Situationsbericht Cham: Energieeffizienz und Sicherheit Jörg Imfeld, El.-Ing.HTL Elektron AG, Projektleiter

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1 Situationsbericht Cham: Energieeffizienz und Sicherheit Jörg Imfeld, El.-Ing.HTL Elektron AG, Projektleiter 1

2 Warum beleuchten wir Strassen? 2

3 Strassenbeleuchtung und Sehaufgabe Über 80 % der Sinneseindrücke erfasst der Mensch mit seinen Augen Schlechte Sehbedingungen führen zu Informationsdefizit Im Strassenverkehr sind diese Defizite äusserst gefährlich! Strassenbeleuchtung ermöglicht eine verbesserte Informationsaufnahme 3

4 Sicherheit durch gutes Sehen 4

5 Erkennbarkeit der Fussgänger Fussgängerkleidung während den Dunkelmonaten 5

6 Fahreignung für Nachtfahrten Altersgruppen von Fahrzeuglenkern 6

7 Nutzen der öffentlichen Beleuchtung Wirkung auf das Unfallgeschehen in der Nacht % % -20% Unfälle mit Verunfallten % Unfälle mit Getöteten teten -50% -50% Unfälle mit Fussgängern 7

8 Kriminalität Abhängigkeit der Kriminalitätsrate vom Niveau der Strassenbeleuchtung 8

9 Normen in der Strassenbeleuchtung SN-EN bis -4 sind seit gültig CEN/TR ist für die Auswahl der Beleuchtungsklassen und Gütemerkmale im Teil 2 notwendig 9

10 Umsetzung und Verbreitung der Ergänzungen Die Ergänzungen SLG 202 bieten eine Arbeitshilfe für die Klassifizierung der zu beleuchtenden Strassen und zur Lösung einiger Beleuchtungsaufgaben Urheber: SLG-Fachgruppe 51 10

11 Energie-Einspar-Potenziale 11

12 Stufe 1 / Umbau bestehende Leuchten: Einsatz neuer Leuchtmittel Quecksilberdampf- Lampe Energie-Bilanz: Niedrig Beispiel: HME 250W-Lampe Natriumdampf- Hochdruck-Lampe Energie-Bilanz: Hoch Beispiel: HSE 150W-Lampe oder Energie-Einspar-Potenzial: 40% Sanierung nur sinnvoll bei Leuchten jüngeren Datums Lichtlenkung nicht optimal Leuchten haben ältere Technologie Halogenmetalldampf- Hochdruck-Lampe Energie-Bilanz: Hoch Beispiel: HIE 150W-Lampe 12

13 Stufe 2 / Einsatz neue Leuchten: Verbesserung der Lichtlenkung Alter Reflektor für ellipsenförmige Leuchtmittel offene Leuchte, verschmutzt Sehr niedriger Wirkungsgrad Beispiel: Ellipsenförmige 150W-Natriumdampflampe in alter Leuchte Hochleistungs-Optik mit stabfömigem Leuchtmittel Einsatz in geschlossenen, dichten Leuchten Hoher Wirkungsgrad Beispiel: Stabförmige 100W-Natriumdampflampe in neuer Leuchte Energie-Einspar-Potenzial: 33% Gleichzeitig meistens bessere Lichtverhältnisse vorhanden Sanierung bestehende Masten etc.: Muss geprüft werden 13

14 Stufe 3 / Von Ganznacht-Betrieb zur Nachtabsenkung Ganznacht-Betrieb bei gleicher Leistung Beispiel: 100W Natriumdampflampe volle Leistung Betriebszeit: 4300 h pro Jahr Nachtabsenkung durch red. Leistung Beispiel: 100W Natriumdampflampe reduziert auf 70W zwischen Uhr, übrige Zeit volle Leistung Betriebszeit: 2500 h voll, 1800 h reduziert Energie-Einspar-Potenzial: 20% Via Leistungsumschaltung in der Leuchte realisierbar Abschalten bringt noch etwas mehr Einsparung 14

