plik

Rok LXXVIII 2010 nr 1

ANALIZY – BADANIA – PRZEGLĄDY

Dr inż. Mirosław Gajer – Katedra Automatyki Akademii Górniczo-Hutni-

czej, Kraków

O historii i niezbyt świetlanej przyszłości tradycyjnych żarówek

Mirosław Gajer

Historia dobrze znanej wszystkim tradycyjnej żarówki roz-

poczęła się wraz z wynalazkiem (dokonanym przez Tomasa

Alvę Edisona), który datowany jest na 19 października 1879

roku. Zaledwie rok później, 1 października 1880 roku, Edison

wraz z kilkoma innymi naukowcami założył już pierwszą fa-

brykę żarówek. W tym samym roku patent na żarówkę zgłosił

brytyjski uczony Joseph Wilson Swan, jednak pierwszeństwo

tego wynalazku, wraz z prawami patentowymi, zostało przy-

znane Edisonowi, który – jak się okazało – wyprzedził Swana

o trzy miesiące. Z kolei w 1883 roku Swan uzyskał dodat-

kowy patent na opracowaną przez siebie metodę produkcji

udoskonalonych włókien żarówkowych o znacznie większej

trwałości [1].

W kontekście rozważań nad historią wynalazku żarówki i jej zasto-

sowaniami, interesujący może być fakt, że w Związku Radzieckim

w epoce stalinowskiej wszelkie wynalazki starano się przypisać na

poczet osiągnięć techniki radzieckiej, której rozwój był najczęściej

wynikiem mrówczej pracy oraz spektakularnych odkryć genialnych

samouków, wywodzących się oczywiście z klasy chłopskiej bądź

robotniczej. Jak można się domyślić, nie mogło być inaczej w przy-

padku tak powszechnie stosowanego i niezwykle pożytecznego wy-

nalazku, jakim jest żarówka.

W 1949 roku na polskim rynku wydawniczym ukazała się książ-

ka autorstwa niejakiego Teodora Wejtkowa, zatytułowana „Kronika

elektryczności” [2]. Z jej strony tytułowej można dowiedzieć się, że

jest to przekład z drugiego wydania rosyjskiego, który został uzu-

pełniony oraz opatrzony przedmową i przypisami przez inż. Józefa

Hurwica. Już z samej przedmowy do tej książki można dowiedzieć

się wielu rewelacji. Między innymi można tam przeczytać: Toteż

mało kto z czytelników polskich, wychowanych na literaturze na-

ukowej czy popularno-naukowej pozostającej pod wpływami za-

chodnioeuropejskimi oraz tym bardziej na przekładach z prac za-

chodnioeuropejskich, wie o tym, że uczony rosyjski Bazyli Pietrow

8 lat przed Davy’m odkrył łuk Volty; że pierwszy zastosował izola-

cję przewodów elektrycznych; że w tym samym czasie, gdy Morse

trudził się nad budową swego słynnego telegrafu, uczony rosyjski

Paweł Szylling zbudował telegraf w Petersburgu; że wynalazcą

żarówki elektrycznej był Rosjanin Aleksander Łodygin, zaś Edison

tę żarówkę tylko udoskonalił; że pierwszą próbę zelektryfikowania

kolei zrobił uczony rosyjski Borys Jakobi; że inżynier rosyjski Łaczi-

now niemal jednocześnie z inżynierem francuskim Marcelim Depre-

zem rzucił pomysł przesyłania energii elektrycznej na odległość; że

radio wynalazł przed Marconim uczony rosyjski Aleksander Popow

i o wielu innych pracach uczonych rosyjskich [2, s. 5].

Zatem wynalazek żarówki według Wejtkowa zawdzięczamy nie-

jakiemu Aleksandrowi Łodyginowi. Jak to było możliwe, że świat

o tak istotnym odkryciu niczego nie wiedział, dowiadujemy się rów-

nież z przedmowy:

Rosja carska nie utrzymywała niemal żadnych stosunków kultural-

nych z Europą zachodnią oraz z Ameryką i wskutek tego informacje

o pracach uczonych rosyjskich, publikowanych w języku rosyjskim

mało znanym za granicą, nie docierały tam [2, s. 5].

