Prof. Georges Zissis georges.zissis@laplace.univ-tlse.fr Nouvelles technologies d'éclairage pour une meilleure performance énergétique des bâtiments Prof. Georges Zissis georges.zissis@laplace.univ-tlse.fr

Les lampes sont partout ! Eclairage des Monuments Applications Industrielles Eclairage Intérieur Eclairage Urbain Véhicules & Transport Signalisation & Affichage

La situation aujourd’hui 33 milliards de lampes fonctionnent par jour 2 650 TWh Energie électrique consommée par an 19% de la production mondiale d’électricité 12% France 9% Allemagne 21% USA 34% Tunisie 86% Tanzanie 200 milliards d’Euros par an (Europe) Production globale FR + IT Développement durable 53 TWh pour la France en 2000 (Mils, RL-5, 2003) Urbain 8% Industriel 16% Résidentiel 28% Services 48% 16 milliards de lampes nouvelles par an 25 milliards d’Euros (CA industrie des lampes) CA en croissance constante depuis plus de 20 ans 1 890 millions de tonnes de CO2 par an 80 tonnes de déchets contenant du Hg en France par semaine Nuisances Lumineuses En 1979 : 5 TWh En 1999 : 14 TWh

4800 TWh à 2030 ou bien 1,8 fois plus d'énergie… Et demain ? (2030)… 8,0 milliards (2030) 1,0 milliard (2030) 1,2% croissance/an 6,5 milliards de personnes sur la terre (2006) 1,5 milliards de personnes sans accès à l’électricité (2003) 5 milliards de personnes utilisent 2 650 TWh par an Utilisation moyenne pour éclairage: 430 kWh/personne/an 6,3 k$ PIB moyen/tête (2006) 4% tau de croissante moyen par an (2006) PIB/personne (k$/an) Energie (MWh/personne/an) 2006 Moyenne 680 kWh/personne/an pour 7 milliards de personnes en 2030 4800 TWh à 2030 ou bien 1,8 fois plus d'énergie… 2030 *

Faut-il bannir les lampes à incandescence ? Avons nous une capacité de production suffisante ? Est-ce le consommateur prêt à cette transformation du marché ? Quels sont les impacts sociaux ? Incand. 70%

Il vaut mieux promouvoir des technologies efficaces… Lampe à Incandescence 10 - 14 lm/W Lampes basse consommation 30 - 65 lm/W Diodes électroluminescentes 30-40 lm/W

Le secteur tertiaire: Des solutions qui ont fait leurs preuves Diamètre 26 mm Efficacité lumineuse = 80 à 95 lm/W Ballast EM ou Eln Hallophosphates ou triphosphores Produit mature T12 Diamètre 38 mm Efficacité lumineuse = 40 à 65 lm/W Ballast EM Hallophosphates Produit en déclin T5 Diamètre 16 mm Efficacité lumineuse = 95 à 105 lm/W Ballast Eln Triphosphores Produit en expansion

Le secteur résidentiel a une importance majeure Efficacité Lumineuse moyenne du secteur 23.7 lm/W (de 11.5 à 64 lm/W) 16 TWh Energie (MWh/personne/an) PIB/personne (2000k$/an) 200 TWh

Le secteur résidentiel est (très) complèxe… Barrières à abattre Les consommeteurs n’aiment pas la forme des LBC Les consommateurs n’aiment pas le rendu de couleur et l’ambiance « froide » des LBC Les LBC de bonne qualité sont (encore) chères et attention aux « immitations » bon marché… Retour à l’investissement rapide mais difficiment observable par le consommateur LBC « intégrales » ne sont pas gradables Le consommateur veut de la lumière instantanée, mais LBC ne remplissent pas ce critère Les LBC n’aiment pas les cycles ON/OFF rapides, incompatbles avec les detecteurs de présence Les LBC n’aiment pas le fluctuation du secteur (ceci est valable pour certains pays) Les LBC ne sont pas vraiement des produits verts (mercure…) A Qualité et éttiquetage sont des enjeux majeurs