15 Stufe 4 / Betrieb der Leuchtmittel mit elektronischem Vorschaltgerät Konventionelle Vorschaltgeräte (KVG) Elektronische Vorschaltgeräte (EVG), aussentauglich Energie-Einspar-Potenzial: 10-15% Neuer Standard für HID-Lampen Erweiterungs-Möglichkeiten mit einer Strassenbeleuchtungs- Steuerung 15

16 Neu: Wechsel zur LED-Technologie Alte Leuchte mit Quecksilberdampflampe Ineffiziente Optik, Glas fast blind Beispiel: HME250W, lm, Systemleistung 280W Energie-Einspar-Potenzial: 60-70% Neue Technologie Dimm-Möglichkeiten diverser Art Neue LED-Leuchte mit hochwertiger LED- Strassenoptik Beispiel: 80LED100W, 8400lm, Systemleistung 100W 16

17 Nachtreduktion: Einsparungen in einer Durchschnitts-Nacht 2-stufen-Schaltung: Vergleich der Energie-Einsparung bei Nachtreduktion auf 50% zwischen und Uhr Energie-Einsparung beim Abschalten zwischen und Uhr 17

18 Nachtreduktion: Einsparungen 2-stufen-Schaltung: Vergleich der Energie-Einsparung bei Nachtreduktion auf 50% Zwischen und Uhr Mehrstufen-Schaltung: Vergleich der Energie-Einsparung bei Nachtreduktion zwischen / und Uhr 18

19 Energie: topten-broschüren Energie und Lichtimmission, LED, Effizienzen, Steuerungen. Empfehlungen für Gemeindebehörden und Strassenbeleuchtungsbetreiber Downloadbar: 19

20 Strassenbeleuchtung Cham: Statistik und Energie heute Anzahl Leuchten Total: rund 1200 Stk. Anzahl Leuchten mit Kompakt-Leuchtstofflp. 14% Energieeffizienz: gut Anzahl Leuchten mit Natrium-Hochdrucklampen: 68% Energieeffizienz: gut Anzahl Leuchten mit Quecksilberdampflampen: 18% Energieeffizienz: schlecht Beleuchtete Strassen- und Wegstrecken: Stromverbrauch Strassenbeleuchtung Cham: Stromverbrauch pro beleuchtete Strecke: Richtwerte von SAFE: Städte > Einwohner = 12 kwh/m Städte > Einwohner = 18 kwh/m 43.0 km kwh pro Jahr kwh/m 20

21 Strassenbeleuchtung Cham: Bereich Sanierung 21

22 Sanierte Quartiere: Optimum vielerorts erreicht 22

23 Sanierungs-Potenzial: Aufsatzleuchte Minilux-A alt 23

24 Mögliche Sanierung Beispiel Flurstrasse Im Einsatz: Minilux-A / HME 80W (Quecksilber), Systemleistung ca. 100W Gemessene, mittlere Beleuchtungsstärke: 3 lx Vorgabe nach Norm: 3 lx Sanierung z.b. auf neue Leuchte Minilux2, HST 50W (Natrium), Systemleistung 65W Einsparung: 35% Beleuchtungsstärke: leicht höher (4 lx) 24

25 Sanierungs-Potenzial: Aufsatzleuchte Huber Aufsatzleuchte Huber, bestückt mit HME 80W (Quecksilberdampf), Systemleistung ca. 100W Sanierung mit HST 50W (Syteml.65W) z.b. dekorative Aufsatzleuchte mit guter Lichtlenkung Einsatz LED: Ist zu prüfen Einsparung: 35% Beleuchtungsstärke: höher! 25

26 Kantonsstrassen Noch nicht saniert: alte Leuchten mit HME 250W+125W, Systemleistung 450W Saniert: Neue Leuchten mit HST150W, Systemleistung 180W (teilweise HST250W / Systemleistung 300W) Bis in ca. 5 Jahren sind alle Kantonsstrassen saniert 26

