GÖTTINGEN UMWELTINNOVATIONSPROGRAMM BUNDESWETTBEWERB ENERGIEEFFIZIENTE STADTBELEUCHTUNG

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1 UMWELTINNOVATIONSPROGRAMM Rund ein Drittel der Straßenbeleuchtung in Deutschland ist mindestens 20 Jahre alt. Eine veraltete Technik verursacht unnötig hohe Energiekosten und ist sehr wartungsintensiv. Ineffiziente Quecksilberdampf-Hochdrucklampen und veraltete Leuchten sind noch häufig im Stadtbild zu finden. Das belastet die Haushalte der Kommunen und schadet dem Klima erheblich. In Deutschland werden für die Beleuchtung von Straßen, Plätzen und Brücken jedes Jahr drei bis vier Milliarden Kilowattstunden Strom verbraucht; soviel wie rund eine Million Haushalte benötigen. Dies führt zu einem Ausstoß des Treib hausgases Kohlendioxid (CO 2 ) von über zwei Millionen Tonnen pro Jahr. Quelle: istockphoto Bereits mit der heute verfügbaren Technik kann der CO 2 - Ausstoß halbiert und gleichzeitig die Licht qualität deutlich verbessert werden. Bislang werden jährlich nur rund drei Prozent der Straßenbeleuchtung in Deutschland erneuert. BUNDESWETTBEWERB ENERGIEEFFIZIENTE STADTBELEUCHTUNG Um auf die Möglichkeiten aufmerksam zu machen, wie Kommunen Energie einsparen und damit ihre Kosten langfristig senken können, hatten das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), die KfW Bankengruppe und das Umweltbundesamt (UBA) den Bundeswettbewerb Energieeffiziente Stadtbeleuchtung initiiert. Das dokumentierte Projekt errang einen Preis in diesem Wettbewerb und wurde mit finanziellen Mitteln aus dem Umweltinnovationsprogramm des BMU gefördert. Kriterien für eine Förderung waren eine sehr gute Energieeffizienz, Wirtschaftlichkeit sowie eine hohe Qualität der Beleuchtungstechnik. Als Projekt mit Leuchtturmcharakter soll es anderen Kommunen als Vorbild dienen. Weitere Informationen finden Sie auf der Internetseite des Bundeswettbewerbs Energieeffiziente Stadtbeleuchtung : Quelle: pixelio / Rainer Sturm 1

2 GÖTTINGEN STADT GÖTTINGEN NIEDERSACHSEN Die alte ineffiziente Beleuchtungsanlage im Nonnenstieg Quelle: E.ON Mitte AG Die Besiedelung des Stadtgebiets Göttingens geht bis in die Jungsteinzeit zurück. Erstmals urkundlich erwähnt wurde Göttingen im Jahr 953 n.chr. unter dem Namen Gutingi, damals noch ein Dorf. Die eigentliche Stadtgründung fand jedoch westlich dieses Dorfes im Leinetal statt wurde Göttingen Universitätsstadt und hat sich bis heute zu einer Hochschul- und Wissenschaftsstadt entwickelt. An der traditionsreichen Georg-August-Universität und zwei weiteren Hochschulen studieren rund Studierende. Sie stellen gut 20 % der Einwohner der Großstadt. Im Jahr 2010 hat die Stadt Göttingen ein Klimaschutzkonzept aufgestellt, mit dem Ziel bis zum Jahr 2020 die CO 2 -Emissionen um 40 % zu reduzieren. Ein Bestandteil unter vielen ist die energetische Sanierung der Stadtbeleuchtung, die in den nächsten Jahren vollständig umgesetzt werden soll. STRASSENBELEUCHTUNG Die veraltete Straßenbeleuchtung bestand überwiegend aus Pilzleuchten mit einer geringen Leuchteneffizienz, hohem Streulichtanteil nach oben und zur Seite und war mit ineffizienten Quecksilberdampflampen bestückt. Auf der Suche nach Standardlösungen für die Sanierung der Wohn- und Anliegerstraßen im gesamten Stadtgebiet wurden drei unterschiedliche Konzepte erarbeitet. Dabei wurde besonderer Wert auf ihre Energie- und CO 2 -Emissionsbilanz und die Wirtschaftlichkeit gelegt. Die drei Konzepte wurden in den Sanierungsprojekten der Straßen Königsstieg, Merkelstraße und Nonnenstieg realisiert. WICHTIGE KENNWERTE Lichtpunkte Straßenkilometer Alter der zu sanierenden Anlage Jährlicher Energieverbrauch für die Stadtleuchtung 365 km Jahre 6,2 Mio. kwh 2

