«Πράσινα» λιμάνια και φωτισμός

Η αυξανόμενη ανάπτυξη του διεθνούς εμπορίου προσδίδει μεγάλη σημασία στη θαλάσσια εποπτεία, καθώς περισσότερο από το 85% της παγκόσμιας εμπορευματικής κίνησης μεταφέρεται μέσω θαλάσσης και κατά συνέπεια μέσω θαλάσσιων λιμένων.

Άρθρο του κ. Παναγιώτη Α. Κονταξή*

Η ενεργειακή ζήτηση της διεθνούς ναυτιλίας, συμπεριλαμβανομένων των θαλάσσιων λιμένων, αυξήθηκε μεταξύ 2000 και 2015 κατά 1,6% ετησίως κατά μέσο όρο. Η αυξανόμενη ενεργειακή ζήτηση έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερο ενεργειακό κόστος, ρύπους και εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, ενώ η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και κατά συνέπεια των εκπομπών συμβάλλει άμεσα στη βιωσιμότητα και την πράσινη προοπτική των λιμανιών.

Με την Ευρωπαϊκή Ένωση να εισάγει περισσότερο από το μισό του συνόλου της ενέργειας που καταναλώνει (53,6% το 2016) και με το συνολικό κόστος εισαγωγών να ξεπερνά το 1 δισεκατομμύριο ευρώ την ημέρα, έχει θέσει την ενεργειακή απόδοση ως υψηλή και στρατηγική προτεραιότητα. Τον Οκτώβριο του 2014, το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο ενέκρινε στόχο 30% ενεργειακής απόδοσης και στόχο 27% για το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στη συνολική κατανάλωση ενέργειας σε όλους τους τομείς έως το 2030.

Υπολογίζεται ότι το 20% της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας και το 5% των εκπομπών σχετίζονται με τον τεχνητό φωτισμό. Επιπλέον, η ενεργειακή ζήτηση των λιμανιών σχετίζεται με την κατανάλωση ενέργειας στο φωτισμό, και περισσότερο από το 70% της κατανάλωσης ενέργειας των λιμανιών αφορούν αυτόν. Κατά συνέπεια, η βελτιωμένη ενεργειακή απόδοση των φωτιστικών σωμάτων και η διαχείριση ενέργειας μπορούν να μειώσουν την αντίστοιχη κατανάλωση ενέργειας.

Πέραν όμως της ενεργειακής απόδοσης, εγκαταστάσεις στις οποίες έχουν ενταχθεί νέες τεχνολογίες φωτισμού αναφέρουν και πολλά άλλα λειτουργικά οφέλη, όπως βελτιωμένη αντίληψη των γύρω περιοχών, μεγαλύτερη ασφάλεια και μείωση της κόπωσης των χρηστών.

Φωτισμός λιμανιών, παλαιές και νέες προκλήσεις

Η εξέλιξη της τεχνολογίας και οι απαιτήσεις για εξοικονόμηση ενέργειας και πόρων έχουν διαμορφώσει νέες ανάγκες στις εγκαταστάσεις φωτισμού των λιμανιών. Συγκεκριμένα:

  1. Οι νέες εγκαταστάσεις μηχανημάτων (γερανών κλπ.) χρησιμοποιούν συστήματα απομακρυσμένης λειτουργίας που ενσωματώνουν οθόνες, όπου η οπτική ευκρίνεια γίνεται όλο και περισσότερο βασικός παράγοντας όταν εξετάζονται οι επιλογές φωτισμού. Η ευκρίνεια της εικόνας και η ακρίβεια της απόδοσης των χρωμάτων που απεικονίζονται σε απομακρυσμένες οθόνες, επηρεάζονται από την ποιότητα του φωτισμού και έχουν αντίκτυπο στο χειρισμό.
  2. Καθώς έχουν αυξηθεί οι ανάγκες για φωτισμό των εξωτερικών χώρων, η φωτορύπανση έχει γίνει πρόβλημα για πολλές πόλεις-λιμάνια.
  3. Κατά την εξέταση των επιλογών φωτισμού θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο κίνδυνος ατυχημάτων τόσο κατά τη λειτουργία όσο και κατά τη συντήρηση που σχετίζεται με το φωτισμό.
  4. Η εξοικονόμηση ενέργειας μέσω των ενεργειακών στόχων που έχει θεσπίσει η Ευρωπαϊκή Ένωση απαιτεί την αύξηση της απόδοσης των φωτιστικών και ταυτόχρονα τη μικρότερη δυνατή διάρκεια λειτουργίας κατά τη διάρκεια της ημέρας.
  5. Υπάρχει ανάγκη για εναπόθεση φωτεινών πηγών που διαθέτουν τοξικές ουσίες.
  6. Απαιτείται μείωση του κόστους λειτουργίας, κυρίως λόγω των αυξήσεων στη τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας.

Συμβατικές πηγές φωτισμού και όρια

Οι λαμπτήρες που χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα σε εγκαταστάσεις λιμανιών είναι μεταλλικών αλογονιδίων ή ατμών νατρίου υψηλής πίεσης, από τους οποίους οι πρώτοι προσφέρουν καλύτερη χρωματική απόδοση, ενώ οι δεύτεροι μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης. Η διάρκεια ζωής αυτών των φωτεινών πηγών δεν ξεπερνάει τις 20.000 ώρες, με αποτέλεσμα την απαίτηση για συχνή αντικατάσταση.

Σημαντικό πρόβλημα των φωτιστικών που χρησιμοποιούν τους ανωτέρω τύπους λαμπτήρων είναι ότι τείνουν να έχουν μεγαλύτερα προφίλ, μία μόνο φωτεινή πηγή και έναν ανακλαστήρα που εγκλωβίζει σημαντικές ποσότητες φωτός. Οι περιορισμοί στη σχεδίαση οδηγούν σε φωτιστικά με ευρεία δέσμη φωτός (και σε πολλές περιπτώσεις σε αυξημένες τιμές φωτεινής ροής που κατευθύνεται στον ουρανό και δημιουργεί φωτορύπανση), αλλά με χαμηλή φωτεινή απόδοση.

Επίσης, οι περίοδοι προθέρμανσης μπορεί να είναι μεγάλες με τις συμβατικές τεχνολογίες φωτισμού. Οι λαμπτήρες μεταλλικών αλογονιδίων και ατμών νατρίου μπορεί να χρειαστούν έως και 20 λεπτά για να φτάσουν σε πλήρη ένταση μετά από επαναφορά. Αυτό δημιουργεί χρόνο διακοπής της λειτουργίας ο οποίος μπορεί να επηρεάσει τις δραστηριότητες της εγκατάστασης και, φυσικά, δεν υπάρχει δυνατότητα για εξοικονόμηση ενέργειας με σβήσιμο των φωτιστικών που δεν χρειάζονται.

Φωτεινές πηγές τεχνολογίας LED πέρα από τα συμβατικά όρια

Οπτική ευκρίνεια και ποιότητα φωτισμού

Η ποιότητα του φωτισμού είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την οπτική ευκρίνεια, η οποία με τη σειρά της είναι απολύτως απαραίτητη στην περίπτωση της απομακρυσμένης οπτικής παρακολούθησης και ελέγχου. Για να μπορούμε να αναφερθούμε σε ποιοτικό φωτισμό, θα πρέπει η μελέτη φωτισμού να είναι σύμφωνη με τα ισχύοντα πρότυπα, όσον αφορά τόσο τα επίπεδα φωτισμού όσο και την ομοιομορφία και τη θάμβωση.

Η μελέτη, όμως, δεν μπορεί από μόνη της να δημιουργήσει ένα υψηλής ποιότητας αποτέλεσμα, εάν τα φωτιστικά σώματα δεν έχουν κάποια ποιοτικά φωτομετρικά χαρακτηριστικά. Τα χαρακτηριστικά αυτά είναι η θερμοκρασία χρώματος και ο δείκτης χρωματικής απόδοσης.

Η θερμοκρασία χρώματος επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο φαίνονται τα χρώματα και τη γενική αίσθηση που δημιουργείται σε ένα περιβάλλον, ενώ ο δείκτης χρωματικής απόδοσης επηρεάζει την πιστότητα των χρωμάτων. Αν και τα δύο μεγέθη δεν είναι ιδιαίτερα σημαντικά σε τυπικά βιομηχανικά περιβάλλοντα (όπως είναι οι περιοχές των εμπορευματοκιβωτίων), είναι σημαντικά στην περιοχή διακίνησης επιβατών, και σίγουρα απολύτως απαραίτητα για την ευκρίνεια της εικόνας που μεταδίδεται από κάμερες στο κέντρο ρυθμίσεων και ελέγχου των λιμανιών.

Τα LED είναι μικρότερες και πιο ελεγχόμενες φωτεινές πηγές σε σχέση με τις αντίστοιχες συμβατικές. Η κατευθυντικότητά τους ελαχιστοποιεί τα επίπεδα όχλησης, καθώς μπορεί να ρυθμιστεί μέσω φακού ώστε να κατευθύνει το φως όπου χρειάζεται, και να μειώσει τη φωτορύπανση και τη θάμβωση. Σε σύγκριση με κάποιο συμβατικό φωτισμό, τα LED μπορούν να μειώσουν τη φωτορύπανση έως και 50%.

Σε εγκαταστάσεις με συμβατικές πηγές φωτισμού απαιτείται συχνή αντικατάσταση αυτών των πηγών. Τα φωτιστικά LED έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τους συμβατικούς λαμπτήρες, με διάρκεια που ξεπερνάει τις 50.000 ώρες. Αυτό μειώνει σημαντικά το μη προγραμματισμένο χρόνο διακοπής της λειτουργίας του εξοπλισμού λόγω αντικατάστασης των λαμπτήρων.

Αυτά τα φωτιστικά είναι επίσης λιγότερο πιθανό να σταματήσουν να λειτουργούν ξαφνικά, καθώς η φωτεινή τους ροή μειώνεται σταδιακά, ενώ θεωρείται ότι δεν επιτελούν το έργο τους όταν η απόδοση φτάσει το 70% των αρχικών επιπέδων.

Τα LED είναι συσκευές στερεάς κατάστασης που δεν περιέχουν κινούμενα μέρη, νημάτια και γυαλί, μειώνοντας έτσι τον κίνδυνο ζημιάς κατά τη μεταφορά, την εγκατάσταση και τη λειτουργία, ακόμη και σε απαιτητικά περιβάλλοντα όπως είναι αυτά των λιμένων. Τα φωτιστικά LED φτάνουν σε πλήρη ένταση τη στιγμή που ανάβουν, ενώ οι κύκλοι ενεργοποίησης / απενεργοποίησης δεν έχουν αρνητικό αντίκτυπο στην αναμενόμενη διάρκεια ζωής.

Τα ανωτέρω είναι εξαιρετικά σημαντικά, καθώς, σύμφωνα με το γραφείο εργασίας στις ΗΠΑ, το 10% των ατυχημάτων που οδηγούν σε τραυματισμούς εργαζόμενων σε συνθήκες εργοταξίου / βιομηχανίας οφείλονταν στον ελλιπή φωτισμό.

Τα φωτιστικά τεχνολογίας LED μπορούν να προγραμματιστούν ώστε να παραμένουν απενεργοποιημένα σε χρονικές περιόδους που δεν είναι απαραίτητα. Αυτό γίνεται χωρίς κανένα λειτουργικό πρόβλημα καθώς, όταν χρειάζονται είναι άμεσα διαθέσιμα, λόγω του μικρού απαιτούμενου χρόνου για την πλήρη ένταση. Αυτό μειώνει τη κατανάλωση ενέργειας και φυσικά και τη φωτορύπανση.

Μια άλλη επιλογή ελέγχου που προσφέρει η τεχνολογία LED είναι η ρύθμιση της φωτεινότητας (dimming). Μπορεί να εγκατασταθεί ένα σύστημα που ελέγχει την απόδοση φωτός από πολύ μικρές τιμές έως το 100% για ορισμένες περιοχές που δεν απαιτούν συνεχώς πλήρη φωτισμό. Επιπλέον, μπορεί να γίνεται ρύθμιση για κάποιες ώρες της ημέρας ή της νύχτας ανάλογα με τον τύπο της δραστηριότητας που λαμβάνει χώρα σε συγκεκριμένες περιοχές.

Παράλληλα, η απόδοση των φωτιστικών LED συνεχίζει να αυξάνεται, καθώς σε μόλις τρία χρόνια, η τυπική φωτεινή απόδοση ενός φωτιστικού LED έχει αυξηθεί από 70-90 lumen ανά Watt σε περισσότερα από 130 lumen ανά Watt.

Οι λαμπτήρες LED δεν περιέχουν γενικά επικίνδυνα υλικά, επιτρέποντας έτσι την εύκολη απόρριψη του φωτιστικού μετά το τέλος της ζωής του. Οι λαμπτήρες μεταλλικών αλογονιδίων, όμως, περιέχουν μικρές ποσότητες υδραργύρου. Αν και αυτό δεν ενέχει άμεσο κίνδυνο για τους χρήστες (εκτός αν σπάσει η λάμπα), τέτοιοι λαμπτήρες θα πρέπει να συλλέγονται χωριστά για απόρριψη.

Το αρχικό κόστος εγκατάστασης φωτιστικών τεχνολογίας LED είναι υψηλότερο από τα αντίστοιχα συμβατικά. Ωστόσο, η εξοικονόμηση ενέργειας, η μείωση της συχνότητας αντικατάστασης λαμπτήρων και το μειωμένο κόστος συντήρησης επαρκούν για την αποπληρωμή της επένδυσης μετά από ένα έως δύο χρόνια.

Ορισμένες εταιρείες κοινής ωφέλειας προσφέρουν προγράμματα κινήτρων για χρήστες νεότερων τεχνολογιών φωτισμού, βελτιώνοντας περαιτέρω την απόδοση της επένδυσης.

Το αυξανόμενο κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας θα μπορούσε να αυξήσει επιπλέον το βαθμό απόδοσης της επένδυσης, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που απαιτούνται λιγότερα φωτιστικά για την επίτευξη του ίδιου αποτελέσματος.

Επίλογος

Στην επιδίωξη ενός πιο βιώσιμου μέλλοντος, η ενεργειακή απόδοση διαδραματίζει βασικό ρόλο. Η πιο κατάλληλη τεχνολογία για την αλλαγή των συμβατικών λαμπτήρων είναι τα LED καθώς η απόδοση και η διάρκεια ζωής τους είναι εξαιρετικά μεγαλύτερες. Η ποιότητα του φωτισμού και η αύξηση της ασφάλειας σε χώρους ιδιαίτερα απαιτητικούς, όπως είναι αυτοί των λιμανιών, είναι σημαντικό πλεονέκτημα.

Ενώ το αρχικό κόστος εγκατάστασης των LED είναι συνήθως υψηλότερο από τις συμβατικές επιλογές φωτισμού, η εξοικονόμηση ενέργειας και η μειωμένη συντήρηση έχουν ως αποτέλεσμα την απόδοση της επένδυσης σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα. Πραγματικά σενάρια έχουν δείξει ότι η εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να φτάσει το 60%, ενώ το κόστος συντήρησης μπορεί να μειωθεί έως και περίπου 90%.

Επιπλέον, τα LED συνεχίζουν να εξελίσσονται, κι αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν περαιτέρω βελτιώσεις στην ασφάλεια και στη λειτουργική και περιβαλλοντική απόδοση τα επόμενα χρόνια.

 

 

Βιβλιογραφία

  1. Edited by Rickard Bergqvist, Jason Monios, Green Ports: Inland and Seaside Sustainable Transportation, Strategies, Elsevier, 2019
  2. Sdoukopoulos E, Boile M, Tromaras A, Anastasiadis N., Energy Efficiency in European Ports: State-Of-Practice and Insights on the Way Forward. Sustainability. 2019; 11(18):4952. https://doi.org/10.3390/su11184952
  3. Cagatay Iris, Jasmine Siu Lee Lam, A review of energy efficiency in ports: Operational strategies, technologies and energy management systems, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 112, 2019, Pages 170-182, https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.04.069.
  4. N. Sifakis and T. Tsoutsos, Nearly Zero Energy Ports: A necessity or a green upgrade?, 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 410 012037
  5. https://www.pema.org
  6. https://www.greenport.com
  7. https://www.porttechnology.org/

*Ο κ. Παναγιώτης Α. Κονταξής είναι λέκτορας εφαρμογών στη Μονάδα Τεχνολογίας Φωτισμού του Ερευνητικού Εργαστηρίου Κτιριακών και Βιομηχανικών Ενεργειακών Συστημάτων του τμήματος Ηλεκτρολόγων & Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, στο Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής.

Ελέγξτε επίσης

«Σπουδαιότητα και ψυχο-φυσιολογικές επιδράσεις του φωτισμού»

Η ομάδα εργασίας της ΤΟΤΕΕ (Τεχνικές Οδηγίες του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας) “Τεχνητός και Φυσικός Φωτισμός …

Τα Περιοδικά μας