Pojęcia takie jak „energooszczędność” oraz „automatyczne oświetlenie LED” mają swój wspólny mianownik, którym jest efektywność energetyczna. To właśnie ona jest hasłem przewodnim zamykanej w tym roku unijnej strategii o nazwie „Europa 2020”, której celem jest inteligentny i zrównoważony rozwój społeczny oraz płynne przestawienie się na gospodarkę efektywniej korzystającą z zastanych zasobów. Najważniejszą przestrzenią, w jakiej cele te są realizowane, jest oczywiście szeroko rozumiana wytwórczość z sektorem przemysłowym na czele.

Zaczynając od samej definicji efektywności energetycznej, należy zauważyć, że często jest ona utożsamiana z energooszczędnością, co jest sporym błędem. Istota tego pojęcia leży w zoptymalizowanym stosunku wielkości efektu użytkowego w danym obiekcie przemysłowym (przy standardowej eksploatacji) względem ilości energii zużywanej przez dany obiekt. Innymi słowy wysoka efektywności energetyczna zachodzi przy dwóch wariantach: po pierwsze wtedy, gdy przy takiej samej konsumpcji energii jak dotychczas udaje się uzyskać w obiekcie lub procesie większy efekt użytkowy. Drugi wariant natomiast, to taki scenariusz, w którym przy zachowaniu tego samego efektu użytkowego, obiekt lub proces konsumuje wyraźnie mniej energii, niż do czasu wdrożenia działań zwiększających efektywność energetyczną. W ramach wspomnianej na wstępie strategii „Europa 2020”, kraje członkowskie musiały wdrożyć postanowienia odpowiednich dyrektyw (Dyrektywy 2005/32/WE oraz 2006/32/WE) do własnych porządków prawnych. W konsekwencji w Polsce obowiązują obecnie zapisy Ustawy o Efektywności Energetycznej z dnia 20.05.2016, która określa pięć szeroko pojętych środków poprawy efektywności energetycznej, wymieniając wśród nich m.in. nabycie instalacji o niskim zużyciu energii oraz niskim koszcie eksploatacji, jak też wymianę bądź modernizację już istniejącej instalacji w taki sposób, by poprawić jej energooszczędność i obniżyć koszty eksploatacyjne.

Dokładnie w ten punkt wpisuje się idea przechodzenia obiektów przemysłowych na nowoczesne oświetlenie energooszczędne, oparte o żywotne i wydajne oprawy z diodami LED, poddane automatycznemu sterowaniu i zarządzaniu poprzez popularne w UE systemy, takie jak m.in. DALI i KNX. Ale o tym dopiero w kolejnych rozdziałach. Tymczasem trzeba się pochylić nad kwestią metod badawczych, które mogą dać odpowiedź na pytanie, czy efektywność energetyczną danego obiektu przemysłowego da się poprawić. Praktyka wykazała w ostatnich latach, że zastosowanie rozwiązań podnoszących efektywność energetyczną w typowym obiekcie przemysłowym pozwala na oszczędności energii elektrycznej na poziomie do 20-30%, przy czym spora część tej wielkości to koszty ponoszone na oświetlenie. Gra jest więc warta świeczki. Pierwszym krokiem powinno być więc zastosowanie całego systemu pomiarowo-monitorującego, który dość szybko zlokalizuje główne obszary, w których energia jest tracona bezpowrotnie lub wykorzystywana nieefektywnie. Kolejnym krokiem musi być wymiana urządzeń – w tym przypadku opraw oświetleniowych – na takie, które gwarantują oszczędności i maksymalny efekt przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej. Towarzyszyć może temu też działanie związane z poprawą jakości energii elektrycznej, z której korzysta przemysłowy obiekt – wbrew pozorom stabilność i wysoka jakość zasilania to ważna kwestia, wpływająca nie tylko na efektywność i żywotność maszyn, napędów i całego sprzętu IT (serwery itd.), ale też i opraw oświetleniowych. Ostatni zaś krok, to zaimplementowanie automatyki, lub zwiększenie jej udziału w inteligentnym zarządzaniu pracą całego systemu oświetleniowego.

