Life cycle assessment of light sources Case studies and review of the analyses Valonlähteiden elinkaariarviointi Esimerkkitapausten analysointia

Transkriptio

1 Life cycle assessment of light sources Case studies and review of the analyses Valonlähteiden elinkaariarviointi Esimerkkitapausten analysointia Leena Tähkämö 18. syyskuuta 2013

2 Valaistuksen ja valonlähteiden ympäristövaikutukset Valonlähteen (tuotteen) ympäristövaikutukset Valmistus, käyttö, kierrätys Materiaali- ja energiavirrat Päästöt, luonnonvarojen kulutus, jätteet Valon vaikutukset ympäristöön Ihmisiin Psykologisia, biologisia, fyysisiä vaikutuksia Eläimiin, kasveihin Käyttäytyminen, peto-saalis-suhteet Valosaaste Tähtitieteellisten tutkimusten vaikeutuminen

3 Valonlähteiden ympäristövaikutusten merkitys A) Valaistus kuluttaa noin 19 % sähköstä maailmanlaajuisesti Sähkönkulutus 19% Valaistus C) Muutokset valaistusalalla mm. EU:n ecodesignasetukset B) Valaistuksen uusiminen voi vähentää päästöjä kustannustehokkaasti

4 Elinkaari Valmistus Jakelu Raaka-aineiden hankinta Käyttö Käytöstä poisto

5 Elinkaariarviointi Tuotteen ympäristövaikutusten analysointi Elinkaariarvioinnissa tutkitaan tuotteen tai palvelun ympäristövaikutuksia elinkaaren aikana Elinkaariarviointi on standardisoitu menetelmä mutta standardit ovat laveita, jotta niitä voidaan soveltaa mille tahansa tuotteelle tai palvelulle Vertailevassa elinkaariarvioinnissa tuotteita vertaillaan toiminnallisen yksikön perusteella Yhteinen nimittäjä Valonlähteille toiminnallinen yksikkö on usein lumen-tunti

6 Tutkimuksen tavoitteet Tavoite 1: Luoda malli valonlähteiden elinkaariarvioinneille, jotta varmistetaan vertailtavuus, nopea arviointimenetelmä joka sisältää vain tärkeimmät asiat Tavoite 2: Lisätä tietoutta valonlähteiden ympäristönäkökohdista analysoimalla tehtyjä arviointeja

7 Kirjallisuuskatsaus Valonlähteiden elinkaariarviointeja tehty 1990-luvulta lähtien Hehkulamput vs. pienloistelamput, loistelamput, LED-lamput, halogeenilamput, purkauslamput Eri menetelmiä käytetty arvioinneissa, analysoitu 15 arviointia v Elinkaaren vaiheet Maantieteellinen sijainti Energianlähde Toiminnallinen yksikkö, esim.: 1 16 Mlmh 1 h valaistusta tiettyä lamppua tai valaisinta vastaava tuote 1 kwh vastaava valovirta tietyn käyttöiän ajan Ympäristövaikutukset Ei selkeitä yhtäläisyyksiä lähtötiedoissa LED-lampuille vielä vähän lähteitä

8 Tutkimuskokonaisuus 4 esimerkkitapausta 1. Ympärisäteilevät lamput (kotitaloudet) 2. LED-syväsäteilyvalaisin (kaupat, hotellit ym.) 3. Loistelamppuvalaisin (teollisuusrakennukset, varastot) 4. Katuvalaisimet

9 1. Kotitalouksissa tyypillisesti käytettävät ympärisäteilevät lamput Ympäristövaikutukset ja kustannukset Yksinkertaistettu analyysi Elinkaaren vaiheet: valmistus, käyttö Ympäristövaikutukset arvioidaan primäärienergiankulutuksesta, elinkaarikustannukset hankintahinnan ja sähkönhinnan perusteella Ympärisäteilevät lamput, E27-kanta: Hehkulamppu (60 W, 1000 h, 750 lm) Pienloistelamppu (13 W, 8000 h, 750 lm): kierre, kuvullinen, sormi LED-lamppu (9 W, h, 450 lm) 4 toiminnallista yksikköä: Lamppu Megalumentunti (Mlmh) Tunti valonlähde Keskimääräinen valaistusvoimakkuus 1 m etäisyydellä neliönmuotoiselle 1 m 2 pinta-alalle tunnissa lx m m 2 9

10 2. LED-syväsäteilyvalaisimen elinkaariarviointi Prosessielinkaariarviointi Valmistus, kuljetus, asennus, käyttö, käytöstä poisto Käyttöskenaariot: polttoikä h, h, h Skenaariot käytön sähköntuotannolle: Euroopan ja Ranskan keskimääräinen Skenaariot käytöstä poistoon: 95 % kaatopaikka, 5 % kierrätys (todellinen) 40 % kaatopaikka, 60 % kierrätys (tulevaisuus) 16 ympäristövaikutusluokkaa LED-syväsäteilyvalaisin 19 W (60 lm/w) Sisältää erillisen liitäntälaitteen Toiminnallinen yksikkö valaisimen käyttö h ajan tuottaen 1140 lm valovirta

11 3. Loistelamppuvalaisimen elinkaariarviointi Prosessielinkaariarviointi Valmistus, kuljetus, käyttö, käytöstä poisto Skenaariot käytön sähköntuotannolle: Suomen keskimääräinen, turve, vesivoima 12 ympäristövaikutuskategoriaa Valaisimessa kaksi loistelamppua (49 W T5) ja elektroninen liitäntälaite Toiminnallinen yksikkö 20 vuotta, jonka aikana valaisinta käytetään 4000 h/vuosi ja se tuottaa 8600 lm valovirran Valovirran alenemaa ei huomioida

12 4. Elinkaarikustannukset kymmenessä katuvalaistusasennuksessa 10 uusittua katuvalaistusasennusta Vanhana asennuksena joko suurpaine-elohopea- tai -natriumlamppu Uudet asennukset suurpainenatriumlampulla, induktio- tai LED-valaisimella Elinkaarikustannuksille nykyarvomenetelmä, takaisinmaksuaika (yksinkertainen ja aika-arvon huomioiva) Toiminnallinen yksikkö 1 km valaistua tietä Suunnittelusuosituksia ei suoraan huomioitu vaan kustannuslaskelmat tehty olemassa olevan tien todellisien valaisimien asennuksen perusteella Tulevaisuuden (2015) skenaarioita LED-valaisimille Valaisimen valotehokkuus kasvaa, hankintahinta laskee Investointikustannukset Elinkaarikustannukset Hoitokustannukset Jäännösarvo / Käytöstä poiston kustannukset 12

13 Johtopäätökset 1/3 Käytönaikainen energiankulutus määrää valonlähteen ympäristövaikutukset Energianlähteen valinta vaikuttaa päästöjen määrään ja laatuun Hyvä valotehokkuus tarkoittaa yleensä automaattisesti ympäristöystävällistä valonlähdettä (kokonaisuuden kannalta)

14 Johtopäätökset 2/3 Esimerkki LED-syväsäteilyvalaisimesta Valmistus tyypillisesti toiseksi merkittävin ympäristövaikutusten aiheuttaja Polttoikä vaikuttaa valmistuksen merkittävyyteen Muut elinkaaren vaiheet ovat käytännössä merkityksettömiä Yksittäisissä vaikutusluokissa muut elinkaaren vaiheet voivat olla merkityksellisiä riippuen energianlähteestä

15 Johtopäätökset 3/3 Elinkaarikustannuksissa sekä rakennuskustannukset että hoitokustannukset ovat merkittäviä Valonlähteen tyyppi vaikuttaa (hankintahinta, energiatehokkuus) LED-lamppujen ja -valaisinten hankintahinnat alenevat ja valotehokkuus kasvaa Hankinta- ja energiakustannukset pienenvät Esimerkki elinkaarikustannusten jakautumisesta koti- ja katuvalaistuksessa /km Residual value (median) Maintenance cost (median) Energy cost (median) Investment cost (median) 0 HPS (3) LED (6) Induction (1)

16 Ehdotus valonlähteiden elinkaariarviointien menetelmälle Kaksi yksinkertaistettua menetelmää: Yksinkertainen malli Pienet resurssit Nopea Huomioi vain tärkeimmät ympäristövaikutukset Laaja malli Yksityiskohtaisempi muttei täydellinen elinkaariarviointi Mahdollistavat nopeasti kehittyvien tuotteiden ympäristövaikutusten arvioinnin Parametri Yksinkertainen Laaja Toiminnallinen yksikkö Elinkaaren vaiheet Ympäristövaikutukset Käytön energianlähde Lumen-tunti Valmistus, käyttö Vain vähän vaikutusluokkia Primäärienergia Tapauskohtainen, riippuu kyseisen sovelluksen toiminnasta Raaka-aineiden hankinta ja valmistus, käyttö, käytöstä poisto Laaja valikoima vaikutusluokkia Todellinen energiantuotanto ko. alueella, korkea- ja vähäpäästöinen energiantuotanto 16