Effiziente Strassenbeleuchtung

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Helene Holtzer
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KliBA Effiziente Strassenbeleuchtung Theorie + Praxis aus der Sicht eines Planers Referent: Günther Volz Beratender Ingenieur für Elektrotechnik + technik Landessprecher Baden Württemberg des VDE

1 KliBA Effiziente Strassenbeleuchtung Theorie + Praxis aus der Sicht eines Planers Referent: Günther Volz Beratender Ingenieur für Elektrotechnik + technik Landessprecher Baden Württemberg des VDE VERBAND ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK e.v. e mail: pl@n volz.de planung.de 1 Inhaltsübersicht: Einflüsse von Komponenten der Straßenbeleuchtung auf den Energiebedarf Grundlagen der energetischen Bewertung ausbeute von Lampen lenkung und Wirkungsgrad von Leuchten Potentiale der Energieeinsparung bei der Sanierung Bewertung von Lebenszykluskosten der Straßenbeleuchtung Umfassende Vergleiche der Effizienz von Lampen und Leuchten in der Straßenbeleuchtung für unterschiedliche Sanierungsalternativen Steuerung der Straßenbeleuchtung und Leistungsreduzierung Umrüstsätze für Lösungen ohne Leuchtentausch Innovationen bei Außenleuchten 2

2 Bestandteile der Strassenbeleuchtung - Einfluss auf Energiebedarf: Vorschaltgeräte Lampe Leuchte = Gehäuse für Lampe, Fassungen, Vorschaltgeräte sensor, Dämm.Schalt. Output : Beleuchtungsstärke bzw. Leuchtdichte auf der Strasse Input : El. Energie Steuerung, Leistungsreduzierung 3 4

3 Φ LP = leistung Gelbes LED Quecksilberdampflampe *** *** Verbot durch EU-RL 6

4 Detail Vergleich der Systemlichtausbeute Zurück > 7 ~100 Details: > 8

sichtbares und Wärme) Leuchtenwirkungsgrad: η LB = L2 / L1 strom der Lampe = L1

5 230V VG ausbeute von Lampen: strom der Lampe = L1 [Φ LP ] (η = L1 / L0) Leistungsbedarf von Lampe und Vorschaltgerät = L0 Φ LP (Restliche Energie= nicht sichtbares und Wärme) Leuchtenwirkungsgrad: η LB = L2 / L1 strom der Lampe = L1 Aus der Leuchte austretender strom = L2 9 DIN EN Straßenbeleuchtung Energieverbrauch 10

Planung + Betrieb 11 Vergleich bei Leuchtentausch: Pilzleuchte gegen Kofferleuchte Kriterien und Beurteilung: Bestand Lampenarten Quecksilberdampflampe Natriumdampfhochdrucklampe

6 Planung + Betrieb 11 Vergleich bei Leuchtentausch: Pilzleuchte gegen Kofferleuchte Kriterien und Beurteilung: Bestand Lampenarten Quecksilberdampflampe Natriumdampfhochdrucklampe Halogenmetalldampflampe LED Lampen: System-ausbeute [Lumen/Watt] ~ ~ 80 vergleichbare Systemleistung mit Vorschaltgeräten [Watt] und strom [Lumen] 1) Energiekosten/Jahr [ ] bei ~ h/a und 0,15 /kwh 2 x x x x x 1,5 = 60 ~ ,90 41,46 34,97 29,97 Farbwiedergabequalität ~ ~ 80 Neu- und Ersatzkosten der Lampen pro Leuchte [ ] 2 x 5 1 x 15 1 x x 18 = 630 Lampenlebensdauer [h] ) Lampenkosten pro Jahr ca. [ ] 2,22 3,12 13 ~ 42 Leuchten: Leuchteneinzelpreis [ ] ) Leuchtenkosten pro Jahr ca. [ ] bei ca. 30 Jahre Lebensdauer 9,50 8,33 10,50 9,-- 4) Wartungskosten pro Jahr ca. [ ] 3.- 2,50 2, Bemerkungen EVG-Lebensdauer? Elektronik- Lebensdauer? Umgelegt pro Jahr ca. [ ] Kostenrelation 100 % 36 % 40 % 59 % 12

