ηTM enerji verimlilik katsayısı

Etiketler : fizik hayatımız matematik

ηTM değeri, bir ışık kaynağının tükettiği elektrik gücü başına ürettiği kullanışlı ışık akısını ifade eden ve lm/W cinsinden gösterilen bir verimlilik ölçüsüdür. Kaba bir tanımla bir aydınlatma ürününün tükettiği elektrik enerjisini ne kadar etkili biçimde ışığa dönüştürdüğünü gösteren ışık verimliliği katsayısıdır. Genellikle lümen/watt (lm/W) birimiyle ifade edilir. Burada lümen (lm) lambanın ürettiği ışık miktarını, watt (W) ise harcadığı elektrik gücünü gösterir. Bu nedenle ηTM değeri, bir ürünün 1 watt gücü kullanarak kaç lümen ışık ürettiğini ifade eder. Değer ne kadar yüksekse ürün, aynı miktarda elektrik enerjisiyle daha fazla ışık ürettiği için o kadar verimli kabul edilir. Yani ηTM değeri ne kadar yüksek olursa, lamba aynı miktarda elektrik harcayarak daha fazla ışık üretir. Basitleştirilmiş bir örnek olarak FTM değeri 1 kabul edildiğinde, 50 lm/W → 1 watt elektrikle 50 lümen ışık üretirken, 100 lm/W → 1 watt elektrikle 100 lümen ışık üretir; bu nedenle aynı miktarda ışık üretilmesi durumunda 100 lm/W olan lamba daha verimlidir. Ancak yüksek lm/W değerine sahip bir ürünün her zaman daha az elektrik harcadığı söylenemez. Örneğin, 200 lm/W verimliliğe sahip 20 W’lık bir ürün, 100 lm/W verimliliğe sahip 5 W’lık bir üründen daha fazla güç tüketebilir; çünkü toplam elektrik tüketimi ürünün hem lm/W değerine hem de çalışma gücüne ve ürettiği toplam ışık miktarına da bağlı olarak değişir. 

ηTM değeri, özellikle LED ampul, floresan lamba ve diğer ışık kaynaklarının enerji verimliliğini karşılaştırmak için kullanılır. Yüksek ηTM değerine sahip aydınlatma ürünlerinin tercih edilmesi, elektrik tüketiminin ve buna bağlı enerji maliyetlerinin azaltılmasına yardımcı olabilir. Genel anlamda, yüksek verimlilik değerine sahip aydınlatma araçları ve LED lambalar, aynı miktarda aydınlatma sağlandığında daha düşük verimlilikteki aydınlatma araçlarına göre daha az elektrik tüketebilir. Bu nedenle aydınlatma ürünü seçerken yalnızca ürünün sağladığı ışık miktarına bakmak yetmez; aynı zamanda lm/W değerine ve harcadığı elektrik gücüne de dikkat edilmelidir.

Enerji verimliliği sınıflandırmasında genellikle harfli sistem tercih edilir. Bu gösterim şekli bütün dünyada aynı şekilde uygulanmaz; ülkelerin kullandığı ölçütler ve sınıf verimlilik sınırları farklılık gösterebilir. Türkiye’de ışık kaynaklarının enerji verimliliği etiketlemesine ilişkin düzenleme, 6 Ağustos 2021 tarihli ve 31560 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan “Işık Kaynaklarının Enerji Etiketlemesine Dair Tebliğ (2019/2015/AB) (SGM:2021/12)” ile belirlenmiş olup sonraki yıllarda ilgili AB değişikliklerine uyum amacıyla tekrar güncellenmiştir. Bu tebliğ, Avrupa Birliği’nin 2019/2015 sayılı Tüzüğü esas alınarak hazırlanmış ve enerji kaynaklarında A’dan G’ye kadar olan enerji verimliliği sınıflarının kullanılmasını düzenlemiştir. Türkiye’de ayrıca enerji etiketlemesine ilişkin genel çerçeve Enerji Etiketlemesi Çerçeve Yönetmeliği ile belirlenmektedir. Bununla birlikte bir aydınlatma ürününün verimliliğini değerlendirirken hem ilgili mevzuattaki A–G sınıfına hem de lm/W değeri, lümen miktarı ve kWh cinsinden enerji tüketimi gibi teknik bilgilere bakılması gerekir. Böylece farklı ürünlerin enerji tüketimi ve tasarruf potansiyeli daha doğru şekilde karşılaştırılabilir.

