Effizienztechnologien zur Beleuchtung im öffentlichen Raum und in der Industrie - ökonomische und ökologische Bewertung

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1 Effizienztechnologien zur Beleuchtung im öffentlichen Raum und in der Industrie - ökonomische und ökologische Bewertung Referent: Günther Volz Beratender Ingenieur VBI VDI VDE LiTG Landessprecher des VDE-Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik B.W. Ingenieur-Büro für Elektrotechnik + Lichttechnik Im Letten 26 D Ehningen Tel Mail: pl@n-volz.de Günther Volz Inhaltsübersicht: Effizienztechnologien für die energetische Modernisierung der Beleuchtung - von der Entladungslampe bis zur LED Ausgeführte Projekte, Hinweise aus der Praxis zur Systemauswahl Vergleich der Lebenszykluskosten der verfügbaren Technologien Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen und Einsparpotentiale durch Modernisierung Einflussgrößen der einzelnen Lichtkomponenten auf den Energiebedarf der Beleuchtung Lichtmanagement, Steuer- und Regelungstechnik zur Anpassung an den Bedarf 2 1

2 Einflussgrössen auf Leistungs- und Energiebedarf einer Beleuchtungsanlage Lux h Komponenten: Lichtsensor Tageslichtnutzung Beleuchtungsstärke und Gütekriterien lt. DIN 5035/EN Nutzungsstunden Steuerung Vorschaltgerät,Trafo Lampe Leuchte Raum Besseres Licht... Elektr. Strom Lichtstrom mit weniger Strom Verluste: Wärme, Magnet. Feld Wärme, IR - und UV - Anteile Transmissions-, Absorptions- u. Reflexions- Verluste Ungünst. Reflexionen, Raumindex, Lichtstromverluste 3 230V VG L0 Lichtausbeute von Lampen: Lichtstrom der Lampe = L1 [Φ LP ] Leistungsbedarf von Lampe+Vorschaltgerät = L0 (η = L1 / L0) Φ LP = L1 (Restliche Energie= nicht sichtbares Licht und Wärme) Leuchtenwirkungsgrad: η LB = L2 / L1 Lichtstrom der Lampe = L1 Aus der Leuchte austretender Lichtstrom = L2 L2 4 2

3 26 mm 16 mm Hohe Effizienz 5 cm kürzer! 16 mm Hoher Output 5 cm kürzer! Lampen Quelle: FGL 5 Lampen 6 3

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5 ~ 2011: 100 lm/w? 2010: lm/w LED - 9 Praxisbeispiel: Beleuchtungs-Sanierung Gottlieb Daimler Schule Landkreis Böblingen Bestand: 2 Bänder 2 x 58W + 1 Band 1 x 58 W LL 10 5

6 Austausch-Leuchten für Schulsanierung Tafelbeleuchtung Bilder: RIDI Raumbeleuchtung 11 Neu: Effiziente Leuchten 3 Bänder 2 x 35 W LL Tafelbeleuchtung 1 x 35 W mit Tageslicht- und Präsenzsteuerung P syst = 78 W Leistungsreduzierung ca. 45% Energieeinsparung ca. 65%! 12 6

7 El. Betriebsgeräte, Licht-Steuerung und - Regelung 13 Neue EVG-Familie (Elektronische Vorschaltgeräte): Ermöglichen den Betrieb von Leuchtstofflampen unterschiedlicher Leistung / gleicher Länge in einem Leuchtentyp Eingang 230 V - 50 Hz Signal-Eingang über Sensor, manuell oder Ausgang ca. 50 khz, konstante Leistung auch bei Über- oder Unterspannung, Option: dimmbar Bild: Osram 14 7

8 Präsenzmelder Passiv-Infrarot-Prinzip Deckenmontage 360 quadratischer Erfassungsbereich Tageslichtmessung, einstellbare Nachlaufzeit Licht und Nachlaufzeit Präsenz 15 Rechenbeispiel Nach DIN V

9 Übersicht zum Rechenbeispiel: Übersicht zum Rechenbeispiel El. Anschlussleistung pro Raum = Zone Spez. elektrischer Anschlusswert Gesamtenergie kwh/a Büro 1: manuelle Schaltung Zonen / Varianten: Büro 2: Präsenzschaltung 6 55 W = 330 W Grundfläche je Raum: m² [W/m²] Büro 3: Präsenzschaltung + Tageslichtsteuerung 328,87 276,63 201,86 Anforderungswert kwh/a 441,89 Betriebsstunden/a gem. Nutz.profil Teil 10 Effekt. Betriebszeit Vollbetriebsstunden Spezif. Energiebedarf kwh/a m² 2543 h bei Tag h bei Nacht = 2750 h 997 h 839 h 612 h 10,93 9,19 6,71 17 Austauschvarianten für Hallenstrahler mit Quecksilberdampflampen: Bild:Fa. Arnold H.-P. Flächenleuchten mit stabförm. LL 4-flammig (oder mehrflammig) mit Hochleistungsreflektoren für Höhen bis 8 (10) m Vorteile - wenn Tageslicht verfügbar: - tageslichtabhängig dimmbar - gut steuerbar, auch präsenzabhängig, - hohe Lampenlebensdauer, geringe laufende Betriebskosten Kompakte Leuchten (wie obige Form) mit 1 x Halogenmetalldampflampe, auch für sehr hohe Hallen Vorteile: Effizienz bei Vollast gleich wie LL, geringere Investitionskosten Nachteile: Startverhalten langsamer Hochlauf, geringere Lampen-Lebensdauer 18 9

10 Leuchten 4-flammig Praxisbeispiel: Mehrzweckhalle Schorndorf Stufe 1: 300 Lux Schulsport Stufe 2: 600 Lux - Wettkämpfe 19 Dimmbetrieb tageslichtabhängig und für Mehrzwecknutzung Leuchten 4-flammig 20 10

11 Schnellrestaurant-Kette Modernisierung Hoher Energieverbrauch durch Niedervolthalogenlampen 30 W - 50 W 21 Schnellrestaurantkette - Modernisierung Lösungsvarianten LED-Leuchten 13 W als Austausch BNW: IBL Lighting 22 11

12 Nach der Modernisierung: Kombination aus effizienten LED 10 W und Metallhalogendampflampen 25/35 W 23 Ausgeführtes LED-Projekt: Kindermuseum im Alten Schloss 24 12

13 Projektbericht Trier Neueste Lichttechnik für die älteste Stadt Deutschlands: Lichttechnische Modernisierung im Bestand Schulzentrum Mäusheckerweg im Rahmen der LED-Leitmarktinitiative des BMBF Bundesministeriums für Bildung und Forschung "Kommunen in neuem Licht" Porta Nigra - das Tor zu mehr Energieeffizienz Klassenzimmer: mit LED für Grundbeleuchtung und Tafelbeleuchtung, unterschiedliche Lichtstimmungen möglich, die auch von den Schülern ausgewählt und jeweiligen Aktivitäten angepasst werden können. Bild: Zumtobel Wichtiger Lösungsansatz Sanierungsfreundlichkeit : Vermeidung von Nebenarbeiten wie Decken-, Maler- und Putzarbeiten, Optimierung des Aufwands für Elektroinstallation 13

14 Zielwert: 2,5-3 W/m² 100 lx Leistung: Reduzierung auf 50 % Energieverbrauch: Reduzierung auf 25 % 27 Strassenbeleuchtung: Praxisbeispiele realisiert in Tübingen, Empfingen, Königsfeld, Glatten, Dornstetten, Mötzingen, Neustetten, Mühlheim/Donau, usw. Gärtringen u.v.a., 28 14

15 Praxis-Beispiel Energiekonzepte : Bestand: Pilzleuchten und Aufsatzleuchten Höhe: ca. 4,5 m Varianten mit HQL 2 x 80W Austauschleuchten: Einsparung: Fabr. abc NAV-T 1x 50W oder 1x35 W HIT % ( 74 ) Fabrikate def NAV-T 1 x 50 W oder 1x35 W HIT oder 35 W HIE 59 (43) Systemleistungen [W] 29 Dornstetten Sanierung 2010 LED 30 W - P sys gemessen ca. 35 W Leistungsreduzierung durch 230 V für LPH 4-6 m 30 15

16 NAV 1x50W (auf Basis Leuchte SR50, Masthöhe 6m): E m [lux] E min [lux] Gleichmäßigkeit 5,96 1,26 0,211 LED Modul (auf Basis Leuchte LSL 30, Masthöhe 6m): E m [lux] E min [lux] Gleichmäßigkeit 6,17 1,08 0, Vergleich der Lebenszykluskosten verschiedener Leuchtentypen an einer Nebenstraße, Straßenbreite: 6,5 m Mastabstand: 34 m Lichtpunkthöhe: 6 m Gesamtkosten über 30 Jahre pro Leuchte [ ] % 1x 80W HQL Bestand 78 % 77 % 1x 50W NAV-T 1x 35W HIT Legende anteil. Investitionskosten [ ] Wartungskosten [ ] Lampenkosten [ ] Energiekosten [ ] 81 % 1x 50W NAV-E 85 % 1x 32W LED 32 16

17 Vergleich der Lebenszykluskosten verschiedener Leuchtentypen Nebenstraße, Breite 6,5 m LED-Leuchte mit Leistungsreduzierung Mastabstand: 34 m Lichtpunkthöhe: 6 m 100 % Gesamtkosten über 30 Jahre pro Leuchte [ ] x 80W HQL Bestand 78 % 77 % 1x 50W NAV-T 1x 35W HIT Legende anteil. Investitionskosten [ ] Wartungskosten [ ] Lampenkosten [ ] Energiekosten [ ] 1x 50W NAV-E 81 % 76 % 1x 32W LED 33 Vielen Dank für Ihr Interesse!? Ihr Referent: Günther Volz Beratender Ingenieur Telefon Mail: volz@fitlicht.de Günther Volz 34 17

18 Einladung Interessiert Sie Energieeffizienz in der Elektrotechnik? Dann besuchen Sie bitte auch: Termine: Dienstag, 15. März :00 Böblingen Kongresshalle: Handlungsfelder für eine nachhaltige Entwicklung der Automation Donnerstag, 24. März :00 Messe Stuttgart eltefa VDE Baden- Württemberg und Bayern Strategien für die Märkte der Zukunft der Süden führt in Zukunftstechnologien Anmeldung bei: Günther Volz - Telefon pl@n-volz.de Landessprecher des VDE-Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik B.W