Relevanz und Machbarkeit von Lösungsmöglichkeiten

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1 Relevanz und Machbarkeit von Lösungsmöglichkeiten sanu/sia Fachseminar, , Üetliberg Jörg Imfeld El.-Ing.HTL Leiter SLG FG 51 c/o Elektron AG, 8804 Au ZH 1

2 Inhalt Einleitung 1. Anstrahlung: Weniger ist mehr 2. Flächenbeleuchtung und Sportplätze: Verbesserung durch gute Produkte 3. Strassenbeleuchtung: Licht lenken 4. Kleiner Exkurs: Warum beleuchten wir Strassen? 5. Wohin geht es langfristig? 6. Fazit 2

3 Arbeitsgruppen EN Normierung Strassenbeleuchtung: CEN/TC 169/WG12 mit CEN/TC 226 topstreetlight.ch Arbeitsgruppe Energieeffizienz in der Strassenbeleuchtung Bundesamt für Energie Fragen rund um Effizienzsteigerung und Produkteverbote ASTRA Fragen im Zusammenhang mit Nationalstrassen, FG- Streifen, Signalisation etc. SIA Arbeitsgruppe Lichtimmission mit Kontakt zu BAFU SLG Fachgruppe Strassen und Plätze: Verbindungen 3 SLG - Fachgruppen FG Innenraumbeleuchtung FG Beleuchtung von Sportanlagen FG Strassen und Plätze FG Strassentunnel und -unterführungen FG Lichtmasten und Leuchtentragwerke FG Automobilbeleuchtung FG Notbeleuchtung AG Lichtmesstechnik Geschäftsstelle SLG - Kurse Lehrgang technischer Lichtplaner SLG Lehrgang Lichtdesigner SLG Spezialkurs Öffentliche Beleuchtung Spezialkurs Lichtmanagement Spezialkurs Relux Schweizer Licht Gesellschaft Kompetenz - Zentrum Licht SNV Schweizerische Normenvereinigung Herausgabe von SN-Normen Electrosuisse Tagungen zum Thema LED VSE Spezialkurs Neue Technologien in der Strassenbeleuchtung VSS Arbeitsgruppen mit Themen zum Licht bfu Unfallfragen, FG-Streifen und Beleuchtung

4 Geschäftsstelle Fachgruppe Strassen und Plätze SLG FG Strassen und Plätze: Arbeitsgruppen und ihre Verbindungen Arbeitsgruppe CEN Group Travail Romandie Arbeitsgruppe Energie Arbeitsgruppe SL202 / Normierung Arbeitsgruppe Ausbildung Arbeitsgruppe LED Verbindung zur CEN/TC 169/WG12 und CEN/TC 226 Verbindung zur französischen Lichtgesellschaft afe und zu Anwender Verbindung zu topstreetlight.ch, BFE und zu Anwender Verbindungen zum VSS, zur bfu und zu Anwender Verbindungen zu den SLG-Kursen und zum VSE-Kurs Verbindungen zur Industrie und zu Anwender 4

5 Topstreetlight: Ratgeber - Broschüren? LED (1) LED (2) LED (3) Energie und Lichtimmission, LED, Effizienzen, Steuerungen, Sanierung, Verbote. Empfehlungen für Gemeindebehörden und Strassenbeleuchtungsbetreiber Downloadbar: 5

6 1. Anstrahlung: Weniger ist mehr 6

7 Anstrahlung: Wo soll ich hinsehen? 7

8 Anstrahlung: Licht exakt lenken Nicht zu empfehlen optimal 8

9 Anstrahlung: Hochwertige Scheinwerfer mit Begrenzung des Streulichtes Konventionelle Anstrahlung: kleinere Leistungen Bessere Scheinwerfer- Optiken und bessere Abschottungstechniken LED Scheinwerfer mit exakterem Lichtbündel Neue Anstrahlungskonzepte mit Projektoren, welche keine Streulicht mehr erzeugen 9