Ponadto z przedmowy możemy się dowiedzieć jeszcze jednej sen-

sacji:

Na uwagę zasługuje podkreślony przez Wejtkowa fakt, iż Niemcy

już w XVIII stuleciu, zajmując kierownicze stanowiska w petersbur-

skiej Akademii Umiejętności, świadomie przeciwdziałali rozwojowi

nauki rosyjskiej [2, s. 6].

W tym miejscu nasuwa się pytanie, jak to możliwe, że Niemcy

piastowali kierownicze stanowiska w petersburskiej Akademii Umie-

jętności w sytuacji, gdy Rosja carska rzekomo nie utrzymywała nie-

mal żadnych stosunków kulturalnych z Europą zachodnią, co jest

oczywistą bzdurą, gdyż w rzeczywistości takie stosunki, począwszy

od panowania cara Piotra Wielkiego, były dość mocno ożywione

(zwłaszcza z Niemcami i Francją).

Według książki Wejtkowa wynalazca żarówki – Aleksander Ło-

dygin żył w latach 1847-1903, a historia jego odkrycia dokonanego

w roku 1874 przedstawiała się w sposób następujący:

Łodygin najpierw rozżarzał prądem elektrycznym z baterii galwa-

nicznej drut żelazny. Od drutu tego rozżarzał się następnie kawałek

węgla w hermetycznie zamkniętej kuli szklanej z powietrzem. Wę-

gielek jasno tlił się w ciągu trzydziestu minut. Pod koniec tegoż roku

wiadomość o pracach Łodygina doszła do Petersburskiej Akademii

Umiejętności i przyznano mu nagrodę pieniężną imienia Łomonoso-

wa [2, s. 172].

Interesująco przedstawia się według Wejtkowa również historia

zawędrowania wynalazku Łodygina do Stanów Zjednoczonych:

Porucznika Chotinskiego, który znał dobrze wszystkie osoby,

pracujące w Petersburgu nad udoskonaleniem lampy elektrycznej,

delegowano w roku 1877 do Ameryki po odbiór krążowników dla

marynarki rosyjskiej. Wziął on ze sobą kilka sztuk lamp Łodygina

i pokazał je Edisonowi [2, s. 174].

Jak dowiadujemy się z dalszej lektury, sam wynalazek Edisona,

polegający według Wejtkowa jedynie na udoskonaleniu genialnego

odkrycia Łodygina, był właściwie dziełem przypadku:

Przechodząc raz przez podwórze laboratorium, ujrzał poniewiera-

jącą się w pyle gałązkę. Podniósł ją i obejrzał. Liście przymocowane

były do cienkiej, długiej i giętkiej łodygi. Edison oderwał liście, roz-

dzielił łodygę na włókna, i zwęgliwszy je, nadał im postać skręco-

ną. Wynik był zgoła nieoczekiwany: spiralka skręcona z włókna tej

rośliny, potraktowana uprzednio pewnymi roztworami chemicznymi

i umieszczona wewnątrz kolby w próżni, dała jasne, równe światło.

Paliła się wiele godzin z rzędu i Edison wciąż ją obserwował.

Rok LXXVIII 2010 nr 1

ANALIZY – BADANIA – PRZEGLĄDY

– Co to za roślina? Gdzie ona rośnie? – wypytywał Edison wszyst-

kich swoich pomocników i znajomych. Ktoś powiedział, lecz bez

przekonania, że jest to japoński bambus. Nie tracąc czasu, wynalaz-

ca wyprawił kilka ekspedycji na poszukiwanie tej rośliny. Pracowni-

cy Edisona udali się nie tylko do Japonii. Mieli polecenie zbadania

bambusa i pokrewnych mu roślin w Chinach, Brazylii i Indiach.

Wiele wysiłków włożyli wysłannicy Edisona, by przeniknąć w nie-

przebyte dżungle i dzikie gąszcze Kuby, Jamajki, Peru, Ekwadoru,

Cejlonu i wielu innych miejsc na kuli ziemskiej [2, s. 176].

Pora jednak zakończyć te niestosowne żarty i anegdoty na temat

wynalazku żarówki, ponieważ sprawa jest poważna, a rzeczywi-

stość jak zwykle przerosła nawet najśmielsze wyobrażenia. Otóż za

kilka lat ostatnie żarówki mają zniknąć z półek sklepowych, a ich

produkcja i dystrybucja ma być prawnie zakazana. Wszystko w imię

walki z globalnym ociepleniem, które rzekomo zagraża istnieniu

tego świata.