Diody LED – najwyższy poziom energooszczędności

Producenci oświetlenia dla obiektów przemysłowych proponują dziś w przeważającej mierze rozwiązania oparte na diodach LED, obejmujące oprawy m.in. liniowe w wersjach natynkowych, podtynkowych czy zwieszanych. To parametry światła generowanego przez oprawy LED oraz techniczne parametry użytkowe opraw LED – takie jak niezwykła energooszczędność i wydajność, czy niska temperatura podczas pracy– spowodowały w przemyśle ogromny zwrot ku tej technologii. Wbrew pozorom nie jest jednak tak, że zakłady produkcyjne poszukują oświetlenia wyłącznie z powodu ich niskiego zapotrzebowania na energię elektryczną, przy jednoczesnej wysokiej skuteczności świetlnej (110-150 lm/W). Owszem, to najważniejszy powód, gdyż oprawy oparte na wysokojakościowych diodach LED pozwalają na obniżanie kosztów oświetlenia w halach produkcyjnych, magazynach bądź składach o 50-80% w stosunku do tradycyjnego oświetlenia. Równie ważnym aspektem użytkowania opraw opartych na diodach LED jest też wytrzymałość i żywotność diod LED, sięgająca od 70 000 do 200 000 godzin pracy, przy czym chodzi tu o pracę non-stop. Dodając do tego wytrzymałość typowej obudowy (na przykład z odlewanego aluminium lub wytrzymałego poliwęglanu), osiągamy oprawy oświetleniowe generujące niemal zerowy koszt konserwacji. Jest jednak jeszcze jeden niezwykle istotny powód, dla którego oświetlenie LED-owe przyczynia się do poprawienia efektywności energetycznej całego obiektu: możliwość przygotowania opraw LED do pracy w systemach sterowania, opartych m.in. na międzynarodowych standardach takich jak Dali, Live Link czy KNX.

Systemy sterowania oświetleniem drogą do zwiększania efektywności energetycznej

Sterowanie oświetleniem LED i zautomatyzowanie jego zachowania to – jak już zostało to wyżej zasugerowane – droga do dodatkowych oszczędności. Nowoczesne automatyczne oświetlenie przemysłowe to oczywiście nie tylko energooszczędne oprawy LED, ale też całe zaplecze towarzyszącego osprzętu, bez którego sterowanie oświetleniem nie jest możliwe. Chodzi tu o czujniki o różnych możliwościach i zróżnicowanym przeznaczeniu, z czujnikami ruchu, obecności i natężenia światła na czele. Czujniki natężenia światła mierzą ilość światła dziennego docierającego do wydzielonych stref za które odpowiadają i przekazują informacje do centralki, która wzmacnia natężenie i ilość światła emitowanego przez oprawy LED tylko wtedy, gdy trzeba zrekompensować niedostatek światła naturalnego. W sytuacjach odwrotnych – gdy światło dzienne jest odpowiednio silne – centralka stopniowo wygasza oświetlenie diodowe, generując w ten sposób oszczędności. Rolą czujników ruchu i obecności jest załączenie oświetlenia w momencie wykrycia ruchu lub obecności ludzi w danej strefie lub w całym pomieszczeniu oraz jego wyłączenie gdy nikogo już tam nie ma. W ciągach komunikacyjnych wydzielonych wewnątrz hal, czujniki ruchu mogą tworzyć system podążania światła za człowiekiem w taki sposób, że kolejne strefy zostają oświetlone w miarę przemieszczania się wykrytej osoby. Jest to działanie według zasady „światło tylko tam gdzie jest potrzebne i tylko wtedy kiedy jest potrzebne”. Bardziej zaawansowana automatyka oświetlenia LED pozwala na wprowadzanie do centralek odpowiednich cykli czy też harmonogramów dobowych lub tygodniowych, dopasowanych do sposobu i czasu w jakim hale lub magazyny z reguły są wykorzystywane. Dzięki temu, jeśli w weekendy hala nigdy nie jest użytkowana, można zapobiec zbędnemu automatycznemu uruchamianiu oświetlenia po zmierzchu, poprzez oznaczenie wyłącznie dni roboczych jako dni aktywnej pracy systemu.