10 2. Flächenbeleuchtung und Sportplätze: Verbesserung durch gute Produkte 10

11 Sport- und Flächenbeleuchtung 11

12 Sport- und Flächenbeleuchtung Symmetrischer Scheinwerfer Nicht zu empfehlen Asymmetrischer Scheinwerfer 60 Optimal! 12

13 Licht-Immission: Fussballplatzbeleuchtung 120 lx Platz 100x64m, 12 x symmetrische Scheinwerfer 2000W, LPH=16m Aufhellung der Umgebung sehr hoch! 200m Symmetrischer Scheinwerfer, Neigung ca m 13 Horizontale Beleuchtungsstärke Eh in Lux auf dem Boden

14 Licht-Immission: Fussballplatzbeleuchtung 120 lx Platz 100x64m, 12 x asymmetrische Scheinwerfer 2000W / 60, LPH=16m Aufhellung der Umgebung deutlich kleiner! 200m Asymmetrischer Scheinwerfer 60 Horizontal 200m 14 Horizontale Beleuchtungsstärke Eh in Lux auf dem Boden

15 3. Strassenbeleuchtung: Licht lenken 15

16 Strassenbeleuchtung vom streuenden Licht zur Licht-Lenkung 16

17 Fassadenaufhellung durch Strassenbeleuchtung 17

18 Punktuelle Massnahmen 1: Blendschutz aussen Blendschutz vorne und hinten, aussen montiert Blendschutz durch lackierte Gläser, Einseitig oder zweiseitig. Aussen: grau, innen: schwarz Blendschutz aussenliegend Vermindert Streulicht und teilweise Einsicht in Leuchtmittel (je nach Winkel) è Meistens: Einschränkungen in der Strassenbeleuchtung 18

19 Punktuelle Massnahmen 2: Blendschutz innen Blendschutz innenliegend, verschiedene Lösungen (Hersteller- / Produkteabhängig) verbessert Einsicht in Leuchtmittel durch Verkleinerung der Leuchtdichte (Fernblendung) è Vermindert die Beleuchtung auch auf der Strasse 19

20 4. Kleiner Exkurs: Warum beleuchten wir Strassen? 20

21 Fahrzeugbeleuchtung - Fernlicht Sichtweite 300 m 21

22 Fahrzeugbeleuchtung - Abblendlicht Sichtweite max. 75 m 22

23 Fahrzeugbeleuchtung Gegenverkehr bei Nässe Nasse Fahrbahn: Sichtweite??? m 23

24 Sicherheit durch gutes Sehen 24

25 Verkehrsunfälle im Jahresvergleich Anzahl der verunglückten Fussgänger nach Monaten und Unfallschwere in Deutschland. Die Dunkelmonate haben einen deutlich erhöhten Anteil an Getöteten Quelle: Statistisches Bundesamt (Deutschland) "Statistisches Jahrbuch 2010", Wiesbaden 25

26 Verkehrsunfälle: Verletzungsrisiko pro Verkehrsteilnehmer Erhöhung des kmbezogenen Verletzungsrisikos bei Dunkelheit im Vergleich zum Tageslicht nach Verkehrsteilname, 2010 Quelle: SINUS-Report 2012, bfu, _74.pdf 26

27 Erkennbarkeit der Fussgänger Fussgängerkleidung während den Dunkelmonaten 27

28 Sichtbarkeit: Untersuchungen Sichtbarkeitsuntersuchungen zeigen, dass der Leuchtdichteunterschied - Kontrast - eines Objektes genügend sein muss, um es sehen zu können Dieser Leuchtdichte - Unterschied wird auch «Schwellenleuchtdichte» genannt Die Schwellenleuchtdichte ist abhängig von der Umgebungsleuchtdichte und der Objektgrösse: è Je heller die Umgebung ist, desto kleiner kann der Kontrast sein, um ein Objekt sehen zu können Alter: Untersuchungen zeigen, dass mit zunehmendem Alter der Kontrast wesentlich grösser sein muss Beispiel: Ein 30-Jähriger sieht ein Objekt bei 1.5% Leuchtdichteunterschied Ein 70-Jähriger sieht das gleiche Objekt erst bei 4.2% Leuchtdichteunterschied 28

