不同照明技術(shù)產(chǎn)品全生命周期能量消耗對比

　　與各種傳統照明技術(shù)相比，LED照明在節能和提高照明質(zhì)量方面具有更好的潛力。但是要準確評估一項照明技術(shù)在節能和環(huán)保方面的效果，需要對該項產(chǎn)品從加工制造到廢棄處理整個(gè)生命周期的資源和能效消耗進(jìn)行全過(guò)程的評估。近日，美國能源部基于現有的關(guān)于照明產(chǎn)品生命周期的研究資料，就白熾燈、節能燈(CFL)、LED燈從生產(chǎn)、運輸到最終使用環(huán)節的總能耗進(jìn)行了對比研究，并發(fā)布了一項名為《白熾燈、緊湊型節能燈和LED燈具在全生命周期內的能量消耗對比研究》的研究報告。

　　評估比較過(guò)程的三個(gè)階段

　　1.基于現存生命周期評估(LCA)文獻基礎上的LED燈具和其他類(lèi)型燈具的能源消耗比較;

　　2.LED生命周期研究包括了生產(chǎn)、運輸、使用和廢棄處理過(guò)程中直接或間接的材料投入和過(guò)程加工投入;

　　3.各種燈具從購買(mǎi)、拆裝和化學(xué)檢測等各個(gè)方面進(jìn)行研究來(lái)檢測是否有潛在的危險物質(zhì)積聚而超出了危險物質(zhì)排放標準。

　　上游能源消耗和下游能源節約的潛在的不平衡性使得一些機構開(kāi)始采用生命周期分析法來(lái)量化LED照明產(chǎn)品在其生命周期內的能源消耗影響。該報告的目標就是根據先前的研究來(lái)評估LED燈具和其他類(lèi)型燈具能源消耗差異。該報告分析了幾種現有的生命周期評估研究，其中包括了學(xué)術(shù)出版物也包括了生產(chǎn)報告和獨立的調研報告。報告分析回答了下面三個(gè)問(wèn)題：

　　1.LED燈具在其生命周期的每個(gè)階段(生產(chǎn)、運輸等)能源消耗各是多少?

　　2.LED燈具生命周期內的能源消耗如何區別于白熾燈和CFL?

　　3.LED燈具產(chǎn)品在生命周期內的能源消耗將來(lái)會(huì )出現何種變化趨勢?

　　該報告是美國能源部首次啟動(dòng)的一個(gè)較大型的研究項目，研究不同照明技術(shù)生產(chǎn)、流通、使用全過(guò)程中的資源和環(huán)境消耗。報告中所采用的研究數據大部分來(lái)自于既有的能源消耗全過(guò)程研究報告。為了對各種照明產(chǎn)品生命周期內的全過(guò)程能源消耗進(jìn)行綜合的對比研究，該報告所引用的公開(kāi)研究材料多達10種。

　　白熾燈、節能燈、LED燈分別代表著(zhù)不同的照明技術(shù)，根據這些技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品各有其性能特征。如前所述，報告中引用的已發(fā)行的這10種生命周期分析是研究了大量的不同規格、不同類(lèi)型的燈具。因此，在評估每個(gè)燈具的能源消耗時(shí)，關(guān)于白熾燈和CFL的現有的性能特征的依據就是現有文獻對產(chǎn)品的分析。對于LED燈具來(lái)說(shuō)，為了使當前的分析可行并兼顧對未來(lái)產(chǎn)品的分析，LED產(chǎn)品的性能特征的依據就是美國能源部發(fā)布的《2011年DOE半導體照明多年規劃方案》。

　　由于每只燈具的流明輸出和使用壽命都不一樣，為了保證產(chǎn)品生命周期能耗分析的一致性，研究中選用了一種叫2000萬(wàn)流明-小時(shí)的功能單位。這種功能單位代表了一只60W LED燈具在使用壽命期內所提供的照明服務(wù)。因為白熾燈和CFL的使用壽命比LED燈具的使用壽命要短很多，單只白熾燈或者CFL比上述功能單位提供的照明服務(wù)時(shí)長(cháng)要少很多。因此，需要用到多只燈具才能達到等量的照明效果，所以生命周期全過(guò)程能量消耗的測算會(huì )以單只燈具的能源消耗乘以燈的數量。