3 PROJEKTBESCHREIBUNG - KÖNIGSSTIEG Bei der Modernisierung der Beleuchtung der Straße Königsstieg wurden 25 veraltete Pilzleuchten, die mit Quecksilberdampflampen bestückt waren, durch 12 neue technische Leuchten mit Metallhalogendampflampen ersetzt. Die breitstrahlende Spiegeloptik führte dazu, dass 13 Leuchten eingespart werden konnten. Die Entfernung zwischen den Masten erhöhte sich von 35 auf 70 m. Die gewählten Metallhalogendampflampen weisen eine wesentlich höhere Lichtausbeute und Lebensdauer auf. Ziel der Sanierungsmaßnahmen war es, die gleiche Beleuchtungsqualität zu erreichen wie vorher oder sie gegebenenfalls zu verbessern. Dieses Ziel konnte in einem Teilabschnitt nicht ganz erreicht werden. Die durchschnittliche Beleuchtungsstärke des Königsstiegs konnte im Vergleich zur Ausgangssituation erhöht werden. Da aber in einem Straßenabschnitt die Leuchten auf einer Seite angebracht sind auf der auch relativ hohe Bäume stehen, hat sich dort die der Beleuchtung verringert (große Masthöhe, große Distanz zwischen den Masten). Es wurden aber bereits verschiedene Lösungsansätze entwickelt, um die aktuelle Situation zu verbessern (beispielsweise eine Erhöhung der Lampenleistung). In den anderen Teilabschnitten hat sich das Beleuchtungsniveau deutlich erhöht. Alte Straßenbeleuchtung mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampen E.ON Mitte AG Quelle: Neue Straßenbeleuchtung mit Kompaktleuchtstofflampen Quelle: E.W. Kurth VORHER: Anzahl der Leuchtstellen: 25, je eine Lampe Lampe: Quecksilberdampflampe Leistung: 3,4 kw Brennstunden pro Jahr: h/a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = 0,1 Emax [lx] = 3,8 Emittel [lx] = 0,8 Emin / Emittel = 0,13 ungleichmäßig ausgeleuchtete Straßen niedriges durchschnittliches Beleuchtungsniveau NACHHER: Anzahl der Leuchtstellen: 12, je eine Lampe Lampe: Metallhalogendampflampe Leistung: 0,8 kw Brennstunden pro Jahr: h/a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = 0,1 Emax [lx] = 20,2 Emittel [lx] = 3,6 Emin / Emittel = 0,03 die der Ausleuchtung der Straßen hat in einem Teilabschnitt etwas abgenommen wesentlich höheres durchschnittliches Beleuchtungsniveau 3

