unternehmen:bildung Vertiefung: Optimierung von Beleuchtungssystemen Einsparpotenzial - Wirtschaftlichkeit

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1 Vertiefung: Einsparpotenzial - Wirtschaftlichkeit e2 Ingenieurgesellschaft mbh, Bremen

2 Dipl.-Ing. Jörg Dittmer e2 Ingenieurgesellschaft mbh für Elektrotechnik und Energieeffizienz - Rigaer Str. 1 - Bremen Planung und Projektierung elektrotechnischer Anlagen, Gebäudeleittechnik und Automatisierungstechnik Energieberatung für den Mittelstand Energieberatung für Gebäude und Anlagen Energiemonitoringsysteme, Energiemanagementsysteme Lichtplanung, Lichtberechnungen, Lichtsteuerungen energieeffiziente LED-Beleuchtung Analyse und Optimierung bestehender Beleuchtungsanlagen Datennetzwerktechnik und Telekommunikation

3 AGENDA -> Vertiefung: Energieeffiziente Lichtlösungen mit LED Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch bedarfsgerechte Steuerung und Regelung Beispiele unterschiedlicher Nutzung

4 Energieeffiziente Lichtlösungen mit LED: Die Energieeffizienz ist gemäß Energieeffizienz-Richtlinie 2012/27/EU das Verhältnis von Ertrag an Leistung, Dienstleistungen, Waren oder Energie zu Energieeinsatz. Unter Energieeffizienz wird somit also die rationellere Verwendung von Energie verstanden. Quelle: Seite Energieeffizienz. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 4. November 2017, 08:32 UTC. URL: (Abgerufen: 13. November 2017, 08:10 UTC)

5 .rationellere Verwendung von Energie : rationell: durchdacht planvoll ökonomisch ökologisch CO

6 .rationellere Verwendung von Energie : Energie = Leistung [W ] x Zeit [s ] grundsätzlich 2 Hebel, um Energie rationeller zu verwenden: Leistungsreduktion: weniger Watt Laufzeitreduktion: weniger Zeit => Verbraucher bedarfsgerecht aktivieren

7 Leistungsreduktion [Watt ] durch LED-Einsatz: Primäres Ziel einer Beleuchtungsanlage im Unternehmen: mindestens normgerechte Beleuchtungsstärke [Lux ] am Arbeitsplatz Beleuchtungsstärke [Lux ] = Lichtstrom / Fläche [Lumen/m²]

8 Foto s e2 unternehmen:bildung Vergleich Leuchten-Lichtströme: Aktuelle LED-Werte aus der Praxis 2017 Philips Lighting

9 Vergleich Leuchten-Lichtströme: Aktuelle LED-Werte aus der Praxis 2017 Foto e2 Bild durch Eigentümer autorisiert Philips Lighting

12 Vergleich Leuchten-Lichtströme: Aktuelle LED-Werte aus der Praxis 2017 Foto e2 Bild durch Eigentümer autorisiert

13 Fazit Leuchten-Lichtströme: Der spezifische Leuchten-Lichtstrom ist bei aktuellen LED-Leuchten durchgängig wesentlich höher als bei vergleichbaren konventionellen Leuchten. Es können somit bei LED Leuchten mit geringerer Leistungsaufnahme (P) zum Einsatz kommen. Der Austausch von Bestandsleuchten gegen LED spart grundsätzlich Energie. Bei Neuinstallationen ist der Einsatz von LED-Leuchten nahezu immer ökonomisch und ökologisch

14 Leistungsreduktion [Watt ] durch LED-Einsatz: Primäres Ziel einer Beleuchtungsanlage im Unternehmen: mindestens normgerechte Beleuchtungsstärke [Lux ] am Arbeitsplatz Beleuchtungsstärke [Lux ] = Lichtstrom / Fläche [Lumen/m²]

15 Beleuchtungsstärke [Lux ] = Lichtstrom / Fläche [Lumen/m²] Fläche = Arbeitsfläche Rationell und effizient ist, wenn der Leuchten-Lichtstrom möglichst auch auf die Arbeitsfläche fällt

16 Lichtverteilungskurven: Abb.: Quelle Bremer Energiekonsens GmbH Abb.: Quelle Bremer Energiekonsens GmbH Die Lichtverteilungskurven von LED-Leuchten lassen sich besser und mit wesentlich geringerem Aufwand bedarfsgerecht modellieren. Somit können Flächen effizienter beleuchtet werden