　　不同階段燈具能源消耗的測算

　　生產(chǎn)階段的能源消耗，包括主要原材料的獲得、原材料的加工、生產(chǎn)加工和組裝環(huán)節。關(guān)于白熾燈、CFL、LED燈生產(chǎn)階段的能源消耗，完全基于現有的LCA研究。這些數據包括生產(chǎn)階段能源消耗的直接估算，以及由于能源消耗引起的二氧化碳排放，還包括燈具器件拆分而產(chǎn)生的能源消耗數據 (包括存貨消耗)。

　　運輸階段是指包裝好了的產(chǎn)品從生產(chǎn)車(chē)間運輸到零售終端的過(guò)程。生產(chǎn)環(huán)節之前的原材料等的運輸則視作并計入生產(chǎn)階段。關(guān)于產(chǎn)品運輸過(guò)程對能源消耗的影響的研究比較少，已有研究對能源消耗的測算幫助不大。因此，該報告中運輸階段的能源消耗是獨立分析研究的。為了計算運輸環(huán)節中的能源消耗，每項照明技術(shù)產(chǎn)品的源產(chǎn)地均需考慮在內。因此，該項研究把運輸距離的長(cháng)短、運輸工具的類(lèi)型和荷載等因素考慮在內，對每個(gè)功能單位在運輸過(guò)程中的能源消耗進(jìn)行了測算研究。

　　使用階段能源消耗的測算是基于不同照明產(chǎn)品的額定功率、流明輸出值等數據來(lái)進(jìn)行的。但評估中型螺口燈產(chǎn)品使用階段能耗時(shí)，需要著(zhù)重考慮《2007能源獨立和安全法案》。該法案規定了中型螺口通用白熾燈的最高功率，該規定的有效期限是2012-2014年。無(wú)鹵素白熾燈產(chǎn)品，例如該項報告中所提到的60W的白熾燈，是不太可能滿(mǎn)足這項能源保護方面的規定的。因此《2009能源獨立和安全法案》有望引導市場(chǎng)向更加節能的照片產(chǎn)品方面進(jìn)行轉型，例如符合標準的鹵素燈、CFL以及LED燈具。盡管鹵素燈有可能在未來(lái)市場(chǎng)中占有越來(lái)越重要的地位，但是由于缺少生產(chǎn)加工環(huán)節的能源數據，所以這類(lèi)產(chǎn)品的生命周期全過(guò)程能源消耗沒(méi)有納入到這個(gè)研究報告當中。不過(guò)，報告中用到了鹵素燈在使用階段的能耗數據，以與其他照明產(chǎn)品進(jìn)行對比。

　　LED燈的生產(chǎn)、運輸到使用過(guò)程中總能耗的平均水平已經(jīng)與節能燈持平，大概每2000萬(wàn)流明小時(shí)的消耗是3900兆焦(MJ)。這個(gè)能耗僅為白熾燈的1/4，白熾燈的能耗為每個(gè)功能單位15100MJ。但是，如果2015年，LED燈的能耗水平能夠達到預期目標的話(huà)，屆時(shí)其生命周期總能耗將只有目前水平的1/2。此外，所有三種類(lèi)型的照明產(chǎn)品當中，使用環(huán)節是能源消耗最多的環(huán)節，平均占其整個(gè)生命周期能源消耗的90%。接下來(lái)分別是生產(chǎn)環(huán)節和運輸環(huán)節。運輸環(huán)節能源消耗在整個(gè)生命周期能源消耗中所占的比例不到1%。生產(chǎn)環(huán)節能源消耗所占比例是最不確定的，不同產(chǎn)品該環(huán)節的能耗比例為0.1%～27%，平均值是7%。