Aydınlatma Enerji Verimliliği Örnek Değerleri

Işık kaynaklarında ηTM değerine göre genellikle A'dan G'ye kadar enerji verimliliği sınıfları kullanılmaktadır. Sınıf A en yüksek verimlilik, G ise en düşük verimlilik düzeyini ifade eder. Verimlilik sınıfları genel olarak şu şekilde gösterilir:

Enerji Verimliliği Sınıfları ve ηTM Değer Aralıkları:

• A sınıfı: ηTM ≥ 210 lm/W
• B sınıfı: 185 lm/W ≤ ηTM < 210 lm/W
• C sınıfı: 160 lm/W ≤ ηTM < 185 lm/W
• D sınıfı: 135 lm/W ≤ ηTM < 160 lm/W
• E sınıfı: 110 lm/W ≤ ηTM < 135 lm/W
• F sınıfı: 85 lm/W ≤ ηTM < 110 lm/W
• G sınıfı: ηTM < 85 lm/W

Bu sınıflandırma sayesinde tüketiciler bir aydınlatma ürününün enerji açısından ne kadar verimli olduğunu kolayca anlayabilir. Örneğin 240 lm/W değerine sahip bir ürün A sınıfı, 150 lm/W değerine sahip bir ürün D sınıfı, 60 lm/W değerine sahip bir ürün ise G sınıfı olur.

Tablodaki ηTM değerleri örnek amaçlıdır; belirli marka ve modellerin gerçek değerleri değildir. Gerçek bir ürünün enerji verimlilik sınıfını belirlemek için ürünün teknik verilerindeki ηTM değeri kullanılmalıdır. Tablo sınıflandırması, A -G harf sistemine göre oluşturulmuş olup harf aralıkları: G <85, 85≤F<110, 110≤E<135, 135≤D<160, 160≤C<185, 185≤B<210, A ≥ 210 lm/W. şeklindedir.

Matematiksel açıdan ηTM değeri, ışık kaynağının kullanışlı ışık akısının (lümen), açık durumdaki güç tüketimine (watt) oranlanması ve ışık kaynağının türüne göre belirlenen FTM düzeltme katsayısının uygulanmasıyla hesaplanır. Formül olarak ηTM = (Φuse / Pon) × FTM şeklinde gösterilir. Burada Φuse kullanışlı ışık akısını (lm), Pon açık durumdaki güç tüketimini (W), FTM ise ışık kaynağının türüne göre kullanılan düzeltme katsayısını ifade eder. Örneğin, FTM katsayısının 1 olduğu kabul edilen 10 W gücündeki ve 1000 lümen kullanışlı ışık akısı üreten bir ışık kaynağının ηTM değeri 100 lm/W olur. Aynı ışık kaynağı için ηTM değeri, FTM katsayısı (1,176) olarak değiştiğinde ise şöyle olur: FTM = 1,176 olan bir ışık kaynağı 10 W güç harcayıp 1000 lm kullanışlı ışık akısı üretiyorsa o zaman ηTM = (1000 / 10) × 1,176 = 117,6 lm/W şeklinde olur. Yani önceki FTM=1 katsayısındaki 100 lm/W  artık 117,6 lm/W olur. FTM değerleri, ışık kaynağının türüne göre farklılık gösterir. Türkiye’de Avrupa Birliği’ndeki FTM değerleri esas alınmaktadır. Bu değerler 0,926, 1,000, 1,089 ve 1,176 katsayılarıdır. Şebekeden çalışan yönsüz ışık kaynaklarında FTM değeri 1,000, şebekeden çalışmayan yönsüz ışık kaynaklarında 0,926, şebekeden çalışan yönlü ışık kaynaklarında 1,176, şebekeden çalışmayan yönlü ışık kaynaklarında ise 1,089 olarak alınır. Dolayısıyla FTM katsayısı, ışık kaynağının türüne göre değişen bir değer olup 0,926, 1,000, 1,089 veya 1,176 değerlerinden biri olarak hesaplamada kullanılır. Böylece formülden ηTM hesaplandıktan sonra farklı ışık kaynaklarının enerji verimlilikleri kendi durumlarına göre karşılaştırılabilir hale gelir. ηTM değerleri ile ilgili belirlenen aralıklara göre A, B, C, D, E, F ve G enerji verimliliği sınıfları oluşturulur. Matematiksel olarak bu sınıflar sayı doğrusu üzerinde de gösterilebilir. Örneğin A sınıfı için ηTM ≥ 210, C sınıfı için 160 ≤ ηTM < 185 ve G sınıfı için ηTM < 85 şeklinde sayı doğrusu gösterimleri ve aralık yazımları kullanılabilir. Böylece gerçek yaşamda kullanılan bir özellik, eşitsizlik, aralık ve küme gösterimi gibi matematiksel ifadelerle temsil edilmiş olur.