27 Kuriositäten Leuchten-Versteckis : Wer findet die versteckten Leuchten? 27

28 Strassenbeleuchtung Cham: Bereich Optimierung (ZONE 30) 28

29 ZONE 30: Neu-Beurteilungen Beispiel Rigistrasse (Teil mit Natrium) Im Einsatz: Minilux2 / HST50W (65W) auf LPH=4.5m / Abstand 17m Gemessene mittlere Beleuchtungsstärke: 15.8 lx Vorgabe nach Norm: 5 lx Neue Lösung z.b. mit LED-Leuchten 26W Weiterverwendung der 1 Jahre alten Leuchten z.b. an der Flurstrasse 29 Einsparung: 60% Reduktion Beleuchtungsstärke ca %

30 Strassenbeleuchtung Cham: Bereich Nachtabsenkung 30

31 Nacht-Abschaltungen Grundsätzliches Abschaltungen sind in der Norm nicht geregelt Die Norm sagt aus, wie das Licht sein muss, wenn es beleuchtet ist Welche Bereiche zu welcher Zeit beleuchtet werden, entscheidet der Besitzer der Anlage (Gemeinde, Kanton, ) Teilabschaltungen Abschaltung jeder 2.Leuchte bedeutet grosse Ungleichmässigkeit! 31

32 Nacht-Abschaltungen Jede 2. Leuchte ausschalten: Birgt Gefahr von sich dort aufhaltenden Fussgänger, die nicht oder zu spät erkannt werden: Nicht zu empfehlen! Teil-Abschaltungen so,dass über ein ganzes Gebiet (z.b. Quartier) abgeschaltet wird Das Thema ist relativ komplex, eine vertiefte Analyse der örtlichen Situation mit Berücksichtigung der Anwohner, baulichen Gegebenheiten etc. ist zu empfehlen 32

33 Sanierte Bereiche: Sparpotenzial durch optimierte Nachtreduktionen (Teil-Ausschaltungen) Hagendorn Eizmoosweg 33

34 Beleuchtung heute: Vollbetrieb ab Einschalten bis 0.30 Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 34

35 Beleuchtung heute: Reduzierter Betrieb Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 35

36 Beleuchtung Vorschlag 1: Reduzierter Betrieb Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 36

37 Beleuchtung Vorschlag 2: Reduzierter Betrieb Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 37

38 Beleuchtung Vorschlag 3a: Reduzierter Betrieb Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 38

39 Beleuchtung Vorschlag 3b: Reduzierter Betrieb Uhr Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 39

40 Beleuchtung heute: Vollbetrieb ab Uhr bis Ausschalten Vollbetrieb (100%) Reduzierter Betrieb (50%) Alle Leuchten 70W und höher ausgeschaltet 40

41 Strassenbeleuchtung Cham: Bereich Lichtimmission 41

42 Strassenbeleuchtung Licht lenken statt streuen 42

43 Private Aussenbeleuchtung Bei der privaten Aussenbeleuchtung besteht häufig Sanierungs-Potenzial energetisch und/oder Lichtimmission Hier: Lichtimmission! Nicht in dieser Untersuchung berücksichtigt 43

44 Villetten-Park Lichtpunkt am Tag: Ästhetische Aufwertung, Gestaltungselement des Parks Bestückt mit Kompakt- Leuchtstofflampen bereits energetisch ok. Lichtpunkt in der Nacht: Positionslicht, Lichtimmission Optimierung: Einfache Massnahmen allenfalls durch Lackierung des Glases innen, oberer Teil Jedoch: Nachtwirkung verändert sich, weniger Licht auch für Fussgänger Weitergehende Massnahme nur durch neues Beleuchtungskonzept! 44