29 Sichtbarkeitsbewertung: Schwellenleuchtdichte Schwellenleuchtdichte ΔL in Abhängigkeit der Umfeldleuchtdichte Lu verschiedener Objektgrössen, nach W. Adrian 29

30 Schwellenleuchtdichte und Alter Schwellenleuchtdichte ΔL in Abhängigkeit des Alters, bei Lu = 100 cd/ m2, nach Blackwell 30

31 Sichtbarkeit: Kontrast und Objektgösse Kontrast des Objektes: Mindestleuchtdichte Minimale Erkennungszeit Grösse des Objektes 31

32 Test: Wieviele Fussgänger sehen Sie? Hier ist der Dritte! 32

33 Leuchtdichte-Unterschiede im nächtlichen Strassenvekehr Leuchtdichtebild aus LMK, Skala rechts: Leuchtdichte in cd/ m 2 33

34 Normen und Richtlinien für die Strassenbeleuchtung Norm zur Strassenbeleuchtung: SN EN 13201, bestehend aus 4 Teilen SLG-Richtlinie Nr.202 Strassenbeleuchtung Ergänzungen zu CEN/TC und SN EN bis -4 SLG-Empfehlung Nr.450a/2008 Energie in der Öffentlichen Beleuchtung Leistungs- und Energiegrenzwerte 34

35 Korrekte Beleuchtung in Konfliktzonen Einhalten der geforderten Beleuchtungsklasse (nach SN EN 13201) Einhalten der minimalen, vertikalen Beleuchtungsstärke bei Fussgänger-Querungen über ganze Fahrbahn Wartezone der Fussgänger Nachtabsenkung bei Fussgängerquerungen nur erlaubt, wenn die minimalen Werte nicht unterschritten werden ME / CE- Klasse EV EV EV EV 35

36 Lichtverteilungen: Vergleichbare Leuchten auf LPH = 8m Geeignet zur Beleuchtung einer ländlichen Kantonsstrasse (ME4b/CE4) Konventionell HSE150W/17000lm P sys.180w Konventionell HST 100W/10500lm P sys.120w LED Linsen lm P sys.80w LED Linsen lm P sys.80w Beleuchtungsstärke in Lux auf dem Boden (Wartungswrete mit Wf=0.8) 36

37 Schmales Lichtband: Überall? Randzonen: Kritische Bereiche für Einhaltung vertikale Beleuchtungsstärke an Fussgängerstreifen A B Lichtverteilungen: A: Geeignet für Konfliktzonen B: Geeignet für Quartiere und Zwischenbereiche von Konfliktzonen 37

38 Beispiel Sanierung einer Wegbeleuchtung Vorher: Pilzleuche 1 x TC-L 24W (Systemleistung 35W) Nachher: LED-Leuchte 26W LPH=3.6m, LPA = 28m - 32m 38

39 Wegbeleuchtung Vorher-Nachher Tagesansicht Vorher Nachher 39

40 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) 40 (cd/m 2 )

41 Messungen an Hausfassade Tagesansicht (cd/m2) 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) 41

42 5. Wohin geht es langfristig? 42

43 Entwicklung der Lichtausbeute: LED immer wichtiger Die Entwicklung der LED ist noch lange nicht abgeschlossen Erwartung: >> 200 lm/w (Effizienz LED-Baustein) Grössere Sanierungen auf LED stehen in den nächsten Jahren bevor Damit neben Steigerung Energieeffizienz: Verminderung der Lichtimmission 43

44 Exakte Klassierung und lichttechnische Planung Exakte Klassierung nach SN EN13201: Vernünftige Anwendung - nach Umgebung - der Strassenklassen Exakte Planung nach SN EN Berücksichtigung von Konfliktzonen, wie Fussgängerstreifen, Kreisel, etc. Berücksichtigung der Energie-Grenzwerte (SLG-Dok. 450a/2008) Berücksichtigung: Möglichst wenig Streulicht Optimierung mit Leistung, wo möglich (best. Anlagen) Optimierung mit Abständen, wo möglich (Neu-Anlagen) Berücksichtigung der örtlichen Verhältnisse (Umgebung, bauliches etc.) So viel Licht, wie notwendig, aber nicht mehr! 44