Enerji tasarrufu hem elektrik faturalarının azalmasına hem de doğal kaynakların daha bilinçli kullanılmasına ve çevrenin korunmasına katkı sağlar. Daha az elektrik tüketildiğinde elektrik üretimi için kullanılan enerji kaynaklarının tüketimi ve buna bağlı çevresel etkiler de azalabilir. Bu nedenle ışık kaynakları seçilirken yüksek ηTM değerine ve yüksek enerji verimliliği sınıfına sahip ürünlerin tercih edilmesi hem ekonomik hem de çevresel açıdan önemlidir. Enerji tasarrufu yalnızca aydınlatma ürünlerinde karşımıza çıkmaz. Enerji verimliliği, günlük yaşamımızda kullandığımız birçok cihaz ve sistem için önemli bir konudur. Enerji açısından verimlilik düzeyi yüksek televizyon,  buzdolabı, klima, çamaşır makinesi, bulaşık makinesi ve bilgisayar gibi elektronik eşyaların tercih edilmesi elektrik tüketiminin azalmasına ciddi manada yardımcı olur. Beyaz eşya gibi ev eşyalarında da farkı özellikleri içeren enerji verimliliği etiketleri kullanılır. Bu etiketler yardımıyla elektrik tüketimi, güç, ses düzeyi, kapasite gibi eşyalar hakkındaki bilgilere tüketicilerin hızlı bir şekilde ulaşması amaçlanır. Tasarruf açısından A sınıfı eşyaların tercih edilmesi tüketicilerden beklenir. Bunun yanında binalarda yalıtım yapılması, toplu taşımanın kullanılması ve gereksiz enerji tüketiminin önlenmesi tasarruf açısından ayrıca önemlidir. Bu durum; özellikle fabrikalar, okullar, hastaneler, iş yerleri, resmi kurumlar ve evler gibi aydınlatmanın ve enerjinin uzun süre kullanıldığı yerlerde enerji tasarrufu sağlamaya yardımcı olur. 

