (hinta tänään 16,5 €). Led-lampun ostaja saa seuraavat 15 vuotta jännittää koska hänen arvokas lamppunsa mene rikki. Hehkulampun ostaja puolestaan saa vuosittain Fortumin osakkeesta 1 euron osinkoa, jolla maksaa seuraavan hehkulampun ja sähkönkulutuksen.
    Kun 15 vuotta on kulunut, Led-lampun ostajalla on rikkinäinen lamppu mutta hehkulampun ostajalla on edelleen tuo Fortumin osake, arvoltaan 16,5 euroa.

    VastaaPoista
  2. Kun 15 vuotta on kulunut, hehkulampun ostaja on ollut osakkeensa kera jo useamman vuoden ilman valoa.

    VastaaPoista