Sam problem globalnego ocieplenia jest niewątpliwie tematem na

osobny artykuł, jednak dyskusję dotyczącą zagrożeń związanych

z nadmierną emisją dwutlenku węgla zostawmy na później, a naj-

pierw przeanalizujmy problem od strony rachunku ekonomicznego.

Czy to się opłaca?

Żarówki energooszczędne zużywają mniej więcej jedną czwartą

energii pobieranej przez żarówki tradycyjne, przy takiej samej jas-

ności świecenia. Mimo to do ich rewelacyjnych osiągów podawa-

nych na opakowaniach należy podchodzić z dużą dozą ostrożności,

ponieważ zawsze firmy mają tendencję do zawyżania parametrów

swoich wyrobów, co należy traktować jako swoisty rodzaj reklamy.

Zatem do dalszych szacunków przyjmiemy czterokrotne zmniejsze-

nie mocy żarówki energooszczędnej w stosunku do żarówki trady-

cyjnej.

Zakup żarówki energooszczędnej to wydatek co najmniej 15 zł

więcej w porównaniu do żarówki tradycyjnej. Można zatem poli-

czyć dla żarówek o różnej mocy znamionowej, po jak długim cza-

sie ten dodatkowy wydatek 15 zł nam się zwróci. W wyliczeniach

cen energii elektrycznej oparto się na danych dla taryfy G11, obo-

wiązującej w momencie pisania tego artykułu w ENION Energia

[4]. Otóż na cenę jednej kilowatogodziny składają się następujące

opłaty:

− opłata za energię elektryczną czynną w wysokości 0,2878 zł brutto,

− opłata jakościowa w wysokości 0,0120 zł brutto,

− opłata dystrybucyjna zmienna w wysokości 0,2011 zł brutto.

Zestawienie wyliczeń dla żarówek o różnej mocy znamionowej

Moc żarówki

tradycyjnej

[W]

Moc analogicznej

żarówki

energooszczędnej

[W]

Oszczędność

mocy

[W]

Czas zwrotu

kosztów zakupu

[h]

100

400

540

670

1000

1580

2730

Łącznie zakup jednej kilowatogodziny energii elektrycznej to wy-

datek 0,5009 zł brutto. Zatem za 15 zł które wydamy dodatkowo na

zakup energooszczędnej żarówki, możemy zakupić około 30 kWh

energii elektrycznej. Na tej podstawie można wyliczyć, po jak dłu-

gim czasie koszty zakupu energooszczędnej żarówki zostaną skom-

pensowane oszczędnościami wynikającymi z mniejszego zużycia

energii elektrycznej. Stosowne wyliczenia dla żarówek o różnej

mocy znamionowej zebrano w tabeli.

Jak wynika z zestawienia dokonanego w tabeli, dodatkowy koszt

zastąpienia tradycyjnych żarówek o dużej mocy (100 W i 75 W) ża-

rówkami energooszczędnymi zwraca się dosyć szybko, mniej wię-

cej po ok. 500 godzinach użytkowania. Zakładając, że taka żarówka

będzie świecić przez 5 godzin dziennie, zwrot dodatkowych kosz-

tów poniesionych na jej zakup uzyskamy po ok. 100 dniach. Sprawa

nie jest już tak opłacalna w przypadku żarówek o najmniejszej mocy

(25 W i 15 W), w przypadku których zwrot nakładów uzyskamy do-

piero po ok. 2000 godzin użytkowania, co jest porównywalne z cza-

sem życia takich żarówek, czyli w najlepszym wypadku wyjdziemy

przy tym na zero.

Wnioski

W artykule pokazano, że wymiana tradycyjnych żarówek na ża-

rówki energooszczędne jest opłacalna jedynie w przypadku żarówek

o dużej mocy (co najmniej 60 W). W przypadku żarówek o mniej-

szej mocy nie jest to już uzasadnione ekonomicznie. Ponadto, aby

zwrot poniesionych nakładów na zakup żarówki energooszczędnej

nastąpił w miarę szybko (poniżej jednego roku), żarówka taka musi

być użytkowana przez co najmniej kilka godzin na dobę. Oznacza

to, że wymiana żarówek na energooszczędne w miejscach, w któ-

rych światło świeci się jedynie sporadycznie i przez krótki czas (np.

w garażu, na strychu bądź w piwnicy) nie ma ekonomicznego uza-

sadnienia.