7 Jährl. Anteile an den Lebenszykluskosten für Effizienztechnologien in der Strassenbeleuchtung für einfache Zweckleuchten alt ~ 60% 13 (nur als) Beispiel einer Bewertung: Anmerkung: alle HST-Lampen in Doppelbrenner -Ausführung Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m) Leuchtentyp Abbildung Lampentyp und Nennleistung Systemleistung in W Leistungsbedarf Gesamt- strom [Lumen) ausbeute Lampen [Lumen / W] erzielte mittlere Beleucht.stärke [lux] minimale Beleucht.stärke [lux] Norm erfüllt? Anlagen-Ausbeute [lux /W] * 1000 Effizienz-Rangfolge Bemerkungen zu Lampenlebensdauer und farbe 1.1 Hellux LBR 300/42 2x T26 18W 42 bei EVG 51% < 1 nein ca h weißes 2.1 Philips Koffer² 70 CPO 45W 50 60% ja ca h warmweißes 2.2 Philips Koffer² 70 HST 50W 59 71% ja ca h gelbliches 3.1 Bega 8269 HIT 70W % nein ca h weißes 3.2 Bega 8252 TC-D 2x26W 62 75% nein ca h warmweißes 14

8 (nur als) Beispiel einer Bewertung: Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m) Leuchtentyp Abbildung Lampentyp und Nennleistung Systemleistung in W Leistungsbedarf Gesamt- strom [Lumen) ausbeute Lampen [Lumen / W] erzielte mittlere Beleucht.stärke [lux] minimale Beleucht.stärke [lux] Norm erfüllt? Anlagen-Ausbeute [lux /W] * 1000 Effizienz-Rangfolge Bemerkungen zu Lampenlebensdauer und farbe 4.1 Bega 9055 HST 1x50W 59 71% nein ca h gelbliches 4.2 Bega 9055 HIT 1x70W % ja ca h weißes 4.3 Bega 9050 TC-TEL 1x32W 35 42% nein ca h warmweißes 5.1 Hess Sera (10% geneigt) HST 1x50W 59 71% ja ca h gelbliches 5.2 Hess Sera (10% geneigt) CPO 1x45W 50 60% ja ca h warmweißes 15 Technische Angaben Ergebnis (Abstand 30m) Leuchtentyp Abbildung Lampentyp und Nennleistung Systemleistung in W Leistungsbedarf Gesamt- strom [Lumen) ausbeute Lampen [Lumen / W] erzielte mittlere Beleucht.stärke [lux] minimale Beleucht.stärke [lux] Norm erfüllt? Anlagen-Ausbeute [lux /W] * 1000 Effizienz-Rangfolge Bemerkungen zu Lampenlebensdauer und farbe 6.1 Siteco SR 50 TC-L 2x24W 54 65% <1 nein ca h warmweißes 6.2 Siteco SR 50 HST 1x50W 59 71% ja ca h gelbliches 7.1 Trilux Lumega 700 HST 1x50W 59 71% ja ca h gelbliches 16