Nie sposób w tym punkcie uciec od systemów inteligentnego sterowania oświetleniem (wspomniany DALI oraz system KNX), które efektywność energetyczną na polu oświetlenia podnoszą na najwyższy poziom. Możliwości dwóch pierwszych z nich – najpopularniejszych w Polsce – są bardzo duże, gdyż są one uniwersalnym interfejsem dla wszystkich składników: sterowników oświetleniowych, czujników ruchu i obecności, cyfrowych ściemniaczy, układów zasilających i samych opraw. Producenci oświetlenia automatycznego dla przemysłu oferują często własne systemy oparte na DALI lecz sygnowane autorskimi nazwami. Wszystkie one pozwalają na kontrolę oświetlenia w pojedynczych pomieszczeniach lub strefach, jak też np. na całych piętrach. Praktycznie wszystkie zapewniają sterowanie z poziomu kontrolera naściennego, tabletu i smartfona, czy też komputera podłączonego do lokalnej sieci Wi-Fi i dowolne zmiany konfiguracji poszczególnych elementów systemu. Instalacje oparte na DALI dają niespotykaną elastyczność, pozwalają oprzeć się na czujnikach, które załączają światło przy zbyt małej luminacji w danym miejscu i zawsze wtedy, gdy zostaną tam wykryte osoby, ale też dają możliwość zdalnego sterowania światłem bez oglądania się na czujniki - chodzi tu o wspomniane powtarzalne harmonogramy zachowania oświetlenia w danym pomieszczeniu, grupie pomieszczeń, hali lub strefie. Systemy oparte na protokole DALI łatwo też integrują się z istniejącymi systemami automatyki budynków i pomieszczeń i dotyczy to również współpracy z systemem KNX, który jest niczym innym, jak integracją wszystkich funkcji zarządzania budynkiem, włączając w to sterowanie oświetleniem. Sprzężenie DALI z systemem KNX pozwala na ogromne oszczędności, dzięki powiązaniu tych funkcji oświetleniowych z systemami kontroli okien, rolet czy systemami wentylacyjnymi. Przykładem możliwości takiego mariażu obu systemów niech będzie jedno z rozwiązań możliwych do realizacji w średniej wielkości hali montażowej, w której znajduje się kilka poszczególnych stanowisk lub gniazd:

• rano oświetlenie w hali jest załączane manualnie i aktywuje w ten sposób czujniki ruchu z jednoczesną stałą kontrolą natężenia oświetlenia,
• oświetlenie gasi się automatycznie po wyjściu pracowników (reakcja na brak ruchu i obecności),
• system kontroluje jednocześnie precyzyjne przysłanianie rolet dla osiągnięcia optymalnego poziomu światła dziennego w hali,
• gdy w hali nie ma nikogo latem (weekend), rolety są zasłaniane, by pomieszczenie się nie nagrzewało, zimą zaś odwrotnie – są odsłaniane. Jak wynika z powyższego, system KNX to sposób na sterowanie pomieszczeniami (biurami) lub budynkiem w sposób całościowy – jest to system, w którym oświetlenie to jeden z elementów całej układanki, na którą składają się również wentylacja, klimatyzacja, instalacja alarmowa, ogrzewanie, sterowanie roletami i oknami itp. Warto zauważyć, że liczba producentów oferujących wyroby gotowe do włączenia ich w strukturę KNX rośnie na świecie w tempie zawrotnym. Wśród nich są oczywiście producenci czujników i opraw – ci najlepsi już od dawna oferują swoje produkty w wersjach zwykłych i w wersjach przygotowanych zarówno dla systemu DALI, jak i KNX z odpowiednio wysokimi indeksami IP i IK.

Podsumowanie

Efektywność energetyczna w przemyśle poprzez zmiany w systemach oświetleniowych to już chyba trend wiodący w Polsce. Świadczy o tym wypowiedź Łukasza Kołaszewskiego, menadżera z działu Research & Development w spółce Miloo Electronics, który na pytanie o stosowanie Dali przez polski przemysł, odpowiedział: „Przez ostatnie lata obserwujemy dynamiczny wzrost zainteresowania systemami sterowania oświetleniem i ogólnie pojętym zakresem "smart lighting". Klienci coraz chętniej sięgają po rozwiązania które pozwalają wygenerować dodatkowe oszczędności energii. Praktycznie wszystkie zapytania z polskiego rynku, dla nowych inwestycji dotyczą opraw z DALI. Z całą pewnością nie jest to temat raczkujący i świadomość wśród użytkowników jest już na średnim poziomie i stale wzrasta. Obserwujemy, że sterowaniem interesują się mali i średni inwestorzy którzy sięgają po inteligentne sterowanie zarówno przy nowych inwestycjach jak i podczas modernizacji istniejących obiektów. Jako krajowy producent oświetlenia widzimy ten wzrastający trend na polskim rynku i wychodząc na przeciw zapotrzebowaniu klientów wszystkie nasze oprawy oświetleniowe LED oferujemy w opcji ze sterowaniem DALI.”. Powyższa wypowiedź wskazuje na rosnącą świadomość mnogości środków, poprzez które przemysł może osiągać coraz lepszą efektywność energetyczną. Oświetlenie, to zdecydowanie jeden z nich.

Łukasz Lewczuk

Na podstawie materiałów publikowanych
m.in. przez: LŁ Sp. z o.o. sp.k.,
Steinel Vertrieb GmbH, Novaled ILL Sp. z o.o.,
ZPSO „ROSA” Stanisław Rosa,
Ledvance Sp. z o.o., Miloo Electronics Sp. z o.o.,
Lena Lighting S.A., Philips Lighting Poland
oraz Zespół Certyfikowanych Centrów
Szkoleniowych KNX
i Trilux Polska Sp. z o.o.

---