4 PROJEKTBESCHREIBUNG - MERKELSTRASSE Die Straßen, u.a. die Merkelstraße, in denen die Straßenbeleuchtung saniert werden sollte, sind Wohnstraßen mit Durchgangs- und Anliegerverkehr. Die 45 bis 50 Jahre alte Straßenbeleuchtung bestand aus Pilzleuchten mit opaker Abdeckung und Quecksilberdampflampen (80 W und 125 W). Insgesamt wurden 180 Leuchten inkl. Masten demontiert und durch neue Pilzleuchten mit Spiegeloptik, glasklarer Abdeckung und hausseitiger Abschirmung ersetzt. Bestückt wurden diese mit je zwei Kompaktleuchtstofflampen (2 x 18 W). Die gewählte Pilzleuchte zählt zu den dekorativen Leuchten und ist eine preisgünstige, aber dennoch hochwertige Standardleuchte. Über ein Rundsteuersignal wird jeweils eine Lampe in der verkehrsärmeren Zeit (22:00 bis 05:30 Uhr) weggeschaltet. Dazu wurden 14 Einspeisestellen auf die neue Rundsteuertechnik umgerüstet. Die Beleuchtungsstärke hat im Vergleich zu der alten Beleuchtung abgenommen. Leuchtdichtemessungen haben ergeben, dass die Leuchtdichte gering ist, aber es keine vollständig dunklen Stellen gibt. Aufgrund der verringerten Blendwirkung der neuen Leuchten wird die Straße subjektiv als heller empfunden. Auch bei dieser Konzeptumsetzung wurden Lösungen erarbeitet, wie die Beleuchtungsstärke angehoben werden kann (ggf. Erhöhung der Lampenleistung). Alte Straßenbeleuchtung mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampen E.ON Mitte AG Quelle: Neue Straßenbeleuchtung mit Kompaktleuchtstofflampen Quelle: E.W. Kurth VORHER: Anzahl der Leuchtstellen: 180, je eine Lampe Lampe: Quecksilberdampflampe Leistung: 24,6 kw Brennstunden pro Jahr: h/ a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = 0,1 Emax [lx] = 5,2 Emittel [lx] = 0,9 Emin / Emittel = 0,11 ungleichmäßig ausgeleuchtete Straßen niedriges durchschnittliches Beleuchtungsniveau NACHHER: Anzahl der Leuchtstellen: 180, je zwei Lampen Lampe: Kompaktleuchtstofflampe Leistung: 6,8 kw Brennstunden pro Jahr: h/ a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = kein Wert gemessen Emax [lx] = 3,2 Emittel [lx] = 0,6 Emin / Emittel = kein Wert die der Ausleuchtung der Straßen hat abgenommen das Beleuchtungsniveau hat sich etwas verringert 4

5 PROJEKTBESCHREIBUNG - NONNENSTIEG Im Nonnenstieg, einer Wohnstraße mit Anlieger- und Durchgangsverkehr, wurden 15 Leuchten erneuert (inkl. Erdarbeiten und Mastaustausch). Die verwendeten modernen LED-Leuchten wurden mit einer Sensortechnik kombiniert, die jederzeit eine bedarfsgerechte Beleuchtung sicherstellt. Die Lampen (warmweiß, 30 W) dimmen im Ruhezustand automatisch auf 20 % herunter (an Straßeneinmündungen bzw. Kreuzungen auf 40 %). Sobald sich ein Verkehrsteilnehmer nähert, erhöhen die betroffene und die beiden nächsten Leuchten das Licht wieder auf 100 %, so dass sich die Helligkeit dem Verkehrsteilnehmer vorausbewegt. Das kommunizierende Sensorsystem wurde in Göttingen deutschlandweit zum ersten Mal eingesetzt. Die Beleuchtungssituation konnte im Nonnenstieg verbessert werden. Die mittlere Beleuchtungsstärke hat sich fast verdoppelt und die hat sich deutlich verbessert. Die Sensoren zeichnen ihre Schalttätigkeit auf, so kann die Steuerung analysiert und die Aktivität der Sensoren ggf. optimiert werden. Alte Straßenbeleuchtung mit Quecksilberdampf-Hochdrucklampen E.ON Mitte AG Quelle: Neue Straßenbeleuchtung mit Kompaktleuchtstofflampen Quelle: E.W. Kurth VORHER: Anzahl der Leuchtstellen: 15, je eine Lampe Lampe: Quecksilberdampflampe Leistung: 2 kw Brennstunden pro Jahr: h/ a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = 0,1 Emax [lx] = 6,6 Emittel [lx] = 1,1 Emin / Emittel = 0,09 ungleichmäßig ausgeleuchtete Straßen niedriges durchschnittliches Beleuchtungsniveau NACHHER: Anzahl der Leuchtstellen: 15, je eine Lampe Lampe: LED Leistung: 0,5 kw Brennstunden pro Jahr: h/ a Energieverbrauch: kwh / a Emin [lx] = 0,3 Emax [lx] = 6,3 Emittel [lx] = 2,0 Emin / Emittel = 0,15 die der Ausleuchtung der Straßen hat sich erhöht höheres durchschnittliches Beleuchtungsniveau 5