17 Abb. e2, Dialux-Berechnung Abb. e2, Dialux-Berechnung unternehmen:bildung Lichtverteilungskurven Beispiel Regallager: Konventionelle Leuchtstofflampen- Beleuchtung mit symmetrischer Lichtverteilung Foto e2 Bild durch Eigentümer autorisiert LED-Lichtband mit doppeltasymmetrischer Lichtverteilung speziell für Regalgänge

19 Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch bedarfsgerechte Steuerung und Regelung: 1. LED-Beleuchtung lässt sich unverzögert ausund einschalten. 2. LED lässt sich stufenlos dimmen. => Gute Voraussetzungen für Steuerung und/oder Regelung

20 Exkurs Dimmung von LED-Leuchten Voraussetzungen: 1. LED-Leuchte verfügt über dimmbares Vorschaltgerät mit Schnittstelle für ein Stellsignal. 2. Kommunikationsweg für das Stellsignal muss vorhanden sein:. - drahtgebunden, i.d.r. werden zwei zusätzliche Adern oder eine getrennte zusätzliche Steuerleitung benötigt - per Funk

21 Exkurs Dimmung von LED-Leuchten Dimmbare Vorschaltgeräte - Stellsignale und Protokolle: 1-10 Volt-Stellsignal; grundsätzlich drahtgebunden, alle an einer Signalleitung angeschlossenen Leuchten erhalten dasselbe Stellsignal DALI Digital Adressable Lighting Interface; Bussystem; je nach Systemausbau können einzelne Leuchten über den Bus gezielt angesprochen und mit eigenem Sollwert versorgt werden; günstige Komponenten erlauben oft nur einen Broadcast-Betrieb, d.h. alle angesprochenen Leuchten erhalten denselben Sollwert, dafür ist aber i.d.r. keine Programmierung erforderlich; DALI ist mittlerweile weit verbreitet und mit geringem Mehrpreis pro Leuchte zu erhalten

22 Exkurs Dimmung von LED-Leuchten Verbreitete Stellsignale und Protokolle (Fortsetzung): DMX Digital MultipleX Bussystem mit weiter Verbreitung in der Bühnen- und Veranstaltungstechnik, erlaubt z.b. auch neben der Vorgabe von Helligkeitssollwerten auch die Einstellung von Lichtfarben (RGB). Drahtlose Netzwerke u.a.: - Bluetooth - ZigBee - WLAN / Wi-Fi mit den gerade in raueren Umgebungen bekannten Reichweiten-Problemen und Störanfälligkeiten

23 Exkurs Steuerung - Regelung Steuerung: Steuerkette Regelung : Regelkreis mit Soll-Ist-Vergleich

24 Exkurs Steuerung - Regelung Beispiel Lichtsteuerung: Beleuchtungsaktivierung über Zeitschaltuhr Beispiel Lichtregelung: Tageslichtabhängige Dimmung von Leuchten für eine konstante Raum-Beleuchtungsstärke

25 Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch bedarfsgerechte Steuerung und Regelung: Schalt-Maßnahmen zur reinen Laufzeitreduzierung Faktor t: Einsatz von Bewegungsmeldern z.b. in Durchgangsbereichen, Fluren, Treppenhäusern, WC-Anlagen, für Freiflächen; aus Sicherheitsgründen eher nicht in Produktionsbereichen; Einsatz von Zeitschaltuhren im Außenbereich, aber z.b. auch zur Abschaltung der Beleuchtung im Arbeitsbereich während der Pausenzeiten; Einsatz von Dämmerungsschaltern auch in Kaskade mit Zeitschaltuhr, z.b. für Freiflächen, Innenbereiche mit sehr gutem Tageslichteinfall (s.a. Tageslichtquotient D Daylight-Factor)

26 Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch bedarfsgerechte Steuerung und Regelung: Maßnahmen zur Leistungs- und Laufzeitreduzierung Faktoren P und t: Tageslichtabhängige Beleuchtungsstärke-Regelung in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Tageslichtes wird die Beleuchtungsanlage so gedimmt (P), dass sich eine konstante Beleuchtungsstärke einstellt, ggf. erfolgt bei genügendem Tageslicht eine Komplettabschaltung (t); Umsetzung üblicherweise mit DALI-kompatibler Sensorik. Gut geeignet z.b. für Hallen mit nutzbarem Tageslichteinfall