Inną kwestią jest, że żarówki energooszczędne najlepiej spisują

się podczas pracy ciągłej, natomiast ich częste włączanie i wyłą-

czanie znacznie skraca ich żywotność. Ponadto podczas włączania

żarówki takie pobierają znacznie większą moc (potrzebną do roz-

grzania żarnika) od ich mocy nominalnej. Jeśli żarówka energo-

oszczędna jest włączana rzadko, wówczas taki dodatkowy pobór

mocy można w ostatecznym rozrachunku zaniedbać. Jeśli nato-

miast miałaby być włączana często, np. w przypadku oświetlenia

klatki schodowej w bloku mieszkalnym (nawet kilkaset włączeń

podczas doby), wówczas dodatkowy pobór energii potrzebnej na

rozruch może już być znaczący i zniweczyć ewentualne oszczęd-

ności, przy jednocześnie wydatnym skróceniu żywotności takiej

energooszczędnej żarówki.

Wnioski są takie, że żarówki energooszczędne mogą prowadzić do

obniżenia rachunków za energię elektryczną jedynie w przypadku

spełnienia określonych warunków i bynajmniej nie wszędzie stoso-

wanie tego typu źródeł światła jest właściwe i znajduje uzasadnienie

ekonomiczne. Ponadto, zdaniem autora, w przypadku masowego

przechodzenia na żarówki energooszczędne nagminnym zjawiskiem

staną się ich kradzieże. Wystarczy wyobrazić sobie, że żarówki kosz-

tujące co najmniej kilkanaście złotych będą instalowane na klatkach

schodowych, w windach, piwnicach, na zewnątrz budynków i wielu

innych miejscach publicznych, w których potencjalny złodziej ma

do nich swobodny dostęp. Jeśli nawet obecnie zdarzają się kradzie-

że zwykłych żarówek, kosztujących niewiele ponad jeden złoty, co

Rok LXXVIII 2010 nr 1

ANALIZY – BADANIA – PRZEGLĄDY

będzie dopiero w przypadku żarówek kosztujących kilkanaście razy

tyle – to jest już atrakcyjny łup dla potencjalnego złodzieja i ciekawe

przy tym jest, jak z tym zjawiskiem uporają się choćby spółdzielnie

mieszkaniowe.

Nie bez znaczenia jest także kwestia barwy światła emitowanego

przez energooszczędne żarówki. W przypadku żarówek tradycyj-

nych wysyłane przez nie światło ma widmo zbliżone do widma

promieniowania ciała doskonale czarnego, które z kolei jest bar-

dzo zbliżone do widma promieniowania słonecznego [3]. Dlatego

barwa światła emitowanego przez tradycyjne żarówki wydaje nam

się naturalna i przy takim oświetleniu nie męczy się wzrok. Nie-

stety, nie można tego samego powiedzieć w przypadku żarówek

energooszczędnych, których widmo promieniowania jest widmem

selektywnym, tzn. zawiera jedynie prążki o określonych częstotli-

wościach i tym samym znacznie odbiega od widma promieniowa-

nia słonecznego. Z tego powodu barwa światła wysyłanego przez

żarówki energooszczędne wydaje się być zimna i nienaturalna.

Oczywiście, komuś może to nie robić specjalnej różnicy, ale trzeba

pamiętać, że są również wśród nas osoby wrażliwe, które po prostu

przy oświetleniu emitowanym przez żarówki energooszczędne źle

się czują. W tym miejscu należy zapytać, w imię jakich idei osoby

takie mają cierpieć?

W kontekście niniejszych rozważań wręcz szokującym faktem

jest prawny zakaz produkcji tradycyjnych żarówek i handlu nimi.

Tutaj powstaje ważne pytanie o granice naszej wolności. Jak moż-

na zabraniać produkcji i sprzedaży całkowicie legalnych wyrobów

w imię jakiejś nie udowodnionej i nie potwierdzonej bynajmniej

w stu procentach faktami teorii naukowej. Przecież żarówki to nie

jest broń palna, narkotyki, leki psychotropowe, materiały radioak-

tywne czy jakieś trujące chemikalia, do których swobodny dostęp

powinien być przynajmniej w jakimś stopniu ograniczony. Postę-

pując w analogiczny sposób można byłoby zabronić produkcji np.

zegarów z kukułką, ponieważ mogą budzić sąsiadów za ścianą.