6 LEDs sind nun auch in den Leuchten im Nonnenstieg Quelle: Stadt Göttingen DURCHGEFÜHRTE MAßNAHMEN - INSGESAMT Neue Leuchten in der Leinestraße (vergleichbar zur Merkelstraße) Quelle: Stadt Göttingen Beleuchtungsmessung für drei Messfelder (drei Projekte) vor dem Umbau Demontage der insgesamt 220 Leuchten (inkl. Erdarbeiten und Mast) Montage von 207 Masten, Installation der neuen Mastaufsatzleuchten inkl. Leuchtmittel Einbau von drei Stromzählern drei Beleuchtungsmessungen nach dem Umbau ERGEBNISSE DER DREI KONZEPTE CO 2 -Einsparung: die neue Beleuchtung weist gegenüber der alten eine jährliche Energieeinsparung von kwh auf, was 54 t CO 2 (bei 596 g / kwh) entspricht. Energiekosten: reduzieren sich um Euro / a (bei 0,15 Euro / kwh). Elektrische Leistung: vermindert sich um 25,5 kw von 30,1 kw auf 4,7 kw. Ersatzteilkosten (diese ergeben sich aus den Wechselzyklen sowie den Kosten der Lampen und den sonstigen Komponenten, die ausgetauscht werden): reduzieren sich um 28 % (Projekt Königsstieg), 49 % (Projekt Merkelstraße) und 5 % (Projekt Nonnenstieg). Amortisationszeit: durch die Energiekosteneinsparung und die niedrigeren Ersatzteilkosten wird sich die Investition von Euro mit Hilfe einer 40 %igen Förderung über einen Zeitraum von 10,5 Jahren amortisieren (statische Rückflussdauer). 6

7 ÜBERSICHT DER TECHNISCHEN KENNWERTE DES PROJEKTS - KÖNIGSSTIEG vorher nachher Anzahl der Leuchtstellen Anzahl der Leuchten je Leuchtstelle 1 1 Anzahl der Lampen je Leuchte 1 1 Leistung der eingesetzten Lampen (inkl. Betriebsmittel) 137 W 66 W Betriebsstunden / Jahr 4100 h / a 4100 h / a Mastabstand der Leuchtstellen 35 m 70 m Höhe der Leuchtstellen 3,5 m 6 m Ersatzteilkosten / Jahr 358 Euro / a 280 Euro / a Energiekosten / Jahr (bei 0,15 Euro / kwh) Euro / a 502 Euro / a eingesetzte Technik Quecksilberdampflampen keine Steuerung Metallhalogendampflampe keine Steuerung Vorschaltgerät Konventionelles Vorschaltgerät (KVG) Elektronisches Vorschaltgerät (EVG) Absenkung des Beleuchtungsniveaus nein nein Beleuchtungsstärke Emittel 0,8 lx Emittel 3,4 lx Energieverbrauch kwh kwh Kosten (Königsstieg) Investitionskosten (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) je Leuchtstelle gesamt (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) Euro Euro Kontakt Herausgeber Dinah Epperlein Stadt Göttingen Fachdienst Klimaschutz und Energie Hiroshimaplatz Göttingen Telefon: d.epperlein@goettingen.de Umweltbundesamt Wörlitzer Platz Dessau-Roßlau Fachgebiet III 1.1 Umweltinnovationsprogramm Fachgebiet I 2.2 Energiestrategien und -szenarien Redaktion: Karin Fischer, Dr. Peter Pichl und Kathrin Umstädter Copyright Umweltbundesamt 2010 Veröffentlicht: November 7