45 Aufsatzleuchte Hess : Ästhetik kontra Lichtimmission Lichtpunkt am Tag: Ästhetische Aufwertung, Gestaltungselement des Quartiers Bestückt mit Kompakt-Leuchtstofflampen bereits energetisch ok. Lichtpunkt in der Nacht: Keine optimale Lichtlenkung, Lichtimmission Optimierung: Einfache Massnahmen durch Einsatz von Blenden, bedeutet: nur Verminderung, Lichtlenkung noch nicht optimal Kompromiss! Weitergehende Massnahme z.b. durch Veränderung der Leuchte: Grosse Herausforderung mit Hersteller prüfen! 45

46 Beispiel Mugerenmatt: Lichtimmission Aufsatzleuchte Huber, bestückt mit HME 80W (Quecksilberdampf), Systemleistung ca. 100W Teilweise mit zusätzlichen Abschirm-Massnahmen 46

47 Beispiel Mugerenmatt: Lichtimmission Weg: 1.2 lx (mittel) Fassade: 1.6 lx 1.4 lx 1.2 lx Bei ähnlichen Massnahmen wie in Seuzach: Einsparpotenzial Energie 70 80% Lichtlenkung: 5 mal weniger an Fassade, 3-5 mal mehr auf dem Weg 47

48 Seuzach: Mini-Iridium LED Vorher: Pilzleuchte 1 x TC-L 24W (P sys 35W) Nachher: Mini-Iridium LED 26W LPH=3.6m, LPA = 28m - 32m 48

49 Wegbeleuchtung mit LED in Seuzach Tagesansicht Vorher Nachher 49

50 Messungen Wegbeleuchtung Vorher: Mittlere Leuchtdichte 0.11 cd/m2 Mittlere Beleuchtungsstärke 1.9 lx zwischen 2 Leuchten: 0.3 lx (auf dem Boden) Nachher: Mittlere Leuchtdichte 0.54 cd/m2 Mittlere Beleuchtungsstärke 9 lx zwischen 2 Leuchten: 2.3 lx (auf dem Boden) (cd/m 2 ) 50

51 Messungen an Hausfassade (cd/m 2 ) Tagesansicht Vorher: Leuchtdichte cd/m2 Beleuchtungsstärke vertikal 0.9 lx (an Hausfassade neben Tür) Nachher: Leuchtdichte cd/m2 Beleuchtungsstärke vertikal 0.2 lx (an Hausfassade neben Tür) 51

52 Strassenbeleuchtung Cham: Fazit und Ausblick 52

53 Fazit: Geschätztes Energie-Sparpotenzial mit überblickbaren Massnahmen Sanierung aller Leuchten mit Quecksilberlampen: Einsparpotenzial: Geschätzt 10-15% bereits aufgegleist / laufender Prozess Gemeindestrassen durch Gem.Cham + WWZ und Kantonsstrassen durch TBA Kt.Zug + WWZ Optimierte Nachtreduktion: Einsparpotenzial: Geschätzt 10% Optimierungen z.b. Neubeurteilung Bereich ZONE 30: Einsparpotenzial: Geschätzt 5% Alle Massnahmen: Schätzung 25 30% Heute: kwh / m 11 kwh / m ist in Reichweite! 53

54 Ausblick Weitergehende Massnahmen, wie z.b. Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten in bestehenden Leuchten oder andere Massnahmen bedingen detaillierte Untersuchungen Das gleiche gilt für genauere Aussagen bezgl. Energiesparpotenzial Optimierte Nachtreduktionen müssen genau geprüft werden, ggf. unter Einbezug der Anwohner Lichtimmission: Vieles kann bereits verbessert werden, einiges muss noch genauer untersucht werden (Knacknüsse ) Neue Steuerung WWZ (Nordzufahrt) via Powerline: Erlaubt in mittlerer Zukunft weitere Einsparung + vollständig neue Konzeption der ganzen Beleuchtung Es gibt viel zu tun Packen wir es gemeinsam an! 54

55 55

56 Elektron AG 8804 Au ZH Autor: Jörg Imfeld 56

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