Verkehrs- und situationsabhängige Steuerung der öffentlichen Beleuchtung

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Karoline Kaufer
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1 Verkehrs- und situationsabhängige Steuerung der öffentlichen Beleuchtung Rainer Barth Stadt Leipzig, Verkehrs-und Tiefbauamt Abteilung Stadtbeleuchtung

2 Aufgaben der Stadtbeleuchtung Verkehrssicherheit Sicherheitsgefühl Stadtgestaltung Lebenskomfort Bei gleichzeitiger Reduzierung des Energieverbrauchs der Wartungskosten der Lichtimmission Die ausreichende Beleuchtung von öffentlichen Verkehrsflächen ist eine im Sinne der Daseinsvorsorge festgelegt kommunale Aufgabe

3 Straßenbeleuchtung in Deutschland 9 Mio. Lichtpunkte verursachen ca. 40 % des kommunalen Stromverbrauchs Ein großer Anteil der Straßenbeleuchtung ist veraltet bzw. ineffizient. ca. 30 % aller Anlagen stammen den 1960er Jahren ca. 30% älter als 20 Jahre Moderne Beleuchtungsanlagen verbrauchen deutlich weniger Energie Stromkosten bestimmen mit einem Anteil von 73 % die Lebenszykluskosten Energieeffiziente Straßenbeleuchtung ist ein zentrales Handlungsfeld für Klimaschutz und Ressourcenschonung (Einsparpotential ca. 2,7 TWh/a) Quelle: licht.de/dena 2010 auf Basis von DStGB)

4 Technologiewandel in der Straßenbeleuchtung Im Betrieb befinden sich noch große Anteile an ineffizienten Leuchten und Lampen mit schlechten lichttechnischen Eigenschaften Über 30 % der Leuchten sind noch mit Quecksilberdampflampen bestückt Nach der EU-Ökodesign-Verordnung erfüllen diese ab April 2015 nicht mehr die Energieeffizienz-Anforderungen und werden dann nicht mehr angeboten Für viele Kommunen entsteht daraus ein Handlungsdruck, kurzfristig Teile ihrer Straßenbeleuchtung zu modernisieren. Quelle: Licht.de/dena 2010 auf Basis von DStGB 2009 (Daten)

6 Wie kann Energie gespart werden? Abschaltung / Nachtabschaltung??? Keine eine Lösung Einsatz neuer Technologien Bedarfsorientierte Straßenbeleuchtung Steuerung der Straßenbeleuchtung über Beleuchtungsmanagementsysteme Bedarfsorientierte, verkehrsabhängige Straßenbeleuchtung Hindernis: Schlechte Kassenlage der Kommunen!

7 Modernisierung von Straßenbeleuchtung Modernisierung ist unausweichlich Neue Technologien in der Außenbeleuchtung - LED LED-Einsatz: Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz Anpassung des Beleuchtungsniveaus ist möglich Öko-Design-Richtlinie Mut zur Investition: Flächendeckende Umrüstung der Straßenbeleuchtung trotz der angespannten Haushaltslage Einführung der neuen Technologie JETZT! Die LED ist in der kommunalen Beleuchtung angekommen

8 Aussagen - Erwartung - Entscheidungsfindung LED halbiert Energieverbrauch! Eine Steuerung senkt ihn um weitere 20% - 40 %! Licht nach Bedarf dimmen! Wieviel Verkehr, wie viele Fußgänger und zu welcher Zeit? Durch welche Stufungen kann das Beleuchtungsniveau von Straßenbeleuchtungsanlagen normgerecht reduziert werden? Wie wird sich die Normung der neuen Technologien anpassen? Dimmung nach In welchen Stufen kann gedimmt werden? Wie hoch ist die Energieeinsparung? Welche technischen Aspekte müssen beachtet werden?

9 Übersicht Stadtbeleuchtung Leipzig Straßenbeleuchtung Architekturbeleuchtung Lichtpunkte Leuchten Lampen kw Anschlussleistung Schaltstellen 183 Anstrahlungsobjekte Scheinwerfer Lampen 199 kw Anschlussleistung 115 Schaltstellen

10 Energieeffizienter Betrieb Stadtbeleuchtung Leipzig Konsequenter Einsatz von energiesparenden Leuchtmitteln Natriumdampf-Hochdrucklampen Anteil der Natriumdampf- Hochdrucklampe 2014 liegt bei 92 % Leistungsreduzierung von Uhr bis Uhr Senkung der Systemleistung von 253 Watt im Jahr 1970 auf 116 Watt im Jahr 2013 Einsparung von jährlich kwh Tonnen CO2 Alle Maßnahmen unter der Prämisse einer normgerechten und Sicherheit fördernden Straßenbeleuchtung

Entwicklung Anschlusswert pro Leuchte (in Watt) Jahr 1970 1980 1985 1990 1995 2000 2014 Anschlusswert (W) 253 247 191 170 140 121 116

11 Entwicklung Anschlusswert pro Leuchte (in Watt) Jahr Anschlusswert (W) Bei Berücksichtigung aller eingesetzten Leistungsreduzierungen ergibt sich ein durchschnittlicher realer Anschlusswert von 88 W / Leuchte

12 Steuerungsarten in Leipzig Bezeichnung Zentralsteuerung Anzahl Prozent Trend Tonfrequenzsteuerung ja ,0 % SMS-Steuerung ja ,8 % Dämmerungsschalter, Schaltuhren nein 2 0,2 % Stand: Dezember 2011