9 Energiebedarfsvergleich der Leuchten im Bestand gegenüber Austauschtypen Gruppe: B Kategorie: Betriebsstunden: 4000h/J Strompreis: 0,20 /kwh EnergieMix: 348 g/kwh Systemleistung Menge Bestandsleuchten AEG (Minikoffer) [W] [STK] 459 [kwh] [kwh] [ ] ,00 [ ] [t] 1.990,3 [t] SIEMENS (5 NA 341) HQL 1x80W ,00 52,0 SIEMENS (5 NA 583) , , , ,7 Austauschstypen Variante 2 Trilux Lumega 700 Abbildungen Bestückung Energiebedarf in 35 Jahre Energiekosten in 35 Jahre CO2- Erzeugung in 35 Jahr CO2 - Einsparungen Cosmo 1x45W , , ,1 Variante 3 Siteco SR 50 NaH 1x50W , , ,4 Variante 4 Vulkan 5150 NaH 1x50W , , ,4 Variante 5 Bega 9055 NaH 1x50W , , ,4 17 Energiebedarfsvergleich der Leuchten im Bestand gegenüber Austauschtypen Gruppe: M Kategorie: 10 Betriebsstunden: 4000h/J Strompreis: 0,20 /kwh EnergieMix: 348 g/kwh Systemleistung Menge Bestandsleuchten AEG die Breite [W] [STK] 33 [kwh] [kwh] [ ] ,00 [ ] [t] 189,7 AEG Stufenleuchte HQL 2x50W , ,4 Hellux QMF , ,5 Novalux NLA ,00 482, , ,5 Austauschstypen Variante 2 Philips Koffer² 70 Abbildungen Bestückung Energiebedarf in 35 Jahre Energiekosten in 35 Jahre Energieeinsparungen Energiekosteneinsparungen Energieeinsparungen Energiekosteneinsparungen CO2- Erzeugung in 35 Jahr CO2 - Einsparungen Cosmo 1x45W , , , ,0 [t] Variante 3 Siteco SR 50 NaH 1x 50W , , , ,8 Variante 4 Hess Millenio LED 2x 39W , , , ,0 18

10 Steuerung + Leistungsreduzierung Betriebsart 1: ca h/jahr Vollbetriebszeit elektr. Leistung Betriebsart 2: ca h/jahr Vollbetriebszeit = 25% Einsparung Betriebsart 1 100% 66% 50% Einsparung Betriebsart 2 ca. 11 Std/Tag Zeit 19 Erforderliche Schritte für Energieeinsparung durch Steuerungsmanagement + Leistungsreduzierung: - Untersuchung des Kabel- und Leitungsnetzes im Bestand (Adernzahl/Querschnitte für Steuerungen) - Untersuchung Leuchtentypen auf Nachrüstbarkeit mit Leistungsreduzierbausteinen - Einsatz neuer Übertragungstechniken (Funk, Powerline bei fehlenden Voraussetzungen im Netz) Nachrüstungen sind förderfähig! 20

Leistungsreduzierung und Steuerung ganznächtiger/halbnächtiger Betrieb: - mit Relais, zur Ansteuerung über erforderlichen Steuerdraht oder - eingebautes Zeitrelais pro Leuchte, welches sich am

11 Leistungsreduzierung und Steuerung ganznächtiger/halbnächtiger Betrieb: - mit Relais, zur Ansteuerung über erforderlichen Steuerdraht oder - eingebautes Zeitrelais pro Leuchte, welches sich am theoretischen Mitternachtszeitpunkt orientiert (aufgrund des erstmaligen Ein- und Ausschaltzeitpunkts). - Umschaltbare EVGs mit "Stepp-Dimm" Leistungsreduzierung auf Leistungswert der nächstniedrigen Lampen-Wattage ergibt ca. 50 % stromreduzierung Umrüstsätze von HQL- auf Natriumdampfhochdrucklampen: - Vorschaltgerät für Quecksilberdampflampe kann bleiben, zusätzliche Impedanz mit Zündgerät wird eingebaut 21 Umrüstsätze? 22

12 Umrüstsatz für Glocke mit HIT 35 W Bild: GBS - Albstadt 23 Pollerleuchte für Wegbeleuchtung 24

13 Innovationen mit LED: optimierte verteilung für große Abstände bei Pollerleuchten... Bild: HESS 25 Viel Erfolg bei Ihrer Modernisierung wünscht Ihnen: Günther Volz Beratender Ingenieur VBI VDI VDE Ingenieurbüro für Elektrotechnik technik Fördertechnik Im Letten Ehningen NL: Tübingen Telefon e mail: pl@n volz.de planung.de 26

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