人造照明为世界带来光明,但伴随着显著的环境影响。仅照明一项就占全球电力消耗的约15%,占全球温室气体(GHG)排放量的5%。夜间使用人造光还会加剧环境中的光污染,这可能会扰乱野生动物的行为,并导致昆虫生物多样性丧失。
为了节约能源,通常建议在不使用时关灯。然而,事情并非如此简单。照亮房间所需的能量很大程度上取决于灯泡的类型。白炽灯泡——效率最低的照明类型——在不需要时应始终关闭。同时,紧凑型荧光灯泡(CFL)受开关次数的影响较大,应只在离开房间超过15分钟时关闭。
虽然关灯有助于减少能源使用,但长期来看,切换到发光二极管(LED)——当今最高效的照明技术——可能更好。与白炽灯泡中的钨丝或CFL中的汞蒸气相比,二极管产生的光输出所需的电力更少,因此比其他照明选项更节能、寿命更长。以下是改用节能照明所带来的环境和经济效益。
白炽灯泡的能效不高
白炽灯泡最大的环境问题是能效低。东北大学土木与环境工程副教授Matthew J. Eckelman说,驱动灯泡的电力只有2%到3%被转化为可见光。白炽灯泡要工作,内部的钨丝必须加热到发光的程度。这类灯泡效率不高,因为提供给灯泡的未转化为可见光的剩余电能以热量的形式损失了。
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校能源效率与节约专家Paul Foote说:“白炽灯泡因其工程设计而使用更多能源并产生更多热量。”他补充说,重要的是转向更节能的替代品,以减少因利用化石燃料发电而产生的白炽灯泡的环境影响。
其他照明技术是更有效的选择。例如,CFL和LED的能耗分别比白炽灯泡低约75%和90%。与白炽灯泡相比,这些更高效率的替代品用于产生光而不是热的电力更多。
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如果全国每家每户将一个白炽灯泡换成CFL灯泡,每年就能节省足够的能源,防止产生的温室气体排放相当于80万辆汽车的排放量。鉴于LED比CFL更节能,它们的 사용 可能会进一步减少温室气体排放。
Eckelman说:“这很重要,因为美国60%的电力仍由化石燃料产生,伴随着温室气体和有害空气污染物(如颗粒物)的排放。“能源系统的空气污染导致全球五分之一的死亡,但通过能源效率降低电力需求有助于减轻这种健康负担。”
根据发表在《环境研究快报》上的一项2017年研究,如果一个家庭平均每天使用白炽灯泡超过三个小时,那么立即用CFL或LED升级替换它们可能是最佳选择。如果使用时间仅为约1/7小时,则最好保留白炽灯泡,并在第二年将其更换为LED灯泡。作者使用模型确定了在可能的所有升级方案中,获得最佳更换策略的废弃正在工作的灯的最优时间点。
在家庭中改用节能灯泡,不仅能最大限度地减少低效照明对环境的影响,而且能以更少Thus the environmental and economic costs照亮家庭,同时获得相同的亮度。
新的灯泡规定将减少碳排放并节省资金
上周,美国能源部(DOE)通过了一项新规定,为灯泡实施了每瓦45流明的最低标准。这实际上淘汰了不符合标准的旧式高能耗白炽灯泡,后者的标准为每瓦15流明。
Foote说,通过强制规定最低光输出或每瓦流明数,制造商确保所有灯泡都能有效地照亮房间,从而确保消费者不会因使用不合格的灯泡而浪费能源以获得相同的亮度。“从白炽灯泡升级到LED,我们注意到能耗平均减少了60%,因此能源成本的节约也使我们的照明账单减少了相似的数额,”他补充道。
一旦DOE的新规定于明年全面实施,预计消费者每年将在水电费上节省近30亿美元。此外,由于节能灯泡比白炽灯泡寿命长得多,他们不必像以前那样频繁地购买灯泡。
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Eckelman说:“与荧光灯或LED等其他照明技术相比,白炽灯泡的寿命更短,而它们可以长10到50倍。“这意味着消费者不必像以前那样频繁更换灯泡。典型的白炽灯泡的运行效率约为每瓦15流明,因此新标准代表着能源效率至少提高了两倍,照明用电量将减少至少三分之二。”
得益于新规定,预计未来30年将减少约2.22亿公吨的碳排放。然而,确保每个人都能获得负担得起的节能灯泡是至关重要的一步。
根据发表在《应用能源》上的一项2018年研究,在贫困率高的地区和小型商店,节能灯泡的可用性较低且价格较高。在贫困率高的地区,从白炽灯升级到LED照明的成本也高出一倍。在全国向更高效的能源使用过渡之际,在所有人群中实现负担得起的节能照明的公平获取至关重要。
Eckelman说,随着DOE新规定的出台,节能灯泡将成为常态,这应该会改善获取渠道。自2008年以来,LED灯泡的价格已下降了近90%。他补充说,尽管LED的初始成本仍然高于白炽灯,但根据当地电价,家庭每个灯泡仍可节省50到150美元。
Eckelman说:“然而,为了减轻这种转变的负担,许多州会开展节能计划,通常由公用事业公司资助,以折扣价提供LED和其他节能技术。“扩大这类计划和增加在低收入地区的宣传力度肯定会有帮助。”