Si stima che il 10% di tutta l'elettricità generata nel mondo sviluppato sia utilizzato per l'illuminazione. In Europa si prevede che il solo impiego di lampadine a incandescenza comporti ogni anno l'emissione di 40 milioni di tonnellate di CO2, l'equivalente di otto centrali elettriche da un Gigawatt. Pertanto, non sorprende che i governi di tutto il mondo stiano considerando l'illuminazione come mezzo per ridurre le emissioni di biossido di carbonio, al fine di prevenire il riscaldamento globale. Poiché l'illuminazione richiede una tale quantità di energia, vi è una chiara necessità di aumentare l'efficienza energetica dei sistemi di illuminazione. I maggiori risultati in termini di risparmio energetico si avranno sostituendo lampade a incandescenza con Cfl (Compact fluorescent lamps) o lampade fluorescenti, che emettono un fascio luminoso 3-4 volte più visibile per watt e hanno una durata nettamente superiore. La sostituzione di tutte le lampade a incandescenza nei paesi dell'Unione Europea con lampade Cfl eviterebbe l'emissione di 20 milioni di tonnellate di CO2 all'anno e consentirebbe un risparmio di circa 5 miliardi di euro di combustibile. Un recente rapporto UE raccomanda la messa al bando entro il 2012 delle lampade a incandescenza tradizionali, al fine di risparmiare energia e ridurre le emissioni di gas a effetto serra.
Parecchie nazioni, tra cui Australia, Nuova Zelanda, Canada e le Filippine, hanno già annunciato che elimineranno o limiteranno la vendita di lampadine tradizionali. Il passaggio alle lampade fluorescenti potrebbe inizialmente rappresentare un rischio per l'elevata quantità di mercurio da queste utilizzata, ma considerato nel complesso l'effetto del cambiamento riduce le emissioni di mercurio per la seguente ragione: sebbene le lampade fluorescenti contengano piccole quantità di mercurio, la quantità emessa dalle centrali nucleari alimentate a carbone e a petrolio per la produzione di energia necessaria alle lampade è notevolmente maggiore. Per la produzione di elettricità vengono emesse anche sostanze, quali cadmio, piombo, arsenico e mercurio, presenti in basse concentrazioni nel carbone e nel petrolio, e non è possibile recuperarle al 100% quando vengono bruciate.
L'European Lamp Companies Federation ha calcolato le quantità di mercurio emesso nell'atmosfera risultanti dalla produzione di elettricità per il funzionamento di diversi tipi di lampade nell'Unione Europea. Le emissioni di mercurio derivanti dall'uso di lampade standard a incandescenza sono quadruplicate rispetto a quelle di equivalenti lampade Cfl. E la differenza risulta persino maggiore, con una quantità di mercurio emesso sette volte superiore rispetto ai più efficienti tubi fluorescenti lineari. I risparmi in termini di emissioni di mercurio utilizzando lampade Cfl e fluorescenti lineari invece di lampade a incandescenza, superano facilmente la quantità di mercurio contenuto nella lampada che non dovrebbe essere rilasciato a fine vita. La direttiva Weee prevede che le lampade vengano raccolte e riciclate, recuperando il mercurio per il riutilizzo.
Gli apparecchi di illuminazione
La progettazione di apparecchi di illuminazione ha un impatto sull'efficienza energetica, poiché sono in grado di bloccare notevoli proporzioni di luce emessa. Le lampade tendono a emettere luce in tutte le direzioni, mentre solitamente vi è la necessità di indirizzare l'illuminazione. Pertanto l'uso di riflettori diventa necessario. Data la natura delicata della maggior parte dei tipi di lampada, gli apparecchi di illuminazione devono anche fornire un certo grado di protezione all'impatto. E' inoltre un problema comune che l'apparecchio si sporchi, riducendo così la sua capacità di emissione luminosa. La pulizia è spesso difficoltosa, e generalmente mai effettuata, soprattutto nel caso di impianti di illuminazione stradale. La progettazione di apparecchi di illuminazione può, quindi, incidere significativamente sull'efficienza energetica a lungo termine, espressa in emissione luminosa per watt. Il programma “Energy Star”, diretto a promuovere l'efficienza energetica, ha sviluppato standard non solo per le lampade Cfl, ma anche per gli apparecchi di illuminazione.
Il ruolo della legislazione
Il settore dell'illuminazione ha compiuto considerevoli passi avanti nell'ultimo decennio e gli enormi progressi in termini di efficienza energetica sono stati raggiunti grazie allo sviluppo e all'implementazione di nuove tecnologie. Nel corso dello stesso periodo, sono state introdotte delle leggi che obbligano fabbricanti e utenti a utilizzare le tecnologie in grado di offrire la maggiore efficienza energetica.
La direttiva Rohs - Nei paesi dell'Unione Europea, le apparecchiature di illuminazione, compresi lampade, ballast elettronici e impianti di illuminazione, devono conformarsi alla direttiva Rohs, la quale limita l'utilizzo di determinate sostanze pericolose, salvo esenzioni specifiche. Vi sono numerose esenzioni relative alle lampade, come ad esempio l'uso del mercurio, seppur in alcuni casi ne è ammesso l'uso ma con limitazioni. Il piombo è attualmente consentito nel vetro di tubi fluorescenti lineari, ma ormai non viene più impiegato se non per lampade che utilizzano vetro riciclato. Si applicano anche diverse esenzioni specifiche per il piombo in diversi tipi di lampade.
La direttiva Weee - Nei paesi dell'Unione Europea, le apparecchiature di illuminazione sono soggette alla direttiva Weee e pertanto devono essere raccolte e riciclate a fine vita. Diversi paesi non europei applicano normative che dispongono di riciclare certi tipi di apparecchiature elettriche, ma pochi includono quelle di illuminazione. Alcuni stati Usa, tuttavia, hanno introdotto restrizioni per lo smaltimento di lampade contenenti mercurio.
La direttiva EuP - Il provvedimento legislativo più importante che pone requisiti da rispettare sulla progettazione, è la direttiva UE sull'eco-progettazione di prodotti che utilizzano energia. Tale direttiva è attualmente in vigore ma non sono ancora state introdotte misure attuative. Queste verranno immesse dopo aver compiuto studi su prodotti specifici e solamente dopo aver preso in considerazione varie opzioni. Finora sono stati condotti tre studi sull'illuminazione, che coprono l'illuminazione da ufficio, l'illuminazione di strade pubbliche (con proposte che includono lampade, ballast elettronici e apparecchi di illuminazione) e l'illuminazione domestica. I risultati di questi studi e le conseguenti implicazioni per i progettisti di apparecchiature di illuminazione sono diversi.
Illuminazione da ufficio - Le lampade senza ballast elettronici incorporati avranno limiti obbligatori per l'efficienza e la variazione dell'emissione luminosa nel tempo (limitando la degradazione accettabile della luminosità). Attualmente sono previste 7 classi di efficienza, dalla “A” alla “G”, assegnate alle lampade in base alla classe di appartenenza energetica. Si propone di dividere la classe “A” in nuove classificazioni, vietando l'impiego delle lampade che al momento appartengono alle classi meno efficienti. I ballast elettronici sono già regolati dalla direttiva 2000/55/CE, che ne definisce l'efficienza energetica. Tale direttiva sarà annullata e sostituita da una nuova misura che prevede livelli di efficienza più rigorosi. Il consumo energetico a lampade spente sarà inizialmente limitato a 1 watt, diminuendo a 0,5 watt nei seguenti 3 anni. Per gli apparecchi di illuminazione sarà regolata l'efficienza minima dell'emissione luminosa e saranno introdotti altri requisiti sebbene alcune applicazioni ne saranno esenti (medicale IP65, antivandalo, regolabile, portatile, illuminazione nelle aree di emergenza e dove si svolgono attività ad alto rischio). Sarà richiesta la documentazione per fornire dettagli sull'efficienza luminosa (potenza massima e minima), sull'efficienza del ballast, e istruzioni per la pulizia, la manutenzione e l'installazione. La quantità di mercurio in alcune lampade fluorescenti esistenti sul mercato è notevolmente inferiore rispetto ai livelli massimi consentiti dalle esenzioni Rohs ed è stato consigliato di ridurre il limite a 2 mg per lampade prive di ballast elettronici integrati. I rifiuti derivanti possono essere regolati, sebbene non sia ancora chiaro in quale modo. Tutti gli articoli, comunque, dovranno essere fabbricati in modo da minimizzare rifiuti ed emissioni.
Illuminazione di strade pubbliche - Negli ultimi decenni, l'efficienza energetica dell'illuminazione stradale è migliorata significativamente, anche se le riduzioni energetiche sono limitate perché questo tipo di illuminazione ha una durata di almeno 30 anni dall'installazione e pertanto i benefici tecnologici non si presentano in tempi brevi. Le proposte legislative includeranno requisiti energetici minimi per le lampade che permetteranno di utilizzare solo lampade HID a più alta efficienza: lampade al mercurio, agli alogenuri metallici e al sodio. Saranno anche richiesti apparecchi di illuminazione e ballast elettronici e potranno essere introdotti anche requisiti relativi alla manutenzione. Ciò è più complesso rispetto agli altri due, poiché il controllo automatizzato è usato anche per spegnere e accendere l'illuminazione stradale.
Illuminazione domestica - I risultati di questo studio hanno identificato tre opzioni. Fra questi, la seconda opzione ha maggiori probabilità di essere adottata.
1 - Solo le lampade appartenenti all'attuale classe di efficienza 'A' saranno accettate. Questa categoria potrebbe essere suddivisa a sua volta in altre 4 classi: A, A+, A++ e A+++. I tipi di lampade accettate includerebbero solo quelle fluorescenti lineari e le più efficienti Cfl, mentre quelle a minore efficienza potrebbero essere bandite e, pertanto, l'impiego di lampade a incandescenza verrebbe di fatto vietato.
2 - Le lampade fluorescenti lineari, gran parte delle lampade Cfl e alcune lampade alogene rimarrebbero sul mercato, mentre i restanti tipi di lampade sarebbero messi al bando. Il principale svantaggio dell'opzione 1 è che verrebbero proibite tutte le lampade con sorgente luminosa puntiforme, mentre quelle a maggiore efficienza sono permesse dall'opzione 2.
3 - Sarebbero vietate solo le lampade a incandescenza e quelle alogene a minore efficienza.
Nel caso dell'opzione 3, l'efficienza energetica stimata sarebbe di 1,9 volte superiore rispetto a quella dell'attuale gamma di lampade sul mercato UE, mentre sarebbe, nell'eventualità dell'opzione 1, di circa 4,6 volte più efficiente. L'opzione 2, quella di compromesso, sarebbe invece di 3,5 volte più elevata.
Installazioni fisse - Nel caso di edifici, l'illuminazione è spesso dotata di installazioni fisse e vi sono buone ragioni per cui queste sarebbero trattate in maniera diversa rispetto alle attrezzature di illuminazione portatili. Le direttive Weee e Rohs non specificano se le installazioni fisse rientrano, o meno, nel campo della loro applicazione, ma le linee guida della Commissione Europea implicano che possano non rientrare nel loro ambito. Le diverse interpretazioni degli Stati membri hanno creato una situazione non accettabile per la direttiva Rohs, che dovrebbe trovare lo stesso campo di applicazione in tutti gli Stati membri. Per questo motivo, la questione è sottoposta al riesame da parte della Commissione Europea. L'esito più probabile è che anche le installazioni fisse vengano considerate all'interno del campo di applicazione normativo, poiché questa sembra essere l'orientamento della maggioranza degli Stati membri.