13 Entwicklung der Zentralsteuerung in Leipzig Pilotprojekt verkehrsabhängige Einzelsteuerung von LP Röhrentechnik elektronmechanische Baueinheiten unidirektionale Kommunikation 2. Generation TF (BRD) flächendeckender Ausbau Einführung SMS-Steuerung 1. Generation TF (DDR) adressiert bidirektionale Kommunikation

14 Tonfrequenzsteuerung in Leipzig Steuerzentrale Glasfaserkabel ca. 6 km Signalwandler Schaltstelle 1 Schaltstelle 3 Schaltstelle 2

15 Datenübertragung im Starkstromkabel Schaltstelle x1 Schaltstelle xn Steuerader im Kabel 4 x 16/2,5 mm² Cu Impulsfolge auf Steuerader von Zentrale (1,3 s) zur Zentrale (1,4 s) 4 x 16(25) mm² Cu(Al) f = 175 Hz U RMS = 15V f = 500 Hz

16 SMS-Steuerung Schaltstelle 1 Schaltstelle 2 Steuerzentrale Funk- Modem 5x Radarsensor Pilotprojekt bidirektional Schaltstelle n

17 Steuerungsarten im Vergleich Tonfrequenzsteuerung 4 unabhängige Kanäle zum Schalten der Beleuchtung Kontinuierliche Statusabfrage aller Schaltstellen, Zykluszeit ca. 10 min Schnelles lokalisieren von Kabelunterbrechungen Gesamte Betriebsführung durch Abt. Stadtbeleuchtung abgedeckt Bisweilen aufwendige Fehlersuche Kein Datenerhalt bei Energieausfall SMS-Steuerung 8 unabhängige Kanäle zum schalten der Beleuchtung Meldung an Zentrale bei Fehler- Ereignissen Parametrierung per SMS oder USB-Interface Einzel- und Gruppensteuerung von Lichtpunkten möglich Große Vielfalt möglicher Szenarien (Tages-, Wochenbrennkalender) Laufende Kosten für SMS

18 Vorteile der Zentralsteuerung Hohe Flexibilität bei der Anpassung der Beleuchtung an aktuelle Gegebenheiten (Wetter, Events, Wartung) Hohe Zuverlässigkeit Verkürzung der Wartungs- und Reparaturzeiten Programmierbarkeit von Beleuchtungsszenarien Statusinformationen in Echtzeit verfügbar Umfassende Protokollierung des Steuerprozesses

19 Modellprojekt intelligentes Stadtlicht - Leipzig Innenstadtring Abb.: Abb.: Planungsbereich Stadtring

20 Verkehrsabhängige Steuerung nach Nutzerströmen Abb.: Intelligente Beleuchtungsteuerung Situation 20:00 Uhr / Uhr / 02.00Uhr

21 Modellprojekt intelligentes Stadtlicht - Leipzig EVG Schaltschrank mit TF-Steuergerät (GeoSys) Dali Empfänger/ Konverter (GeoSys) 230V Halbnacht-Ader Steuerader Steuerader Steuerader 5x16mm² 4x16/2,5mm² 4x25mm²

22 Verkehrsabhängige Steuerung Bundesstraße 2 4- spurige Bundesstraße ca. 4, 5 Km 190 Stück Mastansatzleuchte 150 Watt Reduzierung in drei Stufen 1. Stufe 80 % 2. Stufe 60 % 3. Stufe 40 % Energieeinsparung 25 %

23 HTWK - Wissenschaftler testen Bausteine einer intelligenten Straßenbeleuchtung in der Wolfgang-Heinze-Straße Sensoren zu Erkennung Straßenbahn, Bus oder Fußgänger im Erfassungsbereich etwa an einer Haltestelle außerdem erkennen von Regen, Nässe oder Schnee Verarbeitung der Daten von einem Steuerungssystem. Das System generiert selbstständig die nötige Beleuchtungsstärke und Lichtfarbe passt sie automatisch an Dabei kommunizieren Leuchten und Sensoren miteinander, etwa via WLAN und Powerline Communications (PLC) Datenübertragung über das Stromnetz Nutzung der vorhandene Stromverkabelung als Kommunikationsinfrastruktur mit PLC Simulation der Beleuchtung in der Leipziger Wolfgang-Heinze-Straße. Foto: evermind GmbH Forschungsprojekt HTWK Leipzig TU Berlin CARALUX Led und Neontechnik GmbH evermind GmbH

24 Stadtgestaltung Beleuchtungsprojekt Richard-Wagner-Platz Technische Daten Altanlage Leuchte SGS Watt Altstadtleuchte DSXT 80 Anschlussleistung 4,8 KW Energieverbrauch KWh Technische Daten Neuanlage Lichtstele HIT-CE 70 Watt Altstadtleuchte LED 22 Watt Anschlussleistung 0,9 KW Energieverbrauch KWh C Copyright: Stadt Leipzig, Michael MoserCopyright

25 Copyright: Stadt Leipzig, Michael Moser

26 Copyright: Stadt Leipzig, Michael Moser

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Verkehrs- und Tiefbauamt Abteilung Stadtbeleuchtung 04092 Leipzig Tel.

28 Verkehrs- und Tiefbauamt Abteilung Stadtbeleuchtung Leipzig Tel.: Fax.:

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