45 Zentrale Steuerung: Optimierung der Zeiten Ganznacht (GN) Halbnacht (HN) % Beleuchtungs-Niveau GN+HN GN GN+HN Zeit Zentrale Nachtabsenkung 100% / 50% - Licht: Erfolgt via Rundsteuerung Prüfung und Optimierung der Zeiten der Nachtabsenkung Prüfung von Einsatz verschiedener Zeiten (z.b. Wochenende anders) Teilabschaltungen: Nicht jede 2.Leuchte è Sicherheitsrisiko! 45

46 Orte mit ganznächtigen Betrieb: Einsatz autarke Steuerung pro Lichtpunkt Künstlich Mitternacht % Beleuchtungs-Niveau Wo kein GN/HN-System: Einsatz autarke Steuerung Erlaubt Dimmung über mehrere Stufen è Bedingung: örtliche Abklärungen des Verkehrverhaltens notwendig Moderne LED-Leuchten haben i.d.r. autarke Steuerung eingebaut Programmierung: Werkseitig nach Angabe oder nachträglich bei der Leuchte möglich Zeit 46

47 Intelligente Steuerung «Smart Lighting» % Beleuchtungs-Niveau Prüfung für Einsatz einer intelligenten, bedarfsabhängigen Steuerung mit LED- Leuchten Lichtpunkte werden kommunikationsmässig vernetzt, via Powerline über Kabel oder Funk (WLAN-ähnlich mit Antenne pro Lichtpunkt) Erlaubt grösste Flexibilität ohne Eingriff in der elektrischen Netz-Infrastruktur Bewegungsabhängige Systeme: Kommen immer mehr auf den Markt Systeme mit und ohne zentraler Software Zeit 47

48 Energie-Sparpotenziale HS-Lampen mit KVG, ungesteuert LED mit Treiber Ausgangslage: Alter Energiebedarf 100% HS-Lampen mit EVG Fest Steuer- Programphase mierbar Program- Steuer- Fest mierbar phase RF- Steuerung Powerline- Steuerung Individuelle Steuerung Rundsteuer- Empfänger Bewegungs- Sensor 48 Neuer Energiebedarf

49 Steuerungen Nur geeignet für verkehrsberuhigte Zonen 49 Bi-direktionale Systeme «Smart-Lighting»: Leuchten-Vernetzung, höchste Flexibilität Zentrales Management, z.b. Energie-Auslesung Rückmeldungen für Unterhalt Licht nach Bedarf

50 Intelligente Steuerung «Smart Lighting»: Neue Herausforderungen Neues Material pro Lichtpunkt: Powerline- oder Funksteuermodul Hardware (Segmentcontroller pro Gruppe) und Software zur Steuerung der Strassenleuchten Funk: Viele eigenständige Systeme, fehlender Standard (keine Kompatibilität) Zuverlässige Bewegungserkennung ab 30 km/h Verschiedene Bewegungserkennungen im Markt: PIR, Bild, Radar Zusammenarbeit in verschiedenen Konstellationen Projektgruppen notwendig 50

51 6. Fazit Ursprünglichen Verwendungszweck der Beleuchtung und dessen Normen mit Anwendung prüfen Lichttechnisch und energetisch optimieren so viel Licht, wie notwendig, aber nicht mehr LED: Einsatz von LED mit optimierter Lichtverteilung prüfen è höhere Energieeffizienz und weniger Lichtimmission Exakte Klassierung und Lichtplanung Sicherheitsaspekte besonders Beleuchtung von Fussgängerstreifen beachten Dämmerungsschalter: Optimierung prüfen Steuerungen in der Strassenbeleuchtung optimieren oder neu evaluieren è Wir ziehen alle am gleichen Strick! Wer hilft mit? 51

52 Wenn s mit dem Licht stimmt, lacht einem das Herz! 52