27 Verbesserung der Wirtschaftlichkeit durch bedarfsgerechte Steuerung und Regelung: Maßnahmen zur Leistungs- und Laufzeitreduzierung Faktoren P und t: Präsenz- und tageslichtabhängige Lichtregelung: Eine Kombination aus Bewegungsmelder und Tageslichtsensor regelt die Beleuchtungsanlage. Die Beleuchtung wird nur bei Raumnutzung aktiviert (t) und dann in Abhängigkeit des Tageslichteinfalls gedimmt (P). Gut einsetzbar in Büros. Stehleuchten gibt es z.b. als Komplettsysteme mit integrierten Präsenz- und Tageslichtsensoren. Auch für Lagerbereiche ergeben sich oft sehr wirtschaftliche Anwendungen, gerade bei Neuinstallationen

29 Kennzahlen zur Beurteilung von Anlageneffizienz: Spezifischer Energieverbrauch Light Energy Numeric Indicator Licht-Energieverbrauch p.a. LENI = (kwh/m² pro Jahr) DIN EN Nutzfläche Vergleich von Nutzflächen und/oder Beleuchtungssystemen Vergleich von Steuerungsvarianten (Faktor t) Ermöglicht keine direkte Beurteilung der Beleuchtungsqualität

30 (Weitere) Kennzahlen zur Beurteilung von Anlageneffizienz: Spezifischer Anschlusswert von Beleuchtungsanlagen Anschlussleistung P1 Fläche = (W/m²) Nutzfläche Anschlussleistung x 100 Lux P2 Fläche = Nutzfläche x Beleuchtungsstärke (W/m² je 100 Lux) Echter Vergleich von Lichtlösungen ( Lux ) mit P2 möglich Keine direkte Aussage über Auswirkungen von Lichtsteuerungen (Faktor t)

31 Beispiele aus der Praxis

32 Produktionshallenneubau 2015 Hallenhöhe ca. 5 m Foto e2, Bild durch Eigentümer autorisiert Einsatz von LED-Lichtbändern breitstrahlend Zeit- und außenlichtabhängige, sukzessive Abschaltung Amortisation der Mehrkosten für LED gegenüber Leuchtstofflampe bei ca Nutzungsstunden p.a. << 2 Jahre Spezifischer Anschlusswert: LL = 2,56 W/m²/ 100 Lux LED = 1,36 W/m²/ 100 Lux LED 18 = 0,75 W/m²/ 100 Lux

33 Abb. e2, Dialux-Berechnung unternehmen:bildung Fachbodenregallager Neubau: Einsatz von LED-Lichtbändern doppelt-asymmetrisch strahlend Realisation mit Leuchtstofflampe vergleichbar nicht möglich Foto e2; durch Eigentümer autorisiert Amortisation der Mehrkosten für LED gegenüber schlechter Lösung mit Leuchtstofflampe bei ca Nutzungsstunden p.a. << 2 Jahre

34 Flächenlager Bj Sanierung 2014/15 Hallenhöhe m Foto e2, durch Eigentümer autorisiert Spezifischer Anschlusswert: HME = 5,32 W/m²/ 100 Lux LED = 1,38 W/m²/ 100 Lux LED 18 = 0,70 W/m²/ 100 Lux Bestandsbeleuchtung mit 121 Reflektorleuchten 1xHME 400 W (Quecksilberdampf) Neue LED-Beleuchtung 56 LED- HighBay-Strahler je 220 W Amortisation bei Nutzungsstunden p.a. ca. 3 Jahre, ca. 40% mehr Beleuchtungsstärke Philips Lighting

35 Hochregallager-Neubau 2016 Beleuchtung mit DALI-dimmbaren LED-Lichtbändern, Lichtsensoren und Präsenzmelder in Lichtband-Segmenten integriert Amortisation bei Nutzungsstunden p.a. gegenüber Leuchtstofflampe << 3 Jahre insbesondere durch Laufzeitreduzierung und Dimmung Abb. e2, Dialux-Berechnung

36 Foto e2, durch Eigentümer autorisiert unternehmen:bildung Hochregallager-Neubau 2016 Philips Lighting Parametrierung mit Funk-Fernbedienung Sensorik im Lichtband integriert Nutzung über Bewegung erkannt, Beleuchtung tageslichtabhängig gedimmt Hinterer Bereich ohne Nutzung AUS

37 Vielen Dank! Weitere Informationen unter: