Eficiencia energética en las nuevas fuentes de iluminación

Transcripción

1 Mayo 2008 Eficiencia energética en las nuevas fuentes 1) Introducción 2) Objetivos 3) Nuevas fuentes 4) Utilización de las luminarias 5) Factores humanos

2 1 INTRODUCCIÓN Este trabajo nos ofrece una caracterización actual del mercado de la iluminación desde la perspectiva de la eficiencia energética. Se ha utilizado como fuente de información principal un informe elaborado por el Programa de Tecnologías de la Construcción, Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables del Departamento de Energía de los Estado Unidos, titulado U.S. Lighting Market Characterization Volume II: Energy Efficient Lighting Technology Options. Este informe refleja ampliamente las opciones económicas de energía en la iluminación e identifica las principales oportunidades. Presenta las nuevas tecnologías de la iluminación con el único objetivo de ahorrar energía, siendo seleccionadas por un grupo de expertos en iluminación. El informe expone las oportunidades para reducir el consumo de energía de la iluminación. 2 OBJETIVO Y METAS A ALCANZAR Aumentar la eficacia de las fuentes evaluando nuevos productos y tecnologías de la iluminación. Para alcanzar esta meta ambiciosa, el grupo trabajo conduce la investigación y el desarrollo en tres áreas estratégicas: A. Investigar, desarrollar y valorar las nuevas fuentes. B. Analizar la necesidad, utilización y uso de la luminaria. C. Factores humanos. A. Fuentes de luz: Desarrolla las tecnologías convencionales y revolucionarias que prometen mejorar la eficiencia en la fuente en el orden entre el 20% y 50%, y desarrollan las tecnologías revolucionarias que pueden potencialmente mejorar la eficacia el doble. B. Utilización: desarrolla las tecnologías y los sistemas de control que ahorrarán del 25% al 33% de energía mejorando calidad y funcionalidad necesarias para el escenario o instalación requerida. C. Factores humanos: avance la comprensión básica de la correlación compleja entre la visión del ser humano, acuidad y utilización eficiente que pueden rendir ahorros de la energía de 20 al 30%. 2 de 7

3 3 NUEVAS FUENTES DE ILUMINACIÓN Alternativas de las fuentes convencionales. Dada la prohibición en algunos países del uso de las lámparas de filamento y la esperada entrada en vigor de la Directiva Europea, los grandes fabricantes de lámparas están desarrollando las lámparas que sin alterar la semejanza y similitud de las lámparas convencionales, mejoran su eficiencia energética. Hasta el momento se han desarrollado dos tecnologías con diferente índole: a. Lámparas de filamento de alta temperatura, IRC: Infrared reflecting coating b. Lámparas fluorescentes compactas-de bajo consumo-, CFL. Compact Fluorescent Lamp. a. Lámparas de filamento de alta temperatura, IRC. Las lámparas que utilizan la tecnología IRC se basan en el principio del autocalentamiento. Gracias a la capa especial de la ampolla de la lámpara, la radiación térmica es devuelta al filamento y sigue estando dentro de la lámpara. Como consecuencia se evita consumir energía de la red para mantener la temperatura de funcionamiento del filamento y el recalentamiento de la estancia. Además, siguiendo con la misma tecnología se encuentran las XIR, que son las lámparas IRC anteriormente reseñadas añadiendo una pequeña parte de Xenón con el que mejoraremos para lámparas a 230V la intensidad luminosa. Como conclusión podemos determinar que para lámparas de filamento a muy baja tensión (12V) la tecnología IRC ofrece una adecuada intensidad mejorando hasta un 60 % la eficiencia energética, sin embargo para ofrecer las mismas prestaciones a 230 V se deberá aportar gas de xenón. 3 de 7

4 Infrared reflecting coating. Capas de Tantalum/SiO 2 sobre el quemador. El calor es reflejado hacia el filamento. El recubrimiento de IRC que se aplica como un espejo térmico por la parte exterior de la lámpara. Fuente: Philips La alta eficacia luminosa se alcanza gracias a un recubrimiento especial (IRC = Infra-Red-Coating / recubrimiento infrarrojo) de la ampolla de la lámpara y al empleo del xenón como gas de llenado. Fuente: Osram b. Lámparas fluorescentes compactas -de bajo consumo-, CFL. Compact Fluorescent Lamp. El funcionamiento de una lámpara fluorescente ahorradora de energía CFL es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manuable. 4 de 7

5 Cuando insertamos la lámpara CFL en un portalámparas (igual al que utilizan la mayoría de las lámparas incandescentes) y accionamos el interruptor de encendido, la corriente eléctrica alterna fluye hacia el balasto electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa se encarga de convertirla en corriente directa y mejorar, a su vez, el factor de potencia de la lámpara. A continuación un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado en función de amplificador de corriente, un enrollado o transformador (reactancia inductiva) y un condensador (reactancia capacitiva), se encargan de originar una corriente alterna con una frecuencia, que llega a alcanzar entre 20 mil y 60 mil ciclos o hertz por segundo. La función de esa frecuencia tan elevada es disminuir el parpadeo que provoca el arco eléctrico que se crea dentro de las lámparas fluorescentes cuando se encuentran encendidas. De esa forma se anula el efecto estroboscópico que normalmente se crea en las antiguas lámparas fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastos electromagnéticos (no electrónicos). En las lámparas fluorescentes antiguas el arco que se origina posee una frecuencia de sólo 50 ó 60 hertz, la misma que le proporciona la red eléctrica doméstica a la que están conectadas. Para el alumbrado general el efecto estroboscópico es prácticamente imperceptible, pero en una industria donde existe maquinaria funcionando, impulsadas por motores eléctricos, puede resultar peligroso debido a que la frecuencia del parpadeo de la lámpara fluorescente se puede sincronizar con la velocidad de giro de las partes móviles de las máquinas, creando la ilusión óptica de que no están funcionando, cuando en realidad se están moviendo. En las lámparas CFL no se manifiesta ese fenómeno, pues al ser mucho más alta la frecuencia del parpadeo del arco eléctrico en comparación con la velocidad de giro de los motores, nunca llegan a sincronizarse ni a crear efecto estroboscópico. Desde el mismo momento en que los filamentos de una lámpara CFL se encienden, el calor que producen ionizan el gas inerte que contiene el tubo en su interior, creando un puente de plasma entre los dos filamentos. A través de ese puente se origina un flujo de electrones, que proporcionan las condiciones necesarias para que el balasto electrónico genere una chispa y se encienda un arco eléctrico entre los dos filamentos. En este punto del proceso los filamentos se apagan y se convierten en dos electrodos, cuya misión será la de mantener el arco eléctrico durante todo el tiempo que permanezca encendida la lámpara. El arco eléctrico no es precisamente el que produce directamente la luz en estas lámparas, pero su existencia es fundamental para que se produzca ese fenómeno. A partir de que los filamentos de la lámpara se apagan, la única misión del arco eléctrico será continuar y mantener el proceso de ionización del gas inerte. De esa forma los iones desprendidos del gas inerte al chocar contra los átomos del vapor de mercurio contenido también dentro de tubo, provocan que los electrones del mercurio se exciten y comiencen a emitir fotones de luz ultravioleta. Dichos fotones, cuya luz no es visible para el ojo humano, al salir despedidos chocan contra las paredes de cristal del tubo recubierto con la capa fluorescente. Este choque de fotones ultravioletas contra la capa fluorescente provoca que los 5 de 7

6 átomos de fluor se exciten también y emitan fotones de luz blanca, que sí son visibles para el ojo humano, haciendo que la lámpara se encienda. Otras fuentes. LED & OLED Un diodo orgánico de emisión de luz, traducción del acrónimo inglés OLED (Organic Light-Emitting Diode), es un diodo que se basa en una capa electro luminiscente formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. Existen muchas tecnologías OLED diferentes, tantas como la gran diversidad de estructuras (y materiales) que se han podido idear (e implementar) para contener y mantener la capa electro luminiscente, así como según el tipo de componentes orgánicos utilizados. Las principales ventajas de los OLED s son: menor coste, mayor escalabilidad, mayor rango de colores, más contrastes y brillos, mayor ángulo de visión, menor consumo y, en algunas tecnologías, flexibilidad. Pero la degradación de los materiales OLED han limitado su uso por el momento. 4 UTILIZACIÓN 6 de 7

7 En este apartado se resume el modo de mejorar la eficiencia energética a través de su utilización, clasificada en tres subcategorías: accesorios, distribución, y controles. Para ello se utilizarán las tecnologías para detectar presencia o paso. El componente utilizado será el sensor o célula de presencia. Como ejemplo de esta categoría se expone una instalación de alumbrado de exterior en el que en condición normal de funcionamiento y ante la ausencia de presencia o paso consume el 20% de la carga. En el momento que el sensor detecta un paso se carga al 100 % de su potencia nominal. 5 FACTORES HUMANOS Es importante entender las características físicas, fisiológicas, y perceptivas de la representación visual del alumbrado. A continuación se presentan dos opciones de la tecnología referente mejorar a funcionamiento visual e impacto: Fuentes de luz adaptadas que se convierten para maximizar la eficacia del sistema visual humano. Equilibrio lumínico: ARTIFICIAL + NATURAL Sistema para comparar el funcionamiento de las fuentes de luz dispares para cada uso específico. Elegir la fuente de luz idónea para el escenario donde va destinado. 7 de 7