8 ÜBERSICHT DER TECHNISCHEN KENNWERTE DES PROJEKTS - MERKELSTRASSE vorher nachher Anzahl der Leuchtstellen Anzahl der Leuchten je Leuchtstelle 1 1 Anzahl der Lampen je Leuchte 1 2 Leistung der eingesetzten Lampen (inkl. Betriebsmittel) 137 W 19 W Betriebsstunden / Jahr 4100 h / a 4100 h / a Mastabstand der Leuchtstellen 35 m 35 m Höhe der Leuchtstellen 3,5 m 4 m Ersatzteilkosten / Jahr Euro / a Euro / a Energiekosten / Jahr (bei 0,15 Euro / kwh) Euro / a Euro / a eingesetzte Technik Quecksilberdampflampen keine Steuerung Kompaktleuchtstofflampe Rundsteuerempfänger Vorschaltgerät Konventionelles Vorschaltgerät (KVG) Elektronisches Vorschaltgerät (EVG) Absenkung des Beleuchtungsniveaus nein ja, auf 50 % von 22:00 bis 05:30 Uhr Beleuchtungsstärke Emittel 0,9 lx Emittel 0,6 lx Energieverbrauch kwh kwh Kosten (Merkelstraße) Investitionskosten (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) je Leuchtstelle gesamt (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) Euro Euro Kontakt Herausgeber Dinah Epperlein Stadt Göttingen Fachdienst Klimaschutz und Energie Hiroshimaplatz Göttingen Telefon: d.epperlein@goettingen.de Umweltbundesamt Wörlitzer Platz Dessau-Roßlau Fachgebiet III 1.1 Umweltinnovationsprogramm Fachgebiet I 2.2 Energiestrategien und -szenarien Redaktion: Karin Fischer, Dr. Peter Pichl und Kathrin Umstädter Copyright Umweltbundesamt 2010 Veröffentlicht: November 8

9 ÜBERSICHT DER TECHNISCHEN KENNWERTE DES PROJEKTS - NONNENSTIEG vorher nachher Anzahl der Leuchtstellen Anzahl der Leuchten je Leuchtstelle 1 1 Anzahl der Lampen je Leuchte 1 1 Leistung der eingesetzten Lampen (inkl. Betriebsmittel) 137 W 31 W Betriebsstunden / Jahr 4100 h / a 4100 h / a Mastabstand der Leuchtstellen 35 m 35 m Höhe der Leuchtstellen 3,5 m 4 m Ersatzteilkosten / Jahr 215 Euro / a 205 Euro / a Energiekosten / Jahr (bei 0,15 Euro / kwh) Euro / a 171 Euro / a eingesetzte Technik Quecksilberdampflampen keine Steuerung LED kommunizierende Sensoren Vorschaltgerät Konventionelles Vorschaltgerät (KVG) Elektronisches Vorschaltgerät (EVG) Absenkung des Beleuchtungsniveaus nein ja, auf 20 % bzw. auf 40 % Beleuchtungsstärke Emittel 1,1 lx Emittel 2,0 lx Energieverbrauch kwh kwh Kosten (Nonnenstieg) Investitionskosten (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) je Leuchtstelle gesamt (Material, Fremdlieferungen und -leistungen, Personal, Sondereinzelkosten; inkl. Umsatzsteuer) Euro Euro Kontakt Herausgeber Dinah Epperlein Stadt Göttingen Fachdienst Klimaschutz und Energie Hiroshimaplatz Göttingen Telefon: d.epperlein@goettingen.de Umweltbundesamt Wörlitzer Platz Dessau-Roßlau Fachgebiet III 1.1 Umweltinnovationsprogramm Fachgebiet I 2.2 Energiestrategien und -szenarien Redaktion: Karin Fischer, Dr. Peter Pichl und Kathrin Umstädter Copyright Umweltbundesamt 2010 Veröffentlicht: November 9