Plusieurs des ces arguments sont obsolètes… Couleurs Formes Gradation Information inefficace… Luminaires L’efficacité en dépend La durée de vie peut diminuer Le temps d’allumage varie Le contrôle peut être complèxe

Information inefficace… Les LBC sont « vertes » ! Impact envoronnemental des lampes Hg (mg) LBC Emissions liée à l’énergie Hg dans la LBC Matériaux Recyclage Fabrication Utilisation =90% Information inefficace… Chine RoHS et Recyclage local évitent cela… 1 2 3 4 5 9 8 Hg-dosing (mg) year Hg: de moins en moins… Année Dose Hg (mg/lampe)

Une équivalence qui doit être revue… Le flux lumineux n’est qu’un indicateur. Notre œil est sensible à la brillance (luminance) et pas au flux Integral CFL Look alike  Une lampe à incandescence claire peut être 150-200 fois plus brillante qu’une LBC “équivalente” Nouvelle équivalence proposée: 1 : 4 10 W LBC  40 W Incand. 15 W LBC  60 W Incand. 25 W LBC  100 W Incand. =

Impact sur la consommation de 2006 à 2030 - 30% +16% Base +31% +55% Consumeriste - 54% +16% Vert 0,7 % 2,0 % 9,0 % 0,7 % 0,5 % 13,5 % 0,5 % 0,7 % 22,4 % In this table you can see the current situation in Europe. Of course these values are just averages and it is clear that the situation can be completely different from western and eastern countries, as well as for a country to another. But let’s use these values as reference situation and then elaborate some scenarios about the future (2030 is a good target, fixed also by the lighting industry roadmaps). Elaborate scenarios is a complex thing and the use of “crystal ball” may be of big help <CLICK ON THE MOUSE>. However, it is better, for our purpose, to do some more realistic approaches <CLICK ON THE MOUSE>. We will establish three possible scenarios: A Basic; A Consumerist and a Green. <CLICK ON THE MOUSE>: The Basic scenario assume that Incandescent lamps and CFL are still the dominant solutions for residential lighting. By using the annual growth rates as given by various organisms, we can see that if CFL market growth keeps the same level than today <CLICK ON THE MOUSE> the average installed power for lighting per household will decrease by 30% and the global light quantity will increase by 16%. This is a very encouraging result and probably we can do better ! However, if some conditions (we will see in the next slide) are not fulfilled we can do worse ! <CLICK ON THE MOUSE> The consumerist scenario assume that residential end-user like to have more and more light at home and he prefer low cost solutions (incandescent lamps) than CFL or LED technologies. This may happen very easily if CFL or any other green technology don’t respects some simple end-user requirements. Using then the shown annual growth rates <CLICK ON THE MOUSE> we arrive to a catastrophic situation corresponding to a power increase of 30% for 55% light than today (which is probably not necessary for our quality of life). Fortunately we can do much better <CLICK ON THE MOUSE>. The green scenario assume that end-user is well “trained and informed” and thus has an “eco-citizen” behaviour that use light rationally. On the other hand lighting industry integrated some simple end-use wishes about quality of light. Governments also offer to end-user enough guarantees about “green technology” lighting systems reliability and also include some incitation measures in the the EU and national legislations. In parallel LED technology accomplished its promises to offer 100 lumen per watt white LEDs lamps with acceptable colour temperature. If that scenario could be reality <CLICK ON THE MOUSE> more than 54% of installed power can be saved for producing 16% light than today. It is clear that this is the best scenario. We should do our best to achieve this performance but, <CLICK ON THE MOUSE> in parallel, it is of our responsibility to avoid a fatal drift to the Consumerist attitude. Puissance Lumière

Quelques parades… Urbain Commerces Tertiaire & Industriel Résidentiel Domaine Economies Energie Economies CO2 par an CMHL

L’électroluminescence, source de lumière du futur ? Mais ceci est une autre histoire…