Teoria o globalnym ociepleniu klimatu jest tylko teorią nauko-

wą (a być może nawet i pseudonaukową), która jako taka podle-

ga, zgodnie z filozofią nauki według Karla Poppera, falsyfikacji,

tzn. zawsze mogą pojawić się fakty jej przeczące [5]. W takim

wypadku rozważaną teorię należy odrzucić, ewentualnie gruntow-

nie zmodyfikować, tak aby była w stanie wyjaśnić nowo poznane

fakty. Teoria globalnego ocieplenia klimatu jest wyjątkowo sła-

bo uzasadniona w sposób naukowy. Nawet jeśli klimat na Ziemi

w obecnych czasach się ociepla, to i tak nie ma żadnej pewności,

że winę za to ponosi działalność gospodarcza człowieka. Może

to być równie dobrze efektem zupełnie naturalnych procesów, na

które nie mamy i nie możemy mieć żadnego wpływu. Wystarczy

tylko uświadomić sobie fakt, że 1000 lat temu, w okresie tzw.

małego optimum klimatycznego, Grenlandia była zieloną wyspą

(jak zresztą sama jej nazwa na to wskazuje), a na Labradorze rosły

winogrona [6] – wszystko przy zerowej emisji dwutlenku węgla

(Wikingowie bynajmniej przemysłu i elektrowni opalanych wę-

glem nie mieli).

Na zakończenie wypada jedynie dodać, że w najbliższych latach

będziemy prawdopodobnie świadkami masowego przemytu żaró-

wek zza wschodniej granicy, które będą sprzedawane – jak za daw-

nych lat – spod sklepowej lady bądź na bazarach. Efekt będzie taki,

że tradycyjne żarówki i tak będą, tylko zyski z ich produkcji zostaną

przetransferowane za granicę.

LITERATURA

[1] Kronika techniki. Wydawnictwo KRONIKA, Warszawa 1992

[2] Wejtkow T.: Kronika elektryczności. Spółdzielnia Wydawnicza WSPÓŁPRACA,

Warszawa 1949

[3] Stodółkiewicz J.S.: Astrofizyka ogólna z elementami geofizyki. PWN, Warszawa

1977

[4] Strona internetowa firmy ENION http:\\www.enion.pl

[5] Skarga B.: Przewodnik po literaturze filozoficznej XX wieku. Wydawnictwo Na-

ukowe PWN, Warszawa 1994

[6] Mowat F.: Wyprawy Wikingów. Wydawnictwo KSIĄŻNICA, Katowice 1995

KIESZONKOWA KAMERA

PRACUJĄCA W PODCZERWIENI

Miniaturowa kamera kieszonkowa typu

FLIR i5 waży 340 G i ma długość 22 cm.

Kamera umożliwia pomiar temperatury

w zakresie do +250

C i wykrywa niewiel-

kie różnice temperatur, rzędu 0,1

Wyniki pomiarów są wyświetlane na wy-

świetlaczu ciekłokrystalicznym o przekąt-

nej 2,8” typu LCD (Liquid Crystal Dis-

play). Baterie umieszczone w obudowie

kamery zapewniają 5 godzin ciągłej pracy

przyrządu.

Oprogramowanie kamery umożliwia spo-

rządzanie raportów w formacie PDF na

minikarcie typu SD Cart o pojemności

512 MB. (wb-102)

IEN Europe 2009 May

FOTOTACHOMETR Z TERMOMETREM

PRACUJĄCYM W PODCZERWIENI

Fototachometr typu RPM 10 z wbudowanym

termometrem bezdotykowym pracującym w pod-

czerwieni jest wyposażony we wskaźnik lasero-

wy umożliwiający łatwy pomiar temperatury po-

wierzchni w zakresie od –20

do +300°C.

Przyrząd charakteryzuje się współczynnikiem 6:1,

co oznacza, że plamka pomiarowa o średnicy jed-

nego cala może być mierzona z odległości sześciu

cali.

Metodą bezstykową, przy użyciu światła lasero-

wego, obroty mogą być mierzone w zakresie od

10 do 99999 obrotów na minutę, natomiast meto-

dą stykową w zakresie od 0,5 do 20000 obr/min.

(wb-1011)

World Industrial Reporter 2009 April/May