Avrupa Birliği’nde ışık kaynakları için 2021 yılından itibaren A’dan G’ye kadar enerji verimliliği sınıflandırması kullanılmaktadır. Bu sınıflandırmaya göre A sınıfı ηTM ≥ 210 lm/W, B sınıfı 185 ≤ ηTM < 210 lm/W, C sınıfı 160 ≤ ηTM < 185 lm/W, D sınıfı 135 ≤ ηTM < 160 lm/W, E sınıfı 110 ≤ ηTM < 135 lm/W, F sınıfı 85 ≤ ηTM < 110 lm/W ve G sınıfı ηTM < 85 lm/W değerlerini kapsamaktadır. Bu sistemde ηTM, kullanışlı ışık akışının güç tüketimine oranına dayalı olarak hesaplanmaktadır. ABD, Çin ve Japonya’da aydınlatma ürünlerinin enerji verimliliği Avrupa’daki A–G sistemiyle tamamen aynı şekilde sınıflandırılmaz. ABD’de enerji tüketimi, lümen ve watt gibi bilgiler ile "Energy Star" sertifikasyon programı ve Federal Ticaret Komisyonu'nun (FTC) "Lighting Facts" etiketi gibi verimlilik programlarını kullanır. Çin’de aydınlatma ürünleri, farklı enerji verimliliği "GB (Guobiao)" dereceleriyle sınıflandırılır ve 1. derece en verimli seviyeyi ifade eder. Japonya’da ise "Top Runner" sistemi kullanılır ve aydınlatma ürünlerinin verimliliği özellikle lm/W değeri üzerinden belirlenen hedeflerle karşılaştırılır. Bu sistem, o anki piyasadaki en verimli ürünün performansını standart olarak kabul eder ve gelecekte üretilecek ürünlerin bu standardı yakalamasını veya geçmesini (lm/W cinsinden) hedefler. Brezilya’da aydınlatma ürünlerinin enerji verimliliği INMETRO tarafından yürütülen "Programa Brasileiro de Etiquetagem" (PBE) kapsamında değerlendirilir. Ürünlerde "Etiqueta Nacional de Conservação de Energia" (ENCE) adı verilen enerji etiketi kullanılır. Singapur’da aydınlatma ürünlerinde "Mandatory Energy Labelling Scheme" (MELS) programı uygulanmaktadır. Bu sistemde lambalar 1’den 4’e kadar tik (✓) ile derecelendirilmekte ve tik sayısı arttıkça ürünün enerji verimliliği de artmaktadır. Böylece tüketicilerin daha verimli aydınlatma ürünlerini kolayca karşılaştırması ve tercih etmesi sağlanmaktadır. Rusya’da aydınlatma ürünlerinin enerji verimliliği GOST standartları ve enerji verimliliği gereklilikleri kapsamında değerlendirilmektedir. Güney Afrika’da "SANS Standartları" doğrultusunda enerji performansı ve lm/W gibi ölçütler dikkate alınmakta, Hindistan’da ise "Bureau of Energy Efficiency" (BEE) tarafından yürütülen enerji verimliliği programları kapsamında ürünlerin enerji performansı yıldız derecelendirmesi ve enerji tüketimi gibi bilgilerle gösterilmektedir. Avustralya ve Yeni Zelanda "Greenhouse and Energy Minimum Standards" (GEMS) programı ile aydınlatma ürünlerinde minimum enerji performans standartları (MEPS) uygular. Körfez ülkeleri, GSO (GCC Standardization Organization) standartları üzerinden aydınlatma ürünleri için bölgesel bir enerji verimliliği ve performans belgelendirme sistemi uygulamaktadır. 

Ülkeler, aydınlatma ürünlerinin enerji verimliliğini değerlendirmek için farklı standart, etiketleme ve minimum performans sistemleri kullanmaktadır. Avrupa Birliği ve Türkiye’de A–G enerji sınıfları öne çıkarken, diğer ülkelerde yıldız veya tik derecelendirmeleri, lm/W değerleri, minimum enerji performans standartları gibi farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bu sistemlerin ortak amacı, enerji tüketimini azaltmak ve tüketicilerin daha verimli aydınlatma ürünlerini tercih etmesini sağlamaktır. Böylece her ülke, kendi belirlediği standart ve etiketleme sistemiyle tüketicilerin enerji verimliliği açısından daha tasarruflu ve daha performanslı ürünleri seçmesine yardımcı olmayı amaçlamıştır.

Sonuç olarak; ηTM, aydınlatma ürününün enerji verimliliğini değerlendirmede kullanılan önemli bir ölçüttür. ηTM değeri yükseldikçe, aynı şartlar altında ürünün aynı miktarda elektrik gücüyle ürettiği ışık miktarı artar. Bu nedenle aydınlatma ürünü seçerken yalnızca parlaklığına bakmak yetmez, lm/W değerine ve enerji verimlilik sınıfına da bakmak enerji tasarrufu açısından gereklidir. 

Kaynakça:

https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2021/08/20210806-16.htm

https://agid.org.tr/wp-content/uploads/2022/12/9.5.38830.pdf

https://energy-efficient-products.ec.europa.eu/product-list/light-sources_en

https://eur-lex.europa.eu/eli/reg_del/2019